BR112020008355A2

BR112020008355A2 - conjunto de armação, aparelho e método para realizar avaliação ultrassônica, sistema para realizar avaliação não destrutiva, e, kit.

Info

Publication number: BR112020008355A2
Application number: BR112020008355-0A
Authority: BR
Inventors: Jacques Brignac; George Rowland; Jay M. Baldwin; Glenn Hart; Bruce Farver
Original assignee: Westinghouse Electric Company Llc
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2020-11-03
Also published as: EP3701257A4; KR20200089265A; EP3701257A1; US11549916B2; JP7194182B2; JP2021501320A; CN111465847B; US20190128850A1; CN111465847A; EP3701257B1; WO2019083592A1

Abstract

Um aparelho para realização de avaliação ultrassônica de uma porção de um tubo inclui um conjunto de armação e uma pluralidade de sensores ultrassônicos dispostos no conjunto de armação. O conjunto de armação inclui uma armação que é estruturada para cooperativamente engatar uma superfície externa do tubo. A armação tem uma superfície curva que é curvada em volta de um eixo geométrico que, quando a armação está engatada com o tubo, geralmente coincide com o eixo geométrico longitudinal central do tubo. A superfície curva é geralmente definida por um raio que é geralmente igual a um raio externo do tubo. A pluralidade de sensores ultrassônicos estão dispostos no conjunto de armação a uma distância fixa da superfície curva.

Description

1 / 19 CONJUNTO DE ARMAÇÃO, APARELHO E MÉTODO PARA REALIZAR AVALIAÇÃO ULTRASSÔNICA, SISTEMA PARA REALIZAR AVALIAÇÃO NÃO DESTRUTIVA, E, KIT

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Esse pedido de patente reivindica benefício de prioridade sob 35 U.S.C. § 119(e) do Pedido Provisório dos EUA No. 62/577,834 depositado em 27 de outubro de 2017, os conteúdos que são no presente incorporados para referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção é direcionada ao aparelho para realizar avaliações não destrutivas de porções de tubos. A presente invenção é adicionalmente direcionada à conjuntos de armações para uso em aparelho para realizar avaliações não destrutivas de porções de tubos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] Tubulações, como aquelas usadas para a transmissão de gases e líquidos, são vulneráveis a ataques por corrosão interna e externa, rachaduras, danos a terceiros e falhas de fabricação. Se uma tubulação carregando água vazar ou estourar, pode ser um problema mas geralmente não prejudica o meio ambiente. No entanto, se uma tubulação de petróleo ou produto químico vazar ou estourar, pode ser um desastre ambiental. Se uma tubulação relacionada a um sistema crítico falhar, tal como um sistema de refrigeração em um reator nuclear, pode ocorrer um desastre ainda mais extremo. Em uma tentativa de manter tubulações operando com segurança, são realizadas inspeções periódicas para encontrar falhas e danos antes que eles se tornem motivo para preocupação. Tais inspeções periódicas podem ser realizadas de várias maneiras. Quando uma tubulação é construída, o pessoal de inspeção pode usar visual, raio X, partícula magnética, ultrassônica e outros métodos de inspeção para avaliar as soldas e garantir que elas sejam de alta qualidade. Métodos similares também são comumente empregados para

2 / 19 inspecionar tubulações expostas em intervalos pré-determinados após a entrada em serviço de tais tubulações.

[004] Tais inspeções ultrassônicas de tubulação são tipicamente realizadas usando um sensor ultrassônico de formato circular em torno de 0,635 centímetros (0,250 polegadas) em diâmetro que cobre uma área de em torno de 0,124 cm (.049 in2). Tal sensor é tipicamente colocado em vários pontos em uma rede de espaçamento predeterminado que é apresentada pelo técnico antes de fazer leituras com o sensor. A Figura 1 mostra um exemplo de um arranjo para inspeção ultrassônica de um cotovelo 90° 10 de acordo com tal abordagem da técnica anterior. Em tal exemplo, uma rede 12 (apenas uma porção da qual é mostrada na Figura 1) foi apresentada (por exemplo, por meio de um marcador de tinta) em toda superfície de cotovelo 10 antes de fazer leituras nos vários pontos 14 (apenas dois pontos estão rotulados na Figura 1) de rede 12 da mesma. Em tal exemplo, a rede 12 tipicamente levaria pelo menos dois homem-horas para ficar na superfície de cotovelo 10 e colocar o sensor acima mencionado em todos os pontos da rede e as leituras de gravações levariam pelo menos um 45 minutos adicionais para gravar. Portanto, seriam necessárias quase três horas ou mais para inspecionar uma porcentagem limitada da parede de um único cotovelo de 90°. Embora tal método possa ser eficaz para detectar áreas afinadas relativamente grande, tal método pode não detectar corrosão localizada. Adicionalmente, a frequência de tais inspeções pode ser limitada devido ao tempo/custo necessário.

[005] Consequentemente, existe espaço para melhoria nos aparelhos e métodos para realizar tais inspeções.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Modalidades da presente invenção proveem aparelhos e métodos para realização de avaliação não destrutiva de tubulação que não apenas avaliam muitas porcentagens da tubulação com maior resolução mas pode realizar tais avaliações em um tempo muito menor do que abordagens

3 / 19 convencionais.

[007] Como um aspecto da presente invenção, é provido um conjunto de armação para uso em um aparelho para realização de avaliação ultrassônica de uma porção de um tubo. O conjunto de armação compreende: uma armação que é estruturada para engatar cooperativamente uma superfície externa do tubo, a armação tendo uma superfície curva que é curvada em volta de um eixo geométrico que, quando a armação é engatada com o tubo geralmente coincide com o eixo geométrico longitudinal central do tubo, a superfície curva é geralmente definida por um raio que é geralmente igual a um raio externo do tubo, em que a armação é estruturada para alojar uma pluralidade de sensores ultrassônicos na mesma a uma distância fixa da superfície curva.

[008] A armação pode incluir uma passagem principal definida na mesma, de modo que quando a pluralidade de sensores estiver alojada na armação, a passagem principal seja disposta entre a pluralidade de sensores ultrassônicos e a superfície curva.

[009] O conjunto de armação pode adicionalmente compreender uma aba formada de um material flexível que se estende para fora da superfície curva que é disposta em torno e circunda uma abertura da passagem principal definida na superfície curva, em que, a passagem principal e a aba são posicionadas de modo que quando o conjunto de armação é disposto em uma superfície externa do tubo um reservatório é formado que é geralmente definido em um primeiro lado pela pluralidade de sensores ultrassônicos, em um segundo lado oposto ao primeiro lado pela superfície externa do tubo, e pela passagem principal e a aba que se estende entre o primeiro lado e o segundo lado.

[0010] A aba pode circundar completamente a abertura.

[0011] A aba pode ser disposta parcialmente em uma ranhura definida na superfície curva.

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[0012] A armação pode adicionalmente incluir um conduíte de suprimento de fluido que se estende a partir de uma entrada de suprimento de fluido posicionada em uma superfície externa da armação para uma saída de fluido posicionada no reservatório, e o conduíte de suprimento de fluido pode ser estruturado para transportar um suprimento de um fluido condutor ultrassônico para o reservatório.

[0013] A aba pode incluir um revestimento disposto em uma superfície da mesma oposta à armação.

[0014] A armação pode adicionalmente compreender um conduíte removedor de ar que se estende a partir de uma entrada no reservatório até uma saída definida em uma superfície exterior da armação.

[0015] A armação pode adicionalmente compreender um arranjo de válvula provido no conduíte removedor de ar.

[0016] O conjunto de armação pode adicionalmente compreender um dispositivo codificador disposto dentro de uma cavidade definida na armação que é estruturada para rastrear a posição do conjunto de armação ao longo do tubo.

[0017] O dispositivo codificador pode incluir uma roda codificadora que é rotativa em torno de um eixo geométrico codificador, e a roda codificadora pode incluir uma superfície externa que é estruturada para se projetar da armação através de uma abertura definida na armação e engatar uma superfície externa do tubo.

[0018] O dispositivo codificador pode ser montado de forma pivotável na armação, e a armação pode incluir um mecanismo de polarização que é engatado com o dispositivo codificador em uma maneira tal que a superfície externa da roda codificadora é polarizada para fora da armação.

[0019] O mecanismo de polarização pode ser acoplado de maneira ajustável à armação, de modo que um força de polarização provida pelo mecanismo de polarização no dispositivo codificador possa ser seletivamente

5 / 19 ajustada por um usuário do conjunto de armação.

[0020] A armação pode incluir um número de elementos magnéticos posicionados na ou em torno da superfície curva que são estruturados para interagir magneticamente com o tubo.

[0021] Cada elemento magnético pode ser acoplado de maneira ajustável à armação por meio de um mecanismo de ajuste que provê que a resistência da interação magnética entre cada elemento magnético e o tubo seja ajustada provendo o posicionamento relativo em relação à armação de cada elemento magnético a ser ajustado.

[0022] A armação pode compreender um número de indícios providos em uma superfície exterior da mesma. Os indícios podem compreender barras elevadas que são posicionadas para indicar o posicionamento dos sensores ultrassônicos.

[0023] A armação pode incluir um número de seções chanfradas providas adjacentes a superfície curva.

[0024] A armação pode incluir um número de botões de índice posicionados na mesma.

[0025] Como um outro aspecto da presente invenção, é provido um aparelho para realização de avaliação ultrassônica de uma porção de um tubo. O aparelho compreende: um conjunto de armação como descrito anteriormente; e uma pluralidade de sensores ultrassônicos dispostos no conjunto de armação.

[0026] A pluralidade de sensores ultrassônicos pode compreender uma sonda flexível de matriz em fases de 64 elementos.

[0027] Ainda como um outro aspecto da presente invenção, é provido um sistema para realização de avaliação não destrutiva de uma porção de um tubo. O sistema compreende: uma unidade de processamento; um dispositivo de saída em comunicação com a unidade de processamento; e um aparelho como descrito anteriormente, em que a pluralidade de sensores ultrassônicos

6 / 19 estão em comunicação com a unidade de processamento.

[0028] O sistema pode adicionalmente compreender um dispositivo de entrada em comunicação com a unidade de processamento para entrada de informação na unidade de processamento.

[0029] O dispositivo de entrada e o dispositivo de saída podem ser providos como um único mecanismo de tela sensível ao toque.

[0030] Ainda como um aspecto adicional da presente invenção, é provido um kit para uso na realização de avaliações ultrassônicas de porções de diferentes tubos de diferentes diâmetros. O kit compreende: uma matriz de sensor tendo uma pluralidade de sensores ultrassônicos; e uma pluralidade do conjunto de armação descrito anteriormente, em que o raio da superfície curva de qualquer conjunto de armação da pluralidade difere do raio da superfície curva de qualquer outro conjunto de armação da pluralidade, e em que a matriz de sensor é seletivamente acoplável à armação de qualquer uma da pluralidade.

[0031] A pluralidade pode compreender pelo menos cinco conjuntos de armações.

[0032] Ainda como um outro aspecto adicional da presente invenção, é provido um método para realizar avaliação ultrassônica de uma porção de um tubo usando um sistema como descrito anteriormente. O método compreende: posicionar o aparelho em cima de uma superfície externa de um tubo; prover um fluxo de fluido condutor ultrassônico a uma entrada de suprimento de fluido principal; e deslizar o aparelho ao longo da superfície externa do tubo em uma direção paralela ao eixo geométrico longitudinal do tubo.

[0033] O método pode adicionalmente compreender, antes de posicionar o aparelho em cima da superfície externa, marcar a superfície externa do tubo com indícios para indicar um limite esquerdo e um direito de uma área a ser varrida.

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[0034] A armação pode incluir um número de botões de índice posicionados na mesma em comunicação com a unidade de processamento, e o método pode adicionalmente compreender: após deslizar o aparelho, reposicionar o aparelho na superfície externa do tubo em uma posição adjacente a onde o aparelho foi deslizado; e ativar um dos botões de índice.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0035] Uma compreensão completa da invenção pode ser obtida a partir da descrição a seguir das modalidades preferidas quando lida em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais: a Figura 1 mostra um exemplo de um arranjo para inspeção ultrassônica de um cotovelo 90° de acordo com uma técnica de examinação não destrutiva da técnica anterior; a Figura 2 é uma vista parcialmente esquemática de um exemplo de sistema para realização de avaliação não destrutiva de uma porção de um tubo de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção; a Figura 3 mostra uma vista em elevação frontal do aparelho da Figura 2 mostrado disposto em uma posição de varredura na superfície externa de uma seção de tubo de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção; a Figura 4 mostra uma vista superior do arranjo da Figura 3 do aparelho da Figura 2 disposto em uma seção de tubo; a Figura 5 mostra uma vista em corte do aparelho da Figura 2 tomada ao longo da linha 5-5 da Figura 4; a Figura 6 mostra uma vista inferior do aparelho da Figura 2; a Figura 7 mostra uma vista em corte do aparelho da Figura 2 tomada ao longo da linha 7-7 da Figura 3; a Figura 8 mostra uma comparação lado a lado da área de varredura de um sensor ultrassônico usado em uma abordagem da técnica

8 / 19 anterior à área de varredura de uma matriz de sensores ultrassônicos tal como empregado de acordo com modalidades exemplificativas da presente invenção; e a Figura 9 mostra uma comparação lado a lado dos resultados de medições realizadas em uma porção de uma seção de tubo obtida a partir da abordagem da técnica anterior como discutido em conjunto com a Figura 1 e um representação esquemática dos resultados obtidos a partir de uma modalidade exemplificativa da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0036] A presente invenção será agora descrita mais detalhadamente a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais exemplos da invenção são mostrados. A invenção pode, no entanto, ser incorporada em várias formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada aos exemplos aqui apresentados. Em vez disso, esses exemplos são providos de forma que essa descrição seja minuciosa e completa, e transmita completamente o escopo da invenção aos versados na técnica. Números semelhantes se referem a elementos semelhantes por toda parte.

[0037] Como usado aqui, o termo “número” deve significar um ou um inteiro maior do que um (isto é, uma pluralidade).

[0038] Como usado aqui, a frase “seletivamente descartado” significa que o elemento que é “seletivamente descartado” pode ser prontamente removido e/ou colocado no outro elemento em que é seletivamente descartado.

[0039] Como mencionado anteriormente, modalidades da presente invenção proveem aparelhos e métodos para realização de avaliação não destrutiva de tubulação que não apenas avalia porcentagens muito grandes de uma dada seção da tubulação, mas pode realizar tais avaliações em um tempo muito menor do que abordagens convencionais. Tais aperfeiçoamentos são realizados através do uso de uma pluralidade de sensores usados em conjunto

9 / 19 com um novo projeto de armação de baixo perfil que é empregado em mover os sensores ao longo do tubo de maneira previsível e confiável. Tal combinação permite a varredura rápida de grandes seções de tubulação em comparação com abordagens convencionais.

[0040] A Figura 2 é uma vista parcialmente esquemática de um exemplo de sistema 15 para realização de avaliação não destrutiva de uma porção de um tubo de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção. O sistema 15 inclui uma unidade de processamento 16 em comunicação com um dispositivo de saída 18 e um aparelho 20 para interagir com um tubo que está sendo inspecionado. O sistema 15 pode também incluir um dispositivo de entrada (não mostrado) em comunicação com a unidade de processamento 16 para entrada de informação na unidade de processamento

16. Alternativamente, o dispositivo de saída 18 pode ser na forma de uma combinação de dispositivo de entrada/saída (por exemplo, sem limitação, uma tela sensível ao toque) para entrada de informação na e para receber informação da unidade de processamento 16.

[0041] A unidade de processamento 16 inclui uma porção de processamento que pode ser, por exemplo, um microprocessador, um microcontrolador ou algum outro dispositivo de processamento adequado, e uma porção de memória que pode ser interna à porção de processamento ou acoplada operacionalmente à porção de processamento e que provê um meio de armazenamento para dados e software executáveis pela porção de processamento para controlar a operação do sistema 15. A porção de memória pode ser qualquer de uma ou mais de uma variedade de tipos de mídia de armazenamento interna e/ou externa tal como, sem limitação, RAM, ROM, EPROM(s), EEPROM(s), FLASH, e semelhantes que proveem um registro de armazenamento, isto é, um meio legível por máquina, para armazenamento de dados, tal como na forma de uma área de armazenamento interno de um computador, e pode ser memória volátil ou memória não volátil.

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[0042] O dispositivo de saída 18 pode ser qualquer dispositivo adequado para visualizar a saída do sistema 15. Por exemplo, sem limitação, o dispositivo de saída 18 pode ser um ou mais de: uma tela de exibição eletrônica, um dispositivo que produz um saída tangível (por exemplo, uma impressora), ou um dispositivo que comunica informação recebida da unidade de processamento 16 para um ou mais outros dispositivos (locais ou remotos) por meio de qualquer meio de comunicação adequado.

[0043] Várias vistas adicionais do aparelho de exemplo 20 são mostradas nas Figuras 3-7. O aparelho 20 inclui uma pluralidade de sensores ultrassônicos 21 (Figura 5), em comunicação (por exemplo, por meio de cablagem adequada, não numerada) com a unidade de processamento 16, que são seletivamente descartados em um conjunto de armação 22. O conjunto de armação 22 é utilizado para reter sensores ultrassônicos 21 a uma distância fixa de um tubo que está sendo inspecionado enquanto provê para tais sensores 21 serem movidos ao longo de tal tubo de uma forma rápida, previsível, repetível, enquanto realiza uma avaliação não destrutiva de tal tubo. Na modalidade exemplificativa descrita em detalhe aqui, a pluralidade de sensores ultrassônicos 21 está na forma de uma sonda flexível de matriz em fases de 64 elementos (isto é, 64 sensores), tal como fabricada por Olympus NDT Division, no entanto, deve ser apreciado que outros arranjos de sensores adequados podem ser empregados sem variar do escopo da presente invenção. A Figura 8 mostra uma comparação da área de varredura B de tal sonda de matriz em fase versus a área de varredura A de um ponto de sensor tal como descrito anteriormente no Fundamentos da seção.

[0044] O conjunto de armação 22 inclui uma armação 23, que é estruturada para ter um número de componentes dispostos na mesma ou sobre a mesma, além dos sensores 21, como será discutido adicionalmente abaixo. Em uma modalidade exemplificativa da presente invenção, a armação 23 foi construída utilizando um processo de fabricação aditivo de um material ABS.

11 / 19 Deve ser apreciado, no entanto, que a armação 23 pode ser formada por meio de outro processo e/ou material ou materiais adequados sem variar do escopo da presente invenção. Como mostrado nas Figuras 3 e 4, a armação 23 é estruturada para engatar geralmente cooperativamente uma superfície externa 24 de um tubo P (apenas uma porção da qual é mostrada) que está sendo avaliada/inspecionada, e então ser deslizada ao longo da (isto é, em uma direção paralela ao eixo geométrico longitudinal A do tubo P) superfície externa 24 do tubo P, tal como mostrado pelo bloco de setas D1 e D2 na Figura 4, como será discutido em adicionalmente em detalhe abaixo. A partir da vista da Figura 3, pode ser prontamente apreciado que o aparelho 20 tem um perfil geralmente baixo que geralmente permite o uso em espaços apertados.

[0045] A fim de provê tal engate cooperativo entre a armação 23 e o tubo P, a armação 23 inclui uma superfície curva 26 que é curvada em volta de um eixo geométrico longitudinal A’ que, quando armação 23 é geralmente engatada com tubo P, geralmente coincide com o eixo geométrico longitudinal central A do tubo P. A superfície curva 26 é geralmente definida por um raio R’ que é geralmente igual a um raio externo R do tubo P.

[0046] Com referência às Figuras 6 e 7, a fim de prover comunicação ultrassônica entre a pluralidade de sensores ultrassônicos 21 e a superfície externa 24 do tubo P, uma passagem principal 30 é definida na armação 23 entre os sensores ultrassônicos 21 e a superfície curva 26. Uma aba 32, formada de um material flexível (por exemplo, esponja de borracha de silicone, espuma flexível, ou outro material adequado), se estende para fora da superfície curva 26 e é disposta em torno e circundando completamente a abertura (não numerada) da passagem principal 30 na superfície curva 26. Na modalidade exemplificativa ilustrada, a aba 32 é disposta parcialmente em uma ranhura 34 (Figura 7) formada na superfície curva 26, no entanto, deve ser apreciado que outros arranjos de aba 32 podem ser empregados sem variar

12 / 19 do escopo da presente invenção. A passagem principal 30 e a aba 32 são posicionadas de modo que quando o aparelho 20 é disposto na superfície externa 24 do tubo P, tal como mostrado nas Figuras 3 e 4, é formado um reservatório 36 que é geralmente definido em um primeiro lado (não numerado) pelos sensores ultrassônicos 21, em um segundo lado (não numerado) oposto ao primeiro lado pela superfície externa 24 do tubo P, e pela passagem principal 30 e aba 32 que se estende entre tal primeiro e segundo lados.

[0047] Em operação, o reservatório 36 é provido com um suprimento de um fluido condutor ultrassônico adequado (não mostrado, por exemplo, sem limitação de água) por meio de um número de conduítes de suprimento de fluido 40 (uma porção de um é mostrado na Figura 7) que se estende a partir de uma entrada de suprimento de fluido principal 42 posicionada em uma superfície externa (não numerada) da armação 23 até um número de saídas 44 que se abrem no reservatório 36. Na modalidade exemplificativa ilustrada, três saídas 44 definidas geralmente na superfície curva 26 dentro de uma área limitada pela aba 32 são empregadas (por exemplo, ver Figura 6), no entanto, deve ser apreciado que outras quantidades e/ou posicionamentos do número de saídas 44 podem ser variados sem variar do escopo da presente invenção.

[0048] A fim de prover uma vedação melhorada entre a aba 32 e a superfície externa 24 do tubo P e/ou reduzir o atrito entre elas, um revestimento (não numerado) pode ser provido em uma superfície de contato de tubo 46 da aba 32. Em uma modalidade exemplificativa da presente invenção, foi empregada uma camada de fita de polietileno, no entanto, deve ser apreciado que outro material adequado pode ser empregado sem variar do escopo da presente invenção.

[0049] Como mostrado na vista em corte da Figura 7, a fim de prover a remoção de qualquer ar que possa inicialmente ficar preso no reservatório

13 / 19 36 ou que possa se desenvolver como bolhas no mesmo durante a operação (e assim garantir comunicação interrompida entre os sensores ultrassônicos 21 e o tubo P, um número de conduítes removedores de ar 50 que se estendem a partir de um ou mais entradas 52 no reservatório 36 até uma ou mais saídas 54 definidas em uma superfície exterior de armação 23. Tais conduítes 50 também podem ser providos com um arranjo de válvula de retenção adequado que permite que tais trajetos sejam seletivamente abertos ou fechados, como desejado por um usuário do aparelho 20.

[0050] Com referência agora à vista em corte da Figura 5, a fim de rastrear a posição do aparelho 20 ao longo do tubo P e prover repetibilidade em avaliações subsequentes, o conjunto de armação 22 adicionalmente inclui um dispositivo codificador 58 disposto dentro de uma cavidade 60 definida na armação 23. O dispositivo codificador 58 é eletricamente conectado à unidade de processamento 16 por meio de cablagem adequada (não numerada). Como comumente construída, o dispositivo codificador 58 inclui uma roda codificadora 62 que é rotativa em torno de um eixo geométrico codificador

64. A roda codificadora 62 inclui uma superfície externa 66 que, como mostrado na Figura 3, é estruturada para se projetar ligeiramente da armação 23 através de uma abertura ou fenda 68 definida na armação 23 e engatar a superfície externa 24 do tubo P. A fim de ajudar garantir o engate consistente de superfície externa 66 da roda codificadora 62 com a superfície externa 24 do tubo P, o dispositivo codificador 58 pode ser montado de forma pivotável na armação 23 e um mecanismo de polarização, tal como uma mola 70, ou outro mecanismo adequado, pode ser provido em ou na armação 23 que polariza a superfície externa 66 de roda codificadora 62 geralmente em direção à superfície externa 24 do tubo P. Tal mecanismo de polarização pode ser acoplado de maneira ajustável à armação 23 de modo que a força de polarização provida por tal mecanismo no dispositivo codificador 58, e portanto, à superfície externa 66 da roda codificadora 62 da mesma, possa ser

14 / 19 seletivamente ajustada por um usuário do aparelho 20. Embora mostrado disposto geralmente em ou próximo de uma extremidade de armação 23, deve ser apreciado que o dispositivo codificador 58 pode ser posicionado em outros locais em relação à armação 23. Adicionalmente, embora mostrado utilizando a roda codificadora 62, deve ser apreciado que o dispositivo codificador 58 pode utilizar qualquer arranjo adequado para rastrear o posicionamento da armação 23 sem variar do escopo da presente invenção.

[0051] A fim de garantir engate consistente do conjunto de armação 22 com superfície externa 24 do tubo P, a armação 23 pode incluir um número (quatro são incluídos na modalidade exemplificativa ilustrada) de elementos magnéticos 80 posicionadas na ou em torno da superfície curva 26 (por exemplo, provido em ou em rebaixos formados na superfície curva 26). Em uma modalidade exemplificativa da presente invenção, ímãs de anel axial com polos nas extremidades do mesmo foram empregados como elementos magnéticos 80, no entanto, deve ser apreciado que outros ímãs ou estruturas magnéticas adequados podem ser empregados sem variar do escopo da presente invenção. Cada elemento magnético 80 pode ser acoplado de maneira ajustável à armação 23 por meio de um mecanismo adequado de ajuste, por exemplo, sem limitação e parafuso de cabeça Alan 82, que permite o posicionamento relativo de cada elemento magnético 80 em relação ao tubo P a ser ajustada e, portanto, a resistência do atração magnética entre cada elemento 80 e o tubo P a ser seletivamente ajustado. Deve ser apreciado que a inclusão de tais elementos magnéticos 80 não apenas garante engate consistente entre o aparelho 20 e superfície externa 24 do tubo P mas pode também prover que o aparelho 20 dois permaneça magneticamente afixado ao tubo P, permitindo assim a um técnico o uso de ambas as mãos quando necessário, sem perder o rastro do local de onde o aparelho 20 estava no tubo P.

[0052] A fim de que o usuário identifique prontamente o local da

15 / 19 pluralidade de sensores ultrassônicos 21 dentro do aparelho 20, a armação 23 pode ser provida com um número de indícios formados como uma porção integral do mesmo ou como um elemento adicionado ao mesmo. Na modalidade exemplificativa ilustrada, a armação 23 inclui indícios na forma de barras elevadas 84 que indicar as extremidades opostas da matriz ultrassônica 21, assim como uma barra central mais curta 86 que indica o centro da matriz ultrassônica 21. Também é mostrado na modalidade exemplificativa ilustrada, tais indícios também podem ser na forma de caracteres alfanuméricos, tal como os numerais 88 que proveem indicadores do posicionamento assim como número de identificação de alguns dentre a pluralidade de sensores ultrassônicos 21.

[0053] Tendo assim descrito os componentes básicos do aparelho 20 (isto é, a pluralidade de sensores ultrassônicos 21 e o conjunto de armação 22 e os componentes dos mesmos), o operação básica do aparelho 20 será agora descrita em conjunto com as Figuras 3, 4 e 9. Como um passo inicial antes de usar o aparelho 20 para inspecionar um tubo, a superfície externa 24 do tubo P é preferivelmente marcada com indícios 100 para indicar os limites esquerdo e direito da área a ser varrida. Tipicamente, o posicionamento de tais indícios 100 é determinado dividindo a circunferência do tubo P em uma pluralidade de espaçamentos iguais à largura da área coberta pela pluralidade de sensores ultrassônicos 21. Depois que tais indícios 100 são providos, o aparelho 20 é colocado em cima da superfície externa 24 do tubo P, um fluxo de fluido condutor ultrassônico é provido para entrada de suprimento de fluido principal 42 (por exemplo, tal como por meio de uma bomba adequada que provê líquido de um reservatório ou outro suprimento), e o aparelho 20 é então deslizado na superfície externa 24 do tubo P em uma direção paralela ao eixo geométrico longitudinal A do tubo P (tal como mostrado pelo bloco de setas D1 ou D2 da Figura 4) até que um comprimento desejado do tubo P tenha sido varrido.

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[0054] A Parte B da Figura 9 mostra um exemplo parcialmente esquemático do saída gráfica 200 (tal como provido na unidade de saída 18 da Figura 2) dos dados (aproximadamente 8000 pontos de dados) obtidos em uma dessas passagens feitas pelo aparelho 20 em questão de alguns segundos. No exemplo mostrado na Figura 9, cada um dos diferentes sinais numéricos representa cores diferentes (por exemplo, vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, etc.) que corresponde a espessuras diferentes, tal como mostrado na escala 202. Em um modalidade preferida, uma mistura contínua de cores (similar a um arco-íris, por exemplo, transições de vermelho para laranja que transicionam amarelo e depois para verde, etc., em oposição a cortes afiados) é utilizada para mostrar melhor as transições em espessuras. Portanto, deve ser apreciado que a saída 200 geralmente lembra um mapa de radar meteorológico, mas em vez de mostrar diferentes intensidades de tempestades com cores diferente, diferentes espessuras são mostradas.

[0055] Em contraste com o exemplo de saída 200 provido por uma modalidade da presente invenção, a Parte A da Figura 9 mostra dados 210 (39 pontos de dados) obtidos por um método tal como descrito na seção Fundamentos desse pedido para uma seção similar do tubo que requer aproximadamente 45 minutos para ser obtido. A partir de tal comparação, deve ser prontamente apreciado que a presente invenção provê resultados mais rápidos, que são de resolução muito maior e provê um resultado prontamente legível de variações na espessura da parede espessura do tubo P.

[0056] A fim de prover que passagens adjacentes subsequentes sejam prontamente feitas pelo aparelho 20, o conjunto de armação 23 pode incluir um ou mais botões de índice eletricamente conectado à unidade de processamento 16 que permite que o usuário do aparelho 22 prontamente indique o posicionamento de uma passagem subsequente após completar dada passagem. Na modalidade exemplificativa ilustrada, o conjunto de armação 23 inclui um botão de índice esquerdo 102 e um botão de índice direito 104,

17 / 19 cada sendo posicionado geralmente próximo de uma extremidade do aparelho 20, de modo a ser prontamente ativado por uma mão esquerda ou uma mão direita, respectivamente, do usuário. Em operação, após completar uma passagem de varredura com o aparelho 20, um usuário ativaria o botão de índice apropriado para indicar que a próxima passagem de varredura que eles estão fazendo está a direita da passagem recém completada (e, assim, ativaria o botão 104) ou para esquerda da passagem recém completada (e, assim, ativaria o botão 102). Quando ativados, cada um dos botões 102 e 104 provê um sinal para a unidade de processamento 16 que é reconhecido pela unidade de processamento 16, é uma indicação da coluna respectiva na qual os dados da varredura prestes a serem recebidos devem ser colocados na saída em relação aos dados da varredura anterior.

[0057] Pelo exposto, deve ser prontamente apreciado que as modalidades da presente invenção proveem para uma seção de tubulação a ser varrida por ultrassom mais rapidamente, em mais detalhes e com resultados mais facilmente legíveis do que soluções anteriores. Também deve ser prontamente apreciado que as modalidades da presente invenção possam ser prontamente utilizadas em inspeção de partes retas assim como de seções curvas. A fim de acomodar o intradorso de uma seção curva, a espessura T, tal como mostrado na Figura 4, pode ser minimizada de modo a garantir que a aba 32 não seja desengatada da superfície externa 24 do tubo P durante uma passagem de varredura. Adicionalmente ou alternativamente, dependendo do pedido, a armação 23 pode ser provida com uma ou mais seções chanfradas, tal como as seções chanfradas 110 mostradas na Figura 7, que provê um melhor encaixe da armação 23 na porção de intradorso de uma seção curva de tubo.

[0058] A fim de provê solução de custo benefício para inspeção de tubos de diferentes diâmetros, a pluralidade de sensores ultrassônicos 21 pode ser prontamente removida de um primeiro aparelho 20 tendo um conjunto de

18 / 19 armação 22 com uma armação 23 dimensionada para encaixar um tubo tendo um primeiro diâmetro, e colocado em um segundo aparelho 20 tendo um conjunto de armação 22 com um amigo 23 que é dimensionada para encaixar um outro tubo tendo um segundo diâmetro que é diferente do primeiro diâmetro. Consequentemente, modalidades da presente invenção são providas como kit que inclui uma única matriz de sensor tendo a pluralidade de sensores ultrassônicos 21 junto com uma pluralidade (por exemplo, sem limitação, cinco) de conjuntos de armações 22, cada tendo uma armação 23 que é dimensionada para encaixar um tubo de diâmetro diferente. Portanto, o usuário de tal kit pode colocar seletivamente a única matriz de sensor no conjunto de armação 22 tendo a armação 23 que é dimensionada para encaixar o tubo que deve ser inspecionado.

[0059] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhe para a finalidade de ilustração com base no que atualmente é considerado ser as modalidades mais práticas e preferidas, deve ser entendido que tal detalhe é apenas para essa finalidade e que a invenção não está limitada às modalidades descritas, mas, ao contrário, é destinada a cobrir modificações e arranjos equivalentes que estão dentro de o espírito e escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, deve ser entendido que a presente invenção contempla que, na medida do possível, uma ou mais características de qualquer modalidade podem ser combinas com uma ou mais características de qualquer outra modalidade.

[0060] Nas reivindicações, quaisquer sinais de referência colocados entre parênteses não devem ser interpretados como limitadores da reivindicação. A palavra “compreendendo” ou “incluindo” não exclui a presença de elementos ou etapas diferentes daquelas listadas em uma reivindicação. Em uma reivindicação de dispositivo enumerando vários meios, vários desses meios podem ser incorporados por um e o mesmo item de hardware. A palavra “um” ou “uma” que precede um elemento não exclui

19 / 19 o a presença de uma pluralidade de tais elementos.

Em qualquer reivindicação de dispositivo enumerando vários meios, vários desses meios podem ser incorporados por um e o mesmo item de hardware.

O simples fato de certos elementos serem repetidos em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que esses elementos não possam ser usados em combinação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de armação (22) para uso em um aparelho para realização de avaliação ultrassônica de uma porção de um tubo (P), o conjunto de armação caracterizado pelo fato de que compreende: uma armação (23) que é estruturada para engatar cooperativamente uma superfície externa (24) do tubo, a armação tendo uma superfície curva (26) que é curvada em volta de um eixo geométrico (A’) que, quando a armação está engatada com o tubo geralmente coincide com o eixo geométrico longitudinal central (A) do tubo, a superfície curva é geralmente definida por um raio (R’) que é geralmente igual a um raio externo (R) do tubo, em que a armação é estruturada para alojar uma pluralidade de sensores ultrassônicos (21) na mesma a uma distância fixa da superfície curva.

2. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a armação inclui uma passagem principal (30) definida na mesma, de modo que, quando a pluralidade de sensores é alojada na armação, a passagem principal é disposta entre a pluralidade de sensores ultrassônicos e a superfície curva.

3. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma aba (32) formada de um material flexível que se estende para fora da superfície curva que é disposta em torno e circunda uma abertura da passagem principal definida na superfície curva, em que, a passagem principal e a aba são posicionadas de modo que quando o conjunto de armação é disposto em uma superfície externa (24) do tubo, um reservatório (36) é formado que é geralmente definido em um primeiro lado pela pluralidade de sensores ultrassônicos, em um segundo lado oposto ao primeiro lado pela superfície externa do tubo, e pela passagem principal e a aba que se estende entre o primeiro lado e o segundo lado.

4. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a armação adicionalmente inclui um conduíte de suprimento de fluido (40) que se estende a partir de uma entrada de suprimento de fluido (42) posicionada em uma superfície externa da armação para uma saída de fluido (44) posicionada no reservatório, e em que o conduíte de suprimento de fluido é estruturado para transportar um suprimento de um fluido condutor ultrassônico para o reservatório.

5. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a aba inclui um revestimento disposto em uma superfície da mesma oposta à armação.

6. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a armação compreende adicionalmente um conduíte removedor de ar (50) que se estende a partir de uma entrada (52) no reservatório (54) até uma saída definida em uma superfície exterior da armação.

7. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo codificador (58) disposto dentro de uma cavidade (60) definida na armação que é estruturada para rastrear a posição do conjunto de armação ao longo do tubo.

8. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo codificador inclui uma roda codificadora (62) que é rotativa em torno de um eixo geométrico codificador (64), e em que a roda codificadora inclui uma superfície externa (66) que é estruturada para se projetar da armação através de uma abertura (68) definida na armação e engatar uma superfície externa do tubo.

9. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo codificador é montado de forma pivotável na armação, e em que a armação inclui um mecanismo de polarização (70) que é engatado com o dispositivo codificador em uma maneira tal que a superfície externa da roda codificadora é polarizada para fora da armação.

10. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a armação inclui um número de elementos magnéticos (80) posicionados em ou em torno da superfície curva que é estruturada para interagir magneticamente com o tubo.

11. Conjunto de armação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a armação inclui um número de botões de índice (102, 104) posicionados na mesma.

12. Aparelho (20) para realizar avaliação ultrassônica de uma porção de um tubo, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: o conjunto de armação (22) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11; e uma pluralidade de sensores ultrassônicos (21) dispostos no conjunto de armação.

13. Sistema (15) para realizar avaliação não destrutiva de uma porção de um tubo, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de processamento (16); um dispositivo de saída (18) em comunicação com a unidade de processamento; e o aparelho (20) como definido na reivindicação 12, em que a pluralidade de sensores ultrassônicos está em comunicação com a unidade de processamento.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de entrada em comunicação com a unidade de processamento para entrada de informação na unidade de processamento.

15. Kit para uso na realização de avaliações ultrassônicas de porções de diferentes tubos de diferentes diâmetros, o kit caracterizado pelo fato de que compreende: uma matriz de sensor tendo uma pluralidade de sensores ultrassônicos (21); e uma pluralidade do conjunto de armação (22) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que o raio (R’) da superfície curva (26) de qualquer conjunto de armação da pluralidade difere do raio da superfície curva de qualquer outro conjunto de armação da pluralidade, e em que a matriz de sensor é seletivamente acoplável à armação de qualquer uma da pluralidade.

16. Método para realizar avaliação ultrassônica de uma porção de um tubo usando o sistema (15) como definido na reivindicação 13, o método caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar o aparelho (20) em cima de uma superfície externa (24) de um tubo (P); prover um fluxo de fluido condutor ultrassônico para uma entrada de suprimento de fluido principal 42; e deslizar o aparelho ao longo da superfície externa do tubo em uma direção paralela ao eixo geométrico longitudinal (A) do tubo.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, antes de posicionar o aparelho em cima da superfície externa, marcar a superfície externa do tubo com indícios (100) para indicar um limite esquerdo e um direito de uma área a ser varrida.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a armação inclui um número de botões de índice (102, 104) posicionadas na mesma em comunicação com a unidade de processamento (16), e em que o método compreende adicionalmente:

depois de deslizar o aparelho, reposicionar o aparelho na superfície externa do tubo em uma posição adjacente a onde o aparelho foi deslizado; e ativar um dos botões de índice.