BRPI0610564A2 - método para medir diferentes parámetros de condições em materiais eletricamente condutores, e, dispositivo para a implementação do método - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA MEDIR DIFERENTES PARáMETROS DE CONDIçõES EM MATERIAIS ELETRICAMENTE CONDUTORES, E, DISPOSITIVO PARA A IMPLEMENTAçãO DO MéTODO. é descrito um método para medir parâmetros em estruturas de aço ferromagnético, por exemplo, trilhos ferroviários e colunas de perfuração, para detectar tensões mecânicas, danos ou deterioração. Na área monitorada, dispositivos para magnetizção ou desmagnetização, por exemplo, um eletroímã, será instalado de acordo com a necessidade. São providos dois ou mais eletrodos para alimentação de corrente, por meio dos quais uma tensão elétrica em forma de pulso é aplicada. Em um outro par de eletrodos, um sinal de resposta de tensão é medido. Este sinal de resposta é comparado com um outro sinal medido em condições de medição conhecidas, ou é comparada com dados de calibração para o objeto. O desvio entre essas tensões é analisado para quantificar os desvios relativos ou absolutos e, com base nisto, a condição da estrutura de aço é estimada. O dispositivo pode medir as curvas de tensão transiente com referência a uma ou mais das curvas de magnetização, e inclui algoritmos para analisar a curva de resposta de tensão para determinação de tensões mecânicas e/ou fadiga e/ou fissuras e/ou perda de metal nos materiais de aço.

Description

"MÉTODO PARA MEDIR DIFERENTES PARÂMETROS DE CONDIÇÕES EM MATERIAIS ELETRICAMENTE CONDUTORES, E, DISPOSITIVO PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO MÉTODO"

A presente invenção compreende, como definido na reivindicação 1 da patente, um método para medir a condição de uma estrutura de aço. Além disso, ela compreende um dispositivo para realizar tais medições de condição de uma estrutura de aço. O método pode ser adaptado para detecção de tensão mecânica, fadiga e perda de metal, por exemplo, causada por corrosão.

Um método para medir a condição de uma estrutura de aço, por meio do que uma corrente elétrica em forma de pulso é aplicada no aço por meio de um par de pontos de contato, gerando curvas de queda de potencial entre um outro par de pontos de contato medidas por amostragem repetitiva. O aço sujeito a medições pode ser tanto magnetizado como desmagnetizado por meio de arranjos per se conhecidos, e sendo empregado para magnetização do aço em pontos selecionados nas curvas de magnetização inicial anisterética e histerética. A comparação das curvas de queda de potencial em diferentes magnetizações possibilita determinar a condição do aço, ou mudança de condição. A mudança de alguns tipos de condições pode ser medida sem usar dispositivos de magnetização e, em tais casos, o método também pode ser aplicado para monitoramento de todos os tipos de materiais eletricamente condutores.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Grandes estruturas de aço são geralmente sujeitas a variadas cargas, que causam deterioração. Por motivos de segurança, é importante inspecionar e monitorar tais estruturas a fim de descobrir condições que podem se transformar em sérios defeitos, entre essas condições estando tensões mecânicas, corrosão e erosão.

Tensões mecânicas podem surgir despretensiosamente, tanto durante a construção (por exemplo, nos cordões de solda, ou adjacente a eles) como durante a operação em virtude de condições descontroláveis.

Para medir tensões mecânicas relativas, extensômetros resistivos ou outros dispositivos são geralmente empregados para detectar pequenas mudanças dimensionais no aço. Com uso de tais métodos, mudanças em relação a tensões mecânicas absolutas são medidas a partir do instante em que o arranjo é instalado considerando tensões mecânicas absolutas, as possibilidades são mais limitadas. Entretanto, sabe-se que a medição e análise de ruído de Barkhausen pode fornecer informação a respeito de tensões mecânicas (Rautioaho, R.H., e Karjalinen, L.P.: "Application of Barkhausen noise measurements to residual stress analysis in structural steels". Proc. Scandinavian Symposium in Materials Science, 20-21 de junho de 1983, Oulu Finland, pp 179-185).

Além do mais, nota-se que tensões mecânicas levam a mudanças nas propriedades magnéticas e o uso deste fenômeno tem sido tentado como uma base para medição das tensões mecânicas em aço (Lugg M.C.: "The effect of stress on the ACFM technique". Controller C HMSO, Londres, 1987).

O método baseado na medição da tensão estacionaria ou queda de potencial a partir da excitação de uma corrente em forma de pulso é conhecido pela patente da Noruega no 150136.

A queda de tensão é medida entre diversos pontos de contato, tanto quando a estrutura está em uma condição inicial preferivelmente conhecida como durante a operação. As quedas de tensão medidas são comparadas umas com as outras e formam a base para detectar mudanças na condição da estrutura causada por fissuras e perda de material.

A corrente aplicada é em forma de pulso. Mediante cada degrau de corrente, a queda de tensão medida seguirá uma curva transiente, por causa do efeito de pele, que, na patente citada, é referida como perturbações, e o método considera que a parte transiente da queda de tensão decaiu antes de ocorrer a medição. Assim de acordo com a patente, existe um prejuízo em relação à consideração da parte transiente da curva de queda de tensão para dar informação sobre possíveis defeitos ou mudanças na estrutura.

A desvantagem é que, para grandes tubos com grande espessura de parede, o tempo transiente é grande e, para aplicações práticas e também por outras causas, as medições são feitas antes de o transiente decair. Essas medições são assim influenciadas por mudanças nas propriedades ferromagnéticas causadas pelas mudanças na tensão das estruturas ou pressão interna dos tubos, que são consideradas perturbações na medição de corrosão ou fissuras.

O relatório descritivo da patente norueguesa 172868 descreve um método para medir tensão mecânica e fadiga em aço. Esta patente descreve um método baseado na medição de parte da resposta de tensão transiente a partir de uma corrente de excitação em forma de pulso. Duas tais transientes são medidas entre diversos pontos de contato para diferentes condições da estrutura. As tensões transientes medidas são comparadas e formam a base para computação da tensão mecânica. Entretanto, esta patente não descreve como o método responde à fadiga. Além disso, essas medições não consideram a informação inerente na parte estacionária da resposta de tensão, que inclui informação mais significativa a respeito da fadiga.

OBJETIVO

O principal objetivo desta invenção é fornecer um método para monitorar diferentes tipos de estruturas de aço, e que mais rapidamente que outros métodos conhecidos, torna possível para detectar condições que podem causar defeitos.

E possível com este método detectar o mais rápido possível mudanças no aço causadas pelas cargas excessivas e, por exemplo, detectar microfissuras na superfície, causadas por tais cargas, e assim o mais cedo possível determinar o grau de deterioração causada por tais cargas.

A sensibilidade de detecção e quantificação de fissuras será melhor, comparada com os métodos conhecidos, e também deseja-se que a confiabilidade e precisão de medições de perda de metal melhorem.

INVENÇÃO

A invenção está declarada na reivindicação 1. Recursos e detalhes adicionais estão declarados nas reivindicações 2-10. Este método pode ser aplicado para detectar tanto tensão mecânica, fadiga, fissuras como perda de metal, por exemplo, corrosão em aço. Principalmente, a redução da espessura da parede e fissuras podem ser monitorados em todos os tipos de materiais eletricamente condutores.

A presente invenção é baseada na idéia de derivar informação também da parte da curva transiente e estacionária da queda de tensão ou potencial durante o monitoramento de corrosão, erosão e fissuras.

No tempo quando a queda de potencial sobre um conjunto de pontos de contato varia depois de cada etapa da corrente aplicada (corrente de excitação), a queda de potencial é portanto medida por amostragem repetida para que seja obtida uma imagem de toda a curva de queda de tensão na forma de uma série de valores numéricos que pode ser adicionalmente processada em um computador.

Pela medição de todas as curvas de resposta de tensão, tanto a parte transiente como a parte estacionária, por exemplo, para aplicações de monitoramento de fissura, é possível detectar (ou seguir a evolução) a deterioração em um estágio prematuro e o início da fadiga que é um precursor de fissuras, e, entre outras coisas, como tais fissuras começam como microfissuras na superfície, e em virtude do efeito pele, o método é mais sensível no início da resposta de tensão transiente. O método pode também ser adaptado para medir tais defeitos dentro do tubo em casos em que uma unidade de medição é posta dentro do tubo. A queda de potencial transiente em função do tempo fornece informação em relação a propriedades elétricas e magnéticas do aço. Quando a curva transiente depois de um intervalo de tempo decair completamente (a queda de potencial fica então estacionária) o nível da queda de potencial é dado pela resistência elétrica do objeto monitorado, que, por sua vez, é influenciado por fatiga, fissuras e perda de material. Conforme já indicado, a primeira parte da curva transiente é basicamente relacionada com as propriedades magnéticas do aço que, por sua vez, é influenciada por tensões mecânicas. Nos pontos listados a seguir, está indicado como as propriedades magnéticas do aço são influenciadas pela tensão mecânica. O fenômeno físico básico e discussões mais completas deles encontram-se disponíveis na literatura (Jiles D.C. e Aderton D.L.: nTheory of the magnetization process in ferromagnets and its applications to the magnetomechanical effect" J. Phys. Appl., 17 1984 pp 1265 - 1281). A forma o caractere tanto da curva de magnetização inicial anisterética como histerética muda mediante aplicação de tensão mecânica.

A uma dada intensidade de campo magnético constante, uma tensão mecânica aplicada fará com que as curvas de magnetização inicial e anisterética aproximem-se uma da outra.

A mudança de magnetização em decorrência da mudança na tensão mecânica não é restaurada quando a tensão mecânica é reduzida para o nível inicial. Somente mediante desmagnetização pela aplicação de um campo magnético com uma amplitude gradualmente decrescente até zero é que as curvas de magnetização retornarão para sua forma original.

Está também mostrado que as propriedades magnéticas do aço podem ser influenciadas durante um processo de fadiga (Bose M.S.C.: "A Study of fatique in ferromagnetic materiais using a magnetic hysteresis technique" NOT International Vol. 19 no. 2, abril 1986).

O caractere das curvas de magnetização muda durante um processo de fadiga. Essas mudanças não podem ser restauradas por desmagnetização.

A medição de tensões mecânicas relativas em aço pode basear- se na medição da magnetização (e assim o caractere das curvas de 5 magnetização) sob dadas condições, por exemplo, com referência à curva de magnetização anisterética a uma dada intensidade de campo, em comparação com medições anteriores. O método descrito na patente norueguesa 150136 pode então ser usado. Além disso, são incorporadas possibilidades de desmagnetização.

Um método similar pode ser empregado para medir o grau de tensão ao qual o aço foi submetido desde a última medição. Então é utilizada a propriedade em que uma mudança de magnetização não é restaurada ou restabelecida até a desmagnetização.

A medição de tensões mecânicas absolutas no aço pode basear-se no fato de que a curva de magnetização inicial e a curva de magnetização anisterética mudarão mediante aplicação de tensão mecânica. As quedas de tensão transiente, que são influenciadas pelo caractere das curvas de magnetização, são medidas com referência tanto às curvas de magnetização inicial como anisterética, e são comparadas entre si. Na alternativa, as duas medições podem ser feitas com referência às curvas de magnetização histerética e anisterética. Quando não existe tensão mecânica no aço, a condição de fadiga pode ser medida de uma maneira similar às tensões mecânicas absolutas.

Para melhorar a precisão, o sinal de resposta pode ser amostrado para diversos pulsos de corrente e, calculando-se a média dessas amostras, consegue-se uma maior precisão de medição. O cálculo da média pode ser baseado na aplicação de algoritmos mais ou menos avançados.

A utilização da informação no sinal de resposta total, tanto a parte transiente como a estacionária, para todos os tipos de condições a ser monitoradas, dá a versabilidade única do método e sensibilidade e precisão melhoradas, comparada com métodos conhecidos.

Um melhor monitoramento de fissura comparado com a patente 15036 é também baseado no uso de informação na parte transiente do sinal de resposta, e isto atinge dá maior sensibilidade para microfissuras na superfície e, além disso, maior precisão para determinação de profundidade de fissuras.

Um melhor monitoramento de perda de metal comparado com a mesma patente é obtido observando-se todo o sinal de resposta, tanto a parte transiente como estacionária e, por meio deste, anula qualquer mudança de efeito indesejado que mudança da tensão mecânica possa ter nas medições de perda de metal. Além disso, o uso de todo o sinal de resposta torna isso possível para estimar diretamente a espessura de parede com base no sinal de resposta.

Além disso, melhorias significativas para a detecção de microfissuras na superfície da parede do tubo interno são feitas conectando um dos fios de corrente de excitação e pinos de detecção na parede do tubo interna.

O método pode também ser usado em sensores. Alimentação de corrente e medições de quedas de potencial transiente e/ou estacionário são então feitas, por exemplo, em uma chapa de aço anexada na estrutura ou colocada em um ambiente corrosivo e assim exposta a tensão ou corrosão relevante.

Um conceito principal utilizado pela presente invenção já explicado é o fenômeno que as curvas de queda de potencial elétrico (tanto a parte transiente como a estacionária) que surgem entre um par de pontos de contato em decorrência de pulsos de corrente aplicados são observados para detecção da condição ou mudança de condição da estrutura na estrutura de aço que está sendo monitorada. A queda de potencial para a parte transiente está relacionada com o efeito pele, que, por sua vez, está basicamente relacionado com a permeabilidade do aço e condição da superfície, na parte estacionária, está relacionado com a resistência que, por sua vez, é afetada pela geometria do objeto, e também por mudanças da estrutura no material (Conforme mostrado, permeabilidade relativa é um parâmetro que indica a capacidade de magnetização quando um campo magnético é aplicado).

Durante a aplicação de um degrau de corrente, por exemplo, em uma chapa de aço, a densidade de corrente na superfície será alta imediatamente depois da degrau de corrente, e diminui gradualmente até um valor estacionário. A queda de potencial medida entre dois pontos assim refletirá a densidade de corrente na superfície, que é função do tempo, tendo valores inicialmente altos e diminuindo até um valor estacionário correspondente à resistência elétrica entre os pontos de medição.

Assim, a queda de potencial transiente fornece informação a respeito tanto da permeabilidade como da condutividade do material, que são influenciadas pela tensão mecânica e condição de fadiga. A resistência elétrica é influenciada pela condutividade e geometria, que novamente é influenciada pela fatiga, corrosão e erosão de perda de material e fissuras. Os diferentes defeitos têm diferentes influências em diferentes partes da curva de resposta de tensão e, pela observação de toda a curva de resposta, tanto a parte transiente como a estacionária, tanto sensibilidade quanto precisão poderão ser ambas melhoradas, comparadas com as outras duas patentes mencionadas.

Pela observação de toda a curva de resposta de queda de tensão para monitoramento de fissura, uma sensibilidade de detecção significativamente maior para microfissuras na superfície é obtida em virtude de densidade de corrente muito maior no início da curva de resposta de queda de tensão, e mudanças posteriores na parte transiente darão origem a melhor estimativa da posição da fissura dentro da parede do tubo e/ou profundidade da fissura, além da informação que a queda de tensão estacionária dá a respeito da área seccional transversal da fissura ao contrário da patente norueguesa 150136 que dá principalmente informação a respeito da área da seção transversal. Isto é uma melhoria substancial, já que a profundidade da fissura é a informação mais vital para monitoramento de fissura.

Pelo monitoramento do processo de fadiga, a queda de tensão estacionária dá crucial informação a respeito de mudanças na estrutura do aço que causa mudanças de condutividade, e em particular quando a carga é fechada para e exceder o ponto de rendimento do aço. Pela combinação, este resultado do sinal estacionário com informação a parte transiente, resulta, ambos a alta sensibilidade e precisão de detecção do grau de mudanças plásticas e fatiga do material monitorado são obtidos e que não é possível com a patente 172868.

EXEMPLO

A invenção está descrita com mais detalhes a seguir com referência aos desenhos, onde a figura 1 mostra um dispositivo para medir a condição de uma viga de aço.

A figura 2 mostra um degrau de corrente e uma curva de queda de tensão.

A figura 3 mostra a tensão de resposta para i(t) e a(t) em função do tempo. As quedas de tensão são medidas em dois tempos diferentes e onde existe redução de espessura de parede em virtude de perda de material e a mesma magnetização do aço.

A figura 4 mostra a tensão de resposta para i(t) e a(t) em função do tempo para a medição de tensão mecânica absoluta, onde as respostas de tensão são medidas em duas magnetizações diferentes.

A figura 5 mostra as curvas de desvio calculadas para as curvas de resposta de tensão na figura 4.

A figura 6 mostra as curvas de desvio calculadas para as curvas de resposta de tensão na figura 3 e é típica para corrosão ou erosão.

A figura 7 mostra um desvio calculado, uma curva que é típica para fadiga.

Na chapa de aço 1 da figura I5 são aplicados pulsos de corrente (corrente de excitação) por meio de uma fonte de corrente em um instrumento 8 através de pontos de contato 2, 3. Quando necessário, a fonte de corrente em 8, alternativamente, pode ser usada para desmagnetização. Tais alternativas podem ser selecionadas por meio de um sistema menu no instrumento. Por meio desta fonte de corrente, é aplicada uma corrente alternada com uma amplitude decrescente até zero, quando usada para desmagnetização. A queda potencial a(t) que é medida entre pontos de medição 4, 5 é alimentada a um circuito de condicionamento de sinal 6 que amplifica e digitaliza tensões, e os dados são imediatamente armazenados para transferência posterior para o instrumento 8 para processamento preliminar e uso posterior e processamento adicional em um computador 9. O programa no computador 9 tem um algoritmo para analisar a resposta de queda de tensão para calcular tensão mecânica e/ou fadiga e/ou fissuras e/ou perda de metal no material monitorado.

Por meio de um eletroímã 11, o aço pode ser magnetizado no local onde a queda de potencial é medida. A intensidade do campo magnético aplicado pode ser selecionada como uma magnitude desejada por meio do sistema de menu acionado por suporte lógico no instrumento 8. Todo o controle direto do eletroímã é feito pela unidade de controle 7, que novamente é controlada pelo instrumento 8. A função de controle do sistema de menu de instrumento 8's, não mostrado na figura 1, pode alternativamente ser um PC portátil que é conectado no instrumento 8 e é usado em substituição ao instrumento 8 para controlar tais funções de medição. A conexão entre o instrumento e componentes conectados no objeto monitorado é um cabo de medição 10 que consiste em uma conexão do barramento de comunicação e a fonte de alimentação. Isto possibilita conectar diversas unidades no instrumento 8 por um conector em um cabo de medição 10.

A desmagnetização da chapa de aço 1 pode alternativamente ser feita por um eletroímã 11 em vez da fonte de corrente do instrumento 8.

Como uma terceira alternativa, a corrente proveniente da fonte de desmagnetização no instrumento 8 pode ser aplicada no aço através de pontos de contato que são empregados somente com reste propósito. Pontos de injeção de corrente 2, 3, pontos de medição 4, 5, eletroímã 11 e os módulos do circuito 6 e 7 podem ser integrados em uma unidade portátil.

O instrumento 8 pode ser instalado permanentemente para fazer medições em intervalos definidos no sistema de menu com armazenamento intermediário de dados ou transferência de dados por meio de uma conexão em linha a um usuário, ou por meio de uma unidade portátil a ser carregada pelo usuário e conectando isto a equipamento montado fixo fazendo medições sucessivamente em muitos de tais locais, ou tudo pode ser portátil e o operador instalará a unidade com pinos de excitação e medição de corrente em locais para monitoramento, e conectará o instrumento e medirá e finalmente transferirá as medições para um PC para pós-processamento.

Na figura 2, estão mostrados um degrau de corrente e queda de potencial típicos com formas de curva ideais. Na prática real, a degrau de corrente terá um certo tempo de subida, e o sinal (queda de potencial) terá um componente adicional por causa da indução elétrica entre os fios de medição e o laço condutor que formam o circuito de injeção. E também possível deixar o degrau de corrente começar de um valor negativo.

A curva de queda de potencial de acordo com sua natureza é uma função de Bessel. Ela começa do infinito teórico e tem uma constante de tempo dominante que significa que a curva eventualmente aproximará de uma função exponencial. Os valores estacionários que i(t) e a(t) aproximam-se são exclusivamente determinados pela resistência ôhmica entre os pontos de medição. A constante de tempo da função exponencial mencionada é determinada pelos relacionamentos geométricos, bem como pela condutividade e permeabilidade.

Se a queda potencial for medida no lado oposto de uma chapa de aço em relação ao lado onde o degrau de corrente é aplicado, i(t) começará de zero, e aumentará até que o valor estacionário seja atingido. A análise das medições sempre compreenderão a comparação de pelo menos duas curvas em função do tempo ou freqüência.

Na figura 3 estão mostradas duas quedas de potencial i(t) e a(t). Também, essas são curvas de queda de potencial ideais.

A figura 4 ilustra como, com base nas duas curvas i(t) e a(t), uma curva de desvio d(t) é computada a partir da diferença entre as duas curvas. A curva de desvio é aqui computada como

d(t) = ([a(t)/i(t)]-1)1000

onde:

a(t) é um sinal de tensão a como uma função de tempo i(t) é o sinal de tensão i como uma função de tempo d(t) o desvio calculado como uma função de tempo

mas outros algoritmo podem também ser utilizados a fim de caracterizar o desvio entre várias curvas colocadas em gráfico em função do tempo e também como uma função de freqüência.

Como uma explicação adicional, referindo-se à figura 1, está descrita uma seqüência a seguir que explica como o arranjo mostrado pode ser empregado para medir tais quedas de potencial com referência à curva de magnetização inicial:

1. O instrumento 8 é ligado e inicia-se o ajuste de todos os sinais de saída em zero.

2. A fonte de corrente no instrumento 8 é ativada para desmagnetização. 3. A fonte de corrente de excitação no instrumento 8 injeta a corrente em forma de pulso ao aço 1 nos pontos de aplicação de corrente 2, 3.

4. A queda de potencial transiente e estacionário entre os pontos de medição 4, 5 a(t) é medida e armazenada no instrumento 8.

5. A corrente da fonte de corrente no instrumento 8 para a unidade de controle de corrente 7 para a corrente de magnetização para o eletroímã 11 é aumentada continuamente até a magnitude desejada. O aço é agora magnetizado com referência à curva de magnetização inicial.

6. A etapa 3 anterior é repetida.

7. A queda de potencial transiente entre os pontos de medição 4, 5, i(t) é medida e armazenada no instrumento 8.

8. A figura 4 mostra curvas de queda de tensão típicas para i(t) e a(t).

9. A computação preliminar d(t) pode ser feita no instrumento 8.

10. Todas as medições são transferidas para o computador 9 para computação de d(t) e outros processamentos.

11. Na figura 5 está mostrada uma curva de desvio típica d(t) para medição de tensão em aço.

12. Pela curva de desvio d(t) o valor máximo é encontrado e este representa a tensão no aço.

A curva de desvio onde somente tensão mecânica está presente é caracterizada pelo desvio depois de um período de tempo para tingir um valor máximo e em seguida decai para d(t) = 0, onde a queda de tensão é estacionária.

Se desejado, é também possível computar curvas de desvio com referência às curvas de magnetização inicial e anisterética. Pela experiência, as características das curvas de desvio em diferentes tensões mecânicas são conhecidas, e possibilitam determinar a condição de tensão incógnita.

A medição de tensão mecânica relativa em aço pode ser baseada na magnetização e assim a curva de magnetização para condições conhecidas, por exemplo, com referência à curva de magnetização anisterética para uma dada intensidade de campo magnético é medida e comparada com medições anteriores. Normalmente, tais medições são feitas também fazendo- se medições em um ponto não exposto a cargas e que está descrito como leituras de referência na patente mencionada. Além do mais, são incluídas possibilidades para desmagnetização.

Um método similar pode ser usado para medição da tensão máxima a que o aço que foi exposto desde a última medição. A mudança de magnetização em decorrência da mudança na tensão mecânica não é restaurada quando a tensão mecânica é reduzida ao nível inicial. Somente mediante desmagnetização é que as curvas de magnetização retornarão para sua forma original.

A medição de tensões mecânicas absolutas em aço pode ser baseada no fato de que a curva de magnetização inicial e a curva de magnetização anisterética e histerética mudarão mediante aplicação de tensão mecânica. As quedas de tensão transiente, que são influenciadas pelo caractere das curvas de magnetização, são medidas com referência tanto à curva de magnetização inicial como anisterética, e são comparadas entre si.

Alternativamente, duas medições podem ser feitas com referência às curvas de magnetização inicial e histerética.

As curvas de desvio podem de maneira similar ser usadas para estimar a condição de fadiga do aço e assim, com base nisto, computar o tempo de vida restante antes da fraturar em um processo de fadiga. A condição de fadiga pode ser medida com o mesmo método aplicado durante a medição de tensão mecânica relativa. Observando-se as curvas de desvio na figura 7 para toda a duração da queda de potencial, informação adicional a respeito do grau de fadiga é obtida. Um exemplo de curvas de desvio para medição relativa de fadiga está mostrado na figura 7 para um objeto sob tensão. O nível de tensão em ti representa mudanças na superfície que podem ser relacionadas para rebaixos e microfissuras na superfície e o nível de tensão, enquanto em t2 mostra a mudança relativa de resistência, que, para a fadiga, é causada por mudanças estruturais no aço. Um outro exemplo de curvas de desvio para medição relativa de fatiga é mostrada na Figura 8 para um objeto sem tensão. O nível de desvio em ti representa mudanças na superfície que podem ser relativas a rebaixos e microfissuras na superfície, enquanto o nível em t2 mostra a mudança relativa da resistência, que para fatiga é causada por mudanças estruturais no aço.

A medição de perda de metal, corrosão ou erosão pode ser feita sem magnetização, e pode também ser feita sem desmagnetização, se a medição puder ser feita na parte estacionária da queda de potencial, ou se não houver mudanças na tensão mecânica do objeto monitorado desde a última medição.

Na figura 6 está mostrada uma curva de desvio de queda potencial característica para medição relativa de perda de metal. O valor do desvio em ti é sempre maior que zero para perda de metal monitorando o tempo para t2 onde existe uma quebra significativa na curva de desvio pode ser usado para estimativa da espessura de parede. O nível estacionário de desvio em t3 representa a perda de metal relacionada à medição usada como dados de referência para o cálculo do desvio, e baseado nesta redução de espessura de parede pode ser calculada a partir do tempo e os dados de referência foram tomados.

Claims (10)

1. Método para medir diferentes parâmetros de condições em materiais eletricamente condutores e, em particular, a condição em estruturas de aço ferromagnético, por exemplo, trilhos de ferrovias, pontes, plataformas fora da costa, colunas de perfeação e colunas ascendentes, em um período de tempo prolongado, ou medições momentâneas absolutas para detecção de tensão mecânica e defeitos e deterioração, tais como fadiga e perda de metal, e por meio do que a área para monitoramento, quando necessário, dispositivo para magnetização e desmagnetização, por exemplo, um eletroímã, que é instalado, e onde dois ou mais pontos de contato para alimentação de uma corrente elétrica são conectados, e onde uma corrente elétrica em forma de pulso é impressa nesses pontos de alimentação de corrente, e onde entre outros pares de pontos de contato instalados a queda de tensão elétrica é medida com partes transientes e partes estacionárias, onde as transientes principalmente decaíram, caracterizado pelo fato de que, pela comparação desta queda de tensão com uma outra queda de tensão medida em condições de medição conhecidas, ou comparação com dados de calibração para o objeto, e que os desvios entre esses são analisados para determinar a condição da estrutura.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tanto a medição inicial como posterior são realizadas em um local que é sujeito a carga mecânica ou deterioração e em um local que não é carregado ou deteriorado, e que os resultados dessas medições são utilizados para determinar a mudança na tensão mecânica e/ou a condição de fadiga e/ou fissuras e/ou perda de material no aço em relação ao que foi o caso no momento da medição inicial.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as medições inicial e posterior são realizadas tanto em um local que é sujeito a carga mecânica ou deterioração como em uma peça de material de referência que não é carregado ou deteriorado, e que os resultados dessas medições são utilizados para determinar a mudança na tensão mecânica e/ou condição de fadiga e/ou fissuras e/ou perda de material no aço em relação ao que foi o caso no momento da medição inicial.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é feita uma medição em um objeto que foi exposto a tensão mecânica, e que esta medição é comparada com uma tal medição prévia tomada na mesma localização, ou uma medição realizada após a desmagnetização da localização, ou uma medição realizada após um ou mais pulsos de tensão introduzidos, e a diferença entre essas medições é analisada para determinar a carga mecânica que o aço foi submetido desde a última tal medição.

5. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a .4,caracterizado pelo fato de que mais unidades são instaladas em certas distâncias ao longo de uma estrutura, por exemplo, um trilho ferroviário, para monitorar mudanças na condição da estrutura tanto ao longo da estrutura como durante um período de tempo.

6. Método de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a .5,caracterizado pelo fato de que a desmagnetização do aço é feita com corrente alternada antes da determinação da condição da estrutura.

7. Dispositivo para a implementação do método como definido na reivindicação 6, que, compreende um conjunto de eletrodos de medição que é conectado a uma área de um objeto a ser monitorado, para medir a queda de tensão para esta área, e sistema de medição para registrar e analisar os resultados de medição, caracterizado pelo fato de que é arranjado para medir as quedas de tensão transiente e estacionária e inclui algoritmos para analisar a queda de tensão para determinar tensão mecânica e/ou condição de fadiga e/ou fissuras e/ou perda de material no metal.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, que, quando necessário pode magnetizar ou desmagnetizar o aço, caracterizado pelo fato de que quando necessário magnetizar o aço em pontos selecionados da curva de magnetização inicial, anisterética ou histerética na localização monitorada, e que a queda de pressão causada pelos pulsos de corrente impressos, é medida com referência a uma ou mais de curvas de magnetização mencionadas e que o resultado desta é aplicado para determinar a condição do aço.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, que inclui arranjos para aplicar pulsos de tensão, caracterizado pelo fato de que é arranjado para imprimir o aço uma tensão em forma de pulso em um par de pontos de contato e alternativamente imprimir tensão alternada nos mesmos pontos de contato, diminuindo-se gradualmente a amplitude até zero.

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7 a 9, caracterizado pelo fato de que é projetado para ser inserido em um tubo a partir de uma extremidade do mesmo para conexão de uma das conexões de alimentação de corrente no lado de dentro do tubo, compreendendo um arranjo de eletrodos de medição que é conectado no lado de dentro e medir a queda de tensão no lado de dentro dando melhor sensibilidade para microfissuras na superfície interna.