BRPI0909260B1 - Método de teste ultrassônico e equipamento para o mesmo - Google Patents

Abstract

método de teste ultrassônico e equipamento para o mesmo o equipamento de teste ultrassônico da presente invenção inclui: uma sonda ultrassônica dotada de uma pluralidade de transdutores disposta ao longo de uma superfície curvada anular predeterminada; uma unidade de controle de transmissão/recepção que induz ao menos dois transdutores selecionados a partir da pluralidade de transdutores para transmitir as ondas ultrassônicas e para receber as mesmas a partir do objeto de teste tubular e uma unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico que exibe formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores selecionados que correspondem radialmente às direções de propagação das ondas ultrassônicas transmitidas de e recebidas pelos transdutores selecionados. a unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico exibe radialmente as formas de onda de teste ultrassônico com um instante de tempo que corresponde a um eco em um ponto incidente da onda ultrassônica para o objeto de teste tubular contido na forma de onda de teste ultrassônico como um ponto de partida e exibe círculos que indicam intervalos de tempo que correspondem ao eco na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular ao redor do ponto de partida.

Description

MÉTODO DE TESTE ULTRASSÔNICO E EQUIPAMENTO PARA O MESMO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um método de teste ultrassônico e a um equipamento de teste ultrassônico para a detecção de uma imperfeição existente sobre um objeto de teste tubular, como um cano ou tubo de aço, (doravante chamado neste documento de “tubo” sempre que for conveniente), com o uso de uma onda ultrassônica. Particularmente, a presente invenção se refere a um método de teste ultrassônico e a um equipamento de teste ultrassônico que são capazes de avaliar facilmente o posicionamento de uma imperfeição inclinada na direção da espessura de um objeto de teste tubular e o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada, quando as imperfeições com vários ângulos de inclinação (imperfeições inclinadas), em relação a uma direção axial de um objeto de teste tubular forem detectadas manualmente e se refere, adicionalmente, a um equipamento de teste ultrassônico capaz de obter um resultado de teste com alto grau de confiabilidade sem qualquer mudança na postura de uma sonda ultrassônica em relação ao objeto de teste tubular, quando forem detectadas manualmente as imperfeições.

2. Descrição da Técnica Relacionada [0002] Devido ao crescimento da demanda por tubos de alta qualidade nos últimos anos, há uma tendência cada vez maior por normas mais rigorosas para os testes antidestruição em tubos.

[0003] Por exemplo, um tubo sem emenda, que é um tubo típico, é fabricado perfurando-se um tarugo com o uso de uma furadeira até formar uma blindagem oca e laminando-se a blindagem oca com uma esmerilhadora de mandril ou similar. O tubo sem emenda apresenta imperfeições com ângulos variados de inclinação (doravante chamado neste documento de “imperfeições inclinadas”, quando for apropriado), em relação

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2/39 à direção axial.

[0004] Acredita-se que uma imperfeição inclinada seja causada pela deformação na direção axial de uma rachadura longitudinal existente originalmente no tarugo durante o processo de fabricação acima ou pela transferência de uma imperfeição existente sobre uma face guia de uma sapata guia para manter um centro de trajetória de uma blindagem oca. Portanto, o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada em relação à direção axial do tubo sem emenda muda dependendo de uma diferença em um diâmetro do tubo sem emenda ou de uma causa pela ocorrência da mesma. Ou seja, existem imperfeições inclinadas com vários ângulos de inclinação sobre o tubo sem emenda.

[0005] Em face desta tendência por condições mais rigorosas no serviço para tubos sem emendas a cada ano que passa, uma alta qualidade é demandada e a detecção precisa das imperfeições inclinadas acima também reflete uma demanda mais austera.

[0006] Convencionalmente, vêm sendo propostos vários métodos para a detecção de imperfeições inclinadas existentes sobre os tubos sem emendas.

[0007] A literatura de patentes 1 (patente publicada sob no 55116251 não submetida a exame), por exemplo, propõe um método para a detecção de uma imperfeição inclinada, colocando-se uma sonda ultrassônica em uma posição apropriada e em um ângulo de inclinação que dependem do posicionamento e do ângulo de inclinação da imperfeição inclinada a ser detectada.

[0008] Entretanto, o método descrito na Literatura de Patente 1 tem o problema de necessitar extremamente de mais tempo e mais mão-deobra, porque o ângulo de inclinação da sonda ultrassônica tem que ser alterada todas as vezes, de acordo com o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada a ser detectada. Ademais, para detectar imperfeições inclinadas com vários ângulos de inclinação existentes no mesmo tubo sem

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3/39 emenda em um ciclo de trabalho de detecção de imperfeições, como descrito acima, muitas sondas ultrassônicas precisam ser produzidas, sendo que cada uma delas precisa ser disposta com um ângulo de inclinação diferente. Ou seja, existem problemas que são a necessidade por equipamentos grandes e os altos custos que eles acarretam, além das disposições/ajustes complicados e a calibragem das sondas.

[0009] Para solucionar os problemas existentes no método descrito na Literatura de Patente 1, um método para detector imperfeições, que aplica um conjunto de sonda ultrassônica na qual uma pluralidade de transdutores (elementos para transmitir/receber ondas ultrassônicas) fica disposta em uma única fileira é proposto na Literatura de Patente 2 (patente japonesa não-examinada publicada sob o no 61-223553). Mais especificamente, as ondas ultrassônicas transversais propagam-se dentro do tubo pelo alinhamento de uma direção de disposição dos transdutores cm a direção do tubo e pela disposição da sonda ultrassônica descentralizada a partir de um centro axial do tubo. Por conseguinte, de acordo com este método, as imperfeições inclinadas com vários ângulos de inclinação são detectadas pela alteração do ângulo de inclinação (ângulo de inclinação em relação à direção axial do tubo) de ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pela sonda ultrassônica com o uso de varredura eletrônica que controla eletricamente a temporização da transmissão/recepção da onda ultrassônica por cada transdutor.

[0010] Entretanto, existem dois problemas principais (primeiro problema e Segundo problema) mostrados abaixo, no método descrito na Literatura de Patente 2.

<Primeiro Problema>

[0011] De acordo com o método descrito na Literatura de Patente 2, as intensidades de ecos vindos das imperfeições inclinadas são diferentes mesmo se elas forem imperfeições inclinadas com o mesmo dimensionamento, dependendo dos ângulos de inclinação das imperfeições

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4/39 inclinadas. A razão é que mesmo se o ângulo de inclinação da onda ultrassônica for mudado pela varredura eletrônica correspondente ao ângulo de inclinação de cada imperfeição inclinada, de tal modo que a direção da extensão da imperfeição inclinada e uma direção de propagação (direção de 5 propagação vista a partir de uma direção normal de um plano tangencial do tubo incluindo um pondo de incidência da onda ultrassônica), da onda ultrassônica transmitida pela sonda ultrassônica sejam ortogonais uma em relação à outra, um ângulo de refração externo (ângulo incidente em uma imperfeição superficial externa existente sobre a superfície externa do tubo), 10 e um ângulo de refração interno (ângulo que incide sobre uma imperfeição superficial interna existente sobre a superfície interna do tubo), sejam alterados correspondendo ao ângulo de inclinação de cada imperfeição inclinada (que corresponde à direção de propagação da onda ultrassônica). Se as intensidades dos ecos provenientes das imperfeições inclinadas forem 15 diferentes, dependendo do ângulo de inclinação da imperfeição inclinada, existe uma possibilidade de que a detecção de uma imperfeição nociva possa ser evitada ou imperfeições minimíssimas que não precisem ser detectadas podem ser detectadas com destaque.

<Segundo Problema>

[0012] Se a varredura eletrônica para controlar eletricamente a temporização de transmissão/recepção da onda ultrassônica por cada transdutor de um conjunto de sonda ultrassônica descrito na Literatura de Patente 2 for utilizada para mudar o ângulo de inclinação da onda ultrassônica transmitida e recebida pela sonda ultrassônica, a varredura 25 eletrônica precisa ser repetida tantas vezes quanto forem necessárias dependendo do ângulo de inclinação da imperfeição inclinada a ser detectada em uma área específica do tubo. Ou seja, por exemplo, para detector três imperfeições inclinadas com diferentes ângulos de inclinação, a varredura eletrônica precisa ser repetida três vezes na área específica do tubo e a 30 eficácia na detecção da imperfeição é reduzida em 1/3 em comparação com a

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5/39 detecção das imperfeições com um ângulo de inclinação unidirecional. Conforme descrito acima, o método descrito na Literatura de Patente 2 apresenta o problema de que a eficácia da detecção de imperfeição diminui na medida em que aumenta o número dos ângulos de inclinação da 5 imperfeições inclinadas a serem detectadas.

[0013] Na Literatura de Patente 3 (patente japonesa nãoexaminada publicada sob o no 59-163563), por outro lado, propôs-se um método para fazer com que a onda ultrassônica entre em qualquer direção com o uso de um grupo de transdutores dispostos em um estado matricial a 10 fim de detectar as imperfeições inclinadas com os vários ângulos de inclinação. Mais concretamente, uma direção incidente da onda ultrassônica é mudada arbitrariamente pela seleção de um número apropriado de transdutores arbitrários a partir do grupo de transdutores e pela realização de uma varredura eletrônica para controlar eletricamente a temporização de 15 transmissão/recepção (tempo de acionamento) da mesma. Por conseguinte, revela-se que os padrões para mudar as direções incidentes da onda ultrassônica são previamente armazenados como um programa.

[0014] Entretanto, o primeiro problema de que a intensidade do eco muda de acordo com o ângulo de inclinação de cada imperfeição 20 inclinada, conforme descrito acima, não é citado na Literatura de Patente 3 e, além disso, a fim de sanar o problema nada é revelado sobre qual padrão de mudança deveria ser usado para mudar as direções de incidência da onda ultrassônica. Adicionalmente, existe um problema similar ao segundo problema do método descrito na Literatura de Patente 2. Ou seja, há o 25 problema de que a eficácia na detecção da imperfeição diminui porque a varredura eletrônica tem que ser repetida tantas vezes quanto for o número de ângulos de inclinação da imperfeições inclinadas a serem detectadas.

[0015] Em face dos problemas supra descritos, os inventores da presente invenção propõem um método de teste ultrassônico descrito na 30 Literatura de Patente 4 (WO 2007/024000).

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6/39 [0016] Mais especificamente, a Literatura de Patente 4 propôs um método de teste ultrassônico que inclui as etapas de dispor uma sonda ultrassônica tendo uma pluralidade de transdutores de modo que ela se volte para um objeto de teste tubular; e fazer com que os transdutores escolhidos 5 apropriadamente a partir da pluralidade de transdutores transmitam e recebam as ondas ultrassônicas de tal maneira que as ondas ultrassônicas se propaguem no objeto de teste tubular em uma pluralidade de diferentes direções de propagação, em que uma condição de teste ultrassônico pela sonda ultrassônica é ajustada para que os respectivos ângulos externos de 10 refração 0r de ondas ultrassônicas na pluralidade das direções de propagação sejam aproximadamente equivalentes e/ou os respectivos ângulos internos de refração 0k de ondas ultrassônicas na pluralidade das direções de propagação sejam aproximadamente equivalentes (reivindicação 1 e similar da Literatura de Patente 4).

[0017] A sonda ultrassônica tem a pluralidade de transdutores disposta ao longo de uma superfície anular curvada obtida pelo corte de um esferóide predeterminado com dois planos paralelos voltando-se um para o outro que não passam através do centro de um esferóide e não ensanduicham o centro do esferóide, sendo que os dois planos paralelos são 20 ortogonais ao eixo geométrico rotacional do esferóide na etapa de dispor a sonda ultrassônica de modo a voltar-se para o objeto de teste tubular, a sonda ultrassônica é disposta para que uma direção mais longa do eixo geométrico da sonda ultrassônica fique ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular, uma direção mais curta do eixo geométrico da sonda 25 ultrassônica fica ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular e o centro do esferóide volta-se corretamente para um centro axial do objeto de teste tubular, e um formato da superfície curvada anular é determinada para que os respectivos ângulos externos de refração 0r da onda ultrassônica na pluralidade de direções de propagação sejam quase que iguais, e/ou os 30 respectivos ângulos internos de refração 0k da onda ultrassônica na

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7/39 pluralidade de direções de propagação sejam quase que iguais. (Reivindicação 5 e similar na Literatura de Patente 4).

[0018] De acordo como método descrito na Literatura de Patente 4, uma pluralidade de imperfeições inclinadas que se estendem 5 respectivamente em uma direção ortogonal à pluralidade das direções de propagação pode ser detectada com alta precisão. Adicionalmente, uma pluralidade de imperfeições pode ser rapidamente detectada pela transmissão e recebimento das ondas ultrassônicas aproximadamente de maneira simultânea em uma pluralidade de diferentes direções de 10 propagação.

[0019] Devido ao fato de que a inspeção em linha para inspecionar imperfeições em uma sequência de processos de fabricação de tubos pode ser executada através da avaliação para ver se existe alguma imperfeição maior que uma dimensão predeterminada rapidamente, isto pode 15 ser executado suficientemente se o método de teste ultrassônico proposto pelos inventores da presente invenção na Literatura de Patente 4.

[0020] Por outro lado, um tubo determinado para conter imperfeições na inspeção em linha precisa ser inspecionado novamente. Esta reinspenção precisa avaliar não apenas se há ou não alguma 20 imperfeição, mas também a posição da imperfeição na direção de espessura do tubo (superfície interna, superfície externa, porção central na direção de espessura e similares) e o ângulo de inclinação de uma imperfeição inclinada em detalhe através do desempenho de detecção de imperfeição manualmente por um inspetor qualificado.

[0021] Embora seja exigido sobre a reinspeção supracitada que um inspetor possa avaliar facilmente a posição e o ângulo de inclinação da imperfeição, a Literatura de Patente 4 não propôs nenhum meio de resolução para esta questão. Adicionalmente, embora seja exigido a varredura manual com a sonda ultrassônica, a postura da sonda ultrassônica em relação ao 30 objeto de teste tubular não é alterada e um resultado de detecção de alta

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8/39 confiabilidade pode ser obtido, sendo que a Literatura de Patente 4 não propôs nenhum meio de resolução para esta questão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0022] A presente invenção foi concebida para resolver os problemas acima da técnica relacionada e é um objetivo da presente invenção fornecer um método de teste ultrassônico e um equipamento de teste ultrassônico capaz de avaliar facilmente a posição de uma imperfeição inclinada em uma direção de espessura de um objeto de teste tubular e o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada sob detecção manual das imperfeições (imperfeições inclinadas) dotadas de vários ângulos de inclinação em relação à direção axial do objeto de teste tubular e um equipamento de teste ultrassônico capaz de obter um resultado de detecção de imperfeição de alta confiabilidade sem qualquer alteração na postura da sonda ultrassônica em relação ao objeto de teste tubular sob detecção manual da imperfeição.

[0023] A fim de atingir ao objetivo, o método de teste ultrassônico da presente invenção inclui as seguintes etapas (1) a (3).

[0024] (1) Uma etapa de disposição de uma sonda ultrassônica dotada de uma pluralidade de transdutores dispostos ao longo de uma superfície anular curvada obtida através do corte de um esferóide predeterminado com dois planos paralelos voltados um para o outro que não atravessam o centro do esferóide e não ensanduicham o centro do esferóide, em que os dois planos paralelos estão ortogonais em relação a um eixo geométrico rotatório do esferóide, a fim de estar voltado para um objeto de teste tubular de modo que a direção do eixo geométrico mais extenso da sonda ultrassônica esteja ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular, uma direção do eixo geométrico mais curto da sonda ultrassônica esteja ao longo da uma direção circunferente do objeto de teste tubular e o centro do esferóide está voltado corretamente para o centro axial do objeto de teste tubular.

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9/39 [0025] (2) Uma etapa que induz apropriadamente os transdutores selecionados a partir da pluralidade de transdutores para transmitir e receber ondas ultrassônicas de modo que as ondas ultrassônicas sejam propagadas no objeto de teste tubular em uma pluralidade de diferentes direções de propagação.

[0026] (3) Em etapa que exibe formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores que correspondem radialmente às direções de propagação das ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelos transdutores selecionados.

[0027] Então, o formato da superfície anular curvada é formado de modo que os ângulos externos de refração respectivos da onda ultrassônica em uma pluralidade de direções de propagação são quase que iguais e/ou ângulos internos de refração respectivos da onda ultrassônica em uma pluralidade de direções de propagação são quase que iguais.

[0028] A presente invenção utiliza a sonda ultrassônica dotada de uma pluralidade de transdutores dispostos ao longo de uma superfície anular curvada obtida através do corte de um esferóide predeterminado com dois planos paralelos voltados um para o outro que não atravessam o centro do esferóide e não ensanduicham o centro do esferóide, em que os dois planos paralelos são ortogonais a um eixo geométrico rotatório do esferóide. Consequentemente, a onda ultrassônica transmitida a partir de cada transdutor é propagada em direção ao centro do esferóide. Adicionalmente, de acordo com a presente invenção, a sonda ultrassônica é disposta de modo a estar voltada para o objeto de teste tubular de modo que uma direção do eixo geométrico mais extenso da sonda ultrassônica esteja ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular, uma direção do eixo geométrico mais curto da sonda ultrassônica esteja ao longo de uma direção circunferente do objeto de teste tubular e o centro do esferóide esteja voltado corretamente para o centro axial do objeto de teste tubular. Como resultado, um ângulo de elevação de cada transdutor visto a partir do centro do esferóide é diferente

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10/39 dependendo de uma posição onde cada transdutor é disposto e, consequentemente, o ângulo de incidência da onda ultrassônica transmitida a partir de cada transdutor com o objeto de teste tubular também será diferente. Portanto, ao ajustar apropriadamente o formato (formato de superfície anular 5 curvada) da sonda ultrassônica, é possível induzir a direção de propagação da onda ultrassônica transmitida a partir de cada transdutor e a direção de extensão da imperfeição a ser detectada a serem ortogonais uma a outra e, ao mesmo tempo, manter aproximadamente constante o ângulo externo de refração e/ou o ângulo interno de refração.

[0029] Se o formato da superfície anular curvada está determinado de modo que os ângulos externos de refração das ondas ultrassônicas na pluralidade das direções de propagação são quase que iguais, uma intensidade de eco quase que igual pode ser obtida sobre a superfície externa imperfeição independente de qualquer uma da pluralidade 15 das direções de propagação. Adicionalmente, se o formato da superfície anular curvada está determinado de modo que os ângulos internos de refração das ondas ultrassônicas na pluralidade das direções de propagação são quase que iguais, uma intensidade de eco quase que igual pode ser obtida sobre a superfície interna imperfeição independente de qualquer uma 20 da pluralidade das direções de propagação. Adicionalmente, se o formato da superfície anular curvada está determinado de modo que tanto o ângulo externo de refração quanto o ângulo interno de refração das ondas ultrassônicas na pluralidade das direções de propagação são quase que iguais, uma intensidade de eco quase que igual pode ser obtida sobre a 25 superfície externa imperfeição e a superfície interna imperfeição independente de qualquer uma da pluralidade das direções de propagação. Assim, uma pluralidade de imperfeições (superfície externa imperfeição e/ou superfície interna imperfeição) que se estende respectivamente em direções ortogonais à pluralidade das direções de propagação pode ser detectada com 30 alta precisão.

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11/39 [0030] De acordo com a presente invenção, as formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores selecionados são radialmente exibidas de modo correspondente às direções de propagação das ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelos transdutores 5 selecionados. Como resultado, ao checar a direção da forma de onda de teste ultrassônico que contém o eco a partir da visualmente exibida imperfeição inclinada, o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada (a direção ortogonal para a direção da forma de onda de teste ultrassônico exibida corresponde ao ângulo de inclinação) pode ser facilmente avaliado.

[0031] Adicionalmente, ao verificar em que instante de tempo das formas de onda de teste ultrassônico exibidas radialmente, um eco da imperfeição inclinada está visualmente contido, a posição da imperfeição inclinada (superfície interna, superfície externa, porção central na direção de espessura e similares) na direção de espessura do objeto de teste tubular 15 pode ser facilmente avaliada.

[0032] De acordo com o método de teste ultrassônico da presente invenção, conforme descrito acima, as imperfeições inclinadas dotadas de vários ângulos de inclinação em relação à direção axial do objeto de teste tubular podem ser detectadas com alta precisão e, ao mesmo tempo, 20 a posição da imperfeição inclinada e o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada na direção de espessura do objeto de teste tubular podem ser facilmente avaliados.

[0033] Entretanto, “a pluralidade de transdutores dispostos ao longo da superfície anular curvada” mencionada na presente invenção, inclui 25 não apenas um caso onde os transdutores respectivos (superfícies de vibração dos transdutores respectivos) estão formados em uma superfície curvada de modo que seus formatos estão de acordo com parte de uma superfície anular curvada, mas também um caso onde os transdutores respectivos (superfícies de vibração dos transdutores respectivos) estão 30 formados em um plano e dispostos em contato com a superfície anular

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12/39 curvada.

[0034] “O centro do esferóide está voltado corretamente para o centro axial do objeto de teste tubular” significa que uma linha reta (similar a um eixo geométrico rotatório do esferóide) que atravessa o centro do esferóide e está ortogonal aos dois planos paralelos, atravessa o centro axial do objeto de teste tubular.

[0035] O “esferóide” é usado como uma terminologia que inclui uma esfera da qual o eixo geométrico mais extenso e o eixo geométrico mais curto são idênticos um ao outro.

[0036] A direção de propagação da onda ultrassônica significa a direção de propagação da onda ultrassônica vista a partir da direção normal de um plano tangencial do objeto de teste tubular que inclui um ponto incidente da onda ultrassônica.

[0037] O ângulo externo de refração significa o ângulo 0r formado, em um plano de propagação da onda ultrassônica do objeto de teste tubular P, através de um L1 normal do objeto de teste tubular P e a onda ultrassônica U (linha central de um feixe de onda ultrassônica) em um ponto B na superfície externa do objeto de teste tubular P alcançado pela onda ultrassônica U (linha central do feixe de onda ultrassônica) após entrar no objeto de teste tubular P (vide figura 2D).

[0038] O ângulo interno de refração significa o ângulo 0k formado, no plano de propagação da onda ultrassônica do objeto de teste tubular P, por uma L2 normal do objeto de teste tubular P e a onda ultrassônica U (linha central do feixe de onda ultrassônica) em um ponto A na superfície interna do objeto de teste tubular P alcançado pela onda ultrassônica U (linha central do feixe de onda ultrassônica) após entrar no objeto de teste tubular P (vide figura 2D).

[0039] Os ângulos externos (ou internos) de refração da onda ultrassônica em uma pluralidade de direções de propagação são quase que iguais significa que os ângulos externos (ou internos) de refração têm uma

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13/39 faixa de variação de até 10^o.

[0040] Na etapa de exibição radial das formas de onda de teste ultrassônico, é preferencial que as formas de onda de teste ultrassônico estejam radialmente dispostas com um instante de tempo que corresponde a 5 um eco em um ponto incidente da onda ultrassônica para o objeto de teste tubular contido na forma de onda de teste ultrassônico como um ponto de partida, e círculos que indicam instantes de tempo que correspondem aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular ao redor do ponto de partida dispostos.

[0041] De acordo com tal configuração preferencial, as formas de onda de teste ultrassônico estão radialmente disposta e, adicionalmente, os círculos que indicam instantes de tempo que correspondem aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular são dispostos. Consequentemente, ao verificar em que instante de tempo nas 15 formas de onda de teste ultrassônico radialmente dispostas, o eco da imperfeição inclinada está contido nos círculos visualmente dispostos (ao avaliar uma relação posicional entre o instante de tempo que contém o eco da imperfeição inclinada e os círculos), a posição da imperfeição inclinada na direção de espessura do objeto de teste tubular pode ser mais facilmente 20 avaliada.

[0042] A fim de atingir o objetivo, a presente invenção também fornece um equipamento de teste ultrassônico que inclui uma sonda ultrassônica dotada de uma pluralidade de transdutores dispostos ao longo de uma superfície anular curvada obtida através do corte de um esferóide 25 predeterminado com dois planos paralelos voltados um para o outro que não atravessam o centro do esferóide e não ensanduicham o centro do esferóide, em que os dois planos paralelos são ortogonais a um eixo geométrico rotatório do esferóide, sendo que a sonda ultrassônica está disposta de modo a estar voltada a um objeto de teste tubular de modo que uma direção do eixo 30 geométrico mais extenso da sonda ultrassônica esteja ao longo de uma

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14/39 direção axial do objeto de teste tubular, uma direção do eixo geométrico mais curto da sonda ultrassônica esteja ao longo de uma direção circunferente do objeto de teste tubular e o centro do esferóide esteja voltado corretamente para o centro axial do objeto de teste tubular; uma unidade de controle de 5 recepção/transmissão que induz ao menos dois transdutores selecionados a partir da pluralidade de transdutores a transmitir as ondas ultrassônicas e receber as mesmas a partir do objeto de teste tubular; e uma unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico que exibe formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores selecionados que radialmente 10 correspondem às direções de propagação das ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelos transdutores selecionados.

[0043] De preferência, a unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico exibe as formas de onda de teste ultrassônico radialmente com um instante de tempo que corresponde a um eco em um 15 ponto incidente da onda ultrassônica para o objeto de teste tubular contido na forma de onda de teste ultrassônico como um ponto de partida e exibe círculos que indicam instantes de tempo que correspondem aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular ao redor do ponto de partida.

[0044] A fim de atingir o objetivo, a presente invenção fornece, adicionalmente, um equipamento de teste ultrassônico para detectar uma imperfeição por ondas ultrassônicas em um objeto de teste tubular, que inclui: um sonda ultrassônica; um par de mecanismos de seguimento (mecanismos de acompanhamento) disposto ao longo de uma direção axial do objeto de 25 teste tubular de modo que a sonda ultrassônica seja ensanduichada, e conectado à sonda ultrassônica; e um par de mecanismos de braço disposto ao longo da direção circunferente do objeto de teste tubular de modo que a sonda ultrassônica e os mecanismos de seguimento sejam ensanduichados, e conectado à sonda ultrassônica enquanto um intervalo entre o par de 30 mecanismos de braço é ajustável, sendo que o mecanismo de seguimento

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15/39 inclui ao menos um rolete que é capaz de rolar mediante contato com a superfície externa do objeto de teste tubular, e o mecanismo de braço tem ao menos um par de roletes que está disposto para ensanduichar o centro da sonda ultrassônica e rolar mediante contato com a superfície externa do 5 objeto de teste tubular.

[0045] O equipamento de teste ultrassônico da presente invenção inclui um par de mecanismos de seguimento que está disposto ao longo da direção axial do objeto de teste tubular de modo que a sonda ultrassônica seja ensanduichada, e conectado à sonda ultrassônica. Este 10 mecanismo de seguimento tem ao menos um rolete que é capaz de rolar mediante contato com a superfície externa do objeto de teste tubular. Assim, a sonda ultrassônica é colocada na superfície externa do objeto de teste tubular através do ao menos um rolete contido no par de mecanismo de seguimento e a fim de efetuar varredura em uma superfície externa do objeto 15 de teste tubular através do rolamento do rolete .

[0046] O equipamento de teste ultrassônico da presente invenção inclui um par de mecanismos de braço que está disposto ao longo da direção circunferente do objeto de teste tubular de modo que a sonda ultrassônica e os mecanismos de seguimento sejam ensanduichados, e 20 conectado à sonda ultrassônica enquanto o intervalo entre o par de mecanismos de braço é ajustável. O mecanismo de braço tem ao menos um par de roletes que está disposto para ensanduichar o centro da sonda ultrassônica e para rolar mediante contato com a superfície externa do objeto de teste tubular. Portanto, quando o objeto de teste tubular é ensanduichado 25 a partir da direção circunferente por meios de um par de mecanismos de braço através do ajuste do intervalo entre o par de mecanismos de braço, a postura da sonda ultrassônica conectada ao par de mecanismos de braço em relação ao objeto de teste tubular pode ser mantida constante. Então, mesmo em uma condição em que o objeto de teste tubular está 30 ensanduichado a partir da direção circunferente pelo par de mecanismo de

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16/39 braço, a sonda ultrassônica pode ser operada através da superfície externa do objeto de teste tubular para efetuar varredura através do rolamento dos roletes , devido ao fato de que cada mecanismo de braço possui os roletes.

[0047] Conforme descrito acima, o equipamento de teste ultrassônico da presente invenção pode obter um resultado de detecção de imperfeição de alta confiabilidade sem nenhuma alteração na postura da sonda ultrassônica em relação ao objeto de teste tubular.

[0048] O equipamento de teste ultrassônico supracitado é particularmente eficaz no caso onde a sonda ultrassônica inclui uma 10 pluralidade de transdutores disposta ao longo da superfície anular curvada.

Isto é, a sonda ultrassônica tem uma pluralidade de transdutores disposta ao longo de uma superfície anular curvada obtida através do corte de um esferóide predeterminado com dois planos paralelos voltados um para o outro que não atravessam o centro do esferóide e que não ensanduicham o centro 15 do esferóide, em que os dois planos paralelos são ortogonais a um eixo geométrico rotatório do esferóide, e está disposta de modo a estar voltada para um objeto de teste tubular de modo que uma direção do eixo geométrico mais extenso da sonda ultrassônica esteja ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular, uma direção do eixo geométrico mais curto da sonda 20 ultrassônica esteja ao longo de uma direção circunferente do objeto de teste tubular e o centro do esferóide esteja voltado corretamente para o centro axial do objeto de teste tubular. O equipamento de teste ultrassônico inclui, de preferência, uma unidade de controle de recepção/transmissão que induz, ao menos, dois transdutores selecionados a partir da pluralidade de transdutores 25 para transmitirem as ondas ultrassônicas e para receberem as mesmas a partir do objeto de teste tubular.

[0049] De acordo com tal configuração preferencial, não apenas as imperfeições inclinadas podem ser detectadas com alta precisão, mas também a postura da sonda ultrassônica em relação ao objeto de teste 30 tubular não é alterada, obtendo, deste modo, um resultado de detecção de

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17/39 imperfeição de alta confiabilidade.

[0050] Mais preferencialmente, o equipamento de teste ultrassônico inclui uma unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico que exibe formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores selecionados que correspondem radialmente às direções de propagação das ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelos transdutores selecionados.

[0051] De acordo com tal configuração preferencial, há uma vantagem adicional que não apenas a posição da imperfeição inclinada na direção de espessura do objeto de teste tubular, mas também o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada podem facilmente ser avaliados.

[0052] De preferência, a unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico exibe as formas de onda de teste ultrassônico radialmente com um instante de tempo que corresponde a um eco em um ponto incidente da onda ultrassônica para o objeto de teste tubular contido na forma de onda de teste ultrassônico como um ponto de partida e exibe círculos que indicam instantes de tempo que correspondem aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular ao redor do ponto de partida.

[0053] De acordo com tal configuração preferencial, a posição da imperfeição inclinada na direção de espessura do objeto de teste tubular pode ser mais facilmente avaliada.

[0054] De acordo com a presente invenção, quando as imperfeições inclinadas dotadas de vários ângulos de inclinação em relação à direção axial do objeto de teste tubular são manualmente detectadas, a posição da imperfeição inclinada na direção de espessura do objeto de teste tubular e o ângulo de inclinação da imperfeição inclinada podem ser facilmente avaliados. Adicionalmente, quando as imperfeições são manualmente detectadas, a postura da sonda ultrassônica em relação ao objeto de teste tubular não é alterada, obtendo, deste modo, um resultado de

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18/39 detecção de imperfeição de alta confiabilidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0055] As figuras 1A a 1D são vistas esquemáticas em que cada uma dentre as mesmas ilustra a configuração esquemática de um equipamento de teste ultrassônico de acordo com uma modalidade da presente invenção, em que a figura 1A é uma vista em perspectiva da mesma, a figura 1B é uma vista plana da mesma, e a figura 1C é uma vista lateral da mesma e a figura 1D é uma vista explicativa;

[0056] As figuras 2A a 2D são diagramas explicativos em que cada uma mostra um comportamento de propagação de onda ultrassônica no equipamento de teste ultrassônico mostrado nas figuras 1A a 1D, em que a figura 2A é uma vista em perspectiva da mesma, a figura 2B é uma vista em corte em uma direção circunferente de um tubo, a figura 2C é uma vista plana da mesma e a figura 2D é uma vista em corte ao longo da onda ultrassônica plano de propagação (plano que contém um ponto O, ponto A e ponto B, mostrado na figura 2B);

[0057] As figuras 3A a 3C são diagramas explicativos para explicar a função da unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico mostrado nas figuras 1A a 1D, em que a figura 3A mostra uma relação entre um transdutor selecionado e a direção de propagação de onda ultrassônica a ser transmitida a partir do transdutor selecionado, a figura 3B mostra um exemplo da forma de onda de onda ultrassônica a ser recebida pelo transdutor selecionado, e a figura 3C mostra um exemplo de exibição da forma de onda da onda ultrassônica;

[0058] As figuras 4A e 4B mostram um exemplo que uma imperfeição inclinada gerada em um tubo de aço é detectada com o uso do equipamento de teste ultrassônico mostrado nas figuras 1A a 1D para exibir as formas de onda de teste ultrassônico com a unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico;

[0059] As figuras 5A to 5C mostram outros exemplos de

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19/39 exibição das formas de onda de teste ultrassônico pela unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico mostrado nas figuras 1A a 1D;

[0060] As figuras 6A a 6C são vistas esquemáticas em que cada uma mostra a configuração esquemática de uma estrutura ao redor de uma seção mecânica possuída pelo equipamento de teste ultrassônico mostrado nas figuras 1A a 1D, em que a figura 6A é uma vista plana da mesma, a figura 6B é uma vista lateral da mesma e a figura 6C é uma vista traseira da mesma;

[0061] A figura 7 é uma vista frontal para explicar a condição sob a qual uma extremidade de tubo é detectada para qualquer imperfeição com o uso do equipamento de teste ultrassônico mostrado nas figuras 6A a 6C; e [0062] As figuras 8A a 8C são vistas esquemáticas em que cada uma mostra a configuração esquemática de outro equipamento de teste ultrassônico à qual a seção mecânica mostrada nas figuras 6A a 6C é aplicada, em que a figura 8A mostra uma vista plana da mesma, a figura 8B mostra uma vista lateral da mesma e a figura 8C mostra uma figura frontal da mesma.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS [0063] Será descrita, a seguir, uma modalidade do método de teste ultrassônico e equipamento da presente invenção, em referência aos desenhos em anexo.

[0064] As figuras 1A a 1D são vistas esquemáticas em que cada uma mostra a configuração esquemática de um equipamento de teste ultrassônico de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 1A mostra uma vista em perspectiva, a figura 1B mostra uma vista plana, a figura 1C mostra uma vista lateral e a figura 1D mostra uma vista explicativa da mesma. As figuras 2A a 2D são diagramas explicativos em que cada um mostra um comportamento de propagação de onda ultrassônica no

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20/39 equipamento de teste ultrassônico mostrado nas figuras 1A a 1D. A figura 2A mostra uma vista em perspectiva, a figura 2B mostra uma vista em corte em uma direção circunferente de um tubo, a figura 2C mostra uma vista plana e a figura 2D mostra uma vista em corte ao longo do plano de propagação da 5 onda ultrassônica (plano que contém um ponto O, ponto A e ponto B, mostrado na figura 2B).

[0065] Conforme mostrado nas figuras 1A a 1D, o equipamento de teste ultrassônico 100 desta modalidade é um equipamento de teste ultrassônico para detectar um tubo P para qualquer imperfeição com o uso de 10 ondas ultrassônicas e inclui uma sonda ultrassônica 1, uma unidade de recepção/transmissão 2 para controlar a transmissão e recepção de ondas ultrassônicas pela sonda ultrassônica 1 e uma unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico 3 para exibir formas de onda de teste ultrassônico recebidas pela sonda ultrassônica 1. Adicionalmente, o 15 equipamento de teste ultrassônico 100 desta modalidade inclui uma seção mecânica 4 (não mostrado nas figuras 1A a 1D) para operar a sonda ultrassônica 1 na superfície externa da tubo P para varredura.

[0066] A sonda ultrassônica 1 tem uma pluralidade de transdutores 11 disposta ao longo de uma superfície anular curvada. A 20 superfície anular curvada supracitada é uma superfície curvada obtida através do corte de um esferóide predeterminado M com dois planos paralelos S1 e S2 voltados um para o outro que não atravessam o centro O do esferóide M e não ensanduicham o centro O do esferóide M, em que os dois planos paralelos são ortogonais ao eixo geométrico rotatório do esferóide 25 M (vide figura 1C e figura 1D). Então, a sonda ultrassônica 1 é disposta de modo a estar voltada para o tubo P de modo que uma direção do eixo geométrico mais extenso (direção x indicada na figura 1B) da sonda ultrassônica esteja ao longo de uma direção axial da tubo P, uma direção do eixo geométrico mais curto (direção y indicada na figura 1B) da sonda 30 ultrassônica esteja ao longo de uma direção circunferente da tubo P e o

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21/39 centro O do esferóide M esteja corretamente voltado para um centro axial do tubo P.

[0067] A unidade de controle de recepção/transmissão 2 desta modalidade inclui um circuito de transmissão, um circuito de recepção e um circuito de controle. O circuito de transmissão inclui pulsadores que estão conectados a cada transdutor 11 a fim de fornecer um sinal de pulso para fazer com que cada transdutor 11 envie ondas ultrassônicas e um circuito de retardo A para ajustar um tempo de atraso do sinal de pulso fornecido a cada transdutor 11 por cada pulsador. O circuito de recepção inclui receptores que 10 estão conectados a cada transdutor 11 a fim de amplificar a forma de onda de teste ultrassônico recebida por cada transdutor 11 e um circuito de retardo B para ajustar um tempo de atraso da forma de onda de teste ultrassônico amplificada por cada receptor. O circuito de controle seleciona um transdutor 11 para transmitir/receber ondas ultrassônicas a partir de uma pluralidade de 15 transdutores dispostos 11 e opera para determinar os tempos de atraso a serem ajustados pelo circuito de retardo A ou pelo circuito de retardo B para cada um dos transdutores selecionados 11.

[0068] A unidade de controle de recepção/transmissão 2 dotada da configuração descrita acima seleciona ao menos dois ou mais 20 transdutores 11 a partir da pluralidade de transdutores 11 a fim de transmitir ondas ultrassônicas a partir do transdutor selecionado 11 para o tubo P e, então, receber a onda ultrassônica refletida a partir do tubo P.

[0069] Será descrito, a seguir, um método específico para determinar o formato (formato de superfície anular curvada) da sonda 25 ultrassônica 1, com referência às figuras 2A a 2D. Ao determinar o formato da sonda ultrassônica 1, conforme mostrado nas figuras 2A a 2D, um estado é considerado em que a sonda ultrassônica 1 está disposta de modo que o centro O do esferóide M esteja localizado nas proximidades da superfície externa da tubo P (consequentemente, a onda ultrassônica transmitida a 30 partir de cada transdutor 11 impinge sobre o tubo P com o centro supracitado

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O ajustado como um ponto incidente).

[0070] Conforme mostrado nas figuras 2A a 2D, a onda ultrassônica transmitida a partir de cada um dos transdutores 11 que constitui a sonda ultrassônica 1 entra através do ponto O (centro O do esferóide) na superfície externa da tubo P, refletida por um ponto A na superfície interna da tubo P e, então, atinge um ponto B na superfície externa da tubo P. Então, um ângulo (ângulo de propagação) entre uma direção de propagação de onda ultrassônica que entrou através do ponto O (direção de propagação vista de um plano tangencial da tubo P que inclui o ponto incidente O) e uma 10 tangencial L em uma direção circunferente do tubo P que atravessa o que atravessa o ponto incidente O se destina a ser γ (doravante também referida como uma “direção de propagação γ”, conforme necessário), um ângulo externo de refração (ângulo entre uma linha normal L1 no ponto B do tubo P e o feixe de onda ultrassônica U em uma superfície de propagação de onda 15 ultrassônica indicada na figura 2D) no ponto B é referido como 0r, um ângulo interno de refração (ângulo entre uma linha normal L2 no ponto A do tubo P e o feixe de onda ultrassônica U na superfície de propagação de onda ultrassônica indicada na figura 2D) no ponto A é referido como 0k. Adicionalmente, um ângulo de incidência da onda ultrassônica para o tubo P 20 (ângulo entre uma linha normal L3 no ponto incidente O do tubo P e o feixe de onda ultrassônica de entrada U em uma superfície de propagação de onda ultrassônica indicada na figura 2D) é referido como 0w e um ângulo de refração da onda ultrassônica no tubo P (ângulo entre a linha normal L3 no ponto incidente O do tubo P e o feixe ultrassônico U após a entrada do feixe 25 de onda ultrassônica em uma superfície de propagação de onda ultrassônica indicada na figura 2D) é indicado como 0s.

[0071] A onda ultrassônica que entrou no tubo P com o ângulo de incidência 0w indica um comportamento de propagação geométrica. Isto é, a onda ultrassônica que entrou no tubo P com o ângulo de incidência 0w é 30 propagada no tubo P no ângulo de incidência 0s determinado de acordo com

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23/39 a lei de Snell. Como foi geometricamente introduzido, o ângulo externo de refração 0r é equivalente ao ângulo de refração 0s. Isto é, é estabelecida a equação seguinte (7).

sin Θ r=Vs/Vrsin Θ w ” ’ (7) onde, na equação acima (7), Vs significa uma velocidade de propagação da onda ultrassônica propagada no tubo P e Vi significa uma velocidade de propagação da onda ultrassônica no meio de acoplagem depositado entre a sonda ultrassônica 1A e o tubo P.

[0072] Por outro lado, o ângulo de refração interno 0k é uma função entre o ângulo de incidência 0w, o ângulo de propagação γ e a espessura para razão do diâmetro externo t/D do tubo P, conforme descrito na Literatura de Patente 4. O ângulo de refração interno 0k se torna um valor mínimo quando a direção de propagação γ da onda ultrassônica se encontra com a direção axial do tubo P (isto é, ângulo de propagação γ = 90°) de modo que seja igual ao ângulo de refração externo 0r (= ângulo de refração 0s). O ângulo de refração interno 0k se torna um valor máximo quando a direção de propagação γ da onda ultrassônica se encontra com a direção circunferencial do tubo P (isto é, ângulo de propagação γ = 0^o), sendo que pode ser expresso através da equação seguinte (8).

0k = sin \ sin Θ r —2 (t/D) [0073] Se a espessura para a razão do diâmetro externo t/D do tubo P for cerca de uma porcentagem distinta, uma diferença entre o ângulo de refração interno 0k e o ângulo de refração externo 0r calculada de acordo com a equação acima (8) será incluída dentro de uma faixa de cerca de 10°. Assim, uma diferença entre o ângulo de refração interno 0k, quando uma imperfeição da superfície interna (detectada através de onda ultrassônica cuja direção de propagação γ se encontra com a direção circunferencial do tubo P) que se estende na direção axial do tubo P é detectada e o ângulo de refração

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24/39 interno 0k (= 0s), quando a imperfeição da superfície interna (detectada através de onda ultrassônica cuja direção de propagação γ se encontra com a direção axial do tubo P) que se estende na direção circunferencial do tubo P é detectado, é incluída dentro de uma faixa de cerca de 10°, por meio disso, produzindo nenhuma diferença significativa no desempenho de detecção entre ambas as imperfeições da superfície interna. Todavia, se o t/D do tubo P for maior do que 15%, o ângulo de refração interno 0k calculado de acordo com a equação acima (8) será aumentado a 20° ou mais em relação ao ângulo de refração externo 0s (isto é, o ângulo de refração interno 0k é 10 aumentado a 20° ou mais quando a direção de propagação γ é alterada a partir da direção axial do tubo P para a direção circunferencial), por meio disso diminuindo seriamente o desempenho de detecção para a imperfeição da superfície interna que se estende na direção axial do tubo P. Quanto à imperfeição da superfície interna que tem um ângulo de inclinação entre a 15 direção axial e a direção circunferencial do tubo P, o desempenho de detecção também sofre uma queda conforme o ângulo de refração interno 0k é aumentado.

[0074] Para evitar que o desempenho de detecção para a imperfeição sofra uma queda através de alterações do ângulo de refração 20 interno 0k descrito acima, um ângulo de refração 0s correspondente a cada direção de propagação γ é alterado (isto é, o ângulo de incidência 0w é alterado) de modo que o ângulo de refração interno 0k correspondente a cada direção de propagação γ é de um valor aproximadamente constante, dependendo da direção de propagação γ da onda ultrassônica (isto é, 25 correspondente a um ângulo de inclinação da imperfeição ortogonal em relação à direção de propagação γ da onda ultrassônica).

[0075] A sonda ultrassônica 1 dessa modalidade é projetada para um formato em que o ângulo de incidência 0w correspondente a cada direção de propagação γ é alterado de modo que o ângulo de refração interno 30 0k correspondente a cada direção de propagação γ é de um valor

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25/39 aproximadamente constante, dependendo da direção de propagação γ da onda ultrassônica transmitida de cada transdutor 11. Conforme descrito anteriormente, a sonda ultrassônica 1 inclui uma pluralidade de transdutores 11 dispostos ao longo da superfície curvada anular e a superfície curvada 5 anular mencionada anteriormente é uma superfície curvada obtida pelo corte de um esferóide M predeterminado com dois planos paralelos S1 e S2 (ver FIGURA 1C e FIGURA 1D) que não passam através do centro O do esferóide M e que não ensanduicham o centro O do esferóide M, sendo que os dois planos paralelos são ortogonais em relação ao eixo geométrico rotacional do 10 esferóide. Consequentemente, a direção de propagação γ da onda ultrassônica transmitida de cada transdutor 11 γ está em uma faixa de -180° a 180°. O ângulo de elevação de cada transdutor 11 visto a partir do centro O do esferóide M é diferente dependendo da posição em que o transdutor 11 estiver disposto. Em outras palavras, o ângulo de elevação do transdutor 11 é 15 determinado dependendo do eixo geométrico mais longo e do eixo geométrico mais curto da sonda ultrassônica 1 e uma distância do centro O do esferóide M da sonda ultrassônica 1 e o ângulo de elevação é diferente dependendo da posição em que o transdutor 11 estiver disposto (correspondendo à direção de propagação γ da onda ultrassônica transmitida 20 de cada transdutor 11). Um ângulo obtido através da subtração desse ângulo de elevação a partir de 90° corresponde ao ângulo de incidência 0w. Assim, a sonda ultrassônica 1 dessa modalidade é projetada para um formato em que o ângulo de incidência 0w correspondente a cada direção de propagação γ é alterado através da configuração do eixo geométrico mais logo e do eixo 25 geométrico mais curto da sonda ultrassônica 1 e da distância do centro O do esferóide M da sonda ultrassônica 1 de modo que o ângulo de refração interno 0k correspondente à direção de propagação γ é de um valor aproximadamente constante, correspondente à direção de propagação γ da onda ultrassônica transmitida de cada transdutor 11.

[0076] Mais especificamente, quando se presume que o eixo

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26/39 geométrico mais longo da sonda ultrassônica 1 e 2x, o eixo geométrico mais curto do mesmo é 2y e a distância do centro O do esferóide M da sonda ultrassônica 1 (distância média do centro O do esferóide M em relação aos planos S1 e S2) é h conforme mostrado nas FIGURAS 1A a 1D, o ângulo de incidência 0w (referido como 0w1) da onda ultrassônica transmitida do transdutor 11 localizado no eixo geométrico mais longo da sonda ultrassônica 1 e o ângulo de incidência 0w (referido como 0w2) da onda ultrassônica transmitida do transdutor 11 localizado no eixo geométrico mais curto da sonda ultrassônica 1 são expressos nas seguintes equações (9) e (10).

0w1=tan ¹ (x/h) ---(9) 0w2=tan ¹ (y/h) ---(10) [0077] O formato da sonda ultrassônica 1 (x, y e h) é determinado de modo correspondente ao t/D de um tubo P a ser detectado, de modo que os ângulos de incidência 0w1 e 0w2 expressos pelas equações acima (9), (10) satisfaçam as seguintes equações (11).

sin Θ w2 = sin Θ w1 - {1 “2 (t/D)} ---(11) [0078] Quando os ângulos de incidência 0w1 e 0w2 satisfazem a equação acima (11), o ângulo de refração interno 0k quando a direção de propagação γ da onda ultrassônica se ajusta à direção axial do tubo P (quando o transdutor 11 localizado sobre o eixo geométrico mais longo da sonda ultrassônica 1 envia a onda ultrassônica) e o ângulo de refração interno 0k quando a direção de propagação γ da onda ultrassônica se ajusta à direção circunferencial do tubo P (quando o transdutor 11 localizado sobre o eixo geométrico mais curto da sonda ultrassônica 1 envia a onda ultrassônica) são aproximadamente iguais entre si conforme descrito na Literatura de Patente 4. Consequentemente, no caso onde a direção de propagação γ da onda ultrassônica está localizada entre a direção axial e a direção circunferencial do tubo P, um ângulo de refração interno 0k aproximadamente igual é obtido. Isto é, mesmo se a direção de propagação γ

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27/39 da onda ultrassônica estiver em uma faixa de -180° a 180°, um ângulo de refração interno 0k aproximadamente igual poderá ser obtido.

[0079] Devido ao fato de que o formato da sonda ultrassônica 1 dessa modalidade é determinado conforme descrito acima, a direção de propagação γ da onda ultrassônica transmitida de cada transdutor 11 pode se tornar ortogonal para uma direção em que a direção de uma imperfeição a ser detectada é estendida e no mesmo momento, o ângulo de refração interno 0k pode ser feito aproximadamente constante e uma intensidade de eco igual pode ser obtida independentemente do ângulo de inclinação de cada 10 imperfeição. Desse modo, os transdutores 11 de um número igual àquele dos ângulos de inclinação das imperfeições a serem detectadas são selecionados através da unidade de controle de recebimento/transmissão 2 e as ondas ultrassônicas são transmitidas e recebidas pelos transdutores 11 selecionados, por meio disso as imperfeições que têm vários ângulos de 15 inclinação podem ser detectadas com alta precisão.

[0080] Na sonda ultrassônica 1 dessa modalidade, preferencialmente, o centro O do esferóide é disposto nas imediações da superfície externa do tubo P não apenas quando o formato mencionado anteriormente é determinado, mas também quando as imperfeições são 20 realmente detectadas.

[0081] Em tal equipamento preferencial, os pontos incidentes da onda ultrassônica transmitidos de cada um dos transdutores 11 para o tubo P se ajustam de maneira aproximada (o centro O do esferóide se torna um ponto incidente). Consequentemente, o comportamento da propagação da 25 onda ultrassônica pode ser obtido conforme esperado quando o formato da sonda ultrassônica 1A é determinado (o ângulo de refração interno 0k é aproximadamente constante independente da direção de propagação da onda ultrassônica) e as imperfeições que têm vários ângulos de inclinação podem ser detectadas com alta precisão.

[0082] O formato da sonda ultrassônica 1 dessa modalidade

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28/39 permite que o ângulo de refração interno 0k seja aproximadamente constante enquanto o ângulo de refração externo 0r é alterado dependendo da direção de propagação γ. Em outras palavras, a sonda ultrassônica 1 dessa modalidade é formada em um formato preferencial para detectar com alta 5 precisão as imperfeições da superfície interna que têm vários ângulos de inclinação. Para detectar com alta precisão as imperfeições da superfície externa que têm vários ângulos de inclinação, o ângulo de refração externo 0r precisa ser aproximadamente constante independentemente do ângulo de inclinação de cada imperfeição (isto é, independentemente da direção de 10 propagação γ da onda ultrassônica). Devido o ângulo de refração externo 0r ser igual ao ângulo de refração 0s conforme descrito acima, o ângulo de refração 0s é feito de maneira aproximadamente constante independentemente da direção de propagação γ e para esse propósito, o ângulo de incidência 0w é feito de maneira aproximadamente constante 15 independentemente da direção de propagação γ. Para fazer com que o ângulo de incidência 0w seja aproximadamente constante independente da direção de propagação γ da onda ultrassônica, os comprimentos do eixo geométrico mais longo (2x) e do eixo geométrico mais curto (2y) da sonda ultrassônica são ajustados para um valor aproximadamente igual. Isto é, o 20 formato obtido quando o esferóide é esférico é configurado. A sonda ultrassônica que tem tal formato permite que o ângulo de refração externo r seja aproximadamente constante independente da direção de propagação γ, por meio disso as imperfeições da superfície externa que têm vários ângulos de inclinação podem ser detectadas com alta precisão.

[0083] Um formato preferencial da sonda ultrassônica para detectar a imperfeição é selecionado com a condição de que o objetivo de teste proeminente de imperfeição no tubo P seja a imperfeição da superfície interna ou a imperfeição da imperfeição da superfície externa. Alternativamente, se tanto a imperfeição da superfície interna quanto a 30 imperfeição da superfície externa precisar ser detectada de maneira igual, é

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29/39 selecionado um formato que tem valores x, y aproximadamente no meio entre o formato (x, y e h) da sonda ultrassônica que satisfaz a equação (11) preferível para detectar a imperfeição da superfície interna e o formato de uma sonda ultrassônica que satisfaz x = y preferível para detectar as imperfeições da superfície externa.

[0084] No presente documento, as funções da unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3 serão descritas com referência às FIGURAS 3A a 3C.

[0085] As FIGURAS 3A a 3C são diagramas explicativos para explicar as funções da unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos mostradas nas FIGURAS 1A a 1D. A FIGURA 3A mostra uma relação entre os transdutores selecionados e as direções de propagação de ondas ultrassônicas transmitidas dos transdutores selecionados, a FIGURA 3B mostra um exemplo de formas de onda de realização de testes ultrassônicos recebidas através dos transdutores selecionados e a FIGURA 3C mostra um exemplo de exibição de formas de onda de realização de testes ultrassônicos. A unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3 exibe formas de onda de realização de testes ultrassônicos recebidas através dos transdutores selecionados 11 correspondentes à direção de propagação γ da onda ultrassônica transmitida para e recebida pelos transdutores selecionados 11 (transdutores 11A, 11B, 11C no exemplo mostrado nas FIGURAS 3A a 3C) de forma radial.

[0086] Mais especificamente, a unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3 exibe as formas de onda de realização de testes ultrassônicos de forma radial com um instante de tempo correspondente a um eco sobre um ponto incidente da onda ultrassônica para o tubo P contido na forma de onda de realização de testes ultrassônicos como um ponto de partida S. Mais especificamente, a unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3 converte cada forma

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30/39 de onda de realização de testes ultrassônicos recebida pelas saídas respectivas dos transdutores 11A a 11C a partir da unidade de controle de recebimento/transmissão 2 em dados digitais e exibe uma imagem cinza correspondente às intensidades da forma de onda de realização de testes 5 ultrassônicos, uma imagem colorida que é codificada em diferentes cores correspondente às intensidades da forma de onda de realização de testes ultrassônicos ou uma imagem binarizada obtida através da binarização da forma de onda de realização de testes ultrassônicos com um limite predeterminado, em um monitor apropriado ou similar.

[0087] A unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3 exibe formas de onda de realização de testes ultrassônicos de maneira radial conforme descrito acima e exibe adicionalmente círculos que indicam intervalos de tempo correspondentes aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do tubo P em torno 15 do ponto de partida S. As coordenadas desses círculos podem ser calculadas a partir da espessura do tubo P, do ângulo de refração 0s da onda ultrassônica no tubo P e da velocidade de propagação Vs da onda ultrassônica propagada dentro do tubo P. O exemplo mostrado nas FIGURAS 3A a 3C indica um círculo C1 que indica um instante de tempo (denominado 20 salto 0,5) correspondente a um eco quando a onda ultrassônica que penetra no tubo P que atinge primeiramente a superfície interna do tubo P e um círculo C2 que indica um instante de tempo (denominado salto 1,0) correspondente a um eco quando a onda ultrassônica penetra no tubo P que é refletido pela superfície interna do tubo P e, então, atinge primeiramente a 25 superfície externa do tubo P.

[0088] As FIGURAS. 4A e 4B mostram um exemplo de que uma imperfeição inclinada gerada em tubo de aço é detectada com o uso do equipamento de teste ultrassônico 100 dessa modalidade de modo a exibir as formas de onda de realização de testes ultrassônicos com a unidade de 30 exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3. Enquanto

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31/39 isso, o tubo de aço detectado para qualquer imperfeição tem um diâmetro externo de 178 mm e uma espessura de 10 mm e o formato da sonda ultrassônica 1 (formato da superfície curvada anular) é um formato que tem valores x, y aproximadamente no meio entre o formato (x, y e h) da sonda 5 ultrassônica que satisfaz a equação (11) preferível para detectar a imperfeição da superfície interna e o formato de uma sonda ultrassônica que satisfaz x = y preferível para detectar as imperfeições da superfície externa. O exemplo mostrado nas FIGURAS 4A e 4B indicam o círculo C2 e um círculo C3 anteriormente mencionados que indicam um instante de tempo 10 (denominado salto 1,5) correspondente a um eco quando a onda ultrassônica penetra no tubo P que é refletido no tubo P e atinge a superfície interna do tubo P pela segunda vez.

[0089] Conforme mostrado nas FIGURAS 4A e 4B, a unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3 exibe as 15 formas de onda de realização de testes ultrassônicos recebidas pelos transdutores selecionados 11 de maneira radial correspondentes às direções de propagação γ da ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelos transdutores selecionados 11. Consequentemente, o ângulo de inclinação (uma direção ortogonal em relação à direção da forma de onda de realização 20 de testes ultrassônicos exibida correspondente ao ângulo de inclinação) da imperfeição inclinada pode ser avaliado facilmente através da verificação da direção da forma de onda de realização de testes ultrassônicos contendo um eco a partir da imperfeição inclinada exibida visualmente. De acordo com um exemplo mostrado na FIGURA 4A, é possível reconhecer que a imperfeição 25 inclinada que se estende de modo ortogonal para essa direção de propagação existe em uma posição em que o ângulo de propagação γ da onda ultrassônica é aproximada e facilmente de 0^o. Adicionalmente, de acordo com um exemplo mostrado na FIGURA 4B, também é possível reconhecer que a imperfeição inclinada que se estende de modo ortogonal 30 para essa direção de propagação existe em uma posição em que o ângulo de

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32/39 propagação γ da onda ultrassônica é de aproximadamente 30°.

[0090] Conforme mostrado nas FIGURAS 4A e 4B, a unidade de exibição de forma de onda de realização de testes ultrassônicos 3 exibe as formas de onda de realização de testes ultrassônicos de maneira radial e no 5 mesmo momento, os círculos (C2, C3 no exemplo mostrado nas FIGURAS 4A e 4B) indicam um instante de tempo correspondente ao eco sobre a superfície interna e/ou a superfície externa do tubo P. Verificando visualmente em que um instante de tempo na forma de onda de realização de testes ultrassônicos é exibido de maneira radial qualquer eco a partir da imperfeição 10 inclinada está contido com os círculos exibidos, uma posição da imperfeição inclinada na direção de espessura do tubo P pode ser avaliada facilmente. Nos exemplos mostrados na FIGURA 4A e FIGURA 4B, os ecos a partir da imperfeição inclinada existem no círculo C2. Assim, é possível reconhecer que a imperfeição inclinada existe sobre a superfície externa do tubo P 15 facilmente.

[0091] Nessa modalidade, um exemplo de exibição de todas as formas de onda de realização de testes ultrassônicos correlacionadas à direção de propagação γ (γ = -180° to 180°) da onda ultrassônica de maneira radial a partir do ponto de partida idêntico S foi descrito conforme mostrado 20 na FIGURA 3C e FIGURAS 4A e 4B. Entretanto, a presente invenção não é limitada a esse, mas é admissível dividir a direção de propagação γ (γ = -180° to 180°) da onda ultrassônica para uma pluralidade de áreas conforme mostrado nas FIGURAS 5A a 5C de modo a exibir as formas de onda de realização de testes ultrassônicos de maneira radial a partir de pontos de 25 partidas diferentes S na exibição das áreas respectivas.

[0092] No presente documento, a seção mecânica 4 para executar a sonda ultrassônica 1 sobre a superfície externa do tubo P para varredura será descrita com referência às FIGURAS 6A a 6C. A seção mecânica 4 é construída de maneira a ser capaz de obter um resultado de 30 detecção de imperfeição de alta confiança sem qualquer alteração no estado

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33/39 da sonda ultrassônica 1 em relação ao tubo P quando na sonda ultrassônica 1 é executada manualmente para varredura a fim de detectar qualquer imperfeição. O motivo é que se o transdutor 11 designado para transmitir e receber a onda ultrassônica no ângulo de propagação γ, por exemplo, 0^o, por acaso transmitir e receber a onda ultrassônica em outro ângulo de propagação γ devido á alteração no estado da sonda ultrassônica 1, a precisão da detecção de imperfeição é deteriorada e o ângulo inclinado da imperfeição não será avaliado com exatidão.

[0093] As FIGURAS 6A a 6C são vistas esquemáticas, cada uma mostrando a configuração esquemática de uma estrutura em torno da seção mecânica 4 possuída pelo equipamento de teste ultrassônico 100. A FIGURA 6A mostra uma vista plana do mesmo, a FIGURA 6B mostra uma vista lateral do mesmo e a FIGURA 6C mostra uma vista posterior do mesmo. Entretanto, a FIGURA 6C mostra apenas a seção mecânica 4.

[0094] Conforme mostrado nas FIGURAS 6A a 6C, a seção mecânica 4 dessa modalidade inclui um par de mecanismos de acompanhamento 41A, 41B e um par de mecanismos de braço 42A, 42B.

[0095] O par de mecanismos de acompanhamento 41A, 41B são dispostos ao longo da direção axial do tubo P tal que a sonda ultrassônica 1 é ensanduichada e são conectados à sonda ultrassônica 1 através de qualquer membro apropriado (não mostrado). Os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B têm ao menos um rolete 41R que é capaz de rolar mediante contato com a superfície externa do tubo P. Os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B dessa modalidade são dispostos para ensanduichar o centro (centro de gravidade) da sonda ultrassônica 1 e têm um par de roletes 41R que é capaz de rolar mediante contato com a superfície externa do tubo P. Embora nessa modalidade, um mancal esférico capaz de rolar em cada direção seja usado como o rolete 41R, a presente invenção não está limitada a esse exemplo, mas é admissível empregar o mesmo como uma roda onidirecional que pode girar em duas direções axiais,

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34/39 vendidas, por exemplo, por Tosa Denshi.

[0096] A sonda ultrassônica 1 é colocada sobre a superfície externa do tubo P através dos pares de roletes 41R (quatro roletes 41R) possuídos por cada dos pares de mecanismos de acompanhamento 41A, 5 41B e podem varrer a superfície externa do tubo P com uma distância entre a superfície externa do tubo P e a sonda ultrassônica 1, mantida de maneira constante pelo rolamento dos roletes 41R. Embora os quatro roletes sejam usados como os roletes 41R nessa modalidade, a presente invenção não está limitada a esse exemplo, mas não haverá problema mesmo se cada 10 mecanismo de acompanhamento 41A, 41B tiver um rolete 41R cada, devido à distância entre a superfície externa do tubo P e a sonda ultrassônica 1 que poderá ser mantida constante. Entretanto, preferencialmente, a sonda ultrassônica 1 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B são conectados entre si mediante uma relação de posição onde a posição do 15 centro O do esferóide mencionado anteriormente está nas imediações da superfície externa do tubo P.

[0097] Os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B dessa modalidade têm um ímã permanente 41M entre o par de roletes 41R como uma configuração preferível. Se o tubo P tiver magnetismo, a força de 20 absorção do ímã permanente 41M contribuirá para manter constante o estado da sonda ultrassônica 1 em relação ao tubo P.

[0098] A sonda ultrassônica 1 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B acoplados através dos membros apropriados mencionados anteriormente são instalados em um quadro apropriado (não 25 mostrado). Preferencialmente, a sonda ultrassônica 1 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B são instalados ao quadro de modo que eles possam ser movidos integralmente na direção de diâmetro do tubo P.

[0099] O par de mecanismos de braço 42A, 42B é formado substancialmente em um formato em U em uma vista plana e é disposto ao 30 longo da direção circunferencial do tubo P de modo que a sonda ultrassônica

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35/39 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B seja ensanduichados e conectados à sonda ultrassônica 1. Mais especificamente, os eixos de rotação 421A, 421B dos mecanismos de braço respectivos 42A, 42B são instalados de maneira giratória nos quadros anteriormente mencionados. A 5 sonda ultrassônica 1 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B acoplados através dos membros apropriados são instalados a esse quadro conforme descrito acima. Com a estrutura descrita acima, o par de mecanismos de braço 42A, 42B é conectado à sonda ultrassônica 1.

[00100] O par de mecanismos de braço 42A, 42B é 10 construído de modo que um intervalo entre eles possa ser ajustado. Mais especificamente, um mecanismo de fuso de esferas 43 é instalado em cada das porções de extremidade 422A, 422B dos mecanismos de braço 42A, 42B respectivos. Girando uma maçaneta de ajuste 431 do mecanismo de fuso de esferas 43, as porções de extremidade 422A, 422B dos respectivos 15 mecanismos de braço 42A, 42B se aproximam ou se afastam umas das outras. Consequentemente, os respectivos mecanismos de braço 42A, 42B giram em torno dos eixos de rotação 421A, 421B como uma referência de modo que outras porções de extremidade 423A, 423B dos respectivos mecanismos de braço 42A, 42B se aproximam ou se afastam uma das 20 outras. Conforme descrito acima, o intervalo entre o par de mecanismos de braço 42A e 42B pode ser ajustado.

[00101] Cada um dos mecanismos de braço 42A, 42B tem ao menos um par (cinco nessa modalidade) de roletes 42R que estão dispostos para ensanduichar o centro (centro de gravidade) da sonda 25 ultrassônica 1 e rolar mediante contato com a superfície externa do tubo P. Os roletes 42R são instalados nas outras porções de extremidade 423A, 423B dos mecanismos de braço 42A, 42B. Embora essa modalidade empregue o mancal esférico como o rolete 42R, é admissível usar outros meios similares para o rolete 41R. Adicionalmente, os mecanismos de braço 30 42A, 42B dessa modalidade têm ímãs permanentes 42M entre os três roletes

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42R dispostos na porção central como uma estrutura preferencial parecido com a dos mecanismos de acompanhamento 41A, 41B.

[00102] Ajustando o intervalo entre o par de mecanismos de braço 42A e 42B que tem a estrutura descrita acima, o tubo P é 5 ensanduichado a partir da direção circunferencial pelo par de mecanismos de braço 42A, 42B. Consequentemente, o estado da sonda ultrassônica 1 conectada ao par de mecanismos de braço 42A, 42B em relação ao tubo P pode ser mantido constante. Devido ao fato de que os respectivos mecanismos de braço 42A, 42B têm os roletes 42R, os roletes 42R são 10 girados para permitir que a sonda ultrassônica 1 varra ao longo da superfície externa do tubo P, mesmo se o tubo P for ensanduichado a partir da direção circunferencial pelo par de mecanismos de braço 42A, 42B.

[00103] Entretanto, os mecanismos de braço 42A, 42B são instalados ao quadro de modo que eles não se movam na direção de 15 diâmetro do tubo P. Assim, se a sonda ultrassônica 1 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B forem instalados no quadro de modo que eles possam se mover integralmente na direção de diâmetro do tubo P como uma estrutura preferível conforme descrito acima, a sonda ultrassônica 1 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B poderão se mover em relação 20 aos mecanismos de braço 42A, 42B na direção de diâmetro do tubo P.

Consequentemente, mesmo se a superfície externa do tubo P for levemente deformada ou não circular, a sonda ultrassônica 1 e os mecanismos de acompanhamento 41A, 41B serão movidos na direção de diâmetro do tubo P ao longo da superfície externa do tubo P com o estado da sonda ultrassônica 25 1 sendo mantido constante quando o tubo P for ensanduichado a partir da direção circunferencial pelo par de mecanismos de braço 42A, 42B. Consequentemente, é possível manter tal relação de posição tal que a posição do centro O do esferóide esteja nas imediações da superfície externa do tubo P.

[00104] Adicionalmente, a seção mecânica 4 dessa

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37/39 modalidade é construída de modo que um meio de acoplamento líquido como água seja preenchido entre a sonda ultrassônica 1 e o tubo de aço P. Alternativamente, se qualquer cunha acústica feita de resina ou similar existir no face de fundo da sonda ultrassônica 1, a seção mecânica 4 será construída de modo que o meio de acoplamento como água seja preenchido entre essa cunha acústica e o tubo de aço P.

[00105] No equipamento de teste ultrassônico 100 que tem a seção mecânica 4 descrita acima, o estado da sonda ultrassônica 1 em relação ao tubo P não é alterado, por meio disso é obtido um resultado de detecção da imperfeição com alta confiança.

[00106] Empregando a seção de mecanismo 4 dessa modalidade, até as porções de extremidade do tubo P podem ser detectadas para qualquer imperfeição conforme mostrado na FIGURA 7. Isto é, mesmo se um lado do mecanismo de acompanhamento 41A for movido além de uma extremidade do tubo P, até a porção de extremidade do tubo P poderá ser detectada para qualquer imperfeição devido ao fato de que a sonda ultrassônica 1 pode ser mantida sobre a superfície externa do tubo P através do par de mecanismos de braço 42A, 42B e do outro lado do mecanismo de acompanhamento 41B.

[00107] A Tabela 1 mostra um resultado de avaliação sobre a reprodutibilidade de detecção de imperfeição quando as imperfeições detectadas manualmente são geradas pelo processamento de descarga em um tubo de aço com o uso do equipamento de teste ultrassônico 100 descrito acima.

[Tabela 1]

	Ângulo de inclinação de imperfeição em relação à direção axial do tubo (grau)
0	30	45	60	90
Reprodutibilidade (db)	1,2	2,0	0,9	2,0	1,6

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38/39 [00108] Detecção de imperfeições mediante uma excelente reprodutibilidade foi assegurada conforme mostrado na Tabela 1.

[00109] Entretanto, a sonda ultrassônica que emprega a seção mecânica 4 dessa modalidade não está limitada à sonda ultrassônica 1 5 mostrada nas FIGURAS 1A a 1D. A seção mecânica 4 dessa modalidade é aplicada preferencialmente a uma sonda ultrassônica A para a detecção de imperfeição vertical conforme mostrado na FIGURAS 8A a 8Ce a uma sonda ultrassônica 1A que tem quatro sondas ultrassônicas B a E para detecção de imperfeição oblíqua.

[00110] Conforme mostrado nas FIGURAS 8A a 8C, quatro sondas ultrassônicas B a E são dispostas ao longo de uma superfície curvada anular obtida pelas superfícies de vibração de corte SB a SE com dois planos paralelos voltados um para o outro que não passam através do centro O de um esferóide predeterminado e não ensanduicham o centro O do 15 esferóide, sendo que os dois planos paralelos são ortogonais em relação ao eixo geométrico rotacional do esferóide, como o transdutor 11 da sonda ultrassônica 1 mencionada anteriormente. Então, o formato dessa superfície curvada anular é determinado de modo que os ângulos externos de refração das ondas ultrassônicas propagadas a partir das sondas ultrassônicas 20 respectivas B a E são quase que iguais e/ou os ângulos internos de refração da onda ultrassônica são quase que iguais.

[00111] A sonda ultrassônica A é disposta tal que sua superfície de vibração SA passa através do centro O do esferóide e ao longo de uma linha reta L (correspondente ao eixo geométrico rotacional do 25 esferóide) ortogonal em relação aos dois planos paralelos mencionados anteriormente (apenas sobre o centro O do esferóide no exemplo mostrado nas FIGURAS 8A a 8C). Consequentemente, existem vantagens já que a detecção de imperfeição oblíqua com as sondas ultrassônicas B a E é permitida e a medição de espessura e detecção de laminação a cerca do tubo 30 de aço P com a sonda ultrassônica A são permitidos.

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39/39 [00112] Mesmo na sonda ultrassônica 1A descrita acima, se a sonda ultrassônica B designada para transmitir e receber a onda ultrassônica no ângulo de propagação γ, por exemplo, 0^o, acontecer de transmitir e receber a onda ultrassônica em outro ângulo de propagação γ 5 devido a uma alteração em seu estado, a exatidão da detecção da imperfeição será deteriorada e o ângulo de inclinação da imperfeição não poderá ser avaliado com precisão. Entretanto, fornecendo a seção mecânica 4 dessa modalidade, um resultado altamente preciso de detecção da imperfeição sem qualquer alteração no estado da sonda ultrassônica 1A em 10 relação ao tubo P pode ser obtido.

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método de teste ultrassônico CARACTERIZADO pelo fato de compreender as etapas de:

   dispor uma sonda ultrassônica (1) dotada de uma pluralidade de transdutores (11) disposta ao longo de uma superfície curvada anular obtida através do corte de um esferóide predeterminado (M) com dois planos paralelos (S1, S2) voltados um para o outro que não atravessam o centro (O) do esferóide e que não ensanduicham o centro do esferóide, em que os dois planos paralelos estão ortogonais a um eixo geométrico rotatório do esferóide, de modo a estar voltado para um objeto de teste tubular (P) de modo que uma direção do eixo geométrico da sonda ultrassônica mais extensa esteja ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular, uma direção do eixo geométrico da sonda ultrassônica mais curta esteja ao longo de uma direção circunferente do objeto de teste tubular e o centro do esferóide esteja corretamente voltado para o centro axial do objeto de teste tubular;

   induzir transdutores apropriadamente selecionados a partir da pluralidade de transdutores (11) a transmitir e receber ondas ultrassônicas (U) de modo que as ondas ultrassônicas sejam propagadas no objeto de teste tubular em uma pluralidade de diferentes direções de propagação; e exibir formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores selecionados que correspondem radialmente às direções de propagação da ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelos transdutores selecionados, sendo que:

   o formato da superfície curvada anular é determinado de tal modo que os respectivos ângulos externos de refração da onda ultrassônica em uma pluralidade de direções de propagação sejam quase que iguais e/ou os respectivos ângulos internos de refração da onda ultrassônica em uma pluralidade de direções de propagação sejam quase que iguais.
2. 2. Método de teste ultrassônico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que na etapa de exibição radial das formas de onda de teste ultrassônico, as formas de onda de teste ultrassônico são radialmente

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   2/4 exibidas com um instante de tempo que corresponde a um eco ou a um ponto incidente da onda ultrassônica para o objeto de teste tubular contido na forma de onda de teste ultrassônico como um ponto de partida (S), e círculos (C1, C2) que indicam intervalos de tempo que correspondem aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular ao redor do ponto de partida exibido.
3. 3. Equipamento de teste ultrassônico CARACTERIZADO pelo fato de compreender:

   uma sonda ultrassônica (1) dotada de uma pluralidade de transdutores (11) disposta ao longo de uma superfície curvada anular obtida através do corte de um esferóide predeterminado (M) com dois planos paralelos voltados u para o outro que não atravessam o centro (O) do esferóide e não ensanduicham o centro do esferóide, em que os dois planos paralelos são ortogonais a um eixo geométrico rotatório do esferóide, a sonda ultrassônica é disposta de modo a estar voltar para um objeto de teste tubular de modo que uma direção do eixo geométrico da sonda ultrassônica mais extensa esteja ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular (P), uma direção do eixo geométrico da sonda ultrassônica mais curta esteja ao longo de uma direção circunferente do objeto de teste tubular e o centro (O) do esferóide esteja voltado corretamente para o centro axial do objeto de teste tubular;

   uma unidade de controle de transmissão/recepção (2) que induz ao menos dois transdutores selecionados a partir da pluralidade de transdutores (11) para transmitir as ondas ultrassônicas (U) e receber as mesmas a partir do objeto de teste tubular (P); e uma unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico (3) que exibe formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores selecionados que correspondem radialmente às direções de propagação da ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelos transdutores selecionados.
4. 4. Equipamento de teste ultrassônico, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico (3) exibe radialmente as formas de onda de teste ultrassônico com um instante de tempo que corresponde a um eco em um ponto incidente da onda

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   3/4 ultrassônica (U) para o objeto de teste tubular (P) contido na forma de onda de teste ultrassônico como um ponto de partida (S) e exibe círculos (C1, C2) que indicam intervalos de tempo que correspondem aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular ao redor do ponto de partida.
5. 5. Equipamento de teste ultrassônico (100) para detectar uma imperfeição por ondas ultrassônicas em um objeto de teste tubular (P), CARACTERIZADO pelo fato de compreender:

   um sonda ultrassônica (1);

   um par de mecanismos de acompanhamento (41A, 41B) disposto ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular (P) de modo que a sonda ultrassônica (1) seja ensanduichada, e conectado à sonda ultrassônica; e um par de mecanismos de braço (42A, 42B) disposto ao longo da direção circunferente do objeto de teste tubular (P) de modo que a sonda ultrassônica (1) e os mecanismos de acompanhamento (41A, 41b) seja ensanduichados, e conectado à sonda ultrassônica enquanto um intervalo entre o par de mecanismos de braço é ajustável, sendo que:

   a sonda ultrassônica (1) dotada de uma pluralidade de transdutores (11) disposta ao longo de uma superfície curvada anular obtida através do corte de um esferóide predeterminado (M) com dois planos paralelos (S1, S2) voltados um para o outro que não atravessam o centro (O) do esferóide e não ensanduicham o centro do esferóide, em que os dois planos paralelos são ortogonais a um eixo geométrico rotatório do esferóide, cada um dos mecanismos de acompanhamento (41A, 41B) inclui ao menos um rolete (41R) que é capaz de rolar mediante contato com a superfície externa do objeto de teste tubular (P) em todas as direções ou em duas direções axiais, e cada um dos mecanismos de braço (42A, 42B) tem ao menos um par de roletes (42R) que estão dispostos para ensanduichar o centro da sonda ultrassônica e são capazes de rolar mediante contato com a superfície externa do

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   4/4 objeto de teste tubular em todas as direções ou em duas direções axiais.
6. 6. Equipamento de teste ultrassônico, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a sonda ultrassônica (1) está disposta de modo a estar voltada para um objeto de teste tubular (P) de modo que uma direção do eixo geométrico da sonda ultrassônica mais extenso esteja ao longo de uma direção axial do objeto de teste tubular, uma direção do eixo geométrico da sonda ultrassônica mais curto esteja ao longo de uma direção circunferente do objeto de teste tubular e o centro (O) do esferóide esteja corretamente voltado para o centro axial do objeto de teste tubular, e o equipamento de teste ultrassônico inclui uma unidade de controle de transmissão/recepção (2) que induz ao menos dois transdutores selecionados a partir da pluralidade de transdutores para transmitir as ondas ultrassônicas e para receber as mesmas a partir do objeto de teste tubular.
7. 7. Equipamento de teste ultrassônico, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico (3) que exibe formas de onda de teste ultrassônico recebidas pelos transdutores selecionados (11) que correspondem radialmente às direções de propagação da ondas ultrassônicas (U) transmitidas e recebidas pelos transdutores selecionados.
8. 8. Equipamento de teste ultrassônico de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de exibição de forma de onda de teste ultrassônico (3) exibe radialmente as formas de onda de teste ultrassônico com um instante de tempo que corresponde a um eco em um ponto incidente da onda ultrassônica para o objeto de teste tubular contido na forma de onda de teste ultrassônico como um ponto de partida (S) e exibe círculos (C1, C2) que indicam intervalos de tempo que correspondem aos ecos na superfície interna e/ou na superfície externa do objeto de teste tubular ao redor do ponto de partida.