随着不锈钢管生产率和质量要求的不断提高，不锈钢管漏磁检测的速度与精度不断面临新的挑战。由于可靠性高、稳定性好以及制造维护成本低，基于钢管螺旋前进的检测方式获得了广泛应用。这里介绍一套适用于直径为ф112～φ365mm的不锈钢无缝钢管及不锈钢焊管的自动化漏磁检测设备。为适应管径变化范围，有效避免不锈钢管在传输过程中的绕动、摆动和跳动对检测信号的影响和对探头的冲击，并实现检测速度的合理匹配，综合分析检测的多种运动形式，本方案选择已广泛使用的钢管螺旋前进，纵、横向探头主动张合，纵、横向探头为条状探靴检测的扫查形式，可实现高精度、无漏检的高效检测。其中对辊轮角度固定不变，不同钢管直径对应的螺距发生变化。
一、检测工艺描述
不锈钢管漏磁检测是钢管自动化生产线中比较靠后的工艺环节。钢管生产过程包括：轧制、调质、定尺、矫直、吹吸灰、检测、打标、测长和称重，最后打包成捆出厂。
在漏磁检测过程中，钢管主要经历上料、旋转前进、检测、喷标、退磁和下料六个阶段。
（1）上料 钢管从上料台架经上料机构翻到辊轮上。
（2）旋转前进 辊轮带动钢管旋转前进。
（3）检测 纵、横探头对钢管进行全覆盖扫查。
（4）喷标 对疑似缺陷的位置进行标记。
（5）退磁 将钢管中的剩磁消除。
（6）下料 钢管从输送辊轮上卸到出料台架上。
二、设备主要技术参数
设备型号：EMT-P112／365
设备包括检测主机系统和检测辅机系统。
1）检测主机系统包含纵向内外伤检测主机系统、横向内外伤检测主机系统、退磁器、检测信号处理系统、气动压紧机构、喷标器、标定器等。
2）检测辅机系统包含传送对辊轮、变频调速系统、安全挡板、风刀脱水机构以及上料、下料机构等。
漏磁检测系统工艺布置如图6-1所示。
不锈钢管漏磁检测系统的具体要求包括：漏报率：0％，误判率：≤2％。检测的缺陷包括：内表面横向缺陷、内表面纵向缺陷、外表面横向缺陷、外表面纵向缺陷、外表面斜向缺陷及孔洞等。而且，要求对检测的钢管分选出合格品和不合格品。
设备主要性能指标如下：
1）设备检测的钢管范围：在Φ112～φ365mm的大纲列出的外径规格钢管。
2）检测设备应满足以下标准。
产品标准：
API SPEC 5CT第9版《美国石油学会标准-套管和油管规范》，2012年。
ISO 11960-2014《石油和天然气工业-油气井套管或油管用钢管》。
API SPEC 5L第44版《美国石油学会标准-管线管规范》，2008年。
漏磁检测标准：
ISO 10893-3-2011《钢管的无损检测 第3部分：用于纵向和／或横向缺陷探测的无缝和焊接铁磁性钢管（埋弧焊除外）自动全周边磁漏检测》
ASTM E570-2009《铁磁性钢管制品漏磁通量检验的标准推荐操作法》
GB／T 12606-1999《钢管漏磁探伤方法》
参考标准：
YB／T 4083-2011《钢管自动涡流探伤系统综合性能测试方法》
3）缺陷位置分辨精度：软件具备喷枪与缺陷之间的选择功能。设备配备4支喷枪，其基本功能为：纵向外伤、纵向内伤、横向外伤和横向内伤。自动对报警缺陷进行喷标，沿钢管轴向偏差≤±50mm。
4）纵、横向缺陷检测灵敏度要求（表6-1）：
外表面横向深度（含焊缝部位）为壁厚5％的人工刻槽缺陷。
外表面非焊缝部位纵向深度为壁厚5％的人工刻槽缺陷。
外表面焊缝部位纵向深度为壁厚10％的人工刻槽缺陷。
内表面焊缝部位横向、纵向深度为下列非焊缝部位横向、纵向深度的1.5倍。
内表面非焊缝部位纵向、横向深度标准：壁厚≤8mm时，纵向、横向深度为5％壁厚的人工刻槽缺陷，其余执行 ISO 10893-3-2011 标准的要求：纵向、横向人工刻槽长度25mm。
斜向外伤：长度为50mm，深度为N10（缺陷深度占壁厚的10％），方向纵向偏＜45°。
能够按照校验样管上的内外人工刻槽自动区分内外缺陷。
其中：①. 内外表面刻槽宽度不大于槽深；②. 外表面槽深值最小为0.3mm；③. 内表面槽深值最小为0.4mm，槽深值最大为3.0mm。
5）孔洞检测灵敏度：φ1.6mm通孔（包括焊缝部位）。
6）内外伤区分准确率：90％。
7）误判率：≤2％。
8）漏报率：0％。
9）端部盲区：纵向检测装置管端盲区长度≤250mm；横向检测装置管端盲区长度≤250
10）内外伤检测灵敏度：采用单独门限分别设置内、外伤检测灵敏度。
11）稳定性：整套系统连续工作2h后检测灵敏度波动不得超过2dB。
12）内外表面覆盖率：100％。
13）内外表面重叠率：≥20％。
14）退磁后磁场强度：≤10Gs。
15）具备声光报警功能。
16）设备使用环境。
检测探头工作温度：-10～80℃。
检测探头防水等级：IP65。
检测主机防水等级：IP65。
辊轮电动机防水等级：IP65。
检测探头工作湿度：0～95％。
计算机系统工作温度：0～40℃。
计算机系统工作湿度：0～45％。
17）钢管测长精度：≤5‰。
18）盲区控制精度：20mm。
19）设备周向灵敏度偏差≤3dB。
20）设备信噪比：外表面人工刻槽：≥8dB；内表面人工刻槽：≥6dB。
21）检测能力：检测速度变频可调0.6～1.2m／s。
22）检测结果处理。能够按照缺陷的类型自动区分和标记内外缺陷，并给出相应的分选信号。能够按照检验批号保存和输出检验数据。能够保存、打印和输出样管动态校验记录图和每根生产管料的检验记录图。
23）自动分选：输出合格及不合格分类信号。
24）操作方式：自动操作、标定（单根）操作、手动检修操作。可实现机旁控制钢管夹送辊道的启停。
25）发现缺陷时，系统自动进行声光报警，并给出内外缺陷的分选信号。
26）用样管标定设备后，标定结果可以存储，检测该规格的钢管时可直接调用。
27）用样管标定设备和实际检测可分别计数。
28）纵向检测装置可在检测线上，也可移出检测线。
29）横向检测装置可在检测线上，也可移出检测线。
30）软件：包括设备正常运转的所有软件和满足产品大纲要求的程序，所有软件均为授权软件，所有应用软件不加密。
31）检测装置和PLC装置应留有通过以太网与招标方上位机通信的接口，并负责与上位机网络的开通。
32）设备的防护等级：安装于操作室的电气设备防护等级≥IP30，安装于机组旁的电气设备防护等级≥IP54。
33）检测设备具有自动、半自动（标定）、手动、调整（检修）四种操作模式。
①. 自动操作模式：管料进入设备控制范围后，设备能够按照选定的模式，在无需人工干预的情况下完成该管料加工的操作模式。该模式要求所有的传感器、控制信号完好。第一根管料需要人工确认来启动，在启动后，能够自动完成本次循环并启动下一循环。
②. 半自动（一次循环和标定）操作模式：半自动模式将自动加工过程按照工艺等原则分成几个阶段，每个加工阶段都需要人工确认来启动，在启动后，自动完成对应阶段的工作。该模式需要对每个阶段的加工结果进行确认。该模式也可控制整个加工过程的一次循环。
③. 手动操作模式：每个机械部件的动作都需要人工完成的生产模式。点动一次按钮，PLC保持输出，直至一个机械部件完成动作。
④. 调整（检修）操作模式：在该模式下，设备的每个动作都需要人工持续干预，如果存在高低速控制，如比例阀、变频控制等，设备则需要在低速下运行。该模式一般不用于原料加工，而用于设备的调整。
三、设备主要组成
不锈钢管漏磁检测系统主要有纵向检测系统、横向检测系统、退磁系统、标记系统、压紧装置、输送辊道装置、气动系统、润滑系统、防水装置、电气系统、信号处理系统，以及消除噪声、振动，并保证安全的辅助装置。图6-2所示为钢管漏磁检测设备主机系统的布置图，一般要求包括1套纵向主机、1套横向主机和5套压紧扶正装置。下面逐一简要介绍各个系统的要求与特点。
1. 纵向检测系统（图6-3）
纵向检测系统用于检测钢管上的纵向或偏纵向缺陷。纵向检测系统主要由纵向磁化器系统（包括磁化器、电动升降对中系统等）、纵向检测探头跟踪机构、纵向内外伤检测探靴、纵向信号处理器和信号采集器等组成。纵向检测系统配置外移功能，可实现在线和离线的位置调换。当更换钢管规格时，主要的调整包括：纵向极靴位置、纵向探头进给位置和纵向主机中心高。
纵向探靴由检测探头芯和脱套方式的耐磨套组成；纵向探靴为条状，因而，探靴对所有规格钢管通用。
2. 横向检测系统（图6-4）
横向检测系统用于检测钢管上的横向或偏横向缺陷。横向检测系统由横向磁化器系统（包括磁化器、电动升降对中系统等）、横向检测探头跟踪机构、横向内外缺陷检测探靴、横向信号前置处理器和信号采集器等组成。横向检测系统配置外移功能，可实现在线和离线的位置调换。
横向探靴由检测探头芯和脱套方式的耐磨套组成；横向探靴为条状，因而，探靴对所有规格钢管通用。当更换钢管规格时，主要调整主机中心高和探头进给距离。
3. 退磁系统
退磁系统包括穿过式磁化线圈和退磁电源两部分，采用直流退磁方式，它的作用是消除检测后在不锈钢管上的剩磁。在工作过程中，退磁器采用分段式消磁的方法将管中剩磁消掉，即在钢管的长度方向上将钢管分成两部分，并利用可编程逻辑控制器（PLC）控制退磁电源的电流通断，以保证将钢管头尾部的剩磁消除干净。
4. 标记系统
标记该系统共配置4套喷标装置，可分别对不锈钢管的纵向外伤、纵向内伤、横向外伤和横向内伤进行独立标记。标记方法为：当钢管中存在疑似缺陷时，利用PLC控制喷枪在相应位置喷洒油漆，用于后续人工复查。
5. 压紧装置（图6-5）
由于不锈钢管的直线度、圆度误差，以及传输辊道的安装误差和磨损，不锈钢管在通过检测设备时容易发生跳动，因此需要设计压紧扶正装置来抱紧不锈钢管，以平稳通过检测装置。压紧装置共5套，保证每个检测主机的两边至少有2套压紧装置。电动调整压紧装置的高度以适应不同的钢管规格。不锈钢管经过检测主机时由程序自动控制压紧机构动作，保证不锈钢管平稳通过检测装置。当更换钢管规格时，需要调整压紧扶正装置中压紧轮的中心高位置。
6. 输送辊道装置（图6-6）
输送辊道系统主要包含三段辊道：一组进料辊道、一组机内辊道和一组出料辊道。上料机构从待检台架上取料，经过检测进口传送辊道输送到检测主机，经过检测后，系统自动给下料机构信号，完成合格 管和可疑管的自动分选，进入各自料架。
整个输送辊道装置由变频器进行调速控制，实现钢管在传输线上的运行速度为0.6～1.2m／s，并可根据要求对速度进行调整，以匹配不同的钢管生产速度。
7. 电气系统
检测系统的自动化程度较高，需依赖高配置的控制系统将整个工作过程的所有进程串连起来，使各个工作环节紧密衔接、配合工作，实现检测、管料补给及后处理等工序的自动化。电气系统主要由控制柜、PLC 控制系统及变频调速（西门子系列）系统等组成，规范地选用各类电子元器件，布线整洁，资料齐全，维护非常方便。其总体控制结构如图6-7所示。
系统网络主要由DP网络和以太网络组成，DP网络主要用于系统内部设备之间组态通信，而以太网络主要用于控制系统的远程监控。
8. 信号处理系统
计算机信号处理系统是检测系统的一个核心组成部件。它首先对输入的128通道信号进行处理、采集，将模拟输入信号转化成计算机可以处理的数字信号，并将数字信号传送给计算机；再以计算机为平台，利用检测软件对信号进行处理、定性定量分析、波形显示、打印以及由此产生的其他控制信号输入输出等（声光报警、喷标）。该系统主要由横向64通道信号输入、纵向64通道信号输入、一台信号处理计算机以及检测软件部分组成。信号处理系统总体结构如图6-8所示。
纵、横向信号前置处理器：前置处理器位于纵、横向检测主机内，其作用是将探头输出的检测信号不失真地进行放大、滤波等处理，提高检测信号的信噪比和抗干扰能力。
64通道USB数据采集卡：主要将模拟信号经过A-D转换器转换成数字信号，进而由USB总线传输至计算机进行数据处理并显示。信号采集的启停由PLC进行控制，并输入喷标、报警和分选控制信号。
