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0255075100
（e）
图2磁导率随外磁化场的变化
3.5外磁化场强度H对磁荷密度pml的影响
在磁偶极子模型中，仅有磁荷密度pml与外磁化场强度H有关，它随外磁
化场强度H的变化可反映漏磁通随外磁化场强度H的变化。
对磁路长度1和铁磁材料厚度d分别为110和10mm的45钢，假设其表面上有宽度2b^0.13mm的无限长矩形槽，根据式（9）及上述关于有效磁导率代、和平均磁导率孑的迭代计算，磁荷密度pmi随外磁化场强度H和有效磁感应强度Be变化（图4）。
当矩形槽深度h为铁磁材料厚度d的98%时，磁荷密度pmi基本上正比于有效磁感应强度Be（图4b）;磁荷密度pmi随外磁化场强度H的变化曲线与铁磁材料的B--H曲线相似（图4a）。
当矩形槽深度h为铁磁材料厚度d的2%时，磁荷密度pmi近
似正比于外磁化场强度H（图4a）;磁荷密度pmi随有效磁感应强度Be的变化曲线与铁磁材料的H--B曲线相似（图4b）。
虽然磁荷密度pmi随外磁化场强度H和有效磁感应强度Be的变化趋势不同，但都受铁磁材料的初始磁化曲线控制。
在恒外磁化场强度H和恒有效磁感应强度Be下磁化，漏磁通随矩形槽尺寸的变化是相似的。
（a）
（b>
图3磁荷密度随外磁化场和有效磁感应强度的变化
矩形槽会影响铁磁材料的磁化状态，这一影响在铁磁材料中是不均匀的，铁磁材料的初始磁化曲线已不能简单地用于描述铁磁材料的磁化状态，有效磁导率
和平均磁导率被引人来描述铁磁材料中不同区域的磁化状态。
当平均磁导率超过
铁磁材料的最大内察磁导率时，矩形槽下侧的铁磁材料已达到饱和磁化状态，漏
磁通会明显增加。
对于深矩形槽，较小的外磁化场就能使矩形槽下侧的铁磁材
料达到饱和磁化状态，但对于浅矩形槽，则需要较大的外磁化场。
矩形槽下侧的铁磁材料达到饱和磁化，是保证矩形槽检测灵敏度的基本条件。
按照式（18），内禀磁导率越高，有效磁导率越大，而有效磁感应强度正比于有效磁导率，则有效磁感应强度也越大。
在同一外磁化场下，内禀磁导率高的铁磁材料，有效磁感应强度就大，对于深矩形槽，磁荷密度正比于有效磁感应强度，因而，内禀磁导率越高，漏磁通也越大。
但是，对于浅矩形槽，由于磁荷密度正比于外磁化场，内禀磁导率对漏磁通的影响就不同于深矩形槽的情形，恒外磁化场磁化时，内禀磁导率对漏磁通的影响很小;恒有效磁感应强度磁化时，内禀磁导率越高，外磁化场越小，因而，漏磁通越小。
因此，选择恒外磁化场或恒有效磁感应强度磁化，其强度的选择取决于铁磁材料的内禀磁性质和需要的检测灵敏度。
为使浅缺陷探测达到高灵敏度，应选恒外磁化场磁化；对深缺陷的探测，不需要很高的灵敏度，可选恒有效磁感应强度磁化。
含表面缺陷的铁磁材料的磁化状态与铁磁材料的内禀磁性质以及铁磁材料中磁路和缺陷的几何尺寸有关；表面缺陷对磁化状态的影响，在铁磁材料中是不均匀的；缺陷下部的铁磁材料达到饱和磁化，是保证缺陷检测灵敏度的基本条件；磁荷密度是铁磁材料的内禀磁性质、外磁化场强度以及铁磁材料中磁路和缺陷几何尺寸的函数，磁荷密度随外磁化场强度和有效磁感应强度的变化趋势不同，但都受铁磁材料的初始磁化曲线控制;磁化条件的选择取决于铁磁材料的内禀磁性质和所需的检测灵敏度，对较深缺陷的检测，可选择恒有效磁感应强度磁化。
4．漏磁检测仪器
4.1磁化方式
在原理上，漏磁检测和磁粉检测基本相同，但是由于拾取漏磁场的传感器由微小的磁粉变为磁敏器件，使得漏磁检测相对于磁粉探伤又有很大的不同，例如磁化方式直流磁化（包括永磁体磁化）和交流磁化是两种基本的磁化方式。
当磁化场为直流场时，漏磁场是一个不随时间变化的量，当检测的灵敏度足够时，总能检测到漏磁场的存在，而且从理论上讲重复性较好。
直流磁化对电流源的要求较高，激励电流一般为几安培至上百安培，电气设备相对复杂。
随着新型高性能稀土永磁材料的出现，人们开始应用稀土永磁材料设计出重量轻、体积小的励磁机构，但另一方面，其磁化强度不可调，并且移动不便。
当磁化场是交变场时，检测的结果和时间有关，由于缺陷存在的不确定性，使得传感器检测到缺陷的时间是随机的，这就使得对于同样的缺陷，在磁化周期内不同的时间检测得到的结果不相同。
这时采用交流50Hz作为磁化电流不但无法得到缺陷的完整信息，更严重的是使得检测的可靠性变差。
所以，对于漏磁检测来说，为了充分采集到缺陷的信号及其频谱，交流磁化的频率一般为1kHz以上。
近年来，随着对漏磁场检测技术的研究不断深入，在交流磁化的基础上，在很多场合使用低频磁化技术。
利用低频磁化渗透深度大的特点，可使检测厚度增大。
信号提取时只提取相位信号，用于测量工件厚度的变化，可靠性很高。
另一种新发展起来的磁化技术是脉冲磁化。
磁化电流是脉冲电流，不论采用那种脉冲（方波或尖脉冲）形式，它们都不是单频波，在其基频附近存在一个频带。
或者说，任一脉冲波均可看作是许多单频波的叠加合成。
这种磁化技术既可获得充分的磁化效果，又对杂散信号有一定的抑制作用，同时可以缩小磁化装置的体积和重量。
4.2传感器选择
当前的漏磁检测仪器中，漏磁场检测所用的传感器主要是霍尔器件。
其优点是有较宽的响应频带，测量范围大、体积小，对压力容器中缺陷产生的非均匀漏
磁场的测量很合适。
温度性能稳定，有利于设备的现场检测。
近年来随着半导体技术的发展，霍尔器件的灵敏度也大大提高，使漏磁检测的可靠性和检出力也显
漏磁信号的提取也可以根据需要采用其他传感器，如电感线圈、磁敏二极管、磁敏电阻等，还可以采用磁带作为中间记录载体，将缺陷信息记录下来，再用一个阵列磁头读取磁带上的信息。
在任何情况下，相邻排列的两个探头之间的距离应该较小，确保探头的探测范围没有间隙。
如果为了消除噪声信号而使用了差动线圈探头，那么在排列时应该考虑实际的情况：
穿过该列探头的漏磁场可能被扩大到了3-4倍的腐蚀坑直径，而且仅存在沿扫描方向的腐蚀坑直径附近。
在给定的漏磁场中，线圈探头中产生电势信号与磁力线切线方向的速率呈一定的函数关系。
线圈和扫描仪前进速度呈数字变化函数关系。
因此，在设备设计时应考虑到线圈类型探头的速度敏感性。
线圈比一些霍尔效应元件对提离变化更加灵敏。
线圈探头的一个独特优势是扫描仪在加速和减速状态下产生的强涡流对其的影响低于对霍尔效应元件探头的影响。
在原理上，霍尔效应元件探头对速度变化具有较低的敏感性，如果用滤波进行信号处理，用以消除低频和高频的伪信号，则要对通过上下限幅器的波段设置一些速度变化的限制条件。
当这些装置用于发现漏磁场水平方向分量时，相对来说，它们对上面所提到的涡流信号不敏感，但像线圈探头，对提离变化是相当敏感的。
当用于发现漏磁场垂直方向分量时，它们对提离变化不太灵敏，但对涡流信号非常敏感。
然而，这种装置的一个优点是在探测器套和测试面间有一个很大的可以调节的空间，从而减少了探测器套的磨损，探测器套也可清除一些表面疵点，如焊接飞溅。
4.3通道设计
通常采用多通道设计，增加检测传感器的数量，扩大检测区域，以提高检测效率。
4.4漏磁信号处理
由于从漏磁场得到的信号相对较小，因此信号需要放大。
它们也需要与不想要的噪声区别对待。
通过滤波器波段排除低频（涡流）和高频（振动）噪声。
所有的残留噪声能被设置的缺陷检测阀值电路计算，或者在探测的动态显示情况下，通过操作者来评估总体的噪声水平。
在漏磁检测中，被检表面的粗糙不平、仪器移动时的振动、工频噪声、空间电磁噪声、电路噪声等都不可避免地干扰检测结果。
漏磁检测仪一般都要求采取信号处理手段去除这些噪声的干扰，以获取真实原始漏磁信号的信息。
通常使用的方法有差动放大、数字滤波、谱分析和小波分析等。
5．漏磁检测的应用
漏磁检测技术越来越多地应用到各种场合下的铁磁性材料的缺陷检测，国内应用较多的有以下几个方向。
5.1储罐底板的检测
储罐是油库、港口和石油化工存储液体原料的重要设备之一。
罐底板位于储罐的最底层，上表面接触含水的存储介质，下表面与罐基础接触，是储罐腐蚀的主要区域，因此罐底板腐蚀状态定期检测显得特别重要川。
漏磁检测技术能对整个储罐底板腐蚀状况作出评价，且检测效率高、劳动强度低。
目前国内已有多家检测单位购买了国外多通道储罐底板腐蚀扫查器，国内也有一些高校和无损检测仪器厂商开发了此类漏磁检测装置。
当底板涂层厚度6mm时，这些仪器可以发现10%板厚的腐蚀坑。
5.1.1扫查表面条件
扫查表面应干净并清除杂物（特别是从储罐顶落下的腐蚀物）。
表面粗糙度可能导致振动噪声，扫描时需要设置相对高的阀值（降低了缺陷检出灵敏度）。
在具有较薄的塑料覆盖层（大约1mm表面扫描时也能降低灵敏度。
其它不规则部位，如被磨平的焊接飞溅或返修焊缝部位将有很大的伪指示信号。
这些信号也需储存，因为漏磁检测（MFL）方法不能区分是扫查表面的腐蚀坑显示还是这些细微部分的显示，但相对材料壁厚50嫁的缺陷或更深的缺陷，漏磁检测（MFL）方法对这些具体的表面腐蚀坑具有较高的灵敏度。
5.1.2扫查表面的覆盖层
MFL的一个主要的优点是能在相当厚度的表面覆盖层上扫查并能保持合理的灵敏度。
在6.32mm厚的底板上，在玻璃纤维覆盖层厚达6mm的情况下，MFL能够进行检测，能够检出20％壁厚减薄部位。
5.1.3清洁程度
相对于UT,地板表面的条件对MFL的影响较小，但较厚肋骨标尺能产生伪信号，腐蚀物聚集到磁极能通过探头产生破裂的伪信号。
清除表面杂物并用水冲洗表面就足够了。
5.1.4腐蚀坑深度
在距上述条件表面一定距离时，腐蚀坑的深度是影响漏磁信号振幅的一个主要因素。
腐蚀坑的体积和形状也能影响该信号的振幅，这将在本文的后面讨论。
但在给定的条件下，漏磁场信号的振幅能用来评定壁厚损失的百分比从而减少了需要的复查量。
5.1.5腐蚀坑体积在其它地方曾论述了腐蚀坑的体积是影响信号振幅最重要的因素，这是对
MFL检出的缺陷结果不能定量的原因。
由于这些论点的论述单调，我们决定在真正的腐蚀缺陷上借助技术模型和一些经验性的尝试，深入的研究腐蚀坑的体积和深度对振幅的影响。
制作了一系列设定深度和不同体积的腐蚀坑模型。
在板厚6.35mm40%50唏口60%!
厚深的条件下，腐蚀坑的体积和磁感应强度的变化关系曲线如图11所示。
它说明了腐蚀坑体积增减时对信号振幅大小的影响。
因此建议：
对于典型储罐的"锥型"和"湖型"腐蚀坑，单独使用MFL能合理准确的检测出严重的"复合"腐蚀。
然而，"柱型"腐蚀坑，例如硫化物（SRB）腐蚀，可能会得到不准确的结果，因为在图11中，"柱型"腐蚀坑的体积对应的曲线部分聚集在一起。
5.1.6腐蚀坑形状制作试板时，人们普遍选择机械加工简单形状模拟缺陷，如钻平底孔（借助
于超声波试板制作方法）或简单的锥形槽。
腐蚀坑的形状对漏磁场的影响是显而易见的。
从其剖面看，由于腐蚀坑通常是以某种方式呈"梯形"发展，出于标样目的，我们使用了如图12人工模拟梯形缺陷形状。
上述经验所示的经验结果已经被用
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