PT1828764E - Dispositivo para o ensaio não destrutivo de paredes de componentes ferromagnéticos - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO PARA O ENSAIO NÃO DESTRUTIVO DE PAREDES DE COMPONENTES FERROMAGNÉTICOS" A invenção refere-se a um dispositivo para o ensaio não destrutivo, paredes de componentes ferromagnéticos, de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1. Em diversos componentes, particularmente, no exterior, as verificações de eventuais defeitos, em periodicidade predeterminada, afiguram-se incontornáveis de modo a atenuar o risco de falhas, designadamente, de uma ruptura, deformação ou fuga. Paredes de tubos, bem como paredes de recipientes ou de semelhantes, constituídas por aço, são frequentemente vulneráveis à corrosão. Em especial, podem estar expostas à fragilização por corrosão sob tensão, apresentando as típicas fissuras ou concentrações de fissuras que penetram em profundidade, a partir da superfície. Consideram-se, de igual modo, as fissuras causadas por outros fenómenos, em particular, por esforços excessivos. Paralelamente, outros defeitos, como por exemplo, pontos de corrosão constituem um factor de interesse.

Ensaios não destrutivos utilizam, por exemplo, técnicas ultra-sónicas, sendo que a excitação das ondas acústicas, na parede, pode processar-se a partir do exterior por meio de transdutores acústicos electromagnéticos. Um assim designado EMAT (transdutor acústico electromagnético) permite excitar ondas de placa acústicas sem contacto, em particular, também sem meio de acoplamento, numa parede deste género. Neste caso, 1 contrariamente à produção mecânica por meio de emissores piezo-eléctricos, é possivel excitar com muito mais facilidade e diversificadamente "ondas de Lamb", bem como ondas de cisalhamento que estão polarizadas paralelamente à superfície da parede. Tais ondas de cisalhamento, relativamente concentradas, propagam-se então em duas direcções opostas, transversalmente em relação à polarização, ou seja, em relação ao desvio de vibração. Estas ondas de cisalhamento que, para uma excitação utilizável, devem ser excitadas numa frequência adequada mediante uma bobina de indução de alta frequência geometricamente aferida, em particular, em relação às distâncias dos condutores, muito embora tendo em conta que as faixas de frequência e as distâncias dos condutores adequadas também variam com a espessura da parede, também podem configurar formas de vibração diferentes em função da profundidade na parede. Assim, uma onda de cisalhamento de ordem zero vibra no interior da parede e também na superfície oposta uniformemente com a superfície de parede situada por cima, enquanto uma onda de cisalhamento de primeira ordem forma um nó de vibração no meio da parede, vibrando na direcção contrária na superfície oposta. As ondas de cisalhamento de ordem mais elevada configuram no interior da parede vários nós de vibração. Estas formas de vibração adequam-se diferentemente à percepção de defeitos. Além disso, a excitação de vibração, bem como a percepção da mesma têm de poder ser identificadas o mais claramente possível e sem interferências por meio de transdutores de emissão e de recepção. 0 documento US 5537876 está orientado para a determinação de soldaduras de topo a topo em placas de aço, sendo que para esse efeito existem bobinas de emissão e de recepção colocadas sobre uma banda comum, visando a emissão e a reflexão dos 2 sinais, de modo a detectar juntas de soldadura que se projectam transversalmente a esta banda.

Consequentemente, o objectivo da invenção consiste em conceber um dispositivo para o ensaio não destrutivo, componentes ferromagnéticos, de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1, de modo a que estes defeitos de forma previamente definida, em particular, também fissuras ou concentrações de fissuras, por exemplo, decorrentes da fragilização por corrosão sob tensão que penetram na parede a partir da superfície e que, em geral, apresentam uma orientação típica, sejam facilmente detectados, sem que, para esse efeito, seja necessário um aumento desmedido dos encargos de construção e dos recursos de energia do dispositivo.

De acordo com a invenção, este objectivo é solucionado a partir do dispositivo, de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1 através das suas características identificativas.

Num aperfeiçoamento da tecnologia já conhecida e relativa ao ensaio não destrutivo de componentes ferromagnéticos, com ondas de cisalhamento ultra-sónicas induzidas de um modo electromagnético, em relação a utilizações especiais, em particular, em relação à pesquisa de fissuras que apenas penetram parcialmente em profundidade numa parede, verificou-se ser vantajoso excitar ondas de cisalhamento de ordem mais elevada, salientando por conseguinte, em particular a zona próxima da superfície e acentuando o registo. Desde logo uma onda de cisalhamento de primeira ordem está à altura de, durante o ensaio, atenuar, em termos de técnica de medição, com amplitudes de vibração decrescentes para o interior uma zona de 3 parede interior central. Esta situação é ainda mais válida, para uma onda de cisalhamento de segunda ordem. No caso de ondas de cisalhamento de ordem mais elevada podem verificar-se sensibilidades mais elevadas em relação a defeitos de uma zona próxima da superfície, sendo que todavia a dispersão do modo aumenta em ordem crescente e conduz a uma dispersão dos pacotes de onda. A onda de cisalhamento de segunda ordem constitui muitas vezes uma combinação especialmente feliz entre a escolha da profundidade de ensaio que interessa, no interior da parede, entre uma função controlável e fiável do transdutor de emissão e um sinal suficiente existente num transdutor de recepção correspondente.

Para a indução electromagnética de ondas ultra-sónicas deve ser prevista uma magnetização da zona da parede de componentes a ser ensaiada, magnetização essa que normalmente é obtida mediante um ou mais imanes permanentes, sendo que se fecha um circuito magnético, eventualmente mediante uma culatra magnética, através da parede do componente a ser ensaiado. Neste caso é possível observar então que uma orientação da banda das ondas induzidas, correspondendo à direcção magnética, origina, com efeito, uma multiplicidade de componentes de vibração, mesmo ondas de Lamb, em consequência das forças de Lorentz neste caso originadas, que as ondas de cisalhamento de ordem mais elevada, horizontalmente polarizadas e especialmente favoráveis, na presente situação, a serem obtidas através de efeitos magnetostritivos, podem ser produzidas e captadas de um modo especialmente favorável, quando a orientação da banda se situa num ângulo oblíquo em relação à direcção magnética. Este ângulo, entre a orientação da banda e a direcção magnética deverá situar-se, de um modo vantajoso, entre 10° e 60°, de um modo ideal, entre 20° e 50°. 4

De um modo vantajoso, um transdutor de recepção é então posicionado lateralmente em relação à banda e orientado, na banda, para uma zona de ensaio predeterminada para que por um lado, a partir desta zona de ensaio, receba bem os sinais dispersos ou reflectidos, captando no entanto os sinais directamente emitidos pelo transdutor de emissão, numa dimensão reduzida, e para que identifique estes sinais directos, já reduzidos pela caracteristica de recepção, com base na sua orientação para a zona de ensaio (e não para o transdutor de emissão). A orientação do transdutor de recepção para uma zona de ensaio predeterminada na banda que por sua vez se projecta em direcção à orientação do transdutor de emissão, implica unicamente uma orientação angular, entre o transdutor de emissão e o transdutor de recepção. No entanto, no caso de fissuras ou de defeitos alongados semelhantes, tais como fissuras sob tensão ou concentrações de fissuras sob tensão, não deverá ser considerada uma dispersão difusa de ondas de cisalhamento incidentes, mas antes uma reflexão de ondas em termos de relações aproximadamente de simetria axial, entre a onda incidente e a reflectida, sendo que, no caso da orientação dos defeitos principalmente interessantes ou conhecidos, o transdutor de recepção deve ser orientado para o ângulo de reflexão dai resultante.

No que se refere a estas relações angulares tem de se considerar que a direcção magnética não está assente sobre a direcção principal dos defeitos. A magnetização da parede de componentes, entendida como base para os efeitos de indução de transdutores de emissão e de recepção, pode naturalmente ser previamente determinada, desviando-se da direcção principal dos 5 defeitos assumida. A determinação prévia de que a orientação da banda das ondas de cisalhamento deve situar-se sob um ângulo oblíquo em relação à direcção magnética e de que os transdutores de emissão e de recepção devem cooperar entre si no que se refere às reflexões dos defeitos, pode no entanto conduzir a uma determinação simples e vantajosa, de que a direcção magnética segue a direcção principal dos defeitos ou está orientada na perpendicular a esta direcção principal.

As relações geométricas não devem ser consideradas somente em relação a uma excitação eficaz de ondas de cisalhamento e em relação a um ensaio fiável e sensível de paredes ferromagnéticas para a detecção de defeitos, mas também ponderar a estrutura de construção de tais dispositivos. Visando um ensaio racional de paredes de grande superfície, por exemplo, em recipientes, devem estar previstos, para um ensaio não destrutivo, dispositivos de medição deslocáveis com uma multiplicidade de dispositivos deste tipo, estreitamente ordenados entre si, que, mediante as suas zonas de ensaio, varrem a parede de um modo contínuo, faixa a faixa. De maior importância afigura-se ainda o âmbito de aplicação em tubagens cujo perímetro de parede total deve ser verificado, sem destruição, mediante a passagem de uma sonda de medição. Do perímetro do tubo resulta, também neste caso, uma largura útil de trabalho para a sonda de medição, obtida apenas com uma multiplicidade de dispositivos, do tipo aqui considerado, ordenados juntos, uns aos outros.

Os exemplos de realização resultam do desenho e da descrição que se segue. No desenho mostram:

Fig. 1 uma vista oblíqua de uma parede de placa com setas de orientação em relação aos desvios na 6 superfície, no caso de uma onda de cisalhamento,

Fig. 2, 3 e 4 cortes longitudinais através de uma placa, no caso de ondas de cisalhamento de ordem zero, de primeira ordem e de segunda ordem,

Fig. 5 a 11 representações, em esquema, de transdutores de emissão em relação à direcção magnética e

Fig. 12 a 17 formas de realização de bobinas de indução para os transdutores EMAT.

Na figura 1 está representada uma placa (ou um recorte de parede correspondente) assinalada com 1, sobre a qual setas 2 de orientação alternadas mostram os desvios do material, em consequência de uma onda de cisalhamento amortecida ou fixa, num período de observação. Uma onda de cisalhamento, deste género, pode ser induzida, sem contacto, através de um transdutor acústico electromagnético (EMAT), na placa 1, aproximadamente à altura de uma seta 3 dupla, indicando também uma propagação, com excitação instalada, nas duas direcções da seta 3 dupla.

As figuras 2, 3 e 4 ilustram agora o facto de as ondas de cisalhamento terem de continuar, penetrando no interior da placa, nunca de um modo uniforme. Isto apenas se verifica no caso da onda de cisalhamento de ordem zero SHO, de acordo com a figura 2. Pelo contrário, uma onda de cisalhamento de primeira ordem SH1, de acordo com a figura 3, vibra numa superfície de placa em sentido oposto ao da outra superfície e forma nós de vibração no plano central da placa. Desde logo se produz com isso no interior da placa uma cooperação reduzida do material com a vibração em relação à superfície da placa. 7 A onda de cisalhamento horizontal de segunda ordem SH2 com dois nós de vibração, ainda se limita mais fortemente à cooperação próxima da superfície, na onda de cisalhamento, ainda mais porque as vibrações na superfície se destinam decisivamente a sinais de recepção que podem ser captados de um modo indutivo a partir do exterior. Esta situação reveste-se de especial interesse no que se refere a fissuras ou a defeitos semelhantes que penetram a partir do exterior numa placa ou numa parede, por exemplo em consequência de fragilização por corrosão sob tensão. Os defeitos com uma profundidade de penetração limitada revestem-se de especial interesse no caso de um controlo e são muito melhor detectadas pelas ondas de cisalhamento horizontais de ordem mais elevada do que pela onda de cisalhamento horizontal de ordem zero. Neste caso, por "ondas de cisalhamento de ordem mais elevada" são portanto designadas as ondas de cisalhamento de ordem superior à ordem zero (SHO).

Para a excitação de ondas de cisalhamento deste tipo, deve pressupor-se, em geral, uma magnetização da parede ferromagnética que se processa, geralmente, como uma magnetização estática através de um circuito com imanes permanentes, sendo que o fluxo magnético, de um ou mais imanes permanentes fortes, também pode ser eventualmente introduzido na parede, em dois pontos afastados entre si, mediante uma culatra magnética ou sapatas polares e ser conduzido através do interior da mesma. Esta situação está assinalada com uma seta B, na figura 5, em relação à indução magnética que indica uma magnetização uniforme e de orientação idêntica numa placa por cima da qual está disposto um transdutor 4 de emissão que deverá excitar uma onda de cisalhamento de segunda ordem SH2 que se propaga na direcção de uma seta 5 (e na direcção oposta) na placa. 8

Uma excitação eficiente pressupõe uma forma geométrica adequada de uma bobina 6 de indução normalmente em forma de meandro, com um afastamento ideal entre os condutores e para além disso, um sinal de indução especialmente adequado à frequência, sendo que a frequência é uma alta frequência que pode situar-se aproximadamente nas faixas entre 10 kHz e 5 Megahertz e que resulta concretamente de acordo com a ordem da onda de cisalhamento a ser excitada e com a espessura da parede.

Além disso, verificou-se que a direcção da radiação da onda de cisalhamento, correspondente à seta 5, é importante em particular para a eficácia da excitação, embora também para a supressão de outras ondas que, devido à sobreposição, causam interferência durante o ensaio. Sem dúvida que, neste caso, um ângulo α obliquo, tal como aqui pode ser visto, entre a seta 5 e a seta B, apresenta vantagens. Enquanto uma radiação do transdutor 4 de emissão, na direção magnética, de acordo com a seta B, produz uma elevada quantidade de outras ondas, especialmente, de ondas de Lamb, gera-se um máximo relativo à radiação de ondas de cisalhamento SH2 horizontais, numa amplitude de ângulo oblíquo entre 20° e 50° e uma radiação um pouco mais reduzida, muito embora ainda vantajosa, numa amplitude de ângulo oblíquo, mais alargada, entre 10° e 60°. A partir da figura 6 é agora mais evidente que a direcção magnética se prolonga, com uma seta B, através de um campo magnético situado entre um polo Norte N magnético e um polo Sul S magnético e que um transdutor 4 de emissão emite radiações de ondas de cisalhamento horizontais, na direcção da seta 5. Na situação representada, estas incidem numa fissura 7 que parte da superfície e que decorre essencialmente projectando-se em linha recta, no entanto apenas com uma profundidade de penetração 9 restringida a uma fracção da espessura da parede pertencente à parede de componentes a ser testada. Tratando-se de uma onda de cisalhamento de ordem mais elevada, com uma detecção correspondentemente prioritária da zona próxima da superfície pertencente à parede a ser testada, esta experimenta uma reflexão significativa na direcção de uma seta 8. A onda reflectida é captada por um transdutor 9 de recepção, que pode estar basicamente montado à semelhança do transdutor 4 de emissão, sendo transmitida para aparelhos de registo e de medição apropriados. Por conseguinte, são captados sinais que determinam a fissura com base nos sinais de recepção no transdutor 9 de recepção. Neste caso, o transdutor 9 de recepção está orientado na perpendicular em relação à seta 8 para a direcção de reflexão da onda de cisalhamento, sendo que as direcções de propagação, de acordo com as setas 5 e 8, se situam em simetria axial em relação às normais, sobre a orientação principal da fissura 7, em conformidade com os princípios gerais de reflexão de ondas.

Neste caso, a fissura 7 está identificada aproximadamente paralelamente em relação à direcção magnética, correspondendo à seta B, pelo que a onda reflectida, de acordo com a seta 8, se projecta num correspondente ângulo α oblíquo em direcção à magnetização, de acordo com a seta B. Nesta medida, também se produzem condições de recepção físicas favoráveis para o transdutor 9 de recepção. A figura 7 mostra a disposição na qual a magnetização estática apenas está assinalada através da seta B, completada, de acordo com a invenção, mediante um outro transdutor de recepção, designadamente, mediante um transdutor 10 de referência, configurado correspondentemente ao transdutor 9 de 10 recepção, mas que está posicionado e orientado de modo oposto em relação ao transdutor 4 de emissão, na direcção da seta 5, embora com uma distância de propagação idêntica à do transdutor 9 de recepção, de modo a captar total ou parcialmente as ondas de cisalhamento que se vão atravessando. 0 sinal daí decorrente fornece, por conseguinte, um sinal de referência ao transdutor 9 de recepção com o qual o sinal de recepção, caso não exista reflexão - portanto numa zona de parede sem defeitos - pode ser normalizado e em que também, ao surgir um sinal de reflexão no transdutor 9 de recepção, pode ser tirada uma conclusão sobre a força do sinal de reflexão. Deste modo, produz-se uma grandeza de referência relativa à avaliação geométrica do defeito detectado, independentemente da qualidade do acoplamento eventualmente dependente do material e também variável das ondas de cisalhamento, decorrente do transdutor 4 de emissão e da eficiência de recepção do transdutor 9 de recepção.

Na figura 8 está representado um complemento em relação à presente disposição de medição da figura 7 que no entanto pode servir também como alternativa para o ensaio realizado apenas em fissuras projectando-se no sentido transversal. Neste caso, trata-se de defeitos que se projectam aproximadamente na transversal em relação à direcção de magnetização (seta de indução B). Uma fissura 11 deste tipo pode ser detectada mediante a segunda direcção de alargamento da onda de cisalhamento induzida opostamente à seta 5, na direcção de uma seta 12, de modo a conseguir, em seguida, uma reflexão na direcção de uma seta 13. Esta reflexão pode ser captada através de um transdutor 14 de recepção, numa posição apropriada, e em orientação em relação à reflexão a partir da direcção da seta 13. Também neste caso se produz novamente um ângulo α de 11 recepção favorável em relaçao à magnetizaçao.

Em combinação com vários transdutores de emissão, o transdutor 14 de recepção (e correspondentemente também qualquer outro transdutor de recepção) pode captar ondas de cisalhamento provenientes de duas direcções opostas entre si, tal como assinalado através de uma seta 15. Assim, dever-se-á levar em conta as formas de construção que apresentam uma multiplicidade de transdutores de emissão e de recepção, numa construção compacta, e que numa frente fechada e larga verificam, com uma varredura, uma faixa sobre uma parede plana ou uma secção transversal tubular.

Pode ainda inferir-se das figuras 7 e 8 que, com a orientação e o posicionamento dos transdutores, uns em relação aos outros, tanto podem ser detectadas fissuras que se projectam na direcção do campo magnético, como também aquelas que correm essencialmente na transversal a relação a este. Deste modo, caso devam ser detectadas fissuras longitudinais no interior de um tubo, ou seja, num tubo, também poderá ser estabelecida uma magnetização na direcção transversal (direcção periférica) que depois, mediante uma outra disposição de transdutores, também permite evidentemente detectar fissuras longitudinais. A partir das figuras 9 a 11 deduz-se como pode processar-se a detecção em continuo de uma parede de componentes ferromagnéticos, especialmente, de uma parede de tubos, por meio de uma combinação dos dispositivos, de acordo com a invenção. Na figura 9 é reproduzida a disposição de medição visualizada já na figura 6 em que é colocado à disposição um campo magnético homogéneo, entre um polo Norte N e um polo Sul S, numa parede de componentes e em que entre estes pólos magnéticos, na zona do 12 campo magnético, estão dispostos um transdutor 4 de emissão e um transdutor 9 de recepção. Ambos estão orientados numa zona 16 de ensaio na qual devem ser detectados eventuais defeitos. Para esse efeito, partem do transdutor 4 de emissão ondas de cisalhamento induzidas numa direcção (utilizada) , sendo que uma energia de onda utilizável predeterminada deve ser determinada na zona de uma banda 17 que numa clara concentração, ainda que apresente um certo alargamento, se projecta a partir do transdutor 4 de emissão para a zona 16 de ensaio e para além dessa.

De igual modo, é possível determinar para o transdutor 9 de recepção, no lado da zona 16 de ensaio, uma zona relativamente concentrada e direccionada - neste caso, apenas reproduzida por uma zona 18 - a partir da qual as ondas de cisalhamento, eventualmente incidentes como reflexão, são clara e suficientemente captadas. As características direccionais dos dois transdutores EMAT estão por conseguinte identificadas por uma concentração designada como "banda". Neste caso, afigura-se de interesse seleccionar o trajecto curto das ondas acústicas, de modo a ser possível minimizar as perdas de ampliação geométrica.

Numa configuração, de acordo com a figura 10, estão agora dispostos dois transdutores 20, 21 de emissão e dois transdutores 22, 23 de recepção, entre um polo Norte N e um polo Sul S, representados no desenho, de modo a cooperarem respectivamente, dois a dois, sobre bandas 24, 25 de reflexão predeterminadas que se cruzam, designadamente em relação a duas zonas 26, 27 de ensaio que se completam numa sobreposição mínima de modo a que a totalidade da largura dos pólos magnéticos seja coberta. Um deslocamento do respectivo dispositivo na direcção 13 do campo magnético conduz, por conseguinte, a uma cobertura da totalidade da largura com zonas 26, 27 de ensaio. Neste caso, a magnetização fornecida pelos pólos magnéticos é utilizada para os dois dispositivos de ensaio funcionando ensamblados um em relação ao outro. A disposição de vários imanes permanentes deste tipo, ilustrada na figura 11, com os correspondentes pares de dispositivos de ensaio, de acordo com a figura 10, revela no entanto também que pode ocorrer uma interferência entre transdutores de recepção e transdutores de emissão que não estejam atribuídos uns aos outros, em termos de reflexão. Isto é sem dúvida relevante em termos da técnica de ensaio, quando por exemplo sinais provenientes do transdutor 20 de emissão são captados pelo transdutor 23 de recepção que na verdade está orientado em ondas de reflexão provenientes do transdutor 21 de emissão. Do mesmo modo é possível captar, num transdutor 28 de recepção, sinais de longa duração do transdutor 20 de emissão. Os sinais de recepção deste tipo e cujos trajectos estão representados no desenho como setas 29, 30 com linhas intermitentes, devem ser classificados de acordo com a duração e o amortecimento. No caso de placas ou tubos cobertos ou revestidos, o amortecimento esclarece sobretudo acerca do estado da cobertura, ou seja, do revestimento. Os revestimentos inexistentes ou também aqueles que se despegaram em consequência da corrosão ou do enfraquecimento da superfície da parede ferromagnética conduzem a um amortecimento significativamente reduzido da onda de cisalhamento em relação à sua duração de percurso e indiciam, por isso, um revestimento defeituoso. A excitação acústica electromagnética de ondas de cisalhamento parte de transdutores de emissão, que apresentam, 14 como é do conhecimento geral, uma forma representada nas figuras 5 a 11, isto é, constituindo-se por uma sequência de espiras de meandro. A concepção deve ser determinada em função das ondas de cisalhamento pretendidas. Neste caso, as longas secções condutoras paralelas das espiras de meandro resultam numa direcção principal que também é a direcção de alargamento das ondas de cisalhamento. Nas figuras 12 a 17 estão representadas várias alternativas para as respectivas bobinas de indução. Além disso, afigura-se importante obter uma boa utilização volumétrica no interior do campo magnético com trajectos curtos para as ondas de cisalhamento e suas reflexões.

Assim, as formas de realização de bobinas de indução, representadas nas figuras 12 a 14, devem ser acomodadas numa área em forma de um triângulo rectângulo. Isto permite acomodar transdutores de emissão e transdutores de recepção, economizando espaço, em zonas de canto do espaço disponível existente entre o polo Norte e o polo Sul, por exemplo, de acordo com a figura 6, e determinar uma banda destinada ao alargamento da onda de cisalhamento assim como as suas reflexões, mediante um ângulo oblíquo, bastante favorável, aproximadamente de 45° orientado em relação à direcção magnética. Deflectores 31 arredondados nas bandas 32 condutoras, tal como representados na figura 12, evitam radiações paralelas emitidas em qualquer direcção, enquanto secções 33 deflectoras rectilíneas, tal como representadas na figura 13, suscitam radiações paralelas na direcção transversal em relação a estas secções 33 deflectoras que são eventualmente utilizadas para medições auxiliares. Por este meio, durante o percurso de ensaio de uma sonda que passa através de um tubo na direcção longitudinal do mesmo, podem ser induzidas ondas de placas ultra-sónicas cujas reflexões, sobretudo cordões de solda no tubo, podem fornecer sinais 15 destinados à determinação de posicionamento.

Uma espira 34 condutora, de acordo com a figura 14, com curvas 35 de retorno aumentadas cria densidades de corrente mais reduzidas nos alargamentos que ali também conduzem a forças de excitação electromagnéticas reduzidas, inibindo deste modo, igualmente, as radiações paralelas, tal como as curvas 31 de retorno das espiras.

As figuras 15 a 17 mostram bobinas EMAT em forma de ferradura, numa disposição rectangular generalizada. Numa concepção de uma geometria 36 de bobina, de acordo com a figura 15, pode ser conseguida uma compressão de impulso devido ao facto de se variar as distâncias dos condutores e, por conseguinte, o comprimento de onda de um modo monótono ("Chirping"), uma vez que a velocidade das ondas de cisalhamento de ordem mais elevada constitui uma função do comprimento de onda. No caso de uma largura de banda suficiente em relação à excitação, poderá ser produzido um pacote de ondas que conflui em si mesmo, devido à dispersão, e que nesse caso atinge um aumento das amplitudes. Isto é especialmente útil no método impulso - eco, visando a determinação da duração de eco enquanto medida relativa à distância de um defeito reflectido por transdutores de emissão e de recepção.

Uma curvatura dos condutores 36, em forma de espelho côncavo, numa bobina de indução, de acordo com a figura 16 conduz a uma redução do ângulo de abertura no feixe acústico. Por este meio a zona de ensaio é encurtada e a localização é levada à precisão, quando se observa a direcção de alargamento em sentido ascendente, de acordo com a figura 16. Na direcção de alargamento oposta surge uma desfocagem que permite aumentar a 16 zona de ensaio.

Uma bobina de indução, de acordo com a figura 17, constitui-se por uma multiplicidade de espiras 38, 39 condutoras autónomas que podem ser comandadas, umas em relação às outras, individualmente, mediante uma distância a ser determinada. Através do deslocamento de fases, entre as excitações individuais, é possível um comando da característica de radiação ("Phased Array"), enquanto pode ser tomada em consideração uma modulação de amplitude, visando a optimização da forma de sinal da onda acústica ("Apodisation", "Shading").

As bobinas de indução deste tipo são excitadas, por exemplo, numa frequência de 500 kilohertz, numa sequência de 15 impulsos, correspondendo então às ondas ultra-sónicas, especialmente também as aqui ponderadas ondas de cisalhamento de ordem mais elevada que podem ser excitadas no material a ser testado. As curtas sequências de impulso, nesta faixa de frequência, permitem operar em sequências intermitentes de alguns cem hertz, sem que numa combinação de muitos dispositivos de ensaio situados volumetricamente adjacentes, uns em relação aos outros, se produza uma interferência. Deste modo, são igualmente possíveis repetições de medição numa sequência tão compacta, mesmo no caso de dispositivos de medição tais como, por exemplo, sondas de medição em tubos, com uma velocidade de condução de vários metros por segundo, pelo que não ocorrem quaisquer lapsos de supervisão mesmo na direcção de deslocamento de uma sonda de medição deste tipo.

Lisboa, 19 de Setembro de 2012 17

Claims (20)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para o ensaio não destrutivo de paredes de componentes ferromagnéticos, tais como paredes de tubos ou placas quanto à presença de fissuras (7, n; 1 ou de quaisquer outros defeitos longitudinais, através de ondas ultra-sónicas, em particular, de ondas de cisalhamento que são excitadas numa zona de parede magnetizada, numa direcção (B) magnética predeterminada, por uma bobina (4, 20, 21) de indução de alta frequência e que se propagam numa banda (17) que pode ser orientada por meio de uma bobina de indução, servindo de transdutor (4, 20, 21) de emissão, e que são recebidas a uma distância do transdutor (4, 20, 21) de emissão através pelo menos de uma bobina de indução que serve de transdutor (9, 10, 14, 22, 23, 28) de recepção, sendo que a orientação da banda (17) se situa num ângulo α obliquo em relação à direcção (B) magnética, o transdutor (9, 22, 23) de recepção se situa lateralmente em relação à banda (17) e está orientado para uma zona (16, 26, 27) de ensaio predeterminada, na banda (17), caracterizado por o dimensionamento dos transdutores (4, 9, 10, 14, 20, 21, 22, 23, 28) e a alta frequência a ser determinada de acordo com a espessura da parede estarem concebidos com base na excitação de ondas de cisalhamento horizontais de ordem superior e por um outro transdutor de recepção, que serve de transdutor (10) de referência, se situar na banda (17) por detrás da zona (16) de ensaio e estar orientado para 0 transdutor (4) de emissão. 1
2. 2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o ângulo cx obliquo se situar entre 20° e 60°.
3. 3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o ângulo α oblíquo se situar numa amplitude entre 30° e 50° .
4. 4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o transdutor (4, 20, 21) de emissão e o transdutor (9, 22, 23) de recepção estarem orientados no sentido do ângulo de incidência e do ângulo de reflexão em relação a uma direcção principal fixada para defeitos.
5. 5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, destinado a ser utilizado para tubos, caracterizado por a parede do tubo estar magnetizada paralelamente ao eixo e por a orientação do transdutor (4, 20, 21) de emissão e do transdutor (9, 22, 23) de recepção se processar segundo um ângulo idêntico em sentido oposto em relação a uma direcção axial.
6. 6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, destinado a ser utilizado para tubos, caracterizado por a parede do tubo estar magnetizada na direcção periférica e por a orientação do transdutor de emissão e do transdutor de recepção se processar segundo um ângulo idêntico em sentido oposto em relação a uma direcção periférica.
7. 7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a banda (17) ser utilizada de ambos os lados do transdutor (4) de emissão 2 para verificar os defeitos e por um segundo transdutor (14) de recepção se situar em orientação para uma segunda zona de ensaio, lateralmente em relação à banda (17).
8. 8. Dispositivo, de acordo com gualguer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o transdutor de emissão configurar uma direcção de emissão secundária, com secções (33) condutoras, projectando-se na mesma direcção.
9. 9. Dispositivo, de acordo com gualguer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por os transdutores (20, 21) de emissão e os transdutores (22, 23) de recepção aos pares, juntamente com as bandas limitadas no sentido inverso, formarem zonas (26, 27) de ensaio continuas, situadas umas ao lado das outras.
10. 10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por os transdutores (20) de emissão estarem ligados aos transdutores (23, 28) de recepção, visando as medições de propagação e de atenuação.
11. 11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por este estar ligado a dispositivos do mesmo tipo para formar um sistema com zonas (26, 27) de ensaio, completando-se em continuo.
12. 12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por este estar disposto na periferia de uma sonda de medição, visando um ensaio não destrutivo de paredes de tubo. 3
13. 13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por a bobina de indução estar configurada como um transdutor de emissão ou de recepção, sobre uma superfície de base triangular.
14. 14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por os condutores da bobina de indução estarem assentes em forma de meandro com uma multiplicidade de longas secções (32) condutoras paralelas.
15. 15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por as longas secções condutoras paralelas estarem ligadas, entre si, por meio de arcos (31).
16. 16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por as longas secções condutoras paralelas estarem ligadas, entre si, por meio de curtas secções (32) condutoras, de orientação coincidente.
17. 17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por as longas secções condutoras paralelas estarem ligadas, entre si, por meio de secções (35) condutoras alargadas.
18. 18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por as longas secções condutoras paralelas, da bobina (36) de indução, apresentarem distâncias alteradas, de um modo monótono, na sequência umas das outras. 4
19. 19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por as longas secções condutoras paralelas, da bobina (37) de indução, estarem arqueadas na mesma direcção.
20. 20. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por as longas secções condutoras paralelas formarem várias espiras (38, 39) condutoras a serem controladas separadamente. Lisboa, 19 de Setembro de 2012 5