BRPI0614305A2

BRPI0614305A2 - aparelho e método de detecção de falha para um tubo matriz

Info

Publication number: BRPI0614305A2
Application number: BRPI0614305-9A
Authority: BR
Inventors: Kenichi Sasaki
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2011-03-22
Also published as: CN101277772B; EP1918034B1; US20080216537A1; CN101277772A; BRPI0614305B1; US7707865B2; EP1918034A1; WO2007015484A1; EP1918034A4

Abstract

APARELHO E MéTODO DE DETECçãO DE FALHA PARA UM TUBO MATRIZ. A presente invenção refere-se a um aparelho de detecção de falha (100) e um método de detecção de falha para automaticamente detectar a ocorrência de uma falha em um tubo matriz fabricado por laminação de um corpo oco (P) usando um laminador de mandril (M). Um aparelho de detecção de falha (100) de acordo com a presente invenção inclui um calibrador de espessura da parede (1) que é instalado no lado de saída de um laminador de mandril (M) e que mede a espessura da parede do tubo em cada uma das direções de redução de um corpo oco (P) nas plataformas (1 - 5) do laminador de mandril (M), dispositivos de medir a carga de laminação (2) que medem a carga de laminação nas plataformas (1 - 5, e uma unidade de decisão (3) que determina se existem falhas no tubo matriz baseada no valor de medido da espessura da parede do tubo em cada uma das direções de redução do corpo oco (P) e no valor medido da carga de laminação em cada plataforma. A unidade de decisão (3) determina que uma falha ocorre no tubo matriz quando o valor medido da espessura da parede do tubo em qualquer uma das direções de redução nas plataformas (1 - 5) localmente varia pelo menos uma quantidade predeterminada e o valor medido da carga de laminação em qualquer uma das plataformas (1 - 5) localmente varia pelo menos uma quantidade predeterminada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOE MÉTODO DE DETECÇÃO DE FALHA PARA UM TUBO MATRIZ".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um aparelho de detecção defalha e método de detecção de falha para tubos. Especificamente, a presen-te invenção refere-se a um aparelho de detecção de falha e método de de-tecção de falha para tubos para automaticamente detectar falhas que se de-senvolvem em tubos matrizes fabricados por execução de laminação decorpos ocos usando um Iaminador de mandril.

Antecedentes da Invenção

As figuras 5(a) - 5(d) são vistas explanatórias mostrando váriostipos de falhas que se desenvolvem em um tubo matriz fabricado por lami-nação de um corpo oco usando um Iaminador de mandril.

A figura 5(a) mostra falhas de indentação na superfície internaque são indentações 4 na superfície interna de um tubo matriz Ρ. A figura5(b) mostra falhas de perfuração que são orifícios 5 que ocorrem quando asfalhas de indentação na superfície interna avançam e alcançam a superfícieexterna de um tubo matriz Ρ. A figura 5(c) e a figura 5(d), que são uma se-ção transversal na direção circunferencial do tubo matriz P da figura 5(c),mostram uma falha de prega que é uma porção 6 onde a superfície externade um tubo matriz P é dobrada para dentro. Cada uma dessas falhas é umacausa maior de ocorrência de tubos matrizes defeituosos.

Em um Iaminador de mandril, a presença das várias falhas aci-ma descritas tem sido convencionalmente detectada por observação visualdireta de um tubo matriz laminado por um operador trabalhando em umasala de controle localizada na vizinhança do Iaminador de mandril.

No entanto, nos últimos anos, conforme a automação de instala-ções de formação de tubo progride, uma sala de controle está situada emum local remoto de um Iaminador de mandril. Por conseguinte, têm sido de-senvolvidas situações em que um operador não pode direta e visualmenteobservar vários tipos de falhas em um tubo matriz depois da laminação.Dessa maneira, mesmo que vários tipos de falhas se desenvolvam em tubosmatrizes que passaram por laminação usando um laminador de mandril, elasnão podem ser rapidamente detectadas, e existe a possibilidade de um mai-or número de produtos defeituosos se desenvolvendo do que no passado.

Por exemplo, os Documentos de Patente 1-6 descrevem inven-ções em que de modo a suprimir variações na espessura da parede dasporções de extremidade de um tubo matriz que é laminado usando umlaminador de mandril e em divergências de espessura na direção circunfe-rencial do tubo matriz, a espessura da parede de um tubo matriz laminadono laminador de mandril seja medida por um calibrador de espessura da pa-rede posicionado no lado de saída do laminador de mandril, e baseadas nosresultados de medição, as condições de laminação do Iaminador de mandrilsão adequadamente mudadas.

Documento de Patente 1: JP H7-246414 A1

Documento de Patente 2: JP H8-71616 A1

Documento de Patente 3: JP 2001-293503 A1

Documento de Patente 4: JP 2002-35817 A1

Documento de Patente 5: JP 2003-220403 A1

Documento de Patente 6: JP 2004-337941 A1

Descrição da Invenção

No entanto, um calibrador de espessura da parede instalado nolado de saída de um Iaminador de mandril como descrito nos Documentosde Patente 1-6 é usado somente para medir a espessura da parede de umtubo matriz de modo a detectar variações na espessura da parede nas ex-tremidades de um tubo matriz ou divergências de espessura na direção cir-cunferencial do tubo matriz, e ele pode detectar várias falhas que são defei-tos de conformação que aparecem localmente em um tubo matriz laminadocom um laminador de mandril. Por conseguinte, como coisa de se esperar,as invenções descritas nesses documentos de patente não tornam possívelautomaticamente detectar falhas que são encontradas em um tubo matrizlaminado usando um Iaminador de mandril.

Os presentes inventores dispuseram um calibrador de espessurada parede no lado de saída de um Iaminador de mandril de modo a medir aespessura da parede de um tubo matriz nas direções de redução (as dire-ções de redução por laminação) em cada plataforma do Iaminador de man-dril e checaram as variações no valor medido da espessura da parede nadireção longitudinal do tubo matriz. Como resultado, eles encontraram o se-guinte:

(a) Quando uma falha de indentação na superfície interna ouuma falha de perfuração se desenvolve em um tubo matriz, o valor medidoda espessura da parede em uma porção correspondente à porção onde umafalha de indentação da superfície interna ou uma falha de perfuração estápresente localmente diminui, e quando uma falha de prega se desenvolveem um tubo matriz, o valor medido da espessura da parede em uma porçãocorrespondente à porção onde a falha de prega está presente localmentediminui.

(b) Quando uma falha de indentação da superfície interna, umafalha de perfuração, ou uma falha de prega se desenvolve em um tubo ma-triz, o valor medido da carga de laminação em uma plataforma localmentediminui.

Dessa maneira, monitorando as variações locais no valor medi-do da espessura da parede na direção longitudinal de um tubo matriz duran-te a laminação com um calibrador de espessura da parede e monitorandovariações locais no valor medido da carga de laminação, quando ambosdesses valores medidos excedem seus valores limites predeterminados res-pectivos, é decidido que uma falha de indentação da superfície interna, umafalha de perfuração ou uma falha de prega ocorreu, tornando possível dessamaneira automaticamente detectar com alta precisão a ocorrência de umafalha em um tubo matriz que é laminado usando um Iaminador de mandril.

A presente invenção é um aparelho de detectar uma falha emum tubo matriz caracterizado por compreender um calibrador de espessurada parede disposto no lado de saída de um Iaminador de mandril para medira espessura da parede do tubo em cada uma das direções de redução ou deum corpo oco sendo laminado em uma pluralidade de plataformas que cons-tituem o Iaminador de mandril, dispositivos de medição de carga de lamina-ção para medir a carga de laminação em cada uma das pluralidades de pla-taformas, e uma unidade de decisão que determina, baseada no valor medi-do da espessura da parede do tubo em cada uma das direções de reduçãode um corpo oco na pluralidade de plataformas que é medida pelo calibradorde espessura da parede e no valor medido da carga de laminação em cadada pluralidade de plataformas que é medida pelos dispositivos de mediçãode carga de laminação, que uma falha se desenvolve no tubo matriz quandoo valor medido da espessura da parede do tubo em quaisquer das direçõesde redução, localmente varia pelo menos uma quantidade predeterminada equando o valor medido da carga de laminação em qualquer das plataformasvaria pelo menos uma quantidade predeterminada.

A presente invenção é também um método de detectar uma fa-lha em um tubo matriz caracterizado por medir a espessura da parede dotubo em cada uma das direções de redução de um corpo oco sendo Iamina-do em uma pluralidade de plataformas que constituem um Iaminador demandril, medir a carga de laminação em cada uma das pluralidades de plata-formas, e determinar que a falha é desenvolvida no tubo matriz quando ovalor medido da espessura da parede do tubo medido em quaisquer das di-reções de redução localmente varia pelo menos uma quantidade predeter-minada e quando o valor medido da carga de laminação medida em qual-quer uma das pluralidades de plataformas localmente varia pelo menos umaquantidade predeterminada.

De acordo com a presente invenção, as falhas tais como falhasde indentação, falhas de perfuração e falhas de prega na superfície internaque se desenvolvem em um tubo matriz que é fabricado por laminação deum corpo oco usando um Iaminador de mandril podem ser automaticamentedetectadas com alta precisão.

Por conseguinte, gerando um alarme ou o similar quando umafalha que se desenvolve em um tubo matriz é automaticamente detectadapela presente invenção, mesmo se uma sala de controle é disposta em umlocal remoto de um Iaminador de mandril, um operador pode imediatamenteinterromper a operação do Iaminador de mandril e identificar a causa de o-corrência da falha e rapidamente executar uma contramedida. Por conse-guinte, a ocorrência de um grande número de produtos defeituosos pode serimpedida adiantadamente.

Além disso, de acordo com a presente invenção, em umlaminador de mandril constituído de duas plataformas de dois cilindros,quando o valor medido da espessura da parede localmente varia somenteem uma das direções de redução, é possível identificar a ocorrência de fa-lhas como aquelas causadas por laminação tanto nas plataformas de núme-ro ímpar quanto nas plataformas de número par tendo as mesmas direçõesde redução, e quando somente o valor medido da carga de laminação emquaisquer das plataformas localmente varia, é possível identificar a ocorrên-cia de falhas como aquelas causadas por laminação nessa plataforma. Porconseguinte, uma contramedida para eliminar a falha pode ser rapidamenteexecutada.

Breve Explanação dos Desenhos

A figura 1 é uma vista explanatória mostrando esquematicamen-te a estrutura de um Iaminador de mandril ao qual uma modalidade de umaparelho de detecção de falha de acordo com a presente invenção é aplicado.

A figura 2 é uma vista explanatória mostrando esquematicamen-te a estrutura do calibrador de espessura da parede na figura 1.

A figura 3 fornece gráficos que mostram um exemplo dos valoresmedidos da espessura da parede medida pelo calibrador de espessura daparede na figura 1 e o valor medido da carga de laminação medida pelo dis-positivo de medição da carga de laminação na figura 1 para um tubo matrizem que uma falha de perfuração foi desenvolvida.

A figura 4 fornece gráficos que mostram um exemplo dos valoresmedidos da espessura da parede medida pelo calibrador de espessura daparede na figura 1 e o valor medido da carga de laminação medida pelo dis-positivo de medição da carga de laminação na figura 1 para um tubo matrizem que uma falha de prega foi desenvolvida.

A figura 5 fornece vistas explanatórias mostrando várias falhasque se desenvolvem em um tubo matriz fabricado por laminação de um cor-po oco usando um Iaminador de mandril. A figura 5(a) mostra falhas de in-dentação na superfície interna, a figura 5(b) mostra falhas de perfuração, e afigura 5(c) e a figura 5(d) mostram uma falha de prega.

Melhor Modo para Executar a Invenção

O melhor modo para executar um aparelho e método de detec-ção de falha para um tubo matriz de acordo com a presente invenção seráexplanado em detalhes enquanto em referência aos desenhos em anexo. Naexplanação a seguir, um exemplo será dado no caso em que um aparelhode detecção de falha para um tubo matriz de acordo com a presente inven-ção é aplicado a um Iaminador de mandril do tipo de dois cilindros.

A figura 1 é uma vista explanatória mostrando a estrutura de umlaminador de mandril M empregando um aparelho de detecção de falha des-sa modalidade.

Como mostrado nessa figura, esse Iaminador de mandril M éconstituído por um total de 5 plataformas, isto é, plataformas N0 1 - N0 5. Es-se laminador de mandril M é um Iaminador de mandril de dois cilindros emque os pares de cilindros ranhurados opostos R que têm direções de redu-ção que diferem por 90° entre as plataformas de ligação são alternativamen-te fornecidos em cada uma das plataformas N0 1 - N0 5.

Um corpo oco P passa por laminação de alongamento usandouma barra de mandril B que é inserida no interior do corpo oco P e dos cilin-dros ranhurados P que são instalados em cada uma das plataformas N0 1 -N0 5, por meio do que um tubo matriz é fabricado.

Um aparelho de detecção de falha 100 de acordo com essa mo-dalidade inclui um calibrador de espessura da parede 1 que é instalado nolado de saída do Iaminador de mandril M constituído como descrito acima eque mede a espessura do tubo laminado (tubo matriz) em cada uma dasdireções de redução do corpo oco P nas plataformas N0 1 - N0 5 dolaminador de mandril M, uma pluralidade de dispositivos de medir carga delaminação 2 que mede as cargas de laminação nas plataformas N0 1 - N0 5,e uma unidade de decisão 3 que determina se existe uma falha no tubo ma-triz P baseada no valor medido da espessura da parede do tubo em cadadireção de redução do corpo oco P medida pelo calibrador de espessura daparede 1 e os valores das cargas de laminação nas plataformas N0 1 - N0 5medidos pelos dispositivos de medir carga de laminação 2.

Um calibrador de espessura da parede de raio γ que mede a es-pessura da parede baseado na atenuação de raios γ passando através dotubo matriz P é usado como o calibrador de espessura da parede 1 nessamodalidade. Esse calibrador de espessura da parede 1 é equipado com umapluralidade de projetores de raio γ 11a e 12a que é disposta de modo que adireção de irradiação de raios γ corresponda às direções de redução do cor-po oco P nas plataformas N0 1 - N0 5, e uma pluralidade de receptores deraio γ 11b, 12b que são posicionados em oposição a cada um dos projetoresde raio γ 11a, 12a através do tubo matriz Ρ. O calibrador de espessura daparede 1 é constituído de modo a ser capaz de continuamente medir a mé-dia da espessura da parede do tubo matriz P em cada uma das direções deirradiação de raios γ ao longo da direção longitudinal do tubo P.

A figura 2 é uma vista explanatória mostrando esquematicamen-te a estrutura do calibrador de espessura da parede 1 na figura 1.

Como mostrado nessa figura, o calibrador de espessura da pa-rede 1 dessa modalidade inclui um projetor de raio γ 11a tendo uma direçãode irradiação que corresponde a uma direção de redução (1ch) do corpo ocoP nas plataformas N0 1, N0 3 e N0 5 que são plataformas em números ímpa-res e um receptor de raio γ 11b disposto em oposição, e um projetor de raio γ12a tendo uma direção de irradiação que corresponde a uma direção de re-dução (2ch) do corpo oco P nas plataformas N0 2 e N0 4 que são as plata-formas em números pares e um receptor de raio γ 12b disposto em oposi-ção. O calibrador de espessura da parede é constituído de modo a ser capazde continuamente medir a média de espessura da parede do tubo matriz Pem cada uma das direções de redução 1ch e 2ch ao longo da direção Iongi-tudinal do tubo matriz P.

Nessa modalidade, são usadas células de carga como os dispo-sitivos de medir carga de laminação 2. Elas são constituídas de modo a se-rem capazes de continuamente medir a carga de laminação aplicada ao cor-po oco P em cada uma das plataformas N0 1 - N0 5 na direção longitudinaldo corpo oco P. Um dispositivo de medição de carga de laminação de acor-do com a presente invenção não é limitado a uma célula de carga, e podedeterminar a carga de laminação, por exemplo, através de cálculo baseadona pressão aplicada por um dispositivo de pressão hidráulica que ajusta aposição de laminação dos cilindros ranhurados R em cada plataforma.

A unidade de decisão 3 recebe como entradas o valor medido daespessura da parede (a média da espessura da parede) no tubo laminadoem cada uma das direções de redução (1ch e 2ch) do corpo oco P medidapelo calibrador de espessura da parede 1 e o valor medido da carga de la-minação para cada uma das plataformas N0 1 - N0 5 medidas pelos dispositi-vos de medir carga de laminação 2. Com base nesses dados de entrada, aunidade de decisão 3 determina se uma falha no tubo matriz P ocorreu. Aunidade de decisão 3 determina que uma falha se desenvolveu no tubo ma-triz P quando o valor medido da espessura da parede em qualquer uma dasdireções de redução localmente varia pelo menos uma quantidade prede-terminada e quando o valor medido da carga de laminação em quaisquerdas plataformas varia pelo menos uma quantidade predeterminada.

A figura 3 representa gráficos mostrando um exemplo dos valo-res medidos da espessura da parede medida pelo calibrador de espessurada parede 1 da figura 1 e o valor medido da carga de laminação medida porum dispositivo de medir carga de laminação 2 da figura 1 para um tubo ma-triz em que uma falha de perfuração se desenvolveu. A figura 3(a) mostra ovalor medido da espessura da parede na direção de redução 1ch da figura 2,e a figura 3(b) mostra o valor medido da espessura da parede na direção deredução 2ch na figura 2. A figura 3(c) mostra o valor medido da carga delaminação para a plataforma N0 2. A distância (m) da extremidade frontal dotubo que é o eixo horizontal nos gráficos das figuras 3(a) - 3(c) mostra a dis-tância da extremidade frontal do tubo matriz P depois da laminação, e nográfico da figura 3(c), ela foi calculada por conversão do tempo desde quan-do o corpo oco P é agarrado pelos cilindros na plataforma N0 2 até ele pas-sar a plataforma no comprimento do tubo matriz P.

No caso mostrado nos gráficos da figura 3, a unidade de decisão3 primeiro compara o valor medido da espessura da parede em cada umadas direções de redução 1ch e direções de redução 2ch com um valor limitepredeterminado.

Nesse momento, de modo a eliminar as variações leves na es-pessura da parede produzida até quando as falhas não estão ocorrendo, ovalor medido da espessura da parede em cada uma das direções de redu-ção 1ch e 2ch pode ser diferenciado na direção longitudinal do tubo matriz P,e os dados depois da diferenciação podem ser comparados com um valorlimite predeterminado. Alternativamente, o valor medido da espessura daparede em cada uma das direções de redução 1ch e 2ch para um tubo ma-triz P normal sem falhas pode ser previamente armazenado, e a diferençaentre esse valor e o valor medido da espessura da parede em cada uma dasdireções de redução 1ch e 2ch que foi medido pode ser comparada com umvalor limite predeterminado.

Quando o valor limite é excedido em locais A1 do valor medidoda espessura da parede na direção de redução 2ch mostrada na figura 3(b),é decidido que o valor medido da espessura da parede em locais A1 varioulocalmente por pelo menos uma quantidade predeterminada.

O valor limite pode ser um valor absoluto, ou pode ser uma ra-zão com respeito à espessura da parede do tubo matriz. Por exemplo, quan-do da fabricação de um tubo matriz com uma espessura de parede de 20mm, pode ser decidido que uma falha de perfuração se desenvolveu se exis-te uma porção onde a espessura da parede diminuiu por pelo menos 2 mm,e pode ser decidido que uma falha de prega se desenvolveu se existe umaporção onde a espessura da parede diminuiu por pelo menos 2 mm. Se 20%da espessura da parede de um tubo matriz é feito um valor limite, pode serdecidido que uma falha de perfuração se desenvolveu se existe uma porçãoonde a espessura da parede diminuiu por pelo menos 4 mm, e pode ser de-cidido que uma falha de prega se desenvolveu se existe uma porção onde aespessura da parede aumentou pelo menos 4 mm.Depois, a unidade de decisão 3 determina se o valor medido dacarga de laminação em cada uma das plataformas variou localmente pelomenos uma quantidade predeterminada. Isto é, na mesma maneira que ocaso acima descrito com respeito ao valor medido da espessura da parede,o valor medido da carga de laminação em cada plataforma é comparadocom um valor limite predeterminado.

Nesse momento, os valores medidos da carga de laminação nasplataformas podem ser diferenciados com respeito à direção longitudinal docorpo oco P de modo a eliminar leves variações em carga de laminação quese desenvolvem até quando as falhas não ocorreram, e os dados depois dotratamento de diferenciação podem ser comparados com um valor limitepredeterminado. Alternativamente, o valor medido da carga de laminação emcada plataforma para um tubo matriz P normal em que as falhas não se de-senvolveram pode ser previamente armazenado, e a diferença entre esse eo valor medido da carga de laminação medida em cada plataforma pode sercomparado com um valor limite predeterminado.

Quando o valor limite é excedido em local A2 do gráfico da figura3(c) que está no local do valor medido da carga de laminação que corres-ponde à plataforma N0 2, é decidido que o valor medido da carga de Iamina-ção no local A2 foi localmente variado por pelo menos uma quantidade pre-determinada.

O valor limite da carga para uso em decisão é preferivelmenteuma razão. Um valor médio prognosticado da carga de laminação pode serpreliminarmente determinado tanto por cálculo numérico quanto empirica-mente de registro prévio de cargas de laminação, e uma variação em cargapor pelo menos 20%, por exemplo, do valor prognosticado da carga pode serfeito um valor limite para uso em decisão.

Quando o valor medido da espessura da parede somente emuma direção de redução certa 2ch localmente varia como no exemplo dafigura 3, não é sempre necessário decidir se os valores medidos da carga delaminação em todas as plataformas estão localmente variando pelo menosuma quantidade predeterminada, e pode ser suficiente para decidir se osvalores medidos da carga de laminação estão localmente variando pelo me-nos uma quantidade predeterminada nas plataformas de números pares, istoé, das plataformas N0 2 e N0 4 tendo essa direção de redução 2ch.

Quando o valor medido da espessura da parede em qualquerdas direções de redução varia localmente pelo menos uma quantidade pre-determinada (no exemplo mostrado nos gráficos da figura 3, o valor medidoda espessura da parede em direção de redução 2ch varia tal quantidade), eo valor medido da carga de laminação em qualquer das plataformas varialocalmente pelo menos uma quantidade predeterminada (no exemplo mos-trado nos gráficos da figura 3, o valor medido da carga de laminação na pla-taforma N0 2 varia tal quantidade), a unidade de decisão 3 decide que umafalha se desenvolveu no tubo matriz P, e gera um alarme de uma maneiraadequada tal como por geração de um som de alarme de um alto-falanteinstalado na sala de controle ou através de produção de lampejos de umalâmpada instalada em um painel de controle na sala de controle.

Nesse momento, no exemplo mostrado nos gráficos da figura 3,a causa da ocorrência de falhas é imediatamente identificada como lamina-ção na plataforma N0 2. Por conseguinte, de modo a rapidamente lidar comessa situação, uma advertência é preferivelmente emitida não somente comrespeito à ocorrência de uma falha mas com respeito ao número da plata-forma que foi a causa da ocorrência da falha.

No exemplo mostrado nos gráficos da figura 3, o valor medidoda espessura da parede foi localmente diminuído, então é ainda mais prefe-rível que um alarme seja emitido para produzir notificação que existe umaalta possibilidade de que a falha que foi decidida ter sido desenvolvida éuma falha de perfuração ou uma falha de indentação da superfície interna demodo a tornar possível mais rapidamente e com mais precisão tomar con-tramedidas depois do alarme.

No exemplo mostrado na figura 3, no caso em que um alarme égerado para indicar que uma falha de perfuração ou uma falha de indenta-ção na superfície interna causada pela plataforma N0 2 se desenvolveu, ooperador pode, por exemplo, operar a unidade de controle para o Iaminadorde mandril M mostrado na figura 1 para controlar a fenda de cilindro dos ci-lindros ranhurados R instalados na plataforma N0 2 de modo a abrir mais.Como resultado, a ocorrência de falhas de perfuração em tubos matrizes P aserem laminados depois pode ser suprimida.

As causas da ocorrência de uma falha de perfuração incluem aforça de tração que atua no tubo entre as plataformas de um Iaminador demandril sendo muito grande e a redução de laminação em uma plataformasendo muito grande. No caso anterior, a velocidade rotacional dos cilindrosranhurados R pode ser ajustada de modo a reduzir a tensão entre as plata-formas. No último caso, é eficiente aumentar a ranhura entre os cilindrosranhurados R dessa plataforma. Pode ser determinado se a causa é a ante-rior ou a última por averiguação da variação na carga.

A figura 4 apresenta gráficos mostrando um exemplo dos valoresmedidos da espessura da parede medida pelo calibrador de espessura daparede 1 na figura 1 e o valor medido da carga de laminação medida atravésde um dispositivo de medir carga de laminação 2 na figura 1. A figura 4(a)mostra o valor medido da espessura da parede em direção de redução 1ch,a figura 4(b) mostra o valor medido da espessura da parede na direção deredução 2ch, e a figura 4(c) mostra o valor medido da carga de laminaçãopara a plataforma N0 5. Os eixos horizontais e os eixos verticais nos gráficosdas figuras 4(a) - 4(c) são os mesmos que os eixos horizontais e os eixosverticais nos gráficos das figuras 3(a) - 3(c).

Também no exemplo mostrado nos gráficos da figura 4, a unida-de de decisão 3 primeiro compara o valor medido da espessura da paredeem cada uma das direções de redução 1ch e 2ch com um valor limite prede-terminado correspondente. Então, quando o valor medido da espessura daparede na direção de redução 1ch mostrado no gráfico da figura 4(a) excedeo valor limite no local B1, é decidido que o valor medido da espessura daparede está localmente variando pelo menos uma quantidade predetermina-da no local B1.

A seguir, a unidade de decisão 3 determina se o valor medido dacarga de laminação em cada plataforma está localmente variando pelo me-nos uma quantidade predeterminada. Isto é, da mesma maneira que para ovalor medido descrito acima da espessura da parede, o valor medido da car-ga de laminação em cada plataforma é comparado com um valor limite pre-determinado correspondente. Quando o limite é excedido no local B2 mos-trado na figura 4(c) que é o local do valor medido da carga de laminação pa-ra a plataforma N0 5, é decidido que o valor medido da carga de laminaçãono local B2 está localmente variando pelo menos uma quantidade predeter-minada.

No exemplo mostrado nos gráficos da figura 4, quando o valormedido da espessura da parede somente em uma direção de redução 1chcerta está localmente variando, não é sempre necessário decidir se os valo-res medidos da carga de laminação em todas as plataformas estão local-mente variando pelo menos uma quantidade predeterminada, e pode sersuficiente para decidir se os valores medidos da carga de laminação nasplataformas de números ímpares, isto é, a plataforma N0 1, a N0 3, e a N0 5tendo a direção de redução 1ch predeterminada estão localmente variandopelo menos uma quantidade predeterminada.

Quando o valor medido da espessura da parede em qualquerdireção de redução varia pelo menos uma quantidade predeterminada (ovalor medido da espessura da parede para 1ch varia por tal quantidade noexemplo mostrado nos gráficos da figura 4) e o valor medido da carga delaminação em qualquer plataforma varia localmente pelo menos uma quanti-dade predeterminada (o valor medido da carga de laminação para a plata-forma N0 5 varia tal quantidade no exemplo mostrado na figura 4), a unidadede decisão 3 decide que uma falha se desenvolveu no tubo matriz P e geraum alarme.

Nesse caso, no exemplo mostrado nos gráficos da figura 4, podeser determinado que a causa da ocorrência da falha é a plataforma N0 5,então é preferível gerar um alarme que indique não somente a ocorrência deuma falha mas também o número da plataforma que é a causa da ocorrênciada falha de modo a tornar possível então rapidamente executar contramedi-das adequadas.No exemplo mostrado nos gráficos da figura 4, o valor medidoda espessura da parede aumentou localmente, então é ainda mais preferívelgerar um alarme que também indique que existe uma alta possibilidade quea falha seja uma falha de prega.

No exemplo mostrado nos gráficos da figura 4, quando um alar-me é gerado indicando que uma falha de prega causada pela plataforma N0ocorreu, o operador pode operar a unidade de controle para o Iaminadorde mandril M na figura 1 de modo a diminuir a velocidade rotacional dos ci-lindros ranhurados R instalados na plataforma N0 4, executando dessa ma-neira tal controle que a tensão entre a plataforma N0 4 e a plataforma N0 5 éaumentada. Como resultado, a ocorrência de falhas de prega em tubos ma-trizes P a serem posteriormente laminados pode ser suprimida. A causa daocorrência de falhas de prega é uma excessiva força compressiva que atuano tubo entre as plataformas do Iaminador de mandril. Por conseguinte, avelocidade rotacional dos cilindros ranhurados R pode ser ajustada de modoa aumentar a tensão entre as plataformas.

Dessa maneira, de acordo com essa modalidade, as falhas taiscomo as falhas de indentação na superfície interna, falhas de perfuração, efalhas de prega que se desenvolvem em um tubo matriz fabricado por Iami-nação de um corpo oco usando um Iaminador de mandril M podem ser au-tomaticamente detectadas com alta precisão.

Por conseguinte, gerando um alarme ou o similar quando umafalha que está ocorrendo no tubo matriz é automaticamente detectada,mesmo em um Iayout de recurso tendo uma sala de controle disposta em umlocal remoto de um Iaminador de mandril Μ, o operador pode imediatamentecessar as operações e identificar a causa da ocorrência de falhas e rapida-mente tomar contramedidas, então a ocorrência de um grande número deprodutos defeituosos pode ser impedida adiantadamente.

Quando somente o valor medido da espessura da parede emqualquer uma das direções de redução varia localmente, no caso de umaplataforma de dois cilindros, pode ser decidido que uma falha está ocorrendodevido à laminação tanto em uma plataforma de números ímpares quantoem uma plataforma de números pares tendo essa direção de redução.Quando somente o valor medido da carga de laminação em qualquer dasplataformas está variando localmente, pode ser decidido que uma falha estáocorrendo da laminação nessa plataforma. Por conseguinte, uma contrame-dida contra a ocorrência de falhas pode ser rapidamente executada.

Na explanação de uma modalidade acima, foi dado um exemplodo caso em que um aparelho de detecção de falha de acordo com a presen-te invenção é aplicado a um Iaminador de mandril de dois cilindros. No en-tanto, a presente invenção não é limitada a isso, e pode ser aplicada damesma maneira a um Iaminador de mandril de quatro cilindros tendo quatrocilindros ranhurados com as direções de redução em um ângulo de 90° comrespeito um ao outro, ou um Iaminador de mandril de três cilindros tendo trêscilindros ranhurados instalados com as direções de redução em um ângulode 120° com respeito um ao outro e com a direção de redução dos cilindrosdiferindo por 60° entre as plataformas adjacentes.

Na explanação da modalidade acima descrita, um exemplo foidado do caso em que a unidade de controle para o Iaminador de mandril e aunidade de decisão 3 na figura 1 são separadamente constituídas. No entan-to, a presente invenção não é limitada a isso, e a unidade de controle podetambém executar a função da unidade de decisão 3. Em uma unidade decontrole para um Iaminador de mandril típico, os resultados de medição porum calibrador de espessura da parede 1 instalado no lado de saída e os re-sultados de medição de dispositivos de medir carga de laminação 2 são mui-tas vezes entrada para a unidade de controle. Por conseguinte, programan-do uma unidade de controle que pode executar a mesma operação que aunidade de decisão 3, a unidade de controle pode também ser usada comoa unidade de decisão 3, e o custo de toda a aparelhagem pode ser diminuí-do.

Exemplo 1

A presente invenção será explanada mais especificamente en-quanto em referência aos exemplos.

Uma unidade de detecção de falha 100 de acordo com a moda-Iidade mostrada na figura 1 foi aplicada a um Iaminador de mandril M de doiscilindros, e foi decidido se havia ocorrência de uma falha em um tubo matrizatravés da unidade de decisão 3. Quando foi decidido pela unidade que umafalha ocorreu, as ranhuras dos cilindros e a velocidade rotacional dos cilin-dros ranhurados R usados para laminação de um corpo oco P foram ajusta-das de acordo com o resultado da decisão.

Nesse exemplo, o valor limite para a espessura da parede foiajustado para ser 20% da espessura da parede alvo do tubo matriz, e o valorlimite da carga de laminação foi ajustado para ser 20% da média da cargade laminação para tubos matrizes previamente laminados tendo o mesmotamanho e material.

Como resultado, a taxa de ocorrência de falhas em um tubo ma-triz (o número de tubos matrizes P em que uma falha ocorreu/número detubos matrizes P sendo laminados χ 100) poderia ser marcadamente diminu-ida para 0,03% comparada ao valor de 0,2% antes da aplicação da presenteinvenção para detecção automática de falhas.

Listagem de Referências

1. calibrador de espessura da parede

2. dispositivo de medir carga de laminação

3. unidade de decisão

4. falha de indentação

5. orifício

6. porção pregueada

11 a, 12a. projetor de raio γ

11b, 12b. receptor de raio γ

100. aparelho de detecção de falha

M. Iaminadorde mandril

B. barra de mandril

P. corpo oco ou tubo matriz

Q. cilindro ranhurado

Claims

1. Aparelho de detecção de falha (100) para um tubo matriz queé fabricado por laminação de um corpo oco (P) em um Iaminador de mandril(M) tendo uma pluralidade de plataformas (1 - 5), caracterizado pelo fatode que compreende:um calibrador de espessura de parede (1) instalado no lado desaída do Iaminador de mandril (M) para medir a espessura da parede do tu-bo matriz nas direções de laminação de um corpo oco (P) que está sendolaminado na pluralidade de plataformas (1 - 5) do Iaminador de mandril (M)1um dispositivo de medir carga de laminação (2) instalado emcada uma das pluralidades de plataformas (1 - 5) para medir a carga de la-minação em cada plataforma, euma unidade de decisão (3) que determina, baseada no valormedido da espessura da parede do tubo matriz nas direções de laminaçãode um corpo oco (P) na pluralidade de plataformas (1 - 5) que é medida aolongo da direção longitudinal do tubo matriz pelo calibrador de espessura deparede e o valor medido da carga de laminação em cada uma das pluralida-des de plataformas (1 - 5) que é medido pelo dispositivo de medir carga delaminação (2), que uma falha se desenvolve no tubo matriz quando o valormedido da espessura da parede em qualquer uma das direções de lamina-ção localmente varia pelo menos uma quantidade predeterminada e quandoo valor medido da carga de laminação em quaisquer das plataformas (1 - 5)varia pelo menos uma quantidade predeterminada.

2. Método de detecção de falha para um tubo matriz que é fabri-cado por laminação de um corpo oco (P) em um Iaminador de mandril (M)tendo uma pluralidade de plataformas (1 - 5), caracterizado pelo fato deque mede a espessura da parede do tubo matriz nas direções de laminaçãode um corpo oco (P) sendo laminado na pluralidade de plataformas (1 - 5)usando um calibrador de espessura de parede (1) instalado no lado de saídado Iaminador de mandril (M), mede a carga de laminação em cada uma daspluralidades de plataformas (1 - 5), e determina que uma falha ocorre no tu-bo matriz quando o valor medido da espessura da parede do tubo em qual-quer uma das direções de laminação do corpo oco (P) na pluralidade de pla-taformas (1 - 5) localmente varia na direção longitudinal do tuboatriz pelomenos uma quantidade predeterminada e quando o valor medido da cargade rolamento em qualquer uma das pluralidades de plataformas (1 - 5) variapelo menos uma quantidade predeterminada.