漏磁无损检测设备优化：如何正确选择？

1922年，美国工程师霍克（W.F.Hoke）在加工装在磁性夹头上的钢件时，观察到铁粉被吸附在金属裂缝上的现象，由此引发出对磁性无损检测的探索。1923年，美国的Sperry博士首次提出了一种采用由U形电磁铁作为磁轭式磁化器对待检测铁磁性材料磁化后再采用感应线圈捕获裂纹处漏磁场，最后通过电路耦合形成缺陷存在的异变开关输出量而完成检测的方法，并于1932年获得了专利批准，这就是最早的漏磁无损检测技术。1947年，美国标准石油开发公司的Joseph F.Bayhi和Tulsa发明了用于在役套铣管或埋藏管内检测的漏磁无损检测“管道猪”，其中U形磁铁对管施加局部周向磁化，与感应线圈一起螺旋推进扫描检测，这是最早的周向磁化漏磁无损检测法的结构形式。而在1949年，美国Tuboscope公司的Donald Lloyd则提出了钢管轴向磁化漏磁无损检测技术，将穿过式线圈磁化器和感应线圈固定连接为一体，沿着钢管轴向移动扫查检测横向伤；在之后的1952—1959年间，该公司的Berry G.Price、Fenton M.Wood、Donald Lloyd及Houston采用通电棒穿过钢管中心对钢管施加磁化的方法来完成漏磁无损检测，且检测探头进行旋转扫查。1960年，美国机械及铸造公司的Hubert A.Deem和Bethany等人直接采用了N-S磁极对构成的周向磁化器呈180°对称状布置于钢管外壁来实现油管纵向劈缝的周向磁化漏磁无损检测，检测主机做旋转扫查；1967—1969年，该公司的David R.Tompkins提出了钢管螺旋推进的漏磁无损检测方法，Alfred E.Crouch发明了同时具有周向磁化检测纵向伤和轴向磁化检测横向伤功能的“管道猪”，此时，Tuboscope公司的Fenton M.Wood等人也开始明确了钢管上纵、横向伤一并检测时分别所需的周向和轴向磁化检出关系，最终发明了同时具有周向和轴向磁化的固定式漏磁无损检测设备，钢管做螺旋推进扫查。

至此，钢管漏磁无损检测技术在方法应用层面上已实现全部覆盖并且一直沿用至今，总的实施方法为：钢管上横、纵向伤的全面检测分别由轴向磁化和周向磁化进行磁激励，然后通过钢管与检测探头之间的相对螺旋扫查加以完成。其中相对螺旋运动方式有两种：①探头旋转+钢管直进；②探头固定静止+钢管螺旋推进。自此以后，漏磁无损检测方法的所有研究都是在上述方法的框架之下开展的，在实际钢管检测中，针对不同的钢管检测需求，可选取所需的横向伤检测技术或者纵向伤技术，亦或全部。

在漏磁无损检测理论研究的基础上，针对具体不同的钢管检测工况研发出大量不同的漏磁无损检测设备，与之相关的研究主要是以磁敏元件、磁化器或整体结构为主的组件展开的各种试探、优化及升级改造工作。

（1）在磁敏元件的改进应用方面的发展及现状 1959年瑞士的Ernt Vogt发明了一种采用感应线圈作为磁敏元件的钢管漏磁无损检测设备；1970年美国机械及铸造公司（AMF）的Noel B.Proctor首次提出了采用印刷线圈替代传统的缠绕式感应线圈；1976年，加拿大诺兰达矿业有限公司的Krank Kitzinger等人首次采用霍尔元件作为磁敏元件外加永磁体构成的轴向磁轭对钢管施加轴向磁化的漏磁无损检测设备；1994—1996年间，捷克科技大学的Ripka和瑞士联邦工学院的Popovic等人分析比较了霍尔、磁阻、感应线圈及磁通门传感器作为磁敏元件在漏磁无损检测传感器中的应用；2002年，法国的Jean-Louis Robert等人首次给出了一种可用于高温（500～800K）的霍尔元件材料及其结构；2008年，印度甘地原子研究中心的W.Sharatchandra Singh和B.P.C.Rao等人采用巨磁阻传感器进行了漏磁无损检测探头的设计。

（2）在磁化器或整体结构方面的研究及发展现状 20世纪80年代，日本住友金属工业株式会社的Yasuyuki Furukawa等人发明了移动式漏磁无损检测设备，继而美国人Leon H.Ivy、美国磁性分析公司（MAC）的EdwardSpierer等人、德国NUKEM有限公司的Ger-hard H üschelarath等人相继研制了钢管周向+轴向复合磁化后螺旋推进扫描的漏磁无损检测设备，其中不同之处是Edward Spierer等人是将周向和轴向磁化靠近形成局部斜向磁化；1994—2000年间，荷兰屯特大学的Jansen、加拿大Pipetronix有限公司的Poul Laursen及BJ服务公司的Jim W.K.Smith对漏磁无损检测“管道猪”开展了系列改进应用研究；中国华中科技大学的康宜华等人自1989年发表了关于漏磁无损检测设备研制的报道以来，后续进行了大量的漏磁无损检测设备的开发和研制工作，并于2007年积累形成了数字化磁性无损检测技术；清华大学的黄松岭等人、中国合肥工业大学的何辅云等人、沈阳工业大学的杨理践等人开发了油气管道检测设备并进行了相关应用研究；从2013年开始，清华大学的黄松岭等人开展了三维漏磁成像检测技术的研究工作，并研发了油气管道漏磁成像内检测设备、储罐底板漏磁成像检测设备、钢轨漏磁成像检测设备和铁磁性构件离线漏磁成像检测设备等系列化三维漏磁成像检测装备。其他还有日本开闭公司（NKK）的Hiriharu Kato等人及埃及的Dale Reeves等研究者也涉及了这方面的研究。(www.xing528.com)

（3）在漏磁无损检测设备结构优化方面的研究 2002年韩国海洋大学的Gwan Soo Park和Eun Sik Park采用有限元法对磁轭式漏磁无损检测探头进行了结构优化，2003年日本川崎制铁株式会社采用聚磁技术进行了结构优化，其他有泰国国王科技大学的C.Jomdecha和A.Prateepsen及美国莱斯大学的Sushant Madhukul Dutta等人对主磁通或磁路优化设计进行了研究。

目前，漏磁无损检测成型产品开发生产的国外厂家主要有：美国磁性分析公司（MAC），其生产的Rotoflux漏磁无损检测设备在检测纵向伤时探头旋转；德国的Förster研究所，其生产的主要装置有CIRCOFLUX系统和ROTOMAT+TRANSOMAT，通过检测探头旋转与直线输送钢管形成螺旋推进的扫描方式来完成检测；美国Tuboscope Vetc公司研制了两种漏磁无损检测装置Amalog和Sonoscope，其中Amalog采用直流磁化探头旋转用于检测轴向缺陷，而Sonoscope采用线圈磁化用于检测周向缺陷；美国OEM公司生产的产品有EMI、ARTIS-2^TM、ARTIS-MS^TM、ARTIS-3^TM型等便携式电磁检测系统及TTIS井口检测系统；此外，还有德国ROSEN公司、美国GE公司、美国彪维公司（TechnoFour-Bowing）、加拿大Western NDE & Engineering公司及德国db无损检测技术公司（db PRUFTECHNIK）。

在中国，主要的漏磁无损检测设备生产厂家有华中科技大学机电工程公司，该公司生产用于石油钻具及钢管高效快速无损检测的漏磁无损检测系统，已形成EMTP、EMTR、EMTD等多种系列，在现场应用中取得了良好的效果，为节约外汇做出了一定的贡献。合肥齐美检测设备有限公司及上海威远电磁设备有限公司也生产相关的漏磁无损检测设备。清华大学和沈阳工业大学分别为石油石化企业开发了长输油气管道漏磁内检测系列化设备。