BRPI0716850B1 - Método para avaliar estado de fixação de junta rosqueada de canos ou tubos e método para fixação de junta rosqueada de canos ou tubos usando o método - Google Patents

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(54) Título: MÉTODO PARA AVALIAR ESTADO DE FIXAÇÃO DE JUNTA ROSQUEADA DE CANOS OU TUBOS E MÉTODO PARA FIXAÇÃO DE JUNTA ROSQUEADA DE CANOS OU TUBOS USANDO O MÉTODO (51) Int.CI.: G01N 29/04; F16L 15/04 (30) Prioridade Unionista: 07/09/2006 JP 2006-242566, 26/03/2007 JP 2007-078377 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION. VALLOUREC OIL AND GAS FRANCE (72) Inventor(es): IKUJI HOSHINO; MASAKI YAMANO; SHIGEO NAGASAKU

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO

PARA AVALIAR ESTADO DE FIXAÇÃO DE JUNTA ROSQUEADA DE

CANOS OU TUBOS E MÉTODO PARA FIXAÇÃO DE JUNTA ROSQUEADA DE CANOS OU TUBOS USANDO O MÉTODO.

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método para avaliação de um estado de fixação de uma junta rosqueada que é usada como uma junta de canos ou tubos, como Oil Country Tubular Goods (OCTG), com um alto grau de precisão não só enquanto está sendo presa, mas também após ser presa e a um método para fixação de uma junta rosqueada de canos ou tubos, usando o método de avaliação. Daqui em diante, canos ou tubos são referidos como canos, quando considerado apropriado.

Descrição da Técnica Anterior

Convencionalmente, como uma junta para OCTG, uma junta rosqueada tem sido amplamente usada. A figura 1 é uma vista seccional transversal direcional axial que ilustra, esquematicamente, uma estrutura geral de uma junta rosqueada. Conforme mostrado na figura 1, uma junta rosqueada 100 é dotada de um pino 1, tendo uma parte de rosca externa 11, uma parte de vedação de metal 12, uma parte de ressalto 13 em uma superfície periférica externa e uma caixa 2, tendo uma parte de rosca interna 21, uma parte de vedação de metal 22 e uma parte de ressalto 23, correspondendo a cada parte do pino 1 na superfície periférica interna e sendo presa com o pino 1.

A parte de rosca externa 11 e a parte de rosca interna 21 (daqui em diante, aquelas partes são denominadas, em geral, como partes de rosca 11, 21) são aparafusadas uma com a outra de modo a efetuar uma função para fixação do pino 1 e da caixa 2. O diâmetro externo da parte de vedação de metal 12 é ligeiramente maior do que o diâmetro interno da parte de vedação de metal 22 (essa diferença é referida como uma margem de interferência) e, quando o pino 1 é preso com a caixa 2, devido à margem de interferência, uma pressão de superfície é gerada em uma região de contato entre ambas as partes de vedação de metal 12, 22 e devido a essa pressão de superfície de contato, uma função para manter, suficientemente, uma eficiência de vazamento de ar da junta rosqueada 100 é efetuada. As partes de ressalto 13, 23 efetuam uma função para impedir uma alta pressão de superfície de contato de modo que uma transformação plástica em excesso é gerada de ser gerada nas partes de vedação de metal 12, 22 e assegurar quantidade suficiente de aparafusamento de modo a determinar a fixação da junta rosqueada 100. Ainda, não só nas partes de vedação de metal 12, 22, mas também nas partes de rosca 11, 21, a junta rosqueada 100 pode ter a mesma margem de interferência que as partes de vedação de metal 12, 22, a fim de assegurar aparafusamento das partes de rosca 11, 21, de modo que elas não são facilmente afrouxadas. Nesse caso, as partes de ressalto 13, 23 também desempenham uma função para limitar as margens de interferência das partes de rosca 11, 21 em uma área segura, de modo a impedir uma tensão em excesso sobre a caixa 2.

Como um método para avaliar um estado de fixação de uma junta rosqueada tendo a estrutura descrita acima, convencionalmente, um método para monitoração de mudança de um torque a ser gerado quando da fixação de uma junta rosqueada é amplamente usada (por exemplo, refira-se ao Pedido de Patente Japonês Exposto N° 10-267175). A figura 2 é uma vista explanatória para explicar um método convencional para avaliação de um estado de fixação de uma junta rosqueada. Conforme mostrado na figura 2, à medida que a fixação da junta rosqueada progride em série, devido à resistência friccional devido à interferência das partes de rosca 11, 21 à interferência das partes de vedação de metal 12, 22, um torque é gerado. Então, devido ao apoio das partes de ressalto 13, 23, o torque aumenta rapidamente. De modo convencional, o bom e o mau do estado de fixação da junta rosqueada são determinados através de monitoração dessa mudança do torque por um operador. Em outras palavras, no caso em que o torque sobe mais do que um valor limite predeterminado, julgando que as partes de ressalto 13, 23 se apoiam uma contra a outra, é determinado que a fixação da junta rosqueada 100 foi completada suficientemente.

Contudo, de acordo com o método de avaliação convencional mostrado na figura 2, o fato de que as partes de rosca 11, 21 interferem uma com a outra, as partes de vedação de metal 12, 22 interferem uma com a outra e as partes de ressalto 13, 23 se apóiam uma contra a outra não é avaliado pela medição de qualquer quantidade física, independente e respectivamente. Este é absolutamente um método baseado em uma regra passada empírica, de modo que um torque é gerado porque as respectivas partes aderem tipicamente (interferem ou apóiam) uma à outra. É verdadeiro que um torque é gerado quando respectivas partes aderem apertadamente (interferem ou se apóiam) uma à outra, porém, um grande torque também é gerado devido a outro caso, por exemplo, quando as partes de rosca 11, 21 são queimadas ou semelhante. Portanto, apenas através de monitoração da mudança do torque, é difícil avaliar o estado de fixação com um alto grau de precisão.

Além disso, o método de avaliação convencional, mostrado na figura 2, é restrito, de modo que é necessário monitorar continuamente um torque em um processo para fixação da junta rosqueada (no meio da fixação de um pino e uma caixa, enquanto estão, relativamente, em movimento). Em outras palavras, o método de avaliação convencional é restrito, de modo que o estado de fixação não pode ser avaliado, quando o pino e a caixa permanecem imóveis após fixá-los.

Sumário da Invenção

A presente invenção foi feita levando os problemas precedentes em consideração e um objetivo da qual é proporcionar um método para avaliação de um estado de fixação de uma junta rosqueada que é usada como uma junta de canos, como OCTG, com um alto grau de precisão, não só enquanto está sendo presa, mas também depois de ser presa e um método para fixação de uma junta rosqueada 100 de canos, usando o método de avaliação.

A fim de resolver o objetivo descrito acima, como um resultado da concentração de consideração, os inventores obtiveram o seguinte conhecimento.

(1) Uma pressão de superfície de contato entre cada parte do pino (uma parte de rosca externa, uma parte de vedação de metal e uma parte de ressalto) e cada parte da caixa (uma parte de rosca interna, uma parte de vedação de metal e uma parte de ressalto) é mudada de acordo com os estados de fixação dessas respectivas partes. Especificamente, com as respectivas partes do pino e a caixa aderindo apertadamente uma à outra, quando comparado ao estado em que não aderem apertadamente, uma pressão de superfície de contato pode ser maior.

(2) Contudo, a mudança da pressão de superfície de contato de (1) não é uniforme através de toda uma área de cada parte e a pressão de superfície de contato é mudada localmente ao longo de uma direção axial de uma junta rosqueada. Especificamente, com as respectivas partes que aderem apertadamente uma à outra, a pressão de superfície de contato pode ser localmente maior, quando comparada com o estado em que elas não aderem apertadamente.

(3) A pressão de superfície de contato e uma intensidade de eco de uma onda ultrassônica têm uma relação relativa. Especificamente, a intensidade de eco da onda ultrassônica que é recebida de uma localização tendo uma alta pressão de superfície de contato é menor do que aquela da onda ultrassônica que é recebida de uma localização tendo uma baixa pressão de superfície de contato.

A presente invenção foi completada com base no conhecimento descrito acima dos inventores. A presente invenção proporciona um método para avaliar um estado de fixação de uma junta rosqueada de canos ou tubos, incluindo um pino tendo uma parte de rosca externa, uma parte de vedação de metal e uma parte de ressalto em uma superfície periférica externa e uma caixa tendo uma parte de rosca interna, uma parte de vedação de metal e uma parte de ressalto correspondendo a cada parte do pino em uma superfície periférica interna e sendo presa com o pino, o método compreendendo as etapas de:

Transmissão e recebimento de ondas ultrassônicas para e de uma pluralidade de localizações ao longo de uma direção axial da junta rosqueada em pelo menos uma dentre a parte de rosca interna, a parte de ve5 dação de metal e a parte de ressalto da caixa; detecção de intensidades de ecos para a pluralidade de localizações; e comparação das intensidades de ecos detectadas para a pluralidade de localizações, a fim de determinar se o estado de fixação da junta rosqueada é bom ou mau.

De acordo com a presente invenção, ondas ultrassônicas são transmitidas e recebidas para e de uma pluralidade de localizações ao longo de uma direção axial de uma junta rosqueada 100 em pelo menos uma parte entre uma parte de rosca externa, uma parte de vedação de metal 22 e uma parte de ressalto de uma caixa formando uma junta rosqueada (daqui em diante, apropriadamente referida como uma parte a ser avaliada).

Como descrito acima, a pressão de superfície de contato entre as respectivas partes do pino e as respectivas partes da caixa correspondentes às respectivas partes do pino podem ser localmente maiores ao longo da direção axial da junta rosqueada como aderindo apertadamente uma à outra e, ao mesmo tempo, a intensidade de eco da onda ultrassônica que é recebida da localização tendo uma alta pressão de superfície de contato é menor do que a da onda ultrassônica que é recebida da localização tendo uma baixa pressão de superfície de contato. Em consequência, se as ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas para e de uma pluralidade de localizações ao longo da direção axial da junta rosqueada em cada parte da caixa, quando cada parte da caixa adere apertadamente com cada parte do pino, a intensidade de eco da onda ultrassônica, recebida da localização onde a pressão de superfície de contato é maior localmente, é menor e, ao mesmo tempo, nas localizações restantes, onde a pressão de superfície de contato é baixa, a intensidade de eco da onda ultrassônica é grande. Por outro lado, com as respectivas partes da caixa não aderindo apertadamente com as respectivas partes do pino, uma vez que não há localização onde a pressão de superfície de contato é maior localmente em cada parte da caixa, a intensidade de eco da onda ultrassônica é grande através de toda a área de cada parte.

Portanto, comparando as intensidades de eco que são detectadas para as múltiplas localizações, é possível determinar o bom e o mau estado de fixação da junta rosqueada. Especificamente, por exemplo, a detec6 ção das intensidades de eco para as múltiplas localizações da parte a ser avaliada, respectivamente, se uma taxa entre o valor mínimo e o valor máximo das intensidades de eco detectadas (o valor mínimo/o valor máximo) não é mais do que um valor limite predeterminado, a parte a ser avaliada da caixa adere apertadamente com a parte do pino correspondente a isso, e modo que é possível determinar que esse estado de fixação é satisfatório. Por outro lado, e uma taxa entre o valor mínimo e o valor máximo da intensidade de eco detectada é maior do que um valor limite predeterminado, a parte a ser avaliada da caixa não adere apertadamente com a parte do pino correspondente a isso, de modo que é possível determinar que esse estado de fixação é insatisfatório (incluindo o caso em que a fixação não foi completada).

De acordo com o método de avaliação da presente invenção, as intensidades de eco, tendo uma relação relativa em uma pressão de superfície de contato entre cada parte de um pino e cada parte de uma caixa correspon15 dendo a isso são detectadas independentemente para cada parte. Portanto, uma pressão de superfície de contato de cada parte e, ainda, um estado de fixação de cada parte pode ser avaliado com base nessas intensidades de eco detectadas. De acordo com o método convencional para monitoração de mudança de um torque, não é exatamente conhecido em que parte o estado de fixação contribui para a mudança de um torque e há uma possibilidade de que outra causa, tal como queima, possa contribuir para a mudança de torque. Quando comparado com esse método convencional, pode-se esperar que o método de avaliação da presente invenção faça a avaliação com um alto grau de precisão. Além disso, uma vez que o método de avaliação de acordo com a presente invenção pode avaliar o estado de fixação com base na pressão de superfície de contato (a saber, com base na intensidade de eco da onda ultrassônica tendo uma relação relativa com a pressão de superfície de contato), avaliando o estado de fixação (no meio da fixação do pino e da caixa, enquanto estão se movendo relativamente) no processo de fixação da junta rosqueada não é uma condição essencial diferentemente de um caso convencional e a avaliação está disponível não só quando o pino e a caixa estão se fixando, mas também quando o pino e a caixa presos estão parados.

Ainda, uma vez que o método de avaliação de acordo com a presente invenção pode comparar as intensidades de eco para uma pluralidade de localizações na mesma parte da caixa (por exemplo, uma pluralidade de localizações da parte de vedação de metal da caixa) o método de ava5 liação de acordo com a presente invenção tem uma vantagem de que um resultado de avaliação dificilmente tem um efeito de variação de um valor absoluto da intensidade de eco. O valor absoluto da intensidade de eco é variado, dependendo do estado de contato de uma sonda ultrassônica para transmitir e receber a onda ultrassônica e o estado de superfície da caixa e do pino ou semelhante, de modo que de acordo com o método para determinação do bom e do mau estado de fixação simplesmente com base no valor absoluto da intensidade de eco (por exemplo, de acordo com o método para determinação, se o estado de fixação não for bom, se o valor mínimo das intensidades de eco detectadas excede um valor limite predeterminado), um grau de precisão de um resultado de determinação é deteriorado. Além disso, um método para comparação das intensidades de eco, antes e após a fixação da mesma parte da caixa (por exemplo, um método para determinação de que o estado de fixação não é bom, se uma taxa entre o valor mínimo das intensidades de eco que são detectadas após a fixação e o valor mínimo das intensidades de eco que são detectadas antes da fixação excede um valor predeterminado) também pode ser, porém, a fim de aplicar esse método, é necessário fazer a condição de detecção, tal como um estado de contato de uma sonda ultrassônica ou semelhante substancialmente a mesma, quando da detecção das intensidades de eco antes e após a fixação, respectivamente. Contudo, é muito difícil tornar as condições de detecção das intensidades de eco as mesmas antes e após a fixação, de fato. O método de avaliação de acordo com a presente invenção também tem, uma vantagem pelo fato de que é bastante detectar as intensidades de eco, durante a fixação ou após a fixação da junta rosqueada, sem recebimento de uma restrição de modo que as condições de detecção das intensidades de eco são feitas as mesmas, antes e depois da fixação da junta rosqueada.

Aqui, se uma frequência de uma onda ultrassônica (uma fre8 quência de teste)a ser transmitida ou recebida for feita excessivamente alta, torna-se difícil para a onda ultrassônica transmitir para o pino e o estado de fixação de cada parte da caixa e do pino está ou não correspondendo a isso.

Em outras palavras, mesmo se a pressão de superfície de contato entre ca5 da parte da caixa e cada parte do pino correspondendo a isso for mudada, a intensidade de eco da onda ultrassônica dificilmente é mudada, de modo que isso não é preferível para determinação de bom e ruim do estado de fixação. Em consequência, é preferível que uma frequência de uma onda ultrassônica a ser transmitida e recebida seja ajustada para ser não mais do que 25 MHz (mais preferivelmente, não mais do que 5 MHz).

Ainda, como um método para transmitir e receber ondas ultrassônicas para e de uma pluralidade de localizações ao longo de uma direção axial de uma junta rosqueada para pelo menos uma parte da caixa, por exemplo, um método para mover relativamente uma sonda ultrassônica ao longo da direção axial da junta rosqueada pode ser citado.

Alternativamente, também é possível empregar um método para controlar, eletricamente, a transmissão e a recepção de uma onda ultrassônica por/para cada transdutor de uma sonda ultrassônica de arranjo em fase, em que uma pluralidade de transdutores são dispostos em uma fileira.

Ainda, a presente invenção também é proporcionada como um método para fixação de uma junta rosqueada de canos, que é caracterizado pela determinação de bom e mau estado de fixação da junta rosqueada pelo uso do método de avaliação no processo de fixação da junta rosqueada e, quando o resultado da determinação se torna bom, término da fixação da junta rosqueada.

De acordo com o método para avaliação do estado de fixação da junta rosqueada, uma vantagem excelente é realizada, de modo que o estado de fixação da junta rosqueada que é usada como uma junta de canos, como OCTG com um alto grau de precisão, não só enquanto está sen30 do presa, mas também após ser presa.

Breve Descrição do(s) Desenho(s)

A figura 1 é uma vista seccional transversal em uma direção a9 xial que ilustra, esquematicamente, uma estrutura geral de uma junta rosqueada;

A figura 2 é uma vista explanatória para explicar um método convencional para avaliar um estado de fixação de uma junta rosqueada;

A figura 3 (figura 3^a, figura 3B, figura 3C, figura 3D e figura 3E) ilustra um exemplo de um resultado de cálculo de uma pressão de superfície de contato de cada parte, quando cada parte de um pino e cada parte de uma caixa, formando uma junta rosqueada, são presas, aderindo apertadamente uma com a outra, através de uma simulação numérica;

A figura 4 (figura 4A e figura 4B) é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação a uma parte de rosca interna de uma caixa;

A figura 5 (figura 5A e figura 5B) é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação a uma parte de vedação de metal de uma caixa;

A figura 6 (figura 6A e figura 6B) é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida para uma parte de ressalto da caixa;

A figura 7 é uma vista explanatória para explicar um exemplo específico de um método de avaliação quando uma parte a ser avaliada é uma parte de rosca interna;

A figura 8 é uma vista explanatória para explicar um exemplo específico de um método de avaliação quando a parte a ser avaliada é uma parte de vedação de metal;

A figura 9 é uma vista explanatória para explicar um exemplo específico de um método de avaliação quando uma parte a ser avaliada é uma parte de ressalto;

A figura 10 (figura 10A, figura 10B e figura 10C é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado de variação de avaliação de um índice de avaliação quando um estado de aderência entre cada parte do pino e cada parte da caixa é mudado;

A figura 11 ilustra um resultado da avaliação de um efeito de uma frequência sobre a variação do índice de avaliação;

A figura 12 é uma vista explanatória para explicar um exemplo específico de outro método de avaliação, quando a parte a ser avaliada é uma parte de ressalto;

A figura 13 (figura 13A e figura 13B) é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação à parte de ressalto da caixa de acordo com o método mostrado na figura 12;

A figura 14 é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado 10 de variação de avaliação de um índice de avaliação, quando um estado de aderência entre a parte de ressalto do pino e a parte de ressalto da caixa é mudado de acordo com o método mostrado na figura 12;

A figura 15 é uma vista explanatória para explicar um exemplo específico de outro método de avaliação, quando a parte a ser avaliada é uma parte de ressalto;

A figura 16 (figura 16A e figura 16B) é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação à parte de ressalto da caixa, de acordo com o método mostrado na figura 15;

A figura 17 é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado de variação de avaliação de um índice de avaliação, quando um estado de aderência entre a parte de ressalto do pino e a parte de ressalto da caixa é mudado de acordo com o método mostrado na figura 15;

A figura 18 é um diagrama em blocos mostrando, esquematica25 mente, uma constituição total de um aparelho de avaliação para realizar um método de avaliação de acordo com a presente invenção;

A figura 19 é um diagrama em blocos esquemático de um scanner de onda ultrassônica, formando o aparelho de avaliação;

A figura 20 (figura 20A e figura 20B) ilustra um exemplo de um resultado de medição de uma intensidade de eco da parte de vedação de metal em um estado de aderência pelo uso do aparelho de avaliação;

A figura 21 é um diagrama em blocos esquemático de um scan11 nerde onda ultrassônica de acordo com outro exemplo;

A figura 22 (figura 22A, figura 22B e figura 22C) é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação à parte de vedação de metal no esta5 do de aderência pela medição usando várias sondas ultrassônicas; e

A figura 23 é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado de variação de avaliação de um índice de avaliação quando um estado de aderência entre a parte de vedação de metal do pino e da parte de vedação de metal da caixa é mudada em medição usando várias sondas ultrassônicas.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

Daqui em diante, com referência aos desenhos anexos, uma modalidade de um método para avaliar um estado de fixação de uma junta rosqueada de canos de acordo com a presente invenção será descrita.

A princípio, o conhecimento que é obtido pelos inventores da presente invenção no processo de fabricação da presente invenção será descrito em detalhes.

Os inventores da presente invenção avaliaram uma pressão de superfície de contato de cada parte gerada quando as respectivas partes de um pino 1 (uma parte de rosca externa 11, uma parte de vedação de metal

12 e uma parte de ressalto 13) e respectivas partes (uma parte de rosca interna 21, uma parte de vedação de metal 22 e uma parte de ressalto 23) de uma caixa 2, formando uma junta rosqueada 100, mostrada na figura 1 aderem, apertadamente, uma à outra.

A figura 3 ilustra um exemplo de um resultado de cálculo de uma pressão de superfície de contato de cada parte quando cada parte de um pino e cada parte de uma caixa, formando uma junta rosqueada, são presas, aderindo apertadamente uma com a outra através de uma simulação numérica. Especificamente, estabelecendo uma condição em que o diâmetro externo de uma raiz de parafuso da parte de rosca externa 11 é ligeiramente maior do que o diâmetro interno de uma cabeça de parafuso da parte de rosca interna 21, estabelecendo uma condição em que o diâmetro externo da parte de vedação de metal 12 é ligeiramente maior do que o diâmetro interno da parte de vedação de metal 22 e estabelecendo uma condição em que a parte de ressalto 13 é ainda aparafusada em direção à parte de ressalto 23 da posição onde a parte de ressalto 13 se apóia contra a parte de ressalto 23 em um primeiro momento, uma simulação numérica foi realizada.

A figura 3A é uma vista mostrando um modelo de junta rosqueada que é usado para uma simulação numérica; a figura 3B é um gráfico mostrando uma pressão de superfície de contato entre a parte de rosca externa 11 e a parte de rosca interna 21; a figura 3C é uma vista ampliando, parcialmente, um modelo de uma junta rosqueada que é usada para uma simulação numérica;

a figura 3D é um gráfico mostrando uma pressão de superfície de contato entre as partes de vedação de metal 12, 22 e a figura 3E é um gráfico mostrando uma pressão de superfície de contato entre as partes de ressalto 13, 23. Na figura 3A e na figura 3B, eixos geométricos laterais coincidem um com o outro e, na figura 3C e na figura 3E, eixos geométricos longitudinais coincidem um com o outro.

De um resultado de uma simulação numérica mostrada na figura

3, o conhecimento do seguinte (A) até (E) foi obtido.

(A) a pressão de superfície de contato entre a parte de rosca externa 11 e a parte de rosca interna 21 é maior, localmente, na localização equivalente a uma cabeça de parafuso que é um terço do lado de topo da parte de rosca interna 21 (um lado direito de um espaço de página, contudo, o resultado da pressão de superfície de contato é menor à direita e à esquerda daquela localização porque um pico da pressão de superfície de contato gerada pelo encaixe de uma com a outra pode aparecer nas proximida25 des da extremidade de uma parte de encaixe quando uma ampla faixa dos elementos, incluindo as partes de rosca, é uniformemente encaixada em um caso geral.

(Β) A pressão de superfície de contato entre a parte de vedação de metal 12 e a parte de vedação de metal 22 é maior localmente na locali30 zação entre uma porção central e uma porção de extremidade no lado de fundo (perto das partes de rosca 11, 21), contudo, o resultado do cálculo da pressão de superfície de contato é menor em outras localizações porque, como um resultado do fato de que a parte de vedação de metal 12 é deformada de modo a arquear (curvar e contrair um diâmetro) uma vez que o diâmetro externo da parte de vedação de metal 12 é ligeiramente maior do que o diâmetro interno da parte de vedação de metal 22 (a saber, a margem de interferência é proporcionada), uma inclinação da face de vedação da parte de vedação de metal 12 e uma inclinação da face de vedação da parte de vedação de metal 22 não coincidem uma com a outra e a localização entre a porção central e a porção de extremidade no lado de fundo (perto das partes de rosca 11, 21) da parte de vedação de metal 12 contata fortemente a parte de vedação de metal 22.

(C) A pressão de superfície de contato entre a parte de ressalto e a parte de ressalto 23 é maior localmente na localização perto das partes de vedação de metal 12, 22, porém, o resultado do cálculo da pressão de superfície de contato também é maior localmente, perto da parte de canto porque, como descrito acima, a localização perto das partes de vedação de metal 12, 22 da parte de ressalto 13 contatam fortemente a parte de ressalto 23 à medida que a parte de vedação de metal 12 é deformada de modo a se arquear (curvar e contrair um diâmetro) e um pico da pressão de superfície de contato aparece nas proximidades da extremidade da parte de encaixe.

(D) Ainda, no caso de realização de uma simulação numérica estabelecendo uma condição de modo que cada parte do pino e cada parte da caixa não aderem apertadamente uma com a outra (especificamente, uma condição de modo que o diâmetro externo da raiz de parafuso da parte de rosca externa 11 é feito menor do que o diâmetro interno da cabeça de parafuso da parte de rosca interna 21, o diâmetro externo da parte de vedação de metal 12 é feito menor do que o diâmetro interno da parte de vedação de metal 22 e a parte de ressalto 13 não se apóia contra a parte de ressalto 23), um fenômeno tal que a pressão de superfície de contato é maior localmente não ocorre.

(E) Dos resultados descritos acima (A) a (D), foi verificado que a pressão de superfície de contato entre cada parte do pino e cada parte da caixa é mudada, dependendo do estado de fixação dessas respectivas par14 tes. Especificamente, a pressão de superfície de contato pode ser maior com as respectivas partes do pino e as respectivas partes da caixa aderindo uma à outra, quando comparado ao caso em que elas não aderem uma à outra, a pressão de superfície de contato pode ser maior localmente.

A seguir, os inventores da presente invenção conduziram um teste de modo que uma onda ultrassônica é transmitida e recebida para e de cada parte da caixa 2 de modo a avaliar a distribuição direcional axial da intensidade de eco obtida quando a localização onde a onda ultrassônica é transmitida e recebida é escaneada na direção axial da junta rosqueada 100 com relação a cada uma do caso em que as respectivas partes de um pino 1 (uma parte de rosca externa 11, uma parte de vedação de metal 12 e uma parte de ressalto 23) de uma caixa 2, formando uma junta rosqueada 100, mostrada na figura 1, aderem apertadamente uma à outra e o caso em que elas não aderem apertadamente uma à outra. Então, eles obtiveram o se15 guinte conhecimento (a) a (d).

(a) A princípio, os inventores da presente invenção transmitiram e receberam, verticalmente, a onda ultrassônica para e da parte de rosca interna 21 da caixa (O diâmetro externo: cerca de 150 mm, o diâmetro interno: cerca de 125 mm) de modo a focalizar a onda ultrassônica em um ápice da cabeça de parafuso da parte de rosca interna 21 pelo uso de uma sonda ultrassônica de imersão (uma frequência: 3,5 MHz, um diâmetro de transdutor de cerca de 13 mm; uma distância focaLcerca de 38 mm da sonda ponto focal) e, então, eles avaliaram a distribuição direcional axial da intensidade de eco que é obtida quando a posição de transmissão e de recepção dessa onda ultrassônica é explorada na direção axial da junta rosqueada 199.

A figura 4 é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação à parte de rosca interna 21 da caixa 2. A figura 4A mostra uma intensidade de eco no caso em que a parte de rosca interna 21 da caixa 2 e a parte de ros30 ca externa 11 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra (o caso em que o diâmetro externo da raiz de parafuso da parte de rosca externa 11 é feito ligeiramente maior do que o diâmetro interno da cabeça de parafuso da parte de rosca interna 21).

A localização direcional axial representada por uma seta na figura 4 é uma equivalente à cabeça de parafuso que é um quarto do lado de topo da parte de rosca interna 21 (o lado direito na figura 1). Conforme mos5 trado na figura 4A, no caso do estado de não aderência (a saber, no caso em que elas não aderem apertadamente uma à outra), a intensidade de eco (um valor de pico positivo) na localização representada pela seta não tem grande diferença das intensidades de eco (o valor de pico positivo) nas raízes de parafusos da parte de rosca interna 21 localizada a sua direita e a sua esquerda e as intensidades de eco (o valor de pico positivo) nas cabeças de parafusos que são um terço e um quinto do lado de topo da parte de rosca interna 21. Por outro lado, conforme mostrado na figura 4B, no caso do estado de aderência (a saber, no caso em que aderem apertadamente uma à outra) a intensidade de eco na localização representada pela seta (o valor de pico positivo) é menor quando comparado ao caso em que não aderem apertadamente uma à outra. Além disso, a intensidade de eco (o valor de pico positivo) nas raízes de parafusos da parte de rosca interna 21 localizada à direita e à esquerda da localização representada pela seta e as intensidades de eco (o valor de pico positivo) nas cabeças de parafusos que um terço e um quinto do lado de topo da parte de rosca interna 21 não têm grande diferença quando comparado com o caso em que não aderem apertadamente uma à outra. Em outras palavras, quando a parte de rosca externa 11 e a parte de rosca interna 21 aderem apertadamente uma à outra (figura 4B), quando comparado com o caso em que elas não aderem aperta25 damente uma à outra (figura 4A), a intensidade de eco da onda ultrassônica é maior localmente.

(b) Em seguida, os inventores da presente invenção transmitem e recebem a onda ultrassônica para e da parte de vedação de metal 22 da caixa (o diâmetro externo: cerca de 150 mm; o diâmetro interno: cerca de

125 mm, de modo a focalizar a onda ultrassônica em uma porção central da face de vedação da parte de vedação de metal 22 pelo uso de uma sonda ultrassônica de imersão (uma frequência: 5 MHz; um diâmetro de transdutor:

cerca de 19 mm; uma distância focal: cerca de 64 mm, sonda de ponto focal) e, então, eles avaliaram a distribuição direcional axial da intensidade de eco que é obtida quando a posição de transmissão e recepção dessa onda ultrassônica é explorada na direção axial da junta rosqueada 100. Ainda, o ângulo da sonda ultrassônica de imersão é ajustada de modo que a onda ultrassônica transmitida se propaga normal à face de vedação da parte de vedação de metal 22.

A figura 5 é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação à parte de vedação de metal 22 da caixa 2. A figura 5A mostra uma intensidade de eco no caso em que a parte de vedação de metal 22 da caixa 2 e a parte de vedação de metal 12 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra (o caso em que o diâmetro externo da parte de vedação de metal 12 é feito ligeiramente maior do que o diâmetro interno da parte de vedação de metal 22).

Conforme mostrado na figura 5A, no caso em que a parte de vedação de metal 22 da caixa 2 e a parte de vedação de metal 12 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra, há pequena variação da intensidade de eco através de toda a área da parte de vedação de metal 22. Ao contrário, conforme mostrado na figura 5B, no caso em que a parte de vedação de metal 22 da caixa 2 e a parte de vedação de metal 12 do pino 1 aderem apertadamente uma à outra, a intensidade de eco recebida da parte de vedação de metal 22 é menor localmente. Em outras palavras, quando a parte de vedação de metal 12 e a parte de vedação de metal 22 aderem apertadamente uma à outra (figura 5B), a intensidade de eco da onda ultrassônica é menor localmente, quando comparado com o caso em que elas não aderem apertadamente uma à outra (figura 5A).

Ainda, os inventores da presente invenção transmitem e recebem a onda ultrassônica para e da parte de ressalto 23 da caixa (diâmetro externo: cerca de 150 mm; diâmetro interno: cerca de 125 mm) de modo a focalizar a onda ultrassônica em uma parte de canto 231 da parte de ressalto 23 pelo uso de uma sonda ultrassônica de imersão (uma frequência: 5

MHz, um diâmetro de transdutor: cerca de 19 mm; uma distância focal: cerca de 64 mm, uma sonda de ponto focal) e, então, eles avaliaram a distribuição direcional axial da intensidade de eco que é obtida quando a posição de transmissão e de recepção dessa onda ultrassônica é explorada na direção axial da junta rosqueada 100. Ainda, o ângulo da sonda ultrassônica de i5 mersão é ajustado de modo que a onda ultrassônica de cisalhamento, tendo um ângulo de refração de 40°, se propaga na caixa 2.

A figura 6 é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial e uma intensidade de eco que é obtida para a parte de ressalto 23 da caixa 2. A figura 6A mostra uma intensidade de eco quando a parte de ressalto 23 da caixa 2 e a parte de ressalto 13 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra (a saber, no caso em que a parte de ressalto 13 não se apóia contra a parte de ressalto 23) e a figura 6B mostra uma intensidade de eco quando a parte de ressalto 23 da caixa 2 e a parte de ressalto 13 do pino 1 aderem apertadamente uma à outra (a saber, no caso em que a parte de ressalto 13 é ainda aparafusada na parte de ressalto 23 da posição onde a parte de ressalto 13 se apóia contra a parte de ressalto 23, a princípio).

Conforme mostrado na figura 6A, quando a parte de ressalto 23 da caixa 2 e a e a parte de ressalto 13 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra, a intensidade de eco da parte de canto 231 (a intensidade do eco de canto) da parte de ressalto 23 (veja a figura 1) é maior. Ao contrário, conforme mostrado na figura 6B, quando elas aderem apertadamente uma à outra, a intensidade do eco de canto é menor. Por outro lado, o eco é obtido também da porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação da parte de vedação de metal 22, porém, a intensidade de eco, quando elas aderem apertadamente uma à outra, dificilmente é mudada da intensidade de eco quando elas não aderem apertadamente uma à outra.

Em outras palavras, no caso em que a parte de ressalto 13 adere apertadamente à parte de ressalto 23 (figura 6B), quando comparado ao caso em que elas não aderem apertadamente uma à outra (figura 6A), a intensidade de eco da onda ultrassônica é menor, localmente.

Como descrito acima, os inventores da presente invenção sa18 bem que a pressão de superfície de contato entre cada parte do pino, formando a junta rosqueada e cada parte da caixa, correspondendo a esta, é maior, localmente, ao longo da direção axial da junta rosqueada à medida que elas aderem apertadamente uma à outra (refira-se à figura 3). Então, há uma tendência de que a intensidade de eco da onda ultrassônica recebida da localização com uma alta pressão de superfície de contato seja menor do que a intensidade de eco da onda ultrassônica recebida da localização com uma baixa pressão de superfície de contato.

Como um resultado disso, os inventores sabem que a intensida10 de de eco da onda ultrassônica é menor localmente (refira-se à figura 4B, figura 5B e figura 6B). Por outro lado, os inventores sabem que há uma tendência para que a intensidade de eco da onda ultrassônica seja feita maior através de toda a área de cada parte, uma vez que não há localização onde a pressão de superfície de contato é maior localmente, em cada parte da caixa, no caso em que cada parte da caixa não adere apertadamente com cada parte do pino (refira-se à figura 4A, à figura 5A e à figura 6A).

A presente invenção foi completada com base no conhecimento dos inventores e a presente invenção é caracterizada por transmissão e recepção de ondas ultrassônicas de e para uma pluralidade de localizações ao longo de uma direção axial da junta rosqueada 100 para pelo menos uma parte entre a parte de rosca interna 21, a parte de vedação de metal 22 e a parte de ressalto 23 da caixa 2 e o bom e o mau do estado de fixação da junta rosqueada 100 é determinado através de comparação das intensidades de eco detectadas para as múltiplas localizações.

De acordo com a presente invenção, por meio da comparação das intensidades de eco em uma pluralidade de localizações ao longo da direção axial da junta rosqueada 100 para pelo menos uma parte (a parte a ser avaliada) entre a parte de rosca interna 21, a parte de vedação de metal 22 e a parte de ressalto 23 é possível detectar se há uma área onde a inten30 sidade de eco da onda ultrassônica é menor, localmente, ou não, na parte a ser avaliada. Então, se houver uma área onde a intensidade de eco da onda ultrassônica é menor, localmente, na parte a ser avaliada, a parte a ser ava19 liada da caixa e a parte do pino correspondente a isso aderem apertadamente uma à outra de modo que é possível determinar que esse é um bom estado de fixação.

Por outro lado, se não houver área onde a intensidade de eco da 5 onda ultrassônica é menor, localmente, na parte a ser avaliada, a parte a ser avaliada da caixa e a parte do pino correspondente a isso não aderem apertadamente uma à outra e é possível determinar que o estado de fixação não é bom (incluindo o caso em que a fixação não foi completada).

Daqui em diante, um exemplo específico de um método de ava10 liação de acordo com a presente invenção (a saber, um exemplo específico de um método de comparação de intensidades de eco para uma pluralidade de localizações na parte a ser avaliada será descrito).

A figura 7 é uma vista explanatória para explicar um exemplo específico de um método de avaliação quando uma parte a ser avaliada é a parte de rosca interna 21. Conforme mostrado na figura 7, a fim de avaliar o estado de fixação da parte de rosca interna 21 e da parte de rosca externa 11, correspondente a isso, uma intensidade de eco (X) de um eco tendo a intensidade de eco mínima (um valor de pico positivo) entre a distribuição direcional axial da intensidade de eco obtida por meio de varredura de uma onda ultrassônica através de uma pluralidade de cabeças de parafusos da parte de rosca interna 21 e intensidades de eco A, B) adjacentes a essa leitura. As intensidades de eco (A, B) são usadas como uma intensidade de eco que é um padrão que dificilmente muda, mesmo se os estados de fixação das partes de rosca 11 e 21 forem mudados. Então, fazendo essas ra25 zões (X/ (A + Β), X/A, ou X/B) em um índice de avaliação, esse índice de avaliação é comparado com um valor limite predeterminado (Th). Então, se o índice de avaliação não é mais do que o valor limite, o estado de fixação pode ser determinado como sendo bom e, se o índice de avaliação excede o valor limite, o estado de fixação pode ser determinado como sendo bom e, se o índice de avaliação excede o valor limite, o estado de fixação pode ser determinado como não sendo bom.

A figura 8 é uma vista explanatória para explicar um exemplo específico do método de avaliação, quando a parte a ser avaliada é a parte de vedação de metal 22. Conforme mostrado na figura 8, a fim de avaliar o estado de fixação entre a parte de vedação de metal 22 e a parte de vedação de metal 12, correspondente a isso, uma intensidade de eco (X), nas proximidades da porção central da face de vedação da parte de vedação de metal 22 e uma intensidade de eco (A) da porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação são lidas na distribuição direcional axial da intensidade de eco que é obtida através de varredura de uma sonda ultrassônica na área que inclui a parte de vedação de metal 22. Especificamente, a leitura da intensidade de eco mínima dentre as intensidades de eco na localização direcional axial em uma faixa predeterminada que pode coincidir ou ser adjacente às proximidades da porção central da face de vedação da parte de vedação de metal 22, essa intensidade de eco mínima é definida como X. Por outro lado, a leitura da intensidade de eco máxima dentre as intensida15 des de eco na localização direcional axial em uma faixa predeterminada que pode coincidir ou ser adjacente à porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação essa intensidade de eco máxima é definida como A. A intensidade de eco (A) é usada como uma intensidade de eco que é um padrão dificilmente mudado, mesmo se os estados de fixação das partes de vedação de metal 12, 22 forem mudados. Então, definindo uma relação dessas intensidades de eco (X/A) como um índice de avaliação e comparando esse índice de avaliação com um valor limite predeterminado (Th). Então, se o índice de avaliação não for mais do que o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação não é bom.

A figura 9 é uma vista explanatória parta explicar um exemplo específico do método de avaliação, quando a parte a ser avaliada é a parte de ressalto 23. Conforme mostrado na figura 9, a fim de avaliar o estado de fixação entre a parte de ressalto 23 e a parte de ressalto 13, correspondente a isso, uma intensidade de eco de canto (X) da parte de canto 231 e uma inten30 sidade de eco (A) da porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação são lidas na distribuição direcional axial da intensidade de eco que é obtida por meio de varredura de uma onda ultrassônica de cisalhamento, ten21 do um ângulo de refração na faixa de cerca de 35° a 45° na área que inclui da parte de canto 231 da parte de ressalto 23 até a porção de extremidade no lado de fundo a face de vedação da parte de vedação de metal 22. Especificamente, a leitura da intensidade de eco máxima dentre as intensidades de eco na localização direcional axial em uma faixa predeterminada que pode coincidir ou ficar adjacente à parte de canto 231, essa intensidade de eco máxima definida como X e, por outro lado, lendo a intensidade de eco máxima dentre as intensidades de eco na localização direcional axial em uma faixa predeterminada que pode coincidir ou ser adjacente à porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação, essa intensidade de eco máxima é definida como A. A intensidade de eco (A) é usada como uma intensidade de eco que é um padrão dificilmente mudado, mesmo se os estados de fixação das partes de ressalto 13, 23 forem mudadas. Então, definindo uma relação dessas intensidades de eco (X/A) como um índice de avaliação e comparando esse índice de avaliação com um valor limite predeterminado (Th). Então, se o índice de avaliação não é mais do que o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação é bom e, se o índice de avaliação exceder o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação não é bom.

A figura 10 é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado de variação de avaliação de um índice de avaliação, quando um estado de aderência entre cada parte do pino e cada parte da caixa é mudado. A figura 10A mostra o caso em que a parte a ser avaliada é a parte de rosca interna 21. Para essa avaliação, uma sonda ultrassônica, que é a mesma que aquela usada para o teste de avaliação tendo um resultado mostrado na figura 4, é usada. A figura 10B mostra o caso em que a parte a ser avaliada é a parte de vedação de metal 22. Para essa avaliação, uma sonda ultrassônica, que é a mesma que aquela usada para o teste de avaliação tendo um resultado mostrado na figura 5, é usada. A figura 10C mostra o caso em que a parte a ser avaliada é a parte de ressalto 23. Para essa avaliação, uma sonda ul30 trassônica, que é a mesma que aquela usada para o teste de avaliação tendo um resultado mostrado na figura 6, é usada. Um eixo geométrico lateral da figura 10A é um valor que é equivalente às margens de interferência das partes de rosca 11 e 21. Além disso, um eixo geométrico lateral da figura

10B é um valor que é equivalente às margens de interferência das partes de vedação de metal 12 e 22. Ainda, um eixo geométrico lateral da figura 10C é um valor que é equivalente à quantidade de aparafusamento, quando a parte de ressalto 13 é ainda aparafusada na parte de ressalto 23 da posição onde a parte de ressalto 13 se apóia contra a parte de ressalto 23, a princípio.

Conforme mostrado na figura 10, quanto maior é o estado de aderência entre cada parte do pino e cada parte da caixa, menor o valor do índice de avaliação. Isso significa que um método de avaliação, conforme descrito acima, para determinar que o estado de fixação é bom, se o índice de avaliação não for maior do que um valor limite predeterminado e determinar que o estado de fixação não é bom, se o índice de avaliação exceder o valor limite predeterminado, é apropriado. Ainda, o método de avaliação de acordo com a presente invenção não só é usado para avaliar o bom e o mau do estado de fixação da junta rosqueada 100, após a operação de fixação ser encerrada, mas também pode ser aplicado ao método para fixação da própria junta rosqueada. Em outras palavras, no processo de fixação da junta rosqueada, monitorando a variação do índice de avaliação, conforme mostrado na figura 10, no estágio em que o índice de avaliação não é maior do que um valor limite predeterminado (por exemplo, 50%), a fixação da junta rosqueada também pode ser encerrada.

Ainda, com relação ao caso em que a parte a ser avaliada é a parte de rosca interna 21 (figura 10A), mudando uma frequência de uma onda ultrassônica (uma frequência de teste) a ser transmitida e recebida, um efeito da frequência sobre a variação do índice de avaliação é avaliado. A figura 11 mostra um resultado da avaliação.

Conforme mostrado na figura 11, no caso em que a frequência é feita em uma alta frequência de cerca de 30 MHz, o valor do índice de avaliação não é feito muito menor, mesmo se o estado de aderência das partes de rosca 11 e 21 é feito maior. Em consequência, é preferível que a frequência da onda ultrassônica a ser transmitida e recebida seja ajustada para ser não mais do que 24 MHz (mais preferivelmente, não mais do que 5 MHz.

Conforme mostrado na figura 12, devido a um efeito de uma tolerância de dimensão ou semelhante, o diâmetro interno da caixa 2 é feito menor do que o diâmetro interno do pino, de modo que há uma possibilidade de que uma diferença muito pequena seja encontrada nos lados diametrais internos das partes de ressalto 12 e 23. Quando essa diferença existe, a intensidade de eco de canto (X) descrita acima da parte de canto 231 pode incluir uma intensidade de eco que é refletida da diferença, de modo que há uma possibilidade de que os estados de fixação das partes de ressalto 13 e 23 não possam ser avaliados apropriadamente.

A fim de evitar isso, conforme mostrado na figura 12, um método usando conversão de modo de uma onda ultrassônica pode ser empregado. Especificamente, como um resultado da concentração de consideração, os inventores verificaram que havia um curso de propagação de uma onda ultrassônica, em que a onda ultrassônica de cisalhamento, propagada da su15 perfície externa da caixa 2 foi refletida em um ponto P da superfície interna da caixa 2 e essa onda ultrassônica de cisalhamento foi convertida em uma onda ultrassônica longitudinal, quando esta bateu em um ponto O da parte de ressalto 23, para ser refletida e recebida pela sonda ultrassônica, conforme mostrado na figura 12. Esse curso de propagação não é roteado através da diferença descrita acima, de modo que, se a intensidade de eco da onda ultrassônica com conversão de modo é usada como o índice de avaliação, em lugar da intensidade de eco de canto descrita acima, os estados de fixação das partes de ressalto 13 e 23 podem ser avaliados apropriadamente, sem ter um efeito da diferença.

A figura 13 é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida quando a onda ultrassônica é transmitida e recebida de modo a focalizar a sonda ultrassônica de imersão (uma frequência: 5 MHz; um diâmetro de transdutor de cerca de 19 mm; uma distância focal: cerca de 64 mm, sonda de ponto focal) com relação à parte de ressalto 23 da caixa (diâmetro externo: cerca de 80 mm;

diâmetro interno: cerca de 60 mm), tendo uma diferença em seu lado diametral interno e a posição de transmissão e recepção dessa onda ultrassônica é explorada na direção axial da junta rosqueada 100. A figura 13A mostra a intensidade de eco quando a parte de ressalto 23 da caixa 2 e a parte de ressalto 13 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra (a saber, no caso em que a parte de ressalto 13 não se apóia contra a parte de ressalto

23) e a figura 13B mostra a intensidade de eco quando a parte de ressalto da caixa 2 e a parte de ressalto 23 do pino 1 aderem apertadamente uma à outra (a saber, no caso em que a parte de ressalto 13 é ainda aparafusada na parte de ressalto 23 da posição onde a parte de ressalto 13 se apóia contra a parte de ressalto 23, a princípio).

Conforme mostrado na figura 13A, no caso em que a parte de ressalto 23 da caixa 2 e a parte de ressalto 13 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra, o eco a ser recebido pela sonda ultrassônica através de conversão de um modo (daqui em diante referido como um eco de conversão de modo) pode ser confirmado. Ao contrário, conforme mostrado na figura 13B, quando elas aderem apertadamente uma à outra, o eco de conversão de modo não é recebido. Em consequência, definindo uma relação (X/A) entre a intensidade de eco (X) de um eco de conversão de modo e a intensidade de eco (A) da porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação como um índice de avaliação e comparando esse índice de ava20 liação com um valor limite predeterminado (Th). Então, se o índice de avaliação não é mais do que o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação é bom e, se o índice de avaliação excede o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação não é bom. Ainda, a leitura da intensidade (X) do eco de conversão de modo pode ser realizado como segue. Em outras palavras, a leitura da intensidade de eco máxima dentre as intensidades de eco na localização direcional axial em uma faixa predeterminada, que pode coincidir ou ser adjacente a um ponto, onde a onda ultrassônica de cisalhamento da superfície externa da caixa (por exemplo, um ponto P mostrado na figura 12) essa intensidade pode ser definida como X.

A figura 14 é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado da variação de avaliação de um índice de avaliação (X/A), quando um estado de aderência entre a parte de ressalto 13 do pino e a parte de ressalto 23 da caixa é mudado através do uso da sonda ultrassônica como o mesmo que acima com relação a cada parte de ressalto 23 da caixa diametral grande (diâmetro externo: cerca de 190 mm; diâmetro interno: cerca de 160 mm) e a caixa diametral pequena (diâmetro externo: cerca de 80 mm; diâmetro interno: cerca de 60 mm) tendo uma diferença em seu lado diametral interno, respectivamente. Ainda, o eixo geométrico lateral da figura 14 é um valor que é equivalente à quantidade de aparafusamento, quando a parte de ressalto 13 é ainda aparafusada à parte de ressalto 23 da posição onde a parte de ressalto 13 se apóia contra a parte de ressalto 23, princípio.

Conforme mostrado na figura 14, mesmo se a caixa for qualquer uma da caixa diametral grande e da caixa diametral pequena, é sabido que, quanto maior é o estado de aderência entre as partes de ressalto 13 e 23, há uma inclinação para que o valor do índice de avaliação, representado por uma relação entre a intensidade (X) do eco de conversão de modo e a inten15 sidade de eco (A) da porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação, seja diminuído. Como um resultado, conforme descrito acima, comparando esse índice de avaliação com um valor limite predeterminado (Th), se o índice de avaliação não é mais do que o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação é bom e, se o índice de avaliação exce20 der o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação não é bom.

Além disso, a fim de evitar o efeito da diferença localizada no lado diametral interno das partes de ressalto 13 e 23, conforme mostrado na figura 15, um método usando uma onda de arrasto também pode ser empregado. Conforme mostrado na figura 15, quando a onda ultrassônica de cisalhamen25 to, propagada da superfície externa da caixa 2, é refletida no ponto P da superfície interna da caixa 2, uma onda de arrasto secundária é gerada. Como um resultado da concentração de consideração, os inventores verificaram que havia um curso de propagação de uma onda ultrassônica, em que essa onda de arrasto secundária propaga-se para a parte de ressalto 23 em um ângulo substancialmente vertical e quando as partes de ressalto 13 e 23 não aderem firmemente uma com a outra, a onda de arrasto secundária é refletida sobre a parte de ressalto 23 para ser recebida pela sonda ultrassônica sendo roteada através de um curso original. Uma vez que esse curso de propagação não é roteado através da diferença, se a intensidade de eco da onda de arrasto secundária é usada como o índice de avaliação, em lugar da intensidade de eco de canto descrita acima, sem ter o efeito da diferença, o estado de fixação entre as partes de ressalto 13 e 23 pode ser avaliado apropriadamente.

A figura 16 é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida quando da transmissão e da recepção de uma onda ultrassônica, de modo a focalizar a onda ultrassônica nas proximidades da superfície interna da caixa através do uso de uma sonda ultrassônica de imersão (frequência: 5 MH, diâmetro de transdutor: cerca de 19 mm; distância focal: cerca de 64 mm; sonda de ponto focal) e varrer a posição de transmissão e recepção da onda ultrassônica na direção axial da junta rosqueada 100 em torno da parte de ressalto 23 da caixa (diâmetro externo: cerca de 190 mm; diâmetro interno: cerca de 160 mm) tendo a diferença no lado diametral interior.

A figura 16A mostra a intensidade de eco quando a parte de ressalto 23 da caixa 2 e a parte de ressalto 13 do pino 1 não aderem apertadamente uma à outra (a saber, no caso em que a parte de ressalto 13 não se apóia contra a parte de ressalto 23) e a figura 16B mostra a intensidade de eco, quando a parte de ressalto 23 da caixa 2 e a parte de ressalto 23 do pino 1 aderem apertadamente uma à outra (a saber, no caso em que a parte de ressalto 13 é ainda aparafusada na parte de ressalto 23 da posição onde a parte de ressalto 13 se apóia contra a parte de ressalto 23, a princípio).

Conforme mostrado na figura 16A, no caso do estado de não aderência, a intensidade de eco a ser recebido pela sonda ultrassônica como a onda de arrasto secundária (daqui em diante referida como um eco de onda de arrasto secundária) é aumentada. Ao contrário, conforme mostrado na figura 16B, no caso do estado de aderência, a intensidade do eco de onda de arrasto secundária é tornada menor. Em consequência, definindo uma relação (X/A) entre a intensidade (X) do eco de onda de arrasto secundária e a intensidade de eco (A) da porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação como um índice de avaliação e comparando esse índice de ava27 liação com um valor limite predeterminado (Th), se o índice de avaliação não for mais do que o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação é bom e, se o índice de avaliação excede o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação não é bom. Ainda, a leitura da intensidade (X) do eco de onda de arrasto secundária pode ser realizada como segue. Em outras palavras, a leitura da intensidade de eco máxima dentre as intensidades de eco na localização direcional axial em uma faixa predeterminada que pode coincidir ou ser adjacente a um ponto onde a onda ultrassônica de cisalhamento, propagada da superfície externa da caixa (por exemplo, um ponto

P mostrado na figura 12), essa intensidade pode ser definida como X.

A figura 17 é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado de variação de avaliação de um índice de avaliação (X/A), quando um estado de aderência entre a parte de ressalto 13 do pino e a parte de ressalto 23 da caixa é mudado pelo uso da sonda ultrassônica como a mesma que a acima com relação à parte de ressalto 23 da caixa (o diâmetro externo: cerca de 190 mm; o diâmetro interno: cerca 160 mm), tendo uma diferença em seu lado diametral interno. Ainda, o eixo geométrico lateral da figura 17 é um valor que é equivalente à quantidade de aparafusamento, quando a parte de ressalto 13 é ainda aparafusada na parte de ressalto 23 da posição onde a parte de ressalto 13 se apóia contra a parte de ressalto 23, a princípio.

Conforme mostrado na figura 17, se o estado de aderência entre as partes de ressalto 13 e 23 é tornado maior, é verificado que o valor o índice de avaliação representado por uma relação entre a intensidade (X) do eco de onda de arrasto secundária e a intensidade (A) da porção de extre25 midade no lado de fundo da face de vedação é tornado menor Em consequência, conforme descrito acima, comparando esse índice de avaliação com um valor limite predeterminado (Th), se o índice de avaliação não for mais do que o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação é bom e, se o índice de avaliação excede o valor limite, pode ser determinado que o estado de fixação não é bom.

Daqui em diante, o exemplo específico de um aparelho de avaliação para realizar um método para avaliação de um estado de fixação de uma junta rosqueada de acordo com a presente invenção será descrito.

A figura 18 é um diagrama em blocos, mostrando, esquematicamente, toda uma constituição de um aparelho de avaliação. A figura 19 é um diagrama em blocos esquemático de um scanner de onda ultrassônica, formando o aparelho de avaliação.

Conforme mostrado na figura 18 e na figura 19, um aparelho de avaliação 200, de acordo com a presente modalidade, é dotado de um scanner de onda ultrassônica 3 para varredura de uma onda ultrassônica ao longo da direção axial da junta rosqueada 100, um detector ultrassônico de falha 4 para controlar a transmissão e a recepção de ondas ultrassônicas das sondas ultrassônicas 31, 32 e 33 proporcionadas no scanner de onda ultrassônica 3, um acionador de motor 5 para acionamento de um motor 35 proporcionado no scanner de onda ultrassônica 3, um dispositivo de rotação 6 para varredura do scanner de onda ultrassônica 3 ao longo de uma direção circunferencial, um controlador 7 para controlar o detector ultrassônico de falha 4, um acionador de motor 5 e o dispositivo de rotação 6 e um alimentador de água 8 para alimentar água W como um meio de contato da onda ultrassônica.

O scanner de onda ultrassônica 3 é dotado da sonda ultrassônica 31 para avaliação do estado de fixação entre as partes de rosca 11 e 12, a sonda ultrassônica 32 para avaliação do estado de fixação entre as partes de vedação de metal 12 e 22 e a sonda ultrassônica 33 para avaliação do estado de fixação entre as partes de ressalto 13 e 23. Como a sonda ultrassônica 31, a sonda ultrassônica 32 e a sonda ultrassônica 33, a sonda ultrassônica igual àquela que é usada para um teste de avaliação que obtém um resultado mostrado na figura 4, a sonda ultrassônica igual àquela usada para um teste de avaliação que obtém um resultado mostrado na figura 6 pode ser usada, respectivamente. Ainda, é preferível que um diâmetro do feixe de onda ultrassônica focalizada (a saber, um diâmetro de feixe de onda ultrassônica em um ponto focal é tão pequeno quanto possível e é preferível que esse diâmetro da sonda ultrassônica 31, por exemplo, não seja mais do que o comprimento do ápice da cabeça de parafuso da parte de rosca interna 21 (o comprimento ao longo da direção axial da junta rosqueada).

O scanner de onda ultrassônica 3 é dotado de um suporte de sondas 34, um motor 35 e uma mesa 36, em que o suporte de sondas 34 e o motor 35 são presos em adição às sondas ultrassônicas 31, 32 e 33.

As sondas ultrassônicas 31, 32 e 33 são presas ao suporte de 5 sondas 34. O suporte de sondas 34 também é dotado de uma função para enchimento de água W como um meio de contato que é alimentado do alimentador de água 8 e circula de um orifício de alimentação de água 341 em uma folga entre as sondas ultrassônicas 31 a 33 e a superfície externa da caixa 2 da junta rosqueada 100. Uma energia motora rotacional do motor 35 é transmitida para o suporte de sondas 34 via um elemento mecânico apropriado para converter essa energia motora rotacional em um movimento linear e, assim, o suporte de sondas 34 pode se mover ao longo da direção axial da junta rosqueada 100. Devido ao movimento do suporte de sondas 34, as sondas ultrassônicas 31, 32 e 33, presas ao suporte de sondas 34, também se movem ao longo da direção axial da junta rosqueada 100 e, assim, a posição de transmissão e recepção da onda ultrassônica é explorada ao longo da junta rosqueada 100. Nesse caso, uma vez que a mesa 36 suporta o estado de contato da junta rosqueada 100 (a caixa 2), uma distância entre o suporte de sondas 34 preso à mesa 36 e a superfície externa da cai20 xa 2 e, ainda, uma distância entre as sondas ultrassônicas 31, 32 e 33 e a superfície externa da caixa 2 pode ser mantida constantemente. Então, uma vez que a mesa 36 ou a junta rosqueada 100 são giradas em uma direção circunferencial pelo dispositivo de rotação 6, é possível transmitir e receber a onda ultrassônica para e de uma pluralidade de localizações em uma dire25 ção circunferencial da junta rosqueada 100.

A figura 20 ilustra um exemplo de um resultado de medição de uma intensidade de eco da parte de vedação de metal 2 em um estado de aderência pelo uso do aparelho de avaliação 200, tendo a estrutura descrita acima. De acordo com o exemplo mostrado na figura 20, a distribuição de intensidade de eco de toda a circunferência é medida em passos de 12 mm na direção axial da junta rosqueada 100 e o 1° passo na direção circunferencial. A figura 20A ilustra um escopo C que é separado por um cor depen30 dendo do volume da intensidade de eco em cada ponto de medição com um eixo geométrico lateral em uma direção axial. A figura 20B ilustra a distribuição direcional axial da intensidade de eco recebida da localização de 50° da direção circunferencial.

Conforme mostrado na figura 20A, em uma outra área que não a área onde há um defeito na fixação (a saber, um defeito gerado na superfície externa da caixa 2, quando a caixa 2 é mantida por meio de uma ferramenta na fixação), a intensidade de eco que é substancialmente uniforme na direção circunferencial é obtida. Além disso, conforme mostrado na figura 20B, é verificado que a intensidade de eco é menor em uma porção substancialmente central da parte de vedação de metal na distribuição direcional axial da intensidade de eco recebida da localização de uma direção circunferencial a 50°. Ainda, de acordo com o resultado mostrado na figura 20, a irregularidade do estado de fixação para a direção circunferencial da junta rosquea15 da 100 não é percebida, de modo que pode ser considerado que a varredura da onda ultrassônica na direção circunferencial não é necessária. Contudo, a fim de realizar avaliação estrita, é preferível realizar varredura na direção circunferencial e, em consideração da eficiência operacional ou semelhante, o passo de medição na direção circunferencial é selecionado, por exemplo, dentre 180°, 90° e 45° ou semelhante.

Ainda, o scanner de onda ultrassônica não está limitado à estrutura mostrada na figura 13 e, por exemplo, a estrutura incluindo uma sonda ultrassônica com arranjo em fase (de acordo com o exemplo mostrado na figura 21, uma sonda ultrassônica com arranjo em fase 31A para avaliar o estado de fixação entre as partes de rosca 11 e 21 e uma sonda ultrassônica com arranjo em fase 32A para avaliar o estado de fixação entre as partes de vedação de metal 12 e 22 e para avaliar o estado de fixação entre as partes de ressalto 13 e 23), conforme mostrado na figura 21, também podem ser empregadas. Então, através do controle, eletricamente, da transmissão e da recepção da onda ultrassônica por meio de cada transdutor das sondas ultrassônicas com arranjo em fase 31A e 32A, de acordo com um método publicamente conhecido, a onda ultrassônica a ser transmitida e recebida por ser explorada na direção axial da junta rosqueada 100.

Os inventores da presente invenção conduziram um teste para avaliar a distribuição direcional axial da intensidade de eco na parte de vedação de metal 22 (refira-se à figura 1 da caixa (diâmetro externo: 150 mm;

diâmetro interno: cerca de 125 mm) da junta rosqueada 100, usando a sonda ultrassônica com arranjo em fase 32A, mostrada na figura 21 e usando uma sonda ultrassônica de linha focal e uma sonda ultrassônica de ponto focal com a sonda ultrassônica mostrada na figura 18, respectivamente.

Especificamente, com a parte de vedação de metal 22 da caixa 10 2 e a parte de vedação de metal 12 do pino 1 aderindo apertadamente uma à outra (a saber, com o diâmetro externo da parte de vedação de metal 12 sendo ligeiramente maior do que o diâmetro interno da parte de vedação de metal 22), pelo uso de cada sonda ultrassônica mostrada na tabela 1, a onda ultrassônica é transmitida e recebida de modo a ser focalizada em uma por15 ção central da face de vedação da parte de vedação de metal 22 e a distribuição direcional axial da intensidade de eco é avaliada, o que é obtido quando a posição de transmissão e recepção dessa onda ultrassônica é explorada na direção axial da junta rosqueada 100. O tamanho do transdutor da sonda ultrassônica com arranjo em fase 32A, mostrado na tabela 1, signi20 fica que trinta e dois pedaços do transdutor, tendo o tamanho de 0,75 mm ao longo da direção axial da junta rosqueada 100 e o tamanho de 10 mm ao longo da direção circunferencial são dispostos. Além disso, um tamanho de feixe ultrassônico, mostrado na tabela 1, é o tamanho de feixe de onda ultrassônico em um ponto focal (uma distância entre as posições onde a inten25 sidade é menor do que a intensidade máxima por 6 dB). A sonda ultrassônica de linha focal 32 tem o tamanho de feixe de onda ultrassônico ao longo da direção axial da junta rosqueada 100 de 0,8 mm e o tamanho de feixe de onda ultrassônico ao longo da direção circunferencial de 13 mm e a sonda ultrassônica com arranjos em fase 32A tem o tamanho de feixe de onda ul30 trassônico , ao longo da direção axial da junta rosqueada 100 de 0,9 mm e o tamanho de feixe de onda ultrassônico ao longo da direção circunferencial de 6 mm. Ainda, com relação à sonda ultrassônica com arranjos em fase

32Α, a transmissão e a recepção da sonda ultrassônica por cada transdutor são controladas eletricamente, de modo que a onda ultrassônica transmitida se propaga normal à face de vedação da parte de vedação de metal 22.

Além disso, cada ângulo das sondas ultrassônicas de linha focal e de ponto focal 32 é ajustado de modo que a onda ultrassônica transmitida se propaga normal à face de vedação da parte de vedação de metal 22.

[Tabela 1]

Sonda ultrassônica	Frequên- cia(MHz)	Tamanho do Transdutor (mm)	Distância Focal (mm)	tamanho de feixe de onda ultrassônico (mm)
Tipo ponto focal	5	φ19,05	63,5	ΦΟ,9
Tipo linha focal	5	φ19,05	63,5	0,8 x 13
Tipo arranjo em fase	5	0,75(32CH) χ 10	65	0,9x6

A figura 22 é um gráfico mostrando um exemplo de uma distribuição direcional axial de uma intensidade de eco que é obtida com relação à parte de vedação de metal 22 da caixa 2. A figura 22A ilustra a intensidade de eco quando a sonda ultrassônica de ponto focal 32 é usada; a figura 22B ilustra a intensidade de eco quando a sonda ultrassônica de linha focal 32 é usada; e a figura 22C ilustra a intensidade de eco quando a sonda ultrassônica com arranjo em fase 32A é usada. Conforme mostrado na figura 22, também no caso em que a sonda ultrassônica de linha focal 32 e a sonda ultrassônica com arranjo em fase 32A são usadas, a intensidade de eco da onda ultrassônica é menor, localmente, como é o caso de uso da sonda ultrassônica de ponto focal.

Ainda, os inventores da presente invenção conduziram um teste para avaliar a variação do índice de avaliação, quando o estado de aderência entre a parte de vedação de metal 12 do pino 1 e a parte de vedação de metal 22 da caixa 2 é mudado pelo uso de cada sonda ultrassônica como a descrita acima. Aqui, uma relação entre a intensidade de eco (X) nas proximidades da porção central da face de vedação da parte de vedação de me25 tal 22 e a intensidade de eco (A) de uma borda 221 no lado de fundo da par33 te de vedação de metal 22 (refira-se à figura 8) é definida como um índice de avaliação (refira-se à figura 22). Contudo, conforme descrito acima com referência à figura 8, é considerado que uma relação entre a intensidade de eco nas proximidades da parte central da face de vedação da parte de vedação de metal 22 e a intensidade de eco de uma porção de extremidade no lado de fundo da face de vedação pode ser feita em um índice de avaliação.

A figura 23 é um gráfico mostrando um exemplo de um resultado de variação de avaliação de um índice de avaliação de acordo com o teste de avaliação descrito acima. Ainda, o eixo geométrico lateral representa um valor que é equivalente às margens de interferência das partes de vedação de metal 12 e 22. Conforme mostrado na figura 23, também quando a sonda ultrassônica de linha focal 32 e a sonda ultrassônica disposta em arranjos 32A são usadas, como é o caso em que a sonda ultrassônica de linha focal 32 é usada, foi verificado que o índice de avaliação é variado e quanto maior é feito o estado de fixação entre as partes de vedação de metal 12 e 22, menor é o valor do índice de avaliação.

De um resultado do teste de avaliação que é descrito com referência à figura 22 e à figura 23, também quando a sonda ultrassônica de linha focal e a sonda ultrassônica com arranjos em fase são usadas como é o caso de uso da sonda ultrassônica de ponto focal através da transmissão e da recepção das ondas ultrassônicas para e de uma pluralidade de localizações ao longo da direção axial da junta rosqueada 100 e comparando a intensidade de eco que é detectada com relação a essas múltiplas localizações, é verificado que o bom e o mau do estado de fixação da junta rosque25 ada 199 podem ser avaliados.

Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para avaliar um estado de fixação de uma junta rosqueada (100) de canos ou tubos incluindo um pino (1) tendo uma parte de rosca externa (11), uma parte de vedação de metal (12) e uma parte de res5 salto (13) em uma superfície periférica externa e uma caixa (2) tendo uma parte de rosca interna (21), uma parte de vedação de metal (22) e uma parte de ressalto (23), correspondendo a cada parte do pino em uma superfície periférica interna, e sendo presa com o pino, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

   10 transmissão e recebimento de ondas ultra-sônicas para e de uma pluralidade de localizações ao longo de uma direção axial da junta rosqueada em pelo menos uma dentre a parte de rosca interna, a parte de vedação de metal e a parte de ressalto da caixa;

   detecção de intensidades de eco para a pluralidade de localiza15 ções; e comparação das intensidades de eco detectadas para a pluralidade de localizações entre as mesmas, a fim de determinar se o estado de fixação da junta rosqueada é bom ou ruim.
2. 2. Método para avaliar o estado de fixação da junta rosqueada

   20 (100) de canos ou tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a freqüência da onda ultra-sônica a ser transmitida e recebida é ajustada para ser não mais do que 25 MHz.
3. 3. Método para avaliar o estado de fixação da junta rosqueada (100) de canos ou tubos, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza25 do pelo fato de que as ondas ultra-sônicas são transmitidas e recebidas para e da pluralidade de localizações ao longo da direção axial da junta rosqueada pelo menos em uma parte da caixa (2) através, relativamente, da movimentação de uma sonda ultra-sônica (31, 32, 33) na direção axial da junta rosqueada.

   30
4. 4. Método para avaliar o estado de fixação da junta rosqueada (100) de canos ou tubos, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as ondas ultra-sônicas são transmitidas e recebidas para

   Petição 870180039107, de 11/05/2018, pág. 5/10 e da pluralidade de localizações ao longo da direção axial da junta rosqueada pelo menos em uma parte da caixa (2) através do controle, eletricamente, da transmissão e da recepção da onda ultra-sônica por cada transdutor de uma sonda ultra-sônica (31A, 32A) com arranjo em fase, em que uma plura5 lidade de transdutores são arrumados em uma fileira.
5. 5. Método de fixação de uma junta rosqueada (100) de canos ou tubos, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

   determinação se o estado de fixação é bom ou ruim pelo uso do método de avaliação de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10 4, em um processo de fixação da junta rosqueada; e término da fixação da junta rosqueada em um ponto onde o resultado da determinação se torna bom.

   Petição 870180039107, de 11/05/2018, pág. 6/10

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