BRPI0812859B1 - métod0 e aparelho de controle automático não destrutivo de eixos tubulares com perfis de raio interno e externo variáveis - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E APARELHO DE CONTROLE AUTOMÁTICO NÃO DESTRUTIVO DE EIXOS TUBULARES COM PERFIS DE RAIO INTERNO E EXTERNO VARIÁVEIS.

A invenção refere-se aos eixos, que são, por exemplo, utilizados no domínio ferroviário, e mais precisamente o controle (ou a inspeção) desses eixos por meio de técnica(s) não destrutiva(s).

Conforme sabe o técnico, certos eixos e notadamente aqueles que devem suportar cargas consideráveis, devem constituir o objeto de inspeções não destrutíveis com diferentes estágios de fabricação e de manutenção, a fim de responder a padrões internacionais. Os métodos de controle não destrutivo conhecidos são bem-adaptados aos eixos plenos (ou maciços). Eles se baseiam geralmente em uma análise acústica, por meio de sondas de ultrassons, assim como eventualmente em uma análise complementar, como por exemplo, uma análise de superfície ou uma análise radiográfica. Dentre os padrões internacionais aos quais devem satisfazer eixos plenos, pode-se notadamente citar NF EM 13261 - 2004 para a Europa, ISO 5948 -1994 e ISO 6933 - 1986 para o mundo, M 101/90 - A para os Estados Unidos da América (Association of Amerícan Railroads (AAR)), NBR 7947 1989 para o Brasil e JIS E 4502-1 - 2002 para o Japão.

A partir dos dados de análise adquiridos, pode-se estimar as posições de imperfeições e dos defeitos transversais ou longitudinais no meio do material pleno que constituem um eixo e assim determinar se esse eixo satisfaz ou não a um padrão internacional (de fabricação ou de manutenção periódica).

Foi recentemente proposto substituir certos eixos plenos (ou maciços) por eixos tubulares, cuja parede apresenta perfis de raios externo e interno variáveis. Esses novos eixos tubulares são particularmente vantajosos, pois permitem uma redução notável de peso, tipicamente da ordem de 30 %, e, portanto, um aumento da carga transportada, acompanhada de uma diminuição do consumo de energia e, portanto da poluição. Mas o controle desse tipo de eixo tubular apresenta um certo número de problemas.

2/27

Com efeito, em razão da existência de um perfil de raio interno variável, é difícil diferenciar ecos resultantes de zonas angulosas (ou cantos) daqueles resultantes de imperfeições ou defeitos estruturais.

Por outro lado, um bom número dessas imperfeições e/ou defeitos apresenta dimensões menores que aquelas encontradas em um eixo pleno, o que torna sua detecção ainda mais difícil, considerando-se pequenas distâncias percorridas pelos ultrassons.

Enfim, o posicionamento em certas partes de um eixo tubular de certos equipamentos, tais como notadamente as rodas (encaixadas à força) e os discos de freio, visando constituir um cubo, é também capaz de induzir imperfeições e/ou defeitos estruturais suplementares, até mesmo amplificar as dimensões de certos defeitos estruturais e/ou imperfeições induzidas pelas operações precedentes de forjadura a quente e de usinagem. Resulta daí que é ainda mais necessário controlar essas partes e as zonas adjacentes, tanto quando da primeira ligação, quanto quando das operações de manutenção (com ou sem colocação de equipamentos do cubo). Ora, essas análises são difíceis, até mesmo impossíveis, de fazer com os métodos de controle existentes em certas partes do eixo, quando este é provido de equipamentos.

A invenção tem, portanto, por finalidade propor um método e um aparelho de controle não destrutivo, permitindo controlar de forma pelo menos semiautomática com precisão a maior parte, e, se possível, a totalidade, de um eixo tubular (ou mais geralmente um produto de revolução oco (tubular)), aí incluído, quando este é provido de equipamentos.

Ela propõe para isso um método de controle de eixos tubulares, compreendendo as seguintes etapas:

a) colocação, sobre uma bancada de controle, de um eixo tubular comportando uma parede que apresenta perfis de raios externo e interno variáveis e conhecidos;

b) colocação de pelo menos uma sonda de ultrassons sobre a superfície externa ou interna dessa parede em um primeiro lugar que é escolhido em função de seus perfis e do eventual volume do eixo, depois analisar

3/27 com cada sonda uma primeira parte escolhida da parede em um primeiro setor angular escolhido, orientado de acordo com um primeiro sentido longitudinal ou transversal, a fim de adquirir dados de análise para diferentes posições angulares relativas ao eixo em relação a uma sonda;

c) recolocação de pelo menos uma sonda em um segundo lugar que é sempre escolhido em função dos perfis e do eventual volume do eixo, depois analisar com cada sonda recolocada uma segunda parte escolhida da parede em uma segundo setor angular escolhido, orientado conforme um segundo sentido oposto ao primeiro sentido, a fim de adquirir outros dados de análise para diferentes posições angulares relativas do eixo em relação a uma sonda; e

d) constituição, a partir dos dados de análise adquiridos, de cartões que representam as orientações transversais ou longitudinais e as posições de indicações de ecos no meio da parede.

Entende-se, no caso, por “indicação de eco” uma informação obtida em uma parede por reflexo sobre uma interface (matéria / ar) ou sobre uma imperfeição ou ainda sobre um defeito (estrutural). Por outro lado, entende-se no caso por “imperfeição” uma parte de uma parede que induziu um eco, cuja amplitude é inferior a um limite escolhido, e, portanto, que não é de natureza a acarretar o abandono do eixo. Enfim, entende-se no caso por “defeito” uma parte de uma parede que induziu um eco, cuja amplitude é superior ao limite escolhido, e, portanto, é de natureza a acarretar o abandono do eixo.

O método, de acordo com a invenção, pode se declinar segundo numerosas variantes, das quais determinadas pelo menos das características podem ser combinadas entre si e notadamente:

- se pode, por exemplo, efetuar uma primeira vez as etapas b) a d), colocando-se cada sonda de ultrassons sobre a superfície externa da parede, a fim de constituir cartões representativos das posições e orientações das indicações de ecos no meio da parede, depois podem ser efetuadas uma segunda vez pelo menos as etapas b) e d) , colocando-se pelo, menos uma sonda de ultrassons sobre a superfície interna da parede em um tercei4/27 ro local que é escolhido em função de seus perfis, depois analisando com cada sonda um terceira parte escolhida da parede em um terceiro setor angular escolhido, orientado segundo pelo menos um sentido longitudinal ou transversal escolhido, a fim de adquirir dados de análise para diferentes posições angulares relativas do eixo em relação a uma sonda, e constituir cartões representativos das posições e orientações das indicações de ecos no meio da parede;

- pode-se, por exemplo, efetuar as etapas b) a d) pelo menos uma vez, colocando cada sonda de ultrassons sobre a superfície externa ou interna da parede, a fim de efetuar uma análise ultrassonora em um setor angular orientado segundo uma direção longitudinal e assim constituir cartões representativos das orientações transversais e das posições das indicações de ecos no meio da parede, depois se pode efetuar de novo as etapas a) a d) ainda pelo menos uma vez, colocando pelo menos uma sonda de ultrassons sobre a superfície externa ou interna da parede, a fim de efetuar uma análise ultrassonora em um setor angular orientado, segundo uma direção transversal e assim constituir cartões representativos das orientações longitudinais e das posições das indicações de ecos no meio da parede;

- após ter efetuado uma etapa d), pode-se, por exemplo, prever uma etapa e) na qual se efetua uma análise pelo menos da superfície externa da parede por meio de uma outra técnica de análise, diferente daquela baseada nos ultrassons, a fim de adquirir dados de análise para diferentes posições angulares relativas de pelo menos uma sonda em relação ao eixo, assim como uma eventual etapa f), na qual se constituem, a partir desses dados de análise adquiridos, cartões que representam as posições e orientações das indicações de superfície da parede;

> por exemplo, essa outra técnica de análise pode ser escolhida dentre a técnica dita do fluxo de escapamento e a técnica dita das correntes de Foucault;

- pode-se, por exemplo, analisar cada uma das primeiras, segundas e eventuais terceiras partes da parede por meio de um deslocamento longitudinal relativo de pelo menos uma sonda em relação ao eixo e/ou

5/27 por meio de uma varredura eletrônica com pelo menos uma sonda;

- quando de pelo menos uma das etapas b), c) e e), pode-se, por exemplo, obter as diferentes posições angulares relativas do eixo em relação a cada sonda seja arrastando em rotação esse eixo, em relação a cada sonda, seja arrastando em rotação cada sonda em relação a esse eixo;

- ele pode compreender uma etapa g) na qual se comparam os dados dos cartões que foram obtidos quando de uma etapa d) em dados de primeiros cartões aferidos, que foram previamente obtidos em um primeiro eixo aferido de mesmo tipo que aquele controlado, mas desprovido de defeitos, afim de reter apenas os dados que são representativos de indicações de ecos, que não estão presentes nos primeiros cartões aferidos e assim constituir cartões “corrigidos”;

- ele pode compreender uma etapa h), na qual se comparam os dados dos cartões que foram obtidos quando de uma etapa d) ou g) a dados de segundos cartões aferidos que foram obtidos sobre um segundo eixo aferido de mesmo tipo que aquele controlado, mas comportando defeitos conhecidos, a fim de reter apenas os dados que são representativos de indicações de ecos representativos de defeitos conhecidos presentes nos segundos cartões aferidos e assim constituir cartões de defeitos;

- ele pode compreender uma etapa i), na qual se comparam a uma amplitude limite escolhida as amplitudes dos dados dos cartões que foram obtidos, quando de uma etapa d) ou g), a fim de reter apenas os dados que são representativos de indicações de ecos, cujas amplitudes são superiores à amplitude limite e que, por conseguinte, assinalam defeitos, e assim constituir cartões de defeitos;

> em caso de detecção de uma amplitude superior à amplitude limite, pode-se eventualmente gerar um alarme;

- ele pode compreender uma etapa j) que consiste em afixar pelo menos um cartão sobre uma tela;

- pode-se, por exemplo, utilizar sondas capazes de emitirem ulrtrassons segundo uma única direção de ângtifer variável;

> por exemplo, o ângulo pode variar entre aproximadamente 0 ° e

6/27 aproximadamente 70⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal;

- como variante, pode-se, por exemplo, utilizar sondas do tipo dito com rede de fase (ou “phased array”) capazes de emitir ultrassons segundo direções que estão compreendidas em um setor angular escolhido;

> por exemplo, o setor angular pode estar compreendido entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal.

Notar-se-á que as etapas a) a d) devem ser feitas numa certa ordem, mas que as outras etapas citadas e) a j) não ocorrem forçosamente nessa ordem. Em particular, uma etapa j) pode inteiramente ocorrer após uma etapa d).

A invenção propõe também um aparelho de controle de eixos destinado a aplicar o método apresentado antes. Esse aparelho compreende mais precisamente:

- uma bancada de controle encarregada de receber um eixo tubular, comportando uma parede que apresenta perfis de raios externo e interno variáveis e conhecidos;

- pelo menos uma sonda de ultrassons encarregada de analisar pelo menos uma parte escolhida dessa parede em um setor angular escolhido e assim adquirir dados de análise;

- meios de controle encarregados de comandar o bando de controle, a fim de colocar cada sonda sobre a superfície externa ou interna da parede em um primeiro local que é escolhido em função de seus perfis e de um eventual volume do eixo, de modo que ela analise pelo menos uma primeira e pelo menos uma segunda partes escolhidas da parede respectivamente em pelo menos um primeiro e pelo menos um segundo setores angulares escolhidos, orientados de acordo com os primeiro e segundo sentidos longitudinais ou transversais opostos e que ela adquira assim dados de análise para diferentes posições angulares relativas do eixo em relação a ela;

- meios de tratamento encarregados de constituir a partir dos dados de análise adquiridos dos cartões que representam as orientações longitudinais ou transversais e as posições de indicações de ecos longitudi7/27 nais ou transversais no meio da parede.

Esse aparelho, de acordo com a invenção, pode se declinar segundo muitas variantes, das quais pelo menos determinadas das características podem ser combinadas entre si, e notadamente:

- seus meios de controle podem ser encarregados de controlar uma primeira vez o deslocamento relativo de cada sonda em relação à superfície externa da parede, a fim de que ela adquira dados de análise para diferentes posições angulares relativas do eixo em relação a ela, depois em controlar uma segunda vez o deslocamento relativo de pelo menos uma sonda em relação à superfície interna da parede, a fim de que ela analise pelo menos uma terceira posição escolhida da parede em pelo menos um terceiro setor angular escolhido, orientado segundo um sentido longitudinal ou transversal escolhido, e que ela adquira assim outros dados de análise para diferentes posições angulares relativas do eixo em relação a ela. Nesse caso, os meios de tratamento são encarregados de constituírem a partir dos dados de análise adquiridos dos cartões que representam as posições e orientações de indicações de ecos no meio da parede:

- seus meios de controle podem ser encarregados I) de controlar pelo menos uma primeira vez o deslocamento relativo de cada sonda em relação à superfície externa ou interna da parede, a fim de que ela efetue uma análise ultrassonora em um setor angular orientado segundo uma direção longitudinal e que ela adquira dados de análise, a partir dos quais os meios de tratamento vão constituir cartões representativos das orientações transversais e das posições das indicações de ecos, depois II) controlar pelo menos uma segunda vez o deslocamento relativo de cada sonda em relação à superfície externa ou interna da parede, a fim de que ela efetue uma análise ultrassonora em um setor angular orientado segundo uma direção transversal e que ela adquira dados de análise, a partir dos quais os meios de tratamento vão constituir cartões representativos das orientações longitudinais e das posições das indicações de ecos;

- ele pode compreender meios de análise de .superfície encarregados de analisar pelo menos a superfície externa da parede por meio de

8/27 uma outra técnica de análise, diferente daquela baseada nos ultrassons, a fim de adquirir dados de anéis para diferentes posições relativas do eixo em relação a uma sonda. Nesse caso, os meios de tratamento podem ser eventualmente encarregados de constituírem a partir desses dados de análise (adquiridos pelos meios de análise de superfície) dos cartões que representam as posições e orientações das indicações de superfície da parede;

> por exemplo, os meios de análise de superfície são escolhidos dentre os meios de análise de fluxo de escapamento e os meios de análise por correntes de Foucault;

- ele pode compreender meios de deslocamento encarregados de deslocar relativamente segundo a direção longitudinal pelo menos uma sonda em relação ao eixo. Nesse caso, seus meios de controle são encarregados de controlar os meios de deslocamento, a fim de que eles desloquem longitudinal e relativamente pelo menos uma sonda em relação ao eixo para que ela analise uma parte pelo menos das primeiras, segundas e eventuais terceiras partes da parede;

- como variante ou em complemento, seus meios de controle podem ser encarregados de efetuar uma varredura eletrônica com pelo menos uma sonda para que ela analise uma parte pelo menos das primeiras, segundas e eventuais terceiras partes da parede;

- sua bancada pode ser encarregada de acionar em rotação o eixo em relação a cada sonda, a fim de definir as diferentes posições angulares relativas desses eixos em relação à sonda. Como variante, a bancada pode ser encarregada de acionar em rotação pelo menos uma sonda em relação ao eixo, a fim de definir as diferentes posições angulares relativas desse eixo em relação a essa sonda;

- seus meios de tratamento podem ser encarregados de comparar os dados de cartões obtidos sobre o eixo a controlar com dados de primeiros cartões aferidos que foram obtidos sobre um primeiro eixo de mesmo tipo que aquele controlado, mas desprovido de defeitos, de reter apenas os dados que são. representativos de indicações.de ecos.que não estão presentes nos primeiros cartões aferidos e assim constituir cartões corrigidos;

9/27

- seus meios de tratamento podem ser encarregados de comparar os dados de cartões obtidos sobre o eixo a controlar com dados de segundos cartões aferidos que foram obtidos sobre um segundo eixo de mesmo tipo que aquele controlado, mas comportando defeitos conhecidos, e de reter apenas os dados que são representativos de indicações de ecos que são representativos de defeitos conhecidos presentes nos segundos cartões aferidos e assim constituir cartões de defeitos;

- seus meios de tratamento podem ser encarregados de comparar a uma amplitude limite escolhida as amplitudes dos dados de cartões obtidas sobre o eixo de controle, e de reter apenas os dados que são representativos de indicações de ecos cujas amplitudes são superiores a essa amplitude limite e assinalam defeitos, e assim constituir cartões de defeitos;

> seus meios de tratamento podem ser encarregados de gerar um alarme em caso de detecção de uma amplitude superior à amplitude limite;

- ele pode compreender uma tela própria para afixar pelo menos determinados dos cartões que foram constituídos por seus meios de tratamento;

- cada sonda pode, por exemplo, pode ser encarregada dos ultrassons segundo uma única direção de ângulo variável, por exemplo, entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal;

- como variante cada sonda pode, por exemplo, ser do tipo dito com rede de fase e ser encarregada de emitir ultrassons , segundo direções compreendidas em um setor angular escolhido, por exemplo, compreendido entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal.

Outras características e vantagens da invenção aparecerão com o exame da descrição detalhada a seguir, e dos desenhos anexados, nos quais:

- a figura 1 ilustra, de forma esquemática, em uma vista em corte longitudinal, um exemplo de eixo tubular, desprovido de equipamento;.....

- a figura 2 ilustra, de forma esquemática, em uma vista em corte

10/27 longitudinal, uma parte de um exemplo de eixo tubular provido de equipamentos;

- a figura 3 ilustra, de forma esquemática e funcional, um exemplo de realização de um aparelho de controle, de acordo com a invenção;

- as figuras 4A e 4B ilustram, de forma esquemática, dois exemplos de colocação de sonda em dois locais escolhidos diferentes da superfície externa de uma parte de uma parede de eixo (em uma vista em perspectiva), em vista de uma análise longitudinal;

- a figura 5 ilustra, de forma esquemática, um exemplo de colocação de sonda sobre um local escolhido da superfície externa de uma parte de uma parede de eixo (em uma vista em perspectiva), em vista de uma análise transversal;

- - a figura 6 ilustra, de forma esquemática, um exemplo de colocação de sonda sobre um local escolhido da superfície interna de uma parte de uma parede de eixo (em uma vista em perspectiva), em vista de uma análise longitudinal;

- as figuras 7A a 7C representam primeiras paredes de uma parte de uma parede coberta por três sondas monodirecionais deslocadas longitudinalmente da direita para a esquerda para ângulos de emissão respectivamente iguais a 30, 45 e 60 ⁰ orientados segundo um primeiro sentido longitudinal;

- as figuras 8A a 8C ilustram segundas partes da parte de parede das figuras 7A a 7C cobertas pelas três mesmas sondas monodirecionais deslocadas longitudinalmente da esquerda para a direita para ângulos de emissão respectivamente iguais a 30, 45 e 60 ⁰ orientados conforme um segundo sentido longitudinal;

- as figuras 9A e 9B ilustram primeiras e segundas partes da parte da parede das figuras 7A a 7C cobertas pelas três sondas de rede de fase para setores angulares compreendidos entre 30 e 70 ⁰ e respectivamente orientados conforme primeiro e segundo sentidos longitudinais;

- a figura 10- ilustra uma terceira parte de uma parte de uma parede coberta por uma sonda de rede de fase colocada sobre a superfície in-

11/27 terna, para um setor angular compreendido entre 30 ⁰ e 70 ⁰ orientado segundo um sentido longitudinal; e

- as figuras 11A e 11B ilustram dois exemplos de cartões obtidos sobre uma mesma parede de um eixo.

Os desenhos anexados poderão não somente servir para completar a invenção, mas também contribuir para sua definição, se for o caso.

A invenção tem por finalidade permitir o controle não destrutivo e de forma pelo menos semiautomática da maior parte, e, se possível, a totalidade, de um eixo tubular, aí compreendido, quando este é provido de equipamentos.

Considera-se no que se segue que os eixos tubulares a controlar são destinados a fazerem parte de vagões de transporte de mercadorias ou de passageiros. Mas a invenção não está limitada a essa aplicação. Ela se refere, com efeito, a qualquer tipo de produto de revolução oco (tubular), submetido a esforços em serviço, como, por exemplo, esforços em fadiga, e cuja parede compreende perfis de raios externo e interno variáveis e conhecidos.

Conforme ilustrado na figura 1, um eixo tubular AE compreende uma parede PA que é definida por meio de operações de forjadura a quente e de usinagem e que apresenta no final perfis de raios externo R1 e interno R2 variáveis. Notar-se-á que a espessura radial (isto é, segundo uma direção perpendicular ao eixo longitudinal XX) não é forçosamente constante. Em outros termos, os perfis dos raios externo R1 e interno R2 não são forçosamente superponíveis a uma homotetia aproximadamente.

O controle automático de um eixo desse tipo, que seja desprovido de equipamentos conforme no exemplo da figura 1, ou que seja provido de equipamentos EQ (tais como notadamente rodas e/ou discos de freio), como no exemplo da figura 2, se faz por meio de um aparelho de controle do tipo daquele ilustrado esquematicamente e funcionalmente na figura 3.

Esse aparelho compreende pelo menos uma bancada de controle BC, pelo menos uma sonda de ultrassons SU (no caso três estão representadas), um módulo de controle MC e um módulo de tratamento MT, as12/27 sim como, de preferência, uma tela EC. Notar-se-á que o módulo de controle MC, o módulo de tratamento MR e a tela EC podem fazer parte de um microcomputador (ou de uma estação de trabalho) MO conectado à bancada de controle BC e a cada sonda SU, conforme ilustrado a título de exemplo não limitativo na figura 3. No que se segue, considera-se que o aparelho compreenda pelo menos duas sondas SU.

A bancada de controle BC compreende, por exemplo, suportes MS sobre os quais pode ser colocado um eixo tubular AE (com ou sem equipamentos) e árvores de acionamento AB encarregados de acionar este em rotação segundo partes angulares escolhidas, em caso de recepção de instruções geradas pelo módulo de controle MC. Notar-se-á que uma parte angular escolhida pode ser eventualmente igual a 360 °, o que corresponde a uma volta completa. Notar-se-á também que é possível dispensar suportes MS, quando as árvores de acionamento AB podem também suportar o eixo AE. Naturalmente, qualquer outro meio que permita acionar o eixo AE em rotação pode ser considerado. É importante observar que o que deve ser considerado é o fato de que a bancada BC pode ser encarregada seja de acionar em rotação o eixo AE em relação às sondas SU, a fim de definir diferentes posições angulares relativas desse eixo AE em relação às sondas SU, seja de acionar em rotação as sondas SU em relação ao eixo AE, a fim de definir diferentes posições angulares relativas desse eixo AE em relação às sondas SU. Em outros termos, a bancada BC controla o posicionamento relativo do eixo AE em relação às sondas SU. No que se segue, considerase, a título de exemplo não limitativo, que a bancada BC pode acionar em rotação o eixo AE em relação às sondas SU.

As sondas de ultrassons SU podem ser seja ajustadas de maneira a emitir ultrassons segundo uma única direção, cujo ângulo é escolhido, mas pode variar em função das necessidades, seja do tipo dito com rede de fase (ou “phased array”), isto é, dispostas de maneira a emitirem ultrassons segundo várias direções compreendidas em um setor angular escolhido em função das necessidades (graças a uma varredura angular eletrônica). Pode-se em seguida obter o equivalente de um deslocamento longitudi13/27 nal do captador por meio de uma varredura eletrônica.

No primeiro caso (monodirecional), cada sonda SU compreende um único elemento de detecção encarregado de receber os ecos provenientes da parede PA objeto da análise. No segundo caso (sonda com rede de fase), cada sonda SU compreende vários elementos de detecção encarregados de receber os ecos provenientes da parede PA objeto da análise após refração e/ou reflexos (eventualmente múltiplos) sob diferentes ângulos. É lembrado que os elementos de detecção são geralmente fabricados em material compósito e colocados sobre transdutores. Quando os elementos de detecção de uma sonda são excitados, eles produzem um feixe de análise divergente. A forma deste e, portanto, a sua direção geral de incidência podem ser modificadas eletronicamente, introduzindo retardos temporais no nível dos instantes de excitação dos elementos de detecção escolhidos de uma sonda. Denomina-se geralmente “sonda virtual” a combinação de elementos de detecção de uma sonda e eventuais retardos temporais associados que são utilizados para produzir um feixe de análise em uma direção geral determinada. Uma sonda de rede de fase pode assim constituir várias (por exemplo, várias dezenas) sondas virtuais em função das combinações das quais ela constitui o objeto. A frequência de excitação dos transdutores é tipicamente da ordem de alguns megahertz (2 a 5 MHz). Quando não são excitados em emissão, esses mesmos elementos de detecção servem para a detecção dos ecos provenientes das interfaces matéria / ar ou matéria / líquido, de imperfeições e de defeitos. Eles constituem assim captadores de tipo emissor / receptor.

Os perfis de raios interno R2 e externo R1 que apresentam a parede PA e o eventual volume do eixo AE são analisados, por exemplo por meio de um programa de simulação de tipo CIVA 8.0 (desenvolvido e comercializado pelo Comissariat à TEnergie Atomique (CEA)), de maneira a determinar o número de sondas SU que vão ser necessárias para analisar a integralidade ou uma parte escolhida somente do eixo AE, considerando-se o seú tipo (monodirecional ou.de rede de fase (e nesse segundo caso de seu número de elementos de detecção)) e devido ao fato de poderem ser orien14/27 tadas, de maneira a efetuar análises longitudinais ou transversais, segundo o primeiro e o segundo sentidos opostos.

No caso, entende-se por “análise longitudinal” uma análise feita com vistas a pesquisar defeitos e/ou imperfeições orientados preferencialmente de modo longitudinal ou segundo um pequeno ângulo agudo em relação à direção longitudinal XX (ângulo agudo tipicamente inferior a +25 ⁰ e, de preferência, inferior a +5 °). Emprega-se, às vezes, o termo de obliquidade para designar essa orientação do defeito. Essa análise é feita por meio de um feixe emitido segundo uma direção perpendicular à direção longitudinal XX, isto é, cuja direção geral é sensivelmente contida em um plano perpendicular à direção longitudinal XX ou que forma um pequeno ângulo agudo (tipicamente inferior a +10 °) com essa direção perpendicular.

Por outro lado, entende-se no caso por “análise transversal” uma análise feita com vistas a pesquisar defeitos e/ou imperfeições orientados preferencialmente de modo transversal ou segundo um pequeno ângulo agudo em relação a um plano perpendicular à direção longitudinal XX (ângulo agudo tipicamente inferior a +25 °, de preferência inferior a +5 °). Empregase, às vezes, o termo de obliquidade para designar essa orientação do defeito. Essa análise é efetuada por meio de um feixe emitido segundo uma direção paralela à direção longitudinal XX, isto é, cuja direção geral é sensivelmente contida em um plano que contém ele próprio a direção longitudinal XX ou que forma um ângulo agudo (tipicamente inferior a +10 °) com uma direção longitudinal.

Considerando-se formas de perfis dos raios interno R2 e externo R1 que apresenta habitualmente a parede PA dos eixos AE e do volume habitual destes, o ângulo de emissão de uma sonda SU monodirecional deve geralmente poder variar entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal XX, e o setor angular de emissão de uma sonda SU de rede de fase deve geralmente estar compreendido entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal XX.

Uma vez que se determinou para cada sonda SU o (primeiro)

15/27 local escolhido no qual ela deve ser inicialmente colocada relativamente ao eixo AE, de maneira a analisar uma primeira parte escolhida da parede PA em um primeiro setor angular escolhido, orientado segundo um primeiro sentido longitudinal ou transversal, assim como o eventual (segundo) local escolhido no qual ela deve ser posteriormente colocada relativamente ao eixo AE, de maneira a analisar uma segunda parte escolhida da parede PA em um segundo setor angular escolhido, orientado conforme um segundo sentido longitudinal ou transversal oposto ao primeiro sentido, pode-se colocar as sondas SU em seus primeiros locais escolhidos respectivos.

Essa colocação relativa das sondas SU relativamente ao eixo AE pode ser feita em primeiros locais escolhidos que ficam situados seja sobre a superfície externa SE da parede PA, seja sobre a superfície interna SI dessa parede PA, segundo as necessidades (e a configuração do eixo AE). Pode-se, por exemplo, começar por efetuar análises por ultrassons, colocando-se sondas SU sobre a superfície externa SE da parede PA, depois eventualmente completar essas análises, colocando-se em seguida sondas SU sobre a superfície interna SI da parede PA (isto é, no interior do eixo tubular AE). Mas, o contrário, também é possível.

O acoplamento entre as sondas SU e a superfície interna SI ou externa SE de uma parede PA pode ser feita por qualquer meio conhecido do técnico, e notadamente por meio de glicerina, ou por imersão na água, de preferência misturada com um produto anticorrosivo.

Representaram-se nas figuras 4A e 4B dois exemplos de colocação relativa de uma sonda SU em dois locais escolhidos da superfície externa SE de uma parte de uma parede PA de eixo AE, visando uma análise longitudinal. Representou-se também na figura 5 um exemplo de colocação relativa de uma sonda SU em um local escolhido da superfície externa SE de uma parte de uma parede PA de eixo AE, visando uma análise transversal. Representou-se também na figura 6 um exemplo de colocação relativa de uma sonda SU em um local escolhido da superfície interna SI de uma parte de uma parede PA de eixo AE, visando uma análise longitudinal.

É importante anotar que uma sonda SU pode analisar uma parte

16/27 que lhe foi atribuída seja permanecendo no nível de um local escolhido, seja sendo deslocada relativamente e de modo longitudinal e/ou transversal entre uma posição de partida (correspondente ao local inicialmente escolhido) e uma posição de fim (correspondente a um outro local escolhido), eventualmente via uma ou várias posições intermediárias (correspondendo, cada um, a um outro local escolhido).

Esses deslocamentos relativos de sonda(s) SU podem ser efetuados com o auxílio de meios de deslocamento MD que lhes são acoplados. Cada meio de deslocamento MD é, por exemplo, um porta-sonda montado em translação em relação à bancada BC, de maneira a poder ser deslocado longitudinalmente em função de instruções geradas pelo módulo de controle MC. Notar-se-á que cada porta-sonda MD pode eventualmente ser acionado em rotação, de maneira a mudar a orientação de sua sonda SU, seja de 180 °, de modo que possa passar de uma análise longitudinal ou transversal (direção geral de emissão perpendicular à direção longitudinal XX) em um primeiro setor angular escolhido, orientado segundo um primeiro sentido longitudinal ou transversal, a uma análise longitudinal ou transversal em um segundo setor angular escolhido, orientado conforme um segundo sentido longitudinal ou transversal oposto ao primeiro sentido, seja de 90 ⁰, de modo que possa passar de uma análise longitudinal em primeiro e segundo setores angulares escolhidos a um análise transversal em um terceiro setor angular escolhido, e inversamente. Pode-se também pensar em efetuar uma análise resultante de um deslocamento combinado longitudinal e transversal.

Notar-se-á que as sondas SU podem ser fixas, enquanto que a bancada BC pode se deslocar longitudinal o eixo AE e/ou acioná-lo em rotação. É também possível deslocar as sondas SU longitudinalmente em relação ao eixo AE e acionar este em rotação ou ao contrário.

Em uma variante, o módulo de controle MC pode ser encarregado de efetuar uma varredura eletrônica com certas pelo menos das sondas SU, a fim de que analisem uma parte pelo menos das primeiras, segundas e eventuais terceiras partes de uma parede PA. É lembrado que uma varredu

17/27 ra eletrônica é obtida para uma sonda SU, utilizando determinados desses elementos de detecção situados em locais escolhidos de sua rede de fase e atribuindo prazos escolhidos a esses elementos de detecção, escolhidos de modo que emitam sequencialmente. Esse modo de deslocamento “eletrônico” é vantajoso, pois evita ter de deslocar mecanicamente uma sonda SU.

Notar-se-á que se pode também pensar em combinar ao mesmo tempo um deslocamento longitudinal (mecânico) e uma varredura eletrônica, a fim de permitir a pelo menos determinadas das sondas SU analisar uma parte de parede que lhe foi atribuída. Nesse caso, é o módulo de controle MC que pode ser encarregado de gerar as instruções necessárias aos meios de deslocamento MD para deslocar relativamente e longitudinalmente sondas SU escolhidas e as instruções necessárias a sondas SU escolhidas para induzir uma varredura eletrônica.

Notar-se-á também que a solução utilizada para analisar toda uma parte de parede PA escolhida depende do tipo de sonda SU disponível e, além disso, no caso de sondas de rede de fase, do número de elementos de detecção que as constituem. Com efeito, compreender-se-á que se o número de elementos de detecção de uma sonda SU é adaptado à cobertura da parte de parede PA que lhe foi atribuída, é inútil prever um deslocamento longitudinal mecânico, pois se pode substituir uma varredura eletrônica. A título de exemplo, se uma sonda SU tiver de cobrir uma parte de parede PA de extensão longitudinal igual a 100 mm, então ela deve comportar pelo menos 200 elementos de detecção de 0,5 mm de lado, por exemplo, separados dois a dois de uma distância igual a aproximadamente 0,1 mm. É lembrado que quanto menores forem as dimensões dos elementos de detecção, mais os setores angulares de análise poderão ser amplos. Um compromisso pode ser encontrado entre o número de elementos de detecção das sondas SU e as possibilidades de extensão de cobertura oferecidas pela varredura eletrônica, de maneira a evitar os deslocamentos longitudinais mecânicos.

Notar-se-á também que a utilização de sondas de rede de fase é mais vantajosa que aquela de sondas monodirecionais, pois ela permite ob18/27 ter melhor continuidade sobre um mesmo setor angular de análise, evitando qualquer deslocamento angular da fonte de ultrassons.

De acordo com a invenção, uma vez que as sondas SU forem colocadas sobre a superfície externa SE ou interna SI de uma parede PA em primeiros locais (escolhidos em função de seus perfis e do eventual volume do eixo AE), cada uma de suas sondas SU procede à análise da primeira parte da parede PA que lhe é atribuída, em um primeiro setor angular escolhido que é orientado conforme um primeiro sentido longitudinal ou transversal. Cada sonda SU pode assim adquirir dados de análise para a posição angular comum relativa do eixo AE em relação a essa sonda SU. Acionandose o eixo AE em rotação sobre setores angulares sucessivos escolhidos (no caso por meio da bancada de controle BC e, por exemplo, com suas árvores de acionamento AB), cada sonda SU pode efetuar uma nova aquisição de dados de análise após cada deslocamento angular. Pode-se assim dispor de dados de análise relativos à integralidade da circunferência de cada primeira parte de parede PA inspecionada.

Esses dados de análise compreendem, por exemplo, os ângulos de emissão, os instantes de emissão e de recepção dos ultrassons (ou o que é equivalente aos intervalos temporais entre os instantes de emissão e de recepção), e os ângulos de recepção. Eles são, por exemplo, transmitidos pelas sondas SU ao módulo de controle MC que se encarrega de armazenálos em uma memória MY em correspondência das posições longitudinais e angulares das primeiras partes inspecionadas em relação a um referencial escolhido, assim como eventualmente do identificador da sonda SU utilizada para obtê-los.

Em seguida, pelo menos determinadas das sondas SU são recolocadas (relativamente) sobre a superfície externa SE ou interna SI da parede PA em segundos locais (escolhidos em função de seus perfis e do eventual volume do eixo AE), a fim de que procedam à análise das segundas partes da parede PA que lhes foram respectivamente atribuídas, em segundos setores angulares escolhidos que são orientados conforme um segundo sentido longitudinal ou transversal, oposto ao primeiro sentido.

19/27

Por exemplo, se o primeiro sentido corresponder a um sentido que vai da esquerda para a direita do eixo longitudinal XX, então o segundo sentido corresponde a um sentido que vai da direita para a esquerda desse eixo longitudinal XX. Da mesma forma, se o primeiro sentido corresponde a um sentido que vai da esquerda para a direita de um segundo eixo perpendicular ao eixo longitudinal XX, então o segundo sentido corresponde a um sentido que vai da direita para a esquerda desse segundo eixo.

Cada sonda SU recolocada pode assim adquirir dados de análise para posição angular comum do eixo AE. Acionando-se o eixo AE em rotação sobre setores angulares escolhidos, cada sonda SU pode efetuar uma nova aquisição de dados de análise após cada deslocamento angular. Podese assim dispor de dados de análise relativos à integralidade da circunferência de cada segunda parte de parede PA inspecionada. Esses dados de análise são, por exemplo, transmitidos pelas sondas SU ao módulo de controle MC que se encarrega de armazená-los em uma memória em correspondência das posições longitudinais e angulares das segundas partes inspecionadas em relação a um referencial escolhido, assim como eventualmente do identificador da sonda SU utilizada para obtê-los.

Graças essa dupla análise segundo sentidos opostos, pode-se inspecionar o todo ou parte de um eixo AE (segundo as necessidades) conforme sobressai das figuras 7 a 10. Mais precisamente:

- as figuras 7A a 7C representam as primeiras partes de uma parte de uma parede que podem ser cobertas por três sondas monodirecionais, colocadas sobre a superfície externa SE e deslocadas relativa e longitudinalmente da direita para a esquerda, para ângulos de emissão respectivamente iguais a 30, 45 e 60 ⁰ orientados de acordo com um primeiro sentido longitudinal (indo da direita para a esquerda);

- as figuras 8A a 8C representam as segundas partes dessa mesma parte de parede que podem ser cobertas pelas três mesmas sondas monodirecionais, colocadas sobre a superfície externa SE e deslocadas relativa e longitudinalmente da esquerda para a direita, para ângulos de emissão respectivamente iguais a 30, 45 e 60 ⁰ orientados de acordo com um segun20/27 do sentido longitudinal (indo da esquerda para a direita),

- a figura 9A representa as primeiras partes dessa mesma parte de parede que podem ser cobertas por três sondas de rede de fase, colocadas sobre a superfície externa SE, para um setor angular compreendido entre 30 e 70 ⁰ orientado segundo um primeiro sentido longitudinal (indo da direita para esquerda);

- a figura 9B representa as segundas partes dessa mesma parte de parede que podem ser cobertas pelas três mesmas sondas de rede de fase, colocadas sobre a superfície externa SE, para um setor angular compreendido entre 30 ⁰ e 70 ⁰ orientado conforme um segundo sentido longitudinal (indo da esquerda para a direita) e

- a figura 10 representa as terceiras partes dessa mesma parte de parede que podem ser cobertas por uma sonda de rede de fase, colocada sobre a superfície interna SI, para um setor angular compreendido entre 30 ⁰ e 70 ⁰ orientado conforme um sentido longitudinal (indo da esquerda para a direita).

Considerando-se formas dos perfis dos raios interno R2 e externo R1 que apresenta habitualmente a parede PA dos eixos AE e do volume habitual destes, o ângulo de emissão de uma sonda SU monodirecional deve geralmente poder variar entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal XX ou transversal, e o setor angular de emissão de uma sonda SU de rede de fase deve geralmente estar compreendido entre aproximadamente 0 e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal XX ou transversal.

Nos exemplos das figuras 7 a 10 cada seta de duplo sentido materializa a extensão longitudinal da (primeira) parte analisada por uma sonda SU (colocada acima). Compreender-se-á que o volume de um eixo AE reduz notavelmente, em certas de suas partes, as extensões longitudinais das partes que podem ser tecnicamente analisadas (cobertas) por uma mesma sonda SU. É em particular o caso nas partes que ficam situadas sob as rodas, as quais têm uma probabilidade mais importante de comportar defeitos estruturais induzidos pelo encaixe à força e/ou pelas cargas suportadas e,

21/27 portanto, devem constituir o objeto de uma inspeção (análise) a mais precisa possível e a mais completa possível.

Os dados de análise armazenados são extraídos pelo módulo de tratamento MT, que se encarrega então de agrupá-los em função das zonas de eixo a que elas se referem, de maneira a constituírem cartões que representam as orientações transversais ou longitudinais e as posições das indicações de ecos no meio da parede PA.

Foi lembrado que as indicações de ecos resultam de uma reflexão, seja sobre uma interface matéria / ar ou matéria / líquido, seja sobre uma imperfeição, seja ainda sobre um defeito.

É também lembrado que as análises longitudinais são mais particularmente adaptadas à detecção de imperfeições e de defeitos transversais (que são geralmente os mais frequentes), enquanto que as análises transversais são mais particularmente adaptadas à detecção de imperfeições e de defeitos longitudinais.

O fato de inspecionar materiais conforme dois sentidos opostos e, portanto, segundo direções de análise muito diferentes permite detectar imperfeições e defeitos de menores dimensões, e, portanto, um maior número de imperfeições e de defeitos do que com os métodos e aparelhos de controle da técnica anterior adaptados aos eixos plenos (ou maciços). Mas isto permite também uma boa detecção das imperfeições e dos defeitos oblíquos e inclinados (ou ”tilted”) no interior da parede PA.

Notar-se-á que o módulo de tratamento MT pode eventualmente ser ajustado, de maneira a efetuar “correlações” entre dados de análise relativos a zonas idênticas que constituem as zonas de recobrimento de primeira(s) e/ou segunda(s) partes de parede. Eles podem assim constituir cartões “brutos” dessas zonas de recobrimento eventualmente de tipo tridimensional (3D).

Os arquivos de dados que constituem os cartões brutos são, de preferência, armazenados em uma memória MY. Esses cartões podem, então, ser seja afixados de forma individualizada (uns após os outros) ou de forma agrupada (vários ao mesmo tempo) sobre a tela EC visando uma aná

22/27 lise por um técnico, seja de início analisados de forma automatizada, depois convertidos em cartões “corrigidos” ou cartões “de defeitos” que podem ser afixados sobre a tela EC, de forma individualizada ou de forma agrupada.

Vários tipos de análises comparativas podem ser efetuados sobre os cartões “brutos”.

Por exemplo, o módulo de tratamento MR pode ser encarregado de comparar os dados de pelo menos determinados dos cartões, que foram obtidos sobre um eixo AR a controlar, a dados de primeiros cartões aferidos que foram obtidos sobre um primeiro eixo aferido do mesmo tipo que aquele controlado, mas desprovido de defeitos. Nesse caso, o módulo de tratamento MT retém apenas os dados que são representativos de indicações de ecos que não estão presentes nos primeiros cartões aferidos, a fim de constituir cartões corrigidos que ele armazena na memória MY.

Como variante ou em complemento, o módulo de tratamento MT pode ser encarregado de comparar os dados de certos pelo menos dos cartões (brutos ou corrigidos) que foram obtidos sobre um eixo AE a dados de segundos cartões aferidos que foram obtidos sobre um segundo eixo aferido de mesmo tipo que aquele controlado, mas comportando os defeitos conhecidos. Nesse caso, o módulo de tratamento MT retém apenas os dados que são representativos de indicações de ecos representativos de defeitos conhecidos presentes nos segundos cartões, a fim de constituir cartões de defeitos que ele armazena na memória MY.

Como variante ou em complemento, o módulo de tratamento MT pode ser encarregado de comparar com uma amplitude limite escolhida as amplitudes das indicações de ecos representadas sobre pelo menos determinados dos cartões. Nesse caso, o módulo de tratamento MT retém apenas os dados que são representativos de indicações de ecos, cujas amplitudes são superiores à amplitude limite escolhida e que, dessa forma, são consideradas no censo como oriundas de defeito, a fim de constituir cartões de defeitos.

Por outro lado, pode-se também pensar que o módulo de tratamento MT gera um alarme (sonoro e/ou visual (afixada sobre a tela EC)),

23/27 cada vez que detecta que uma amplitude é superior à amplitude limite escolhida.

Foram representados nas figuras 11A e 11B dois exemplos de cartões brutos obtidos em uma mesma parede PA de eixo AE. Os defeitos estruturais detectados são referenciados DS.

Como indicado anteriormente, pode-se analisar uma parede PA colocando-se as sondas SU sobre sua superfície externa SE ou sobre sua superfície interna SI. Mas, pode-se também pensar em efetuar uma dupla análise, por exemplo, começando por colocar as sondas SU sobre sua superfície externa SE, depois colocando-se determinadas sondas SU sobre sua superfície interna SE da parede PA em primeiros locais escolhidos e analisa-se com essas sondas SU das primeiras partes escolhidas da parede PA em primeiros setores angulares escolhidos, orientados segundo um primeiro sentido longitudinal (ou transversal), a fim de adquirir dados de análise para diferentes posições angulares relativas do eixo AE em relação às sondas SU. Depois, recolocam-se pelo menos determinadas sondas SU sobre a superfície externa SE da parede PA em segundos locais escolhidos e analise-se com essas sondas SU das segundas partes escolhidas da parede PA em segundos setores angulares escolhidos orientados conforme um segundo sentido longitudinal (ou transversal), oposto ao primeiro, a fim de adquirir dados de análise para diferentes posições relativas do eixo AE em relação às sondas SU. Enfim, colocam-se pelo menos determinadas das sondas SU sobre a superfície interna SI da parede PA em terceiros locais escolhidos e analisam-se com essas sondas SU terceiras partes escolhidas da parede PA em terceiros setores angulares escolhidos, orientados segundo pelo menos um sentido longitudinal (ou transversal), até mesmo dois sentidos opostos, a fim de adquirir dados de análise para diferentes posições angulares relativas do eixo AE em relação às sondas SU.

O módulo de tratamento MT constitui então, a partir do conjunto dos dados de análise, dos cartões representativos das posições e orientações das indicações de ecos no meio da parede PA.

Essa dupla análise pelo exterior e pelo interior pode permitir co

24/27 brir a totalidade das partes de uma parede PA a inspecionar, enquanto que pode parecer impossível por meio da única análise pelo exterior, devido aos perfis dessa parede PA e/ou do volume do eixo AE.

É também possível efetuar uma primeira análise longitudinal nos dois sentidos (conforme indicado acima) e pelo exterior (ou pelo interior), depois uma segunda análise transversal em pelo menos um sentido e pelo exterior (ou pelo interior), de maneira a constituir cartões representativos das orientações transversais e posições das indicações de ecos no meio da parede PA e dos cartões representativos das orientações longitudinais e posições das indicações de ecos no meio dessa mesma parede PA.

É também possível efetuar uma primeira análise longitudinal nos dois sentidos e pelo exterior, depois uma segunda análise transversal em pelo menos um sentido e pelo interior.

É também possível efetuar uma primeira análise transversal nos dois sentidos e pelo interior, depois uma segunda análise em pelo menos um sentido e pelo exterior.

De maneira geral, todas as combinações de análises longitudinal(is) e transversal(is) pelo interior e pelo exterior podem ser consideradas.

Notar-se-á que as análises pelo interior podem em certos casos necessitar de uma nova perfuração pelo menos das extremidades do eixo tubular AE, de maneira a permitir a colocação de pelo menos uma sonda SU no interior desse eixo AE, contra a superfície interna SI de sua parede PA, assim como seu eventual deslocamento relativo por meios de deslocamento MD apropriados.

Notar-se-á também que os locais de colocação das sondas SU, os diferentes ângulos ou diferentes setores angulares de análise por ultrassons de cada uma das sondas SU e as partes de parede atribuídas às diferentes sondas podem eventualmente ser escolhidas em função de esforço(s). Assim, pode-se pensar que uma parte de um controle seja feita com um feixe cuja direção geral é sensivelmente contida em um plano que contém ele próprio a direção longitudinal XX e sobre as partes de parede que apresentam duas a duas taxas de recobrimento escolhidas, por exemplo 50

25/27 %, e/ou que uma parte de um controle seja feita com feixes sucessivos, cujas direções gerais são sensivelmente contidas em plano que formam ângulos agudos com essa direção longitudinal XX que aumentam entre 0 e +20 ⁰ e entre 0 e -20 °. Por outro lado, o ângulo de inclinação dos elementos de detecção de uma sonda SU pode ser escolhido em função das necessidades. A título de exemplo não limitativo, um ângulo de 45 ⁰ em relação à direção longitudinal XX pode ser escolhido.

Notar-se-á também, como sabe o técnico, que o ganho de cada transdutor deve constituir o objeto de um ajuste durante sua fase de calibragem, por exemplo, para que a amplitude do sinal obtido sobre o primeiro eco proveniente de uma interface da parede PA corresponda a uma amplitude igual, por exemplo, a aproximadamente 50 % da dinâmica total de amplitude utilizada para os cartões.

Por outro lado, a fase de calibragem comporta também, de preferência, uma primeira parte dedicada à obtenção dos cartões aferidos precitados, que são representativos dos resultados de análises por ultrassons efetuadas sobre um eixo tubular aferido do mesmo tipo que aqueles que devem constituir o objeto de um controle, mas sadio (isto é, desprovido de imperfeições e de defeitos estruturais). Essa primeira parte da fase de calibragem permite, com efeito, conhecer antes os ecos que são induzidos pela geometria da parede PA (e notadamente os cantos e mais geralmente as zonas nas quais o raio interno R2 ou externo R1 varia de forma importante) e assim diferenciá-los daqueles que são induzidos pelas imperfeições e defeitos estruturais nos eixos tubulares AE a controlar.

Da mesma forma, a fase de calibragem pode também comportar uma segunda parte dedicada à obtenção dos cartões aferidos precitados, que são representativos dos resultados de análises por ultrassons efetuados sobre um eixo tubular aferido do mesmo tipo que aqueles que devem constituir o objeto de um controle, mas o qual compreende defeitos estruturais ou artificiais característicos (como, por exemplo, entalhes ou cavidades características) definidos em locais escolhidos. Esses defeitos estruturais ou artificiais característicos são definidos segundo um caderno de encargos e/ou

26/27 normas que fixam um limite de tri entre imperfeições e defeitos. Quando a amplitude do sinal proveniente dos ecos sobre defeitos naturais é inferior ao limite de tri, está em presença de uma imperfeição. Caso contrário, (superior ao limite), está em presença de um defeito. Essa segunda parte da fase de calibragem permite, com efeito, conhecer antes ecos que são induzidos por defeitos estruturais ou artificiais característicos e assim poder mais facilmente detectar nos cartões, por comparação a um limite de tri, os objetos que induzem ecos (ou assinaturas) de tipos similares nos eixos tubulares AE a controlar.

Uma vez que se terminou a análise longitudinal e/ou transversal por ultrassons de um eixo tubular AE, é em seguida possível efetuar pelo menos uma análise complementar de um outro tipo. Por exemplo, pode-se efetuar uma análise da superfície externa SE da parede PA, a fim de adquirir dados de análise de superfície para diferentes posições relativas do eixo AE em relação aos meios de análise de superfície.

Dentre as técnicas de análise de superfície que podem ser aplicadas, pode-se notadamente citar aquela dita de fluxo de escapamento e aquela dita das correntes de Foucault. Determinadas dessas técnicas são vantajosas devido ao fato de fornecerem dados de análise de superfície a partir dos quais podem ser gerados cartões representativos das posições e orientações dos defeitos de superfície da parede PA. Os arquivos de dados que constituem esses cartões de defeitos de superfície são, de preferência, armazenados em uma memória MY, a fim de que esses cartões de defeitos de superfície possam ser afixados de forma individualizada (umas após as outras), ou de forma agrupada (vários ao mesmo tempo), (umas após as outras), ou de forma agrupada (vários ao mesmo tempo), eventualmente cartões de defeitos estruturais (obtidos por ultrassons), sobre a tela EC visando a uma análise por um técnico e/ou de um confronto com os cartões obtidos com as sondas SU. Isto pode também permitir uma comparação automática pelo aparelho de cartões de defeitos de superfície e de cartões obtidos por ultrassons.

Notar-se-á que se pode também efetuar uma análise de superfí27/27 cie de tipo MPI (Magnetic Particle Inspection - inspeção com partículas magnetizadas). É lembrado que essa técnica consiste em recobrir a superfície externa SE com uma parede PA por meio de partículas magnéticas e de um revelador, depois em magnetizar a parede a inspecionar, depois em observar (com os olhos) de maneira visual sob uma luz UV (ultravioleta) as irregularidades de orientação dessas partículas magnéticas, irregularidades de orientação ligadas à presença de defeitos ou de imperfeições. O inconveniente dessa técnica de análise de superfície reside no fato de não permitir, atualmente, fornecer cartões de defeitos de superfície, e, portanto, de se basear exclusivamente na observação visual do técnico que efetua o controle do eixo AE, e necessitar em seguida de uma comparação visual e não automática com os cartões obtidos por ultrassons. Então, se é dependente da interpretação do operador e de seus riscos.

Notar-se-á também que os cartões dos quais se tratou antes podem ser de qualquer tipo conhecido do técnico, e notadamente de tipo AScan, B-Scan, C-Scan, D-Scan, S-Scan (ou Setor Scan). A título de exemplo puramente ilustrativo, pode-se, por exemplo, constituir cartões de tipo CScan (que fornecem uma representação de localização da imperfeição em relação à geometria da peça), assim como eventualmente cartões de tipo SScan (que fornecem indicações de localização no volume, com posição de sonda fixada).

Graças à invenção, é possível detectar imperfeições e defeitos de aproximadamente 2 mm de espessura (isto é, de aproximadamente 5 % da espessura nominal da parede PA na direção radial), de aproximadamente 5 mm de comprimento e de aproximadamente 1 mm de largura. Por outro lado, imperfeições e defeitos longitudinais e transversais que apresentam uma obliquidade segundo ângulos agudos tipicamente inferiores a + 25 ⁰ e de preferência inferior a + 5 ⁰ podem ser detectados. Além disso, cavidades (ou “flaws”) longitudinais ou transversais que apresentam ângulos de desorientação (ou “tilt angles”) que podem ir até aproximadamente 60 ⁰ podem ser detectados.

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método de controle de eixos por meio de sonda(s) de ultrassons, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:

   a) colocar sobre uma bancada de controle (BC) um eixo tubular (AE) comportando uma parede (PA) que apresenta perfis de raios externo e interno variáveis e conhecidos;

   b) colocar pelo menos uma sonda de ultrassons (SU) sobre a superfície externa (SE) ou interna (SI) dessa parede (PA) em um primeiro lugar que é escolhido em função de seus perfis e do eventual volume do eixo (AE), depois analisar com cada sonda (SU) uma primeira parte escolhida da parede (PA) em um primeiro setor angular escolhido, orientado de acordo com um primeiro sentido longitudinal ou transversal, a fim de adquirir dados de análise para diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU);

   c) recolocar pelo menos uma sonda (SU) em pelo menos um segundo lugar escolhido em função dos perfis da parede (PA) e do eventual volume do eixo (AE), depois analisar com cada sonda (SU) uma segunda parte escolhida da parede (PA) em um segundo setor angular escolhido, orientado conforme um segundo sentido oposto ao primeiro sentido, a fim de adquirir outros dados de análise para diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU); e

   d) constituir, a partir dos dados de análise adquiridos, cartões que representam as orientações transversais ou longitudinais e as posições de indicações de ecos no meio dessa parede (PA).
2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de se efetuar uma primeira vez as etapas b) a d), colocando cada sonda de ultrassons (SU) sobre a superfície externa (SE) dessa parede (PA), de maneira a constituir cartões representativos das posições e das orientações das indicações de ecos no meio da parede (PA), depois se podem efetuar uma segunda vez pelo menos as etapas b) e d) colocando pelo menos uma sonda de ultrassons (SU) sobre a superfície interna (SI) dessa parede (PA), em pelo menos um terceiro local, escolhido em função de seus perfis, depois

   Petição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 5/16

   2/9 analisando com cada sonda (SU) uma terceira parte escolhida dessa parede (PA) em um terceiro setor angular escolhido, orientado segundo pelo menos um sentido longitudinal ou transversal escolhido, de maneira a adquirir dados de análise para diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) 5 em relação à sonda (SU) e a constituir cartões representativos das posições e das orientações das indicações de ecos no meio da parede (PA).
3. 3. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de se efetuar as etapas b) a d) pelo menos uma vez, colocando cada sonda de ultrassons (SU) sobre a superfície externa (SE) ou in10 terna (SI) dessa parede (PA), de maneira a efetuar uma análise ultrassonora em um setor angular orientado segundo uma direção longitudinal, e assim constituir cartões representativos das orientações transversais e das posições das indicações de ecos no meio dessa parede (PA),depois se efetuar de novo as etapas b) a d) ainda menos uma vez, colocando-se pelo menos 15 uma sonda de ultrassons (SU) sobre a superfície externa (SE) ou interna (SI) dessa parede (PA) , de maneira a efetuar uma análise ultrassonora em um setor angular orientado segundo uma direção transversal e assim constituir cartões representativos das orientações longitudinais e das posições das indicações de ecos no meio dessa parede (PA).

   20 4. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de após o ter efetuado uma etapa d) se prever uma etapa

   e), na qual se efetua uma análise de pelo menos a superfície externa (SE) dessa parede (PA), por meio de uma outra técnica de análise diferente daquela baseada nos ultrassons, de maneira a adquirir dados de análise para 25 diferentes posições angulares relativas a esse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU).

   5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de após ter efetuado uma etapa e) se efetuar uma etapa f) na qual se constitui a partir desses dados de análise adquiridos dos cartões representa-

   30 tivos das posições e orientações das indicações de superfície dessa parede (PA).

   6. Método, de acordo com uma das reivindicações 4 e 5, caracPetição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 6/16

   3/9 terizado pelo fato de essa outra técnica de análise ser escolhida em um grupo que compreende a técnica dita do fluido de escapamento e a técnica dita das correntes de Foucault.

   7. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de se analisar cada uma das primeiras, das segundas e das eventuais terceiras partes dessa parede por meio de um deslocamento longitudinal relativo de pelo menos uma sonda (SU) em relação a esse eixo (AE) e/ou por meio de uma varredura eletrônica com pelo menos uma sonda (SU).

   8. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de pelo menos em uma dessas etapas b), c) e e) serem obtidas as diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU) acionando em rotação esse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU).

   9. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de pelo menos em uma dessas etapas b), c) e e) serem obtidas as diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU) acionando em rotação pelo menos uma sonda (SU) em relação a esse eixo (AE).

   10. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa g) na qual se comparam os dados dos cartões obtidos quando de uma etapa d) a dados dos primeiros cartões aferidos, obtidos sobre um primeiro eixo aferido de mesmo tipo que aquele controlado, mas desprovido de defeitos, de maneira a reter apenas os dados representativos de indicações de ecos que não estão presentes nesses primeiros cartões aferidos e assim constituir cartões corrigidos.

   11. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa h), na qual se comparam os dados dos cartões obtidos quando de uma etapa d) ou g) a dados de segundos cartões aferidos obtidos sobre um segundo eixo aferido de mesmo tipo que aquele controlado, mas comportando defeitos conhecidos, de maneira a reter apenas os dados que são representativos de indicações de

   Petição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 7/16
4. 4/9 ecos representativos de indicações de ecos representativos de defeitos conhecidos presentes nesses segundos cartões aferidos e assim constituir cartões de defeitos.

   12. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa i) na qual se comparam a uma amplitude limite escolhida as amplitudes dos dados dos cartões obtidos quando de uma etapa d) ou g), de maneira a reter apenas dados representativos de indicações de ecos, cujas amplitudes são superiores a essa amplitude limite e assinalam os defeitos, e assim constituir cartões de defeitos.

   13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de em caso de detecção de uma amplitude superior a essa amplitude limite se gerar um alarme.

   14. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa j) na qual se afixa pelo menos um cartão sobre uma tela (EC).

   15. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de se utilizarem sondas (SU) próprias para emitirem ultrassons, segundo uma única direção de ângulo variável.

   16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de esse ângulo variar entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal.

   17. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de se utilizarem sondas (SU) do tipo dito de rede de fase, próprias para emitirem ultrassons, segundo uma das direções compreendidas em um setor angular escolhido.

   18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de esse setor angular estar compreendido entre aproximadamente 0 ⁰ e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal.

   19. Aparelho de controle de eixos, o aparelho sendo adaptado para realizar o método como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender i) uma bancada de controle (BC) ajustada para receber um eixo tubular (AE) que comporta uma parede (PA) que apresenta perfis de

   Petição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 8/16
5. 5/9 raios externo e interno variáveis e conhecidos, ii) pelo menos uma sonda de ultrassons (SU) ajustada para analisar pelo menos uma parte escolhida dessa parede (PA) em um setor angular escolhido e assim adquirir dados de análise, iii) meios de controle (MC) ajustados para comandar a bancada de 5 controle (BC), a fim de colocar cada sonda (SU) sobre a superfície externa (SE) ou interna (SI) da parede (PA) em pelo menos um primeiro local escolhido em função de seus perfis e de um eventual volume do eixo, de modo que ela analise pelo menos uma primeira e pelo menos uma segunda partes escolhidas da parede (PA) respectivamente em pelo menos um primeiro e 10 pelo menos um segundo setor angulares escolhidos, orientados conforme primeiro e segundo sentidos longitudinais ou transversais opostos, e que ela adquira assim dados de análise para diferentes posições angulares relativas a esse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU), e iv) meios de tratamento (MT) ajustados para constituir, a partir desses dados de análise, cartões que 15 representam as orientações transversais ou longitudinais e as posições de indicações de ecos no meio da parede (PA).

   20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de esses meios de controle (MC) serem ajustados para controlar uma primeira vez o deslocamento relativo de pelo menos uma sonda (SU) 20 em relação à superfície externa (SE) dessa parede (PA), de modo que ela adquira dados de análise, para diferentes posições angulares relativas a esse eixo (AE) em relação a ela (SU), depois para controlar uma segunda vez o deslocamento relativo de pelo menos uma sonda (SU) em relação à superfície interna (SI) dessa parede (PA), de modo que ela efetue uma análise pe25 lo menos de uma terceira parte escolhida dessa parede (PA) em pelo menos um terceiro setor angular escolhido, orientado segundo um sentido longitudinal ou transversal escolhido e que adquira assim outros dados de análise para diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) em relação a ela (SU), e pelo fato de esses meios de tratamento (MT) serem ajustados 30 para constituírem a partir desses dados de análise adquiridos dos cartões que representam as posições e orientações das indicações de ecos no meio dessa parede (PA).

   Petição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 9/16
6. 6/9

   21. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 e 20, caracterizado pelo fato de esses meios de controle (MC) serem ajustados i) para controlar pelo menos uma primeira vez o deslocamento relativo de pelo menos uma sonda (SU) em relação à superfície externa (SE) ou interna (SI)

   5 dessa parede (PA), de modo que ela efetue uma análise ultrassonora em um setor angular orientado, segundo uma direção longitudinal, e que adquira dados de análise a partir do quais esses meios de tratamento (MT) vão constituir cartões representativos das orientações transversais e das posições das indicações de ecos, depois (ii) para controlar pelo menos uma se10 gunda vez o deslocamento relativo de pelo menos uma sonda (SU) em relação à superfície externa (SE) ou interna (SI) dessa parede (PA), de modo que efetue uma análise ultrassonora em um setor angular orientado segundo uma direção transversal e que ela adquira os dados de análise a partir dos quais esses meios de tratamento (MT) vão constituir cartões representativos 15 das orientações longitudinais e das posições das indicações de ecos.

   22. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 21, caracterizado pelo fato de compreender meios de análise de superfície ajustados para analisar pelo menos a superfície externa (SE) dessa parede (PA) por meio de uma outra técnica de análise diferente daquela baseada sobre

   20 os ultrassons, de maneira a adquirir dados de análise para diferentes posições relativas desse eixo (AE) em relação a uma sonda (SU).

   23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de esses meios de tratamento (MT) serem ajustados para constituírem, a partir desses dados de análise adquiridos por esses meios de análise

   25 de superfície (MAS) dos cartões representativos das posições e orientações das indicações de superfície dessa parede (PA).

   24. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 22 e 23, caracterizado pelo fato de esses meios de análise de superfície serem escolhidos em um grupo compreendendo meios de análise de fluxo de escapa-

   30 mento e meios de análise por correntes de Foucault.

   25. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 24, caracterizado pelo fato de compreender meios de deslocamento (MD) ajusPetição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 10/16
7. 7/9 tados para deslocar relativamente segundo a direção longitudinal pelo menos uma sonda (SU) em relação a esse eixo (AE) e pelo fato de esses meios de controle (MC) serem ajustados para controlarem esses meios de deslocamento (MD), de modo que eles desloquem longitudinalmente e relativamente pelo menos uma sonda (SU) em relação a esse eixo (AE) para que ela analise uma parte pelo menos dessas primeiras, segundas e terceiras partes dessa parede (PA).

   26. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 25, caracterizado pelo fato de esses meios de controle (MC) serem ajustados para efetuarem uma varredura eletrônica com pelo menos uma sonda (SU) para que ela analise uma parte pelo menos dessas primeiras, segundas e terceiras partes dessa parede (PA).

   27. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 26, caracterizado pelo fato de essa bancada (BC) ser ajustada para acionar em rotação esse eixo (AE) em relação a cada sonda (SU), de maneira a definir as diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) em relação a cada sonda (SU).

   28. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 27, caracterizado pelo fato de essa bancada (BC) ser ajustada para acionar em rotação pelo menos uma sonda (SU) em relação a esse eixo (AE), de maneira a definir as diferentes posições angulares relativas desse eixo (AE) em relação à sonda (SU).

   29. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 28, caracterizado pelo fato de esses meios de tratamento (MT) serem ajustados para compararem os dados de cartões obtidos sobre esse eixo (AE) a controlar a dados de primeiros cartões aferidos obtidos sobre um primeiro eixo aferido de mesmo tipo que aquele controlado, mas desprovido de defeitos, e para reter apenas os dados representativos de indicações de ecos que não estão presentes nesses primeiros cartões aferidos e assim constituir cartões corrigidos.

   30. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 29, caracterizado pelo fato de esses meios de tratamento (MT) serem ajustados

   Petição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 11/16
8. 8/9 para compararem os dados de cartões obtidos sobre esse eixo (AE) a controlar a dados de segundos cartões aferidos obtidos sobre um segundo eixo aferido de mesmo tipo que aquele controlado, mas comportando defeitos conhecidos, e para reter apenas os dados representativos de indicações de ecos representativos de defeitos conhecidos presentes nesses segundos cartões aferidos e assim constituir cartões de defeitos.

   31. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 30, caracterizado pelo fato de esses meios de tratamento (MT) serem ajustados para compararem a uma amplitude limite escolhida as amplitudes de dados de cartões sobre esse eixo (AE) a controlar e para reter apenas dados representativos de indicações de ecos, cujas amplitudes são superiores a essa amplitude limite e assinalam defeitos, e assim constituírem cartões de defeitos.

   32. Aparelho, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de esses meios de tratamento (MT) serem ajustados para gerarem um alarme em caso de detecção de uma amplitude superior a essa amplitude limite.

   33. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 32, caracterizado pelo fato de compreender uma tela (EC) própria para afixar pelo menos determinados desses cartões constituídos por esses meios de tratamento (MT).

   34. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 33, caracterizado pelo fato de essas sondas (SU) serem próprias para emitirem ultrassons seguindo uma única direção de ângulo variável.

   35. Aparelho, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de esse ângulo variar entre aproximadamente 0 e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal.

   36. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 19 a 33, caracterizado pelo fato de essas sondas (SU) serem do tipo dito com rede de fase e serem próprias para emitirem ultrassons, seguindo direções compreendidas em um setor angular escolhido.

   37. Aparelho, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado

   Petição 870180132898, de 21/09/2018, pág. 12/16
9. 9/9 pelo fato de esse setor angular estar compreendido entre aproximadamente 0 e aproximadamente 70 ⁰ em relação à direção longitudinal ou transversal.