DE3751714T2

DE3751714T2 - Verfahren und Apparatur zum Ultraschallnachweis von Rissen

Info

Publication number: DE3751714T2
Application number: DE3751714T
Authority: DE
Inventors: Yoichi C O Nippon Ste Fujikake; Takao C O Nippon Stee Sugimoto; Kiyohide C O Kabushiki Tamaki; Yoshio C O Krautkramer Udagawa
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Steel Corp; KJTD Co Ltd
Current assignee: KJTD Co Ltd
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2007-10-06
Also published as: EP0263475A2; JPS6391554A; EP0263475A3; US4821575A; EP0263475B1; JPH063440B2; DE3751714D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Erfassung durch Ultraschall von Rissen in einem geschweißten Abschnitt z. B. einer UO-Stahlröhre.
In einem wohlbekannten Verfahren für die nichtzerstörende Ultraschallprüfung von Gegenständen wie z. B. Röhren, in dem von einem Wandler ein Ultraschallwellenbündel durch einen zu überprüfenden Gegenstand geschickt wird, werden die von einer inneren Struktur des Gegenstandes reflektierten Echos erfaßt, um die Eigenschaften der inneren Struktur zu erfassen.
Genauer wird ein piezoelektrischer Kristall mittels eines elektrischen Energiesignals einem Impuls ausgesetzt, was ein Aussenden eines Ultraschallwellenbündels verursacht. Ferner ist bekannt, daß der Kristall mit der Erzeugung eines elektrischen Signals antwortet, wenn das durch den Gegenstand laufende Ultraschallwellenbündel von einem Riß reflektiert und entlang desselben Weges, auf dem es ausgesendet worden ist, zum piezoelektrischen Signal zurückkehrt. Daher ist es möglich, Risse in der inneren Struktur eines Gegenstandes zu erfassen, indem die vom Kristall erzeugten elektrischen Signale erfaßt werden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Wenn eine UO-Stahlröhre hergestellt wird, indem zuerst eine Flachstahlplatte in eine U-Form gebogen und anschließend die U-förmige Platte in eine O-Form gebogen wird und schließlich die Stumpfstoßenden der O-förmigen Röhre verschweißt werden, muß die sich ergebende UO- Stahlröhre geprüft werden, um mögliche Risse in der inneren Struktur der geschweißten Abschnitte derselben zu erfassen. Im allgemeinen wird vor den U- und O-Formungsvorgängen das Plattenwerkstück selbst geprüft.
Bei einem herkömmlichen Ultraschall-Rißerfassungsverfahren werden die Steuerung z. B. des Winkels, in dem das Ultraschallwellenbündel durch den Gegenstand läuft, und die zugehörigen arithmetischen Verfahren in einem Computer (Zentraleinheit) etc. unter der Annahme durchgeführt, daß die Stahlröhre einen vollständig kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Es ist jedoch meist unmöglich, eine Röhre, insbesondere eine UO-Röhre, zu erzeugen, die vollständig kreisförmig ist, wobei diese Abweichung der zu prüfenden Röhre von der Kreisform die Genauigkeit des Erfassungsverfahrens beeinträchtigt. Trotzdem sind im Stand der Technik keine Maßnahmen offenbart worden, die den Wirkungen dieser Abweichung von der Kreisform entgegenwirken.
Gemäß der US-A-4,195,530 werden gleiche Einfallswinkel erreicht, indem ein Wandler mit einer Schwingungsoberfläche entsprechend einer Abwicklungskurve verwendet wird. Die Verwendung eines einzelnen großen Wandlers ermöglicht es, daß die Ultraschallwellenbündel in Richtung der Dicke einer Stahlröhre mit einem gleichmäßigen Einfallswinkel auf die Stahlröhre auftreffen. Es ist jedoch schwierig, einen solchen großen Wandler mit einer komplexen Schwingungsoberfläche herzustellen. Um die gesamte Stahlröhre mit einem konstanten Einfallswinkel zu erfassen, ist es ferner erforderlich, Wandler bereitzuhalten, deren Schwingungsoberflächen den von der Größe der Stahlröhre abhängenden Abwicklungskurven entsprechen. Ferner wird der Durchmesser des durch den Erfassungsbereich der Röhre gesendeten Ultraschallwellenbündel erweitert, was zu einer geringeren Rißauflösung führt.
Die US-A-4,171,644 offenbart für eine Ultraschallprüfvorrichtung des Impuls-Echo-Typs zur Erfassung von Unregelmäßigkeiten in einem Plattenmaterial eine Vorrichtung zur Erhaltung einer konstanten Empfindlichkeit, selbst wenn die Dämpfungsrate eines Ultraschallwellenbündels durch die Eigenschaften eines zu prüfenden Plattenmaterials verändert werden. Die Vorrichtung umfaßt einen Kontrollwandler, der einem Suchwandler zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellenbündel gegenüberliegend angeordnet ist, um somit Risse zu erfassen, und der die vom Suchwandler ausgesendeten und durch das zu prüfende Material übertragenen Ultraschallwellenbündel empfängt, um eine Dämpfung der Ultraschallenergie durch das zu prüfende Material zu erfassen, um somit automatisch die Verstärkung des Verstärkers zu regeln und eine konstante Empfindlichkeit zu erhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschallerfassungsverfahren und eine Vorrichtung zum genauen Erfassen von Rissen insbesondere in einem geschweißten Abschnitt einer Röhre zu schaffen, indem jeglicher Unregelmäßigkeit in der Rundheit der Röhre entgegengewirkt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschallerfassungsverfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um Risse in einer Röhre genau zu erfassen, selbst wenn der Neigungswinkel eines Prüfkopfes (Wandlers) bezüglich der zu prüfenden Röhre von einer gewünschten Stellung abweicht.
Um die obenerwähnten Aufgaben zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ultraschallerfassungsverfahren gemäß Anspruch 1 geschaffen. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erfassung durch Ultraschall von Rissen gemäß Anspruch 4 geschaffen.
Da bei der obenerwähnten Anordnung der vorliegenden Erfindung Anderungen der Richtung der Ultraschallwellenbündel, d. h. Änderungen des Brechungswinkels der sich im Gegenstand ausbreitenden Strahlen aufgrund der Unregelmäßigkeiten des zu prüfenden Gegenstandes und die Neigung des Matrixprüfkopfes ständig durch Überwachen des Prüfkopfes überwacht werden, werden nur die Daten der wirksamen Wellenbündel, die momentan den zu prüfenden Abschnitt erreichen, verwendet, um die Risse in diesem Abschnitt zu erfassen, wodurch eine genaue und sicherere Erfassung von Rissen erreicht werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genau beschrieben, in welchen:
Fig. 1a-1i Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei: Fig. 1a eine schematische Ansicht einer Ultraschallerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, 1b eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der Fig. 1a ist, die die Ausbreitungswege der Ultraschallwellenbündel zeigt, Fig. 1c eine schematische Ansicht ist, die Abweichungen der Ausbreitungswege der Wellenbündel zeigt, welche durch eine Änderung der Neigung eines in Fig. 1a gezeigten Probestückes verursacht sind, Fig. 1d eine schematische Ansicht ist, die Abweichungen der Wellenbündel zeigt, die durch Änderung der Neigung eines Prüfkopfes in die zur Fig. 1c gegenüberliegende Richtung verursacht sind, Fig. 1e eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, in der zwei Kontrollprüfköpfe vorgesehen sind, Fig. 1f eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, Fig. 1g ein Flußdiagramm zur Durchführung der Erfassung von Rissen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, Fig. 1h ein Zeitablaufdiagramm des Ansteuerungsimpulses einer Sendersteuervorrichtung, des Ansteuerungsimpulses einer Empfängersteuervorrichtung sowie der reflektierten Wellenbündel anhand eines Beispiels ist und Fig. 1i ein Flußdiagramm zur Durchführung der Erfassung von Rissen gemäß der in Fig. 1e gezeigten Anordnung ist;
Fig. 2 eine Ansicht ist, die eine herkömmliche Ultraschallprüfvorrichtung mit phasengesteuerter Matrix zeigt;
Fig. 3a und 3b Ansichten sind, die ein herkömmliches Linearabtastverfahren bzw. Sektorabtastverfahren zeigen;
Fig. 4a und 4b vereinfachte Ansichten der in den Fig. 3a und 3b gezeigten Linearabtastverfahren und Sektorabtastverfahren sind;
Fig. 5 und 6 Ansichten sind, die zeigen, wie Risse in einer Stahlröhre mittels eines Linearabtastverfahren erfaßt werden;
Fig. 7a eine Ansicht ist, die ein Beispiel der Ausbreitungswege von Ultraschallwellenbündeln zeigt, die den zu prüfenden Zielbereich genau erreichen; und
Fig. 7b eine Ansicht ähnlich der Fig. 7a ist, die jedoch Abweichungen der Ultraschallwellenbündel zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche Ultraschallprüfvorrichtung mit phasengesteuerter Matrix, die z. B. in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 57-147053 offenbart ist, in der eine Matrix (Prüfkopf) mit n Kanälen von Wandlerelementen (Vibratoren) 1&sub1;, 1&sub2;, ... 1n, die in Form eines langgestreckten Elements mit schmaler Breite angeordnet sind, mit einer Ultraschallwellen-Sendereinheit 2 mit einer Gruppe mit n Kanälen von Sendern 2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n und einer Wellenempfängereinheit 3 mit einer Gruppe mit n Kanälen von Ultraschallempfängern 3&sub1;, 3&sub2;, ... 3n elektrisch verbunden ist.
Die Sendereinheit 2 ist mit einer Sendersteuervorrichtung 4 elektrisch verbunden, die Auslösesignale an die Sendereinheit 2 ausgibt, so daß die Sender 2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n Impulse erzeugen. Die Sendersteuervorrichtung 4 ist mit einem Rechner 5 elektrisch verbunden, der Programme zum Steuern der Kanäle des zu betätigenden Senders, um Ultraschallwellen zu erzeugen, sowie zum Steuern der Verzögerungszeiten zwischen den Sendern enthält. Der Ablenkungswinkel (gesteuerte Winkel) einer gewünschten Ultraschallwelle, die z. B. durch mehrere Wandlerelemente erzeugt wird, an die zu vorgegebenen Verzögerungszeiten von den Sendern 2&sub1;, 2&sub2;, ... 2n erfolgreich gesendete Impulse angelegt werden, kann durch die Verzögerungszeit festgelegt werden. Die Verzögerungszeit muß bestimmt werden, indem ferner ein Konvergenzabstand der Ultraschallwelle berücksichtigt wird.
Die reflektierten Ultraschallwellen werden von den Wandlerelementen 1&sub1;,1&sub2;, ... 1n empfangen, wobei die Wandlerelemente Impulsspannungen an die Empfänger 3&sub1;, 3&sub2; ... 3n der Empfängereinheit 3 ausgeben. Die N Signale der Empfängereinheit 3 werden nach Verstärkung von einem Analog/Digital-Umsetzer 7 (A/D-Umsetzer) in Digitalsignale umgesetzt. Wenn die Analogsignale von den Ultraschallwellenempfängern 3&sub1;, 3&sub2;, ... 3&sub3; in Digitalsignale umgesetzt werden, verändert sich der Zeitpunkt, zu dem die Umsetzung beginnt, in Abhängigkeit von den obenerwähnten Verzögerungszeiten.
Die Digitalsignale werden in einen Addierer 8 eingegeben, in welchem die Kanäle der Empfänger 3&sub1;, 3&sub2;, ... 3n in Abhängigkeit von den Signalen von der Empfängersteuervorrichtung 6 ausgewählt und addiert werden, wobei das Ergebnis des Addiervorgangs auf einer Anzeigevorrichtung 9 wie z. B. einer Wellenanzeige angezeigt wird.
Der Rechner 5 enthält Programme zur Steuerung der Verzögerungszeit, die den Beginn der Umsetzung der Analogsignale in Digitalsignale im A/D-Umsetzer 7 festlegt und die Kanäle bestimmt, die im Addierer 8 ausgewählt werden. Die Verzögerungszeiten werden vom Rechner 5 in Abhängigkeit von den gesteuerten Winkeln der Ultraschallwelle und deren Konvergenzabstand geregelt.
Bei der Ultraschallprüfvorrichtung mit phasengesteuerter Matrix ist es nämlich möglich, den gesteuerten Winkel der Ultraschallwelle, d. h. die Richtung des Ultraschallwellenbündels, sowie die Divergenz desselben durch geeignetes Einstellen der obenerwähnten Verzögerungszeit zu steuern. Bei der obenerwähnten Ultraschallprüfvorrichtung mit phasengesteuerter Matrix ist es ferner möglich, das Ultraschallwellenbündel abzulenken, ohne den Prüfkopf (Wandlerelemente) mechanisch zu bewegen. Dies wird als Elektroabtastverfahren bezeichnet.
Es gibt zwei Elektroabtastverfahren, ein Linearabtastverfahren, bei dem das Ultraschallwellenbündel durch aufeinanderfolgendes Aktivieren der Wandlerblöcke B1, B2, ... abgelenkt wird, wobei jeder Block seinerseits mehrere Wandlerelemente 1&sub1;, 1&sub2;, ... 1n besitzt, so daß das Ultraschallwellenbündel längs einer geraden Linie abtastet, wie in Fig. 3a gezeigt ist, sowie ein Sektorabtastverfahren, bei dem der gesteuerte Winkel des Ultraschallwellenbündels durch mehrere Wandler, die z. B. einem in Fig. 3a gezeigten Wandlerblock B entsprechen, gesteuert wird, indem die Verzögerungszeit so gesteuert wird, daß das Ultraschallwellenbündel in Form eines Sektors abgelenkt wird.
Es ist zu beachten, daß, obwohl das Ultraschallwellenbündel eine gewisse Breite besitzt, wie in den Fig. 3a und 3b gezeigt ist, das Wellenbündel durch eine einzelne Linie dargestellt ist, die eine Spur eines Mittelpunkts des Wellenbündels darstellt, wie der Klarheit halber in den Fig. 4a und 4b und in den anderen Zeichnungen außer den Fig. 3a und 3b gezeigt ist.
Bei der Anwendung der Ultraschallprüfvorrichtung mit phasengesteuerter Matrix auf die Erfassung von Rissen durch Ultraschall wird im allgemeinen häufiger das Linearabtastverfahren verwendet, wie z. B. in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 61-18860 offenbart ist. Fig. 5 zeigt ein Linearabtastverfahren für eine Ultraschallrißerfassung, die in JUPP Nr. 61-18860 offenbart ist. In Fig. 5, die den Prüfkopf 1 mit einer Matrix von Wandlerelementen 1&sub1;, 1&sub2;, ... 1&sub9; zeigt, besitzt jeder Wandlerblock drei benachbarte Wandlerelemente.
Um das Ultraschallwellenbündel in Fig. 5 von links nach rechts abzulenken, werden die Wandlerelemente schrittweise nacheinander aktiviert, wobei die Wellenbündel 51 bis 57 schrittweise gesendet und durch die Wandlerblöcke abgelenkt werden. Die Wellenbündel 51 bis 57 besitzen den gleichen gesteuerten Winkel α. Zuerst läuft das Wellenbündel 51, das vom ersten Wandlerblock mit den Wandlerelementen 1&sub1;, 1&sub2; und 1&sub3; ausgesendet worden ist, durch die zu prüfende Röhre 11, wobei das reflektierte Wellenbündel des Strahls 51 vom ersten Wandlerblock empfangen wird, dann läuft das zweite Wellenbündel 52, das vom zweiten Wandlerblock mit den Wandlerelementen 1&sub2;, 1&sub3; und 1&sub4; ausgesendet worden ist, durch die Röhre, wobei das reflektierende Wellenbündel desselben vom zweiten Wandlerblock empfangen wird. Der gleiche Vorgang wird schrittweise wiederholt, bis der letzte Wandlerblock erreicht ist.
Der gesteuerte Winkel des Wellenbündels wird in Abhängigkeit von dem Brechungswinkel θr, dem Einfallswinkel θi, der in Abhängigkeit von einem Kopplungsmittel, das den Zwischenraum zwischen dem Prüfkopf und der Röhre 11 ausfüllt, bestimmt werden kann, und der Stellung des Prüfkopfes 1 eingestellt. Wie oben erwähnt worden ist, kann der gesteuerte Winkel α durch die Verzögerungszeit zwischen den Wandlerelementen, wie z. B. den Wandlerelementen 1&sub1;, 1&sub2; und 1&sub3;, bestimmt werden.
Wenn zwischen den Verzögerungszeiten der Wandlerblöcke keine Unterschiede bestehen, sind die gesteuerten Winkel der Wellenbündel 51 bis 57 identisch, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Da jedoch die Stahlröhre 11 eine zylindrische Oberfläche besitzt, sind die Einfallswinkel θi der Wellenbündel 51 bis 57 unterschiedlich, wobei dementsprechend die Brechungswinkel θr unterschiedlich werden. In Fig. 5 sind die Einfallswinkel der Wellenbündel 51, 54 und 57 durch i', θi und θ und die Brechungswinkel derselben durch θr', θr bzw. θr'' dargestellt. Zwischen den Einfallswinkeln und zwischen den Brechungswinkeln gilt folgende Beziehung.
θi' < θi < θi'', θr' < θr < θr''
Die für die Rißerfassung verwendeten Wellenbündel weisen vorzugsweise den gleichen Brechungswinkel auf, da dann, wenn die Wellenbündel verschiedene Brechungswinkel aufweisen, eine Dispersion der Wellenbündel eintritt, die zu einer verringerten Empfindlichkeit des Rißerfassungsverfahrens führt.
Um das obenerwähnte Problem zu lösen, werden üblicherweise die gesteuerten Winkel α der Wellenbündel so gesteuert, das die Einfallswinkel θi und somit die Brechungswinkel θr der Wellenbündel identisch sind. Die gesteuerten Winkel können verändert werden, indem die Verzögerungszeit der Impulsausgaben an die Wandlerelemente gesteuert wird, so daß die Wellenbündel 51, 54 und 57 verschiedene gesteuerte Winkel α&sub1;, α&sub2;, α3 besitzen, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die gesteuerten Winkel α1, α2 und α3 (allgemein αi: i = 1, 2, ... n), bei welchen die Einfallswinkel und dementsprechend die Brechungswinkel konstant sind, können in Abhängigkeit von den geometrischen Bedingungen der Stahlröhre und des Prüpfkopfes, z. B. der Mittenposition des Prüfkopfes 1 in einem x-y- Koordinatensystem mit einem im Mittelpunkt 0 der Röhre 11 angeordneten Zentrum, dem Neigungswinkel des Prüfkopfes bezüglich der Röhrenoberfläche, der Anzahl der Wandlerelemente und dem Abstand der Wandlerelemente sowie dem Außendurchmesser der Stahlröhre etc. bestimmt werden.
Wie oben erwähnt, hat jedoch die Stahlröhre nicht immer einen vollständig kreisförmigen Querschnitt. Insbesondere neigt die UO-Röhre dazu, nicht kreisförmig zu sein. Es ist zu beachten, daß das arithmetische Verfahren im Rechner zur Bestimmung der gesteuerten Winkel der Ultraschallwellenbündel die Annahme zugrunde legt, daß die Stahlröhre einen vollständig kreisförmigen Querschnitt besitzt. Wenn somit die Röhre nicht kreisförmig ist, sind die gesteuerten Winkel der Wellenbündel nicht exakt und weichen von den momentanen Winkeln ab.
Zusätzlich zum Vorangegangenen können insbesondere bei einem automatischen Ultraschallrißerfassungsverfahren mögliche Vibrationen der Stahlröhre während deren Beförderung sowie Fremdmaterial, das auf der Oberfläche der Röhre haftet, wie z. B. Schweißmaterialspritzer, einen nachteiligen Einfluß auf den vorliegenden Neigungswinkel des Prüfkopfes relativ zur Röhrenoberfläche haben, was zu einer Verringerung der Genauigkeit des Erfassungsverfahrens führt.
Wenn die Einfallswinkel θi der Ultraschallwellenbündel von den vorgegebenen Winkeln abweichen, führt die Abweichung zu einer großen Abweichung bei den Brechungswinkeln θr. Dies wird im folgenden genauer erklärt.
Wenn eine Ultraschallwelle aus einem ersten Medium mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit C1 in einem Einfallswinkel von θi auf ein zweites Medium mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit C2 auftrifft, so daß die Ultraschallwelle vom zweiten Medium mit einem Brechungswinkel θr gebrochen wird, gilt nach dem Brechungsgesetz folgende Beziehung:
C1 sin θr = C2 sin θi
Unter der Annahme, daß das erste Medium das obenerwähnte Kopplungsmittel ist, welches üblicherweise Wasser ist, und das zweite Medium ein Stahl ist, beträgt C1 = 1480 m/s und C2 = 3230 m/s.
Wenn daher angenommen wird, daß θi = 25,5º ist, gilt θr = 70º.
Wenn sich der Einfallswinkel θi um 1º auf 26,5º ändert, wird der Brechungswinkel θr gleich 76,9º (θr = 76,9º). Wie aus diesem Ergebnis ersichtlich ist, verursacht eine Veränderung des Einfallswinkels um 1º eine Abweichung des Brechungswinkels um 6,9º, so daß sich das gebrochene Wellenbündel aus dem gewünschten Erfassungsbereich, wie z. B. einem geschweißten Abschnitt der UO-Röhre, bewegen kann.
Die Fig. 7a und 7b zeigen Ausbreitungswege der Ultraschallwellenbündel in einem Ultraschallrißerfassungsverfahren zum Erfassen eines oberen Abschnitts des geschweißten Abschnitts 12 nahe dem äußeren Umfang der Röhre 11 mittels des in Fig. 6 gezeigten Verfahrens. In Fig. 7a erreichen die gebrochenen Wellenbündel 61 bis 69 genau den beabsichtigten oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre 11. Im Gegensatz dazu verändert sich in Fig. 7b der Einfallswinkel im Vergleich zu Fig. 7a um 0,5º, so daß sich die gebrochenen Wellenbündel 61 bis 69 aus dem oberen Abschnitt des zu prüfenden geschweißten Abschnitts 12 bewegen.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen. Das heißt, die vorliegende Erfindung zielt auf eine Verwirklichung einer genauen Ultraschallrißerfassung, selbst wenn die zu prüfende Röhre einen nicht kreisförmigen Querschnitt besitzt oder die Neigung des Prüfkopfes 1 von einem vorgegebenen Wert abweicht.
Um die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Änderung der Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwellenbündel aufgrund der Unregelmäßigkeit der Röhrenoberfläche und der Neigung des Prüfkopfes ständig überwacht, um Ultraschallwellenbündel zu erfassen, die den Zielbereich (Schweißabschnitt) der Röhre erreichen.
Die Fig. 1a bis 1i zeigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1a ist der Prüfkopf 1 mit einer Matrix von Wandlerelementen 1&sub1;, 1&sub2;, ... 1i (Fig. 3a) mittels einer Koppelvorrichtung 10 mit einem (nicht gezeigten) Kopplungsmittel wie z. B. Wasser gekoppelt. Wie allgemein bekannt ist, beseitigt das Kopplungsmittel, mit dem der Zwischenraum zwischen dem Prüfkopf 1 und der Röhre 11 ausgefüllt ist, die Luft, die ansonsten im Zwischenraum zwischen dem Prüfkopf 1 und der Röhre 11 vorhanden wäre und die das vom Prüfkopf 1 ausgesendete Ultraschallwellenbündel stark brechen würde.
Fig. 1b zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ultraschallwellenbündels, das von dem in Fig. 1a gezeigten Prüfkopf 1 zur Röhre 11 übertragen wird.
Der Prüfkopf 1 sendet Ultraschallwellenbündel 21 bis 29 nach dem Sektorabtastverfahren, wie in Fig. 3b gezeigt ist, entsprechend den Anweisungen des Rechners 5, denen vorgegebene Bedingungen zugrundeliegen, wie z. B. der Durchmesser und die Dicke der Röhre 11, die Position und Neigung des Prüfkopfes 1 sowie die Einfallswinkel der vom Prüfkopf 1 ausgesendeten Ultraschallwellenbündel etc. Bei der Sektorabtastung werden die Wellenbündel über einen relativ breiten Bereich abgelenkt. Das heißt, wie in Fig. 1a zu sehen ist, die abgelenkten gebrochenen Wellenbündel 31 bis 39, die den Wellenbündeln 21 bis 29 entsprechen, erreichen den oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre und breite Bereiche in der Umgebung des geschweißten Abschnitts 12 auf gegenüberliegenden Seiten desselben, so daß in der dargestellten Ausführungsform die Wellenbündel 31, 32 und 33 den linken Seitenbereich des geschweißten Abschnitts 12 und die Wellenbündel 37, 38 und 39 entsprechend den rechten Seitenbereich des geschweißten Abschnitts 12 erreichen. Daher können die Wellenbündel 37, 38 und 39 sowie einige der Wellenbündel 31, 32 und 33 einen Riß im oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 in dem in Fig. 1a gezeigten Zustand, in dem keine Abweichung der Einfallswinkel der Ultraschallwellenbündel vorhanden sind, nicht erfassen.
Wenn die Wellenbündel 21 bis 29 auf die Röhre 11 auftreffen, werden sie von der Röhre 11 entsprechend dem Brechungsgesetz gebrochen und werden zu den Wellenbündeln 31 bis 39. Die Brechungswinkel der Wellenbündel 21 bis 29 verändern sich in Abhängigkeit vom Oberflächenpofil der Röhre und der Neigung des Prüfkopfes 1 etc. Die gebrochenen Wellenbündel 31 bis 39 breiten sich in der Röhre und im geschweißten Abschnitt 12 aus. Wenn in der Röhre oder im geschweißten Abschnitt 12 ein Riß vorhanden ist, werden die gebrochenen Wellenbündel vom Riß reflektiert, wobei das reflektierte Wellenbündel vom Prüfkopf 1 empfangen und der Riß erfaßt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung sollen hauptsächlich die Risse im geschweißten Abschnitt 12 erfaßt werden, obwohl die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Dies liegt daran, das im allgemeinen Risse in anderen Abschnitten, außer dem geschweißten Abschnitt, erfaßt werden, bevor das Plattenwerkstück in eine UO-Röhrenform gebogen wird, wie oben erwähnt worden ist.
Die vom Riß im geschweißten Abschnitt reflektierten Wellenbündel können auf die gleiche Weise erfaßt werden, wie oben mit Bezug auf Fig. 2 erwähnt worden ist, wobei der Empfang der reflektierten Wellenbündel durch den Prüfkopf 1 ebenso mit einem Sektorabtastverfahren durchgeführt wird.
Bei dem Erfassungsvorgang mittels des Sektorabtastverfahrens ist jedoch nicht garantiert, daß sich die Ultraschallwellenstrahlen in der Röhre längs der erwünschten oder beabsichtigten Wege ausbreiten, da sich die Brechungswinkel der Wellenbündel in Abhängigkeit vom Oberflächenprofil der Röhre 11 und dem Neigungswinkel des Prüfkopfes 1 verändern.
Um die Ausbreitung der Wellenbündel zu bestätigen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung in der Umgebung des geschweißten Abschnitts 12 ein Kontrollprüfkopf 13 zum Empfangen der Wellenbündel angeordnet. Der Kontrollprüfkopf 13 ist mit einem Ultraschallwellenempfänger 14 elektrisch verbunden, der mit der Sendersteuervorrichtung 4 verbunden ist und in Abhängigkeit von den Steuersignalen der Sendersteuervorrichtung 4 mit einer geeigneten Zeitsteuerung nacheinander die Wellenbündel 31 bis 39 empfängt. Die Wellenbündelausbreitungswege können aus der geometrischen Anordnung des Matrixprüfkopfes 1 und des Kontrollprüfkopfes 13 berechnet werden.
Zuerst wird in Abhängigkeit von den Steuersignalen der Sendersteuervorrichtung 4, die in Abhängigkeit von den Steuersignalen des Rechners 5 angesteuert wird, als Antwort auf den gesendeten Impuls der Sendereinheit 2 vom Prüfkopf 1 das Wellenbündel 31 gesendet. Da der Prüfkopf 1 Ultraschallwellenbündel sendet und empfängt, wird gleichzeitig mit dem Ansteuern der Sendersteuervorrichtung oder nach einer Verzögerungszeit, die bestimmt wird, indem die von den reflektierten Wellenbündeln zur Rückkehr zum Prüfkopf 1 benötigte Zeitspanne berücksichtigt wird, als Antwort auf die Steuersignale vom Rechner 5 die Empfängersteuervorrichtung 6 angesteuert.
Für alle Ultraschallwellenbündel, wie z. B. für das Wellenbündel 32, wird die Sendersteuervorrichtung 4 mit einem Ansteuerungsimpuls erregt, wobei gleichzeitig oder anschließend die Empfängersteuervorrichtung 6 mit einem Ansteuerungsimpuls mit einer vorgegebenen Impulsbreite w&sub0;, die der Zeitspanne zwischen den Punkten S&sub1; und S&sub2; (Fig. 1a), die auf gegenüberliegenden Seiten des geschweißten Abschnitts 12 angeordnet sind, entspricht, z. B. mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit t&sub0; erregt, wie in Fig. 1h gezeigt ist. Die Verzögerungszeit t&sub0; kann in Abhängigkeit von der Zeitspanne bestimmt werden, die die Wellenbündel benötigen, um zum Prüfkopf 1 zurückzukehren. Die Verzögerungszeit kann 0 sein. Die Impulsbreite w&sub0; der Ansteuerungsimpulse der Empfängersteuervorrichtung 6 kann in Abhängigkeit von den Ausbreitungswegen der Wellenbündel in der Röhre bestimmt werden. Das heißt, es ist ausreichend, nur die Abschnitte der Wellenbündel zu erfassen, die den geschweißten Abschnitt 12 und die Umgebung desselben überdecken, um einen Riß im geschweißten Abschnitt 12 zu erfassen. Das heißt, es werden nur die Signale innerhalb eines vorgegebenen Tores erfaßt.
Wenn im geschweißten Abschnitt 12 ein Riß vorhanden ist, zeigt das reflektierte Wellenbündel ein Echo, wie in Fig. 1h gezeigt ist.
Ein Spitzenwertdetektor 15 erfaßt Spitzenwerte der jeweiligen Wellenbündel 31 bis 39 innerhalb eines vorgegebenen Tores, wobei die erfaßten Daten in den Rechner 5 eingegeben werden.
Da der Rechner 5 die Sendersteuervorrichtung 4 steuert, wie oben erwähnt ist, entsprechen die Daten der vom Spitzenwertdetektor erfaßten Spitzenwerte den Wellenbündeln 31 bis 39.
Wenn die Spitzenwerte vom Spitzenwertdetektor 15 erfaßt werden, kann die Erfassung für Signale innerhalb eines vorgegebenen Tores ähnlich der Erfassung des Risses durchgeführt werden. Das heißt, es können die Signale der Ultraschallwellenbündel in der Umgebung ihrer Schnittpunkte mit der äußeren Oberfläche der Röhre 1 erfaßt werden.
Im Rechner 5 werden in Schritt 101, der in Fig. 1g gezeigt ist, die Spitzenwerte der Wellenbündel 31 bis 39 verglichen, um einen maximalen Spitzenwert zu erfassen. Der maximale Spitzenwert entspricht einem Wellenbündel, der dem Prüfkopf 13 am nächsten liegt. Bei der in Fig. 1a dargestellten-Ausführungsform weist das Wellenbündel 37 den maximalen Spitzenwert auf.
Das Wellenbündel mit dem maximalen Spitzenwert wird hier als Pilotwellenbündel bezeichnet. Das heißt, bei der dargestellten Ausführungsform ist das Wellenbündel 37 ein Pilotwellenbündel. Danach kann anhand des Pilotwellenbündels im Schritt 103 ein Wellenbündel bestimmt werden, das den oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre erreicht und das vom Pilotwellenbündel am weitesten entfernt ist. Dieses entfernteste Wellenbündel wird hier als abgesetztes Wellenbündel bezeichnet. Das heißt, da die Daten der Positionsbeziehung zwischen dem Prüfkopf 1 und der Röhre 11, der Abtastabstand der Wellenbündel im Sektorabtastverfahren sowie der Außendurchmesser und die Dicke der Röhre 11 etc. im voraus im Rechner 5 gespeichert sind, ist es möglich, die Ausbreitungswege der Wellenbündel anhand dieser Daten vorherzusagen. Das heißt, durch Verwendung des Pilotwellenbündels als Referenz ist es möglich, das abgesetzte Wellenbündel zu bestimmen. Dann werden im Schritt 105 die wirksamen Wellenbündel bestimmt, die zwischen dem Pilotwellenbündel und dem abgesetzten Wellenbündel liegen und den oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre 11 erreichen. Bei der in Fig. 1a gezeigten Ausführungsform ist das Wellenbündel 33 das abgesetzte Wellenbündel, während die Wellenbündel 34, 35 und 36 die wirksamen Wellenbündel sind. Die Anzahl der wirksamen Wellenbündel beträgt bei der dargestellten Ausführungsform drei. Wenn die wirksamen Wellenbündel ausgewählt sind, kann schließlich die Rißerfassung durchgeführt werden, indem nur die Daten der effektiven Wellenbündel verwendet werden.
Es ist möglich, das abgesetzte Wellenbündel in die wirksamen Wellenbündel einzuschließen. Das heißt, bei diesem Konzept ist das abgesetzte Wellenbündel 33 eines der wirksamen Wellenbündel. Ferner ist es möglich, das abgesetzten Wellenbündel optional zu definieren. Es ist zu beachten, daß alle Wellenbündel zwischen dem abgesetzten Wellenbündel und dem Pilotwellenbündel nicht immer wirksame Wellenbündel sind, was von der Auswahl der abgesetzten Wellenbündel und der Pilotwellenbündel abhängt. Wenn z. B. in Fig. 1a der Kontrollprüfkopf 13 in der Umgebung der Wellenbündel 38 angeordnet wäre, wäre das Wellenbündel 38 das Pilotwellenbündel. In diesem Fall ist das Wellenbündel 37 kein wirksames Wellenbündel. Das heißt, nur einige der Wellenbündel zwischen dem Pilotwellenbündel und dem abgesetzten Wellenbündel können als wirksamen Wellenbündel festgelegt werden.
Allgemein ausgedrückt können beim Sektorabtastverfahren zum Prüfen einer Röhre die Auftreffpunkte der Ultraschallwellenstrahlen auf der Röhre als im wesentlichen konstant betrachtet werden, wie in Fig. 1a gezeigt ist, wobei entsprechend angenommen werden kann, daß die Abweichung der Richtung (Brechungswinkel) der Wellenbündel aufgrund der Unregelmäßigkeit der Röhre und der Veränderung der Neigung des Prüfkopfes 1 für alle Strahlen mit der gleichen Tendenz auftritt. Gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die wirksamen Wellenbündel, die zur Erfassung des Risses verwendet werden können, aus den Daten des Kontrollprüfkopfes 13 bestimmt werden, kann daher eine sehr präzise Erfassung erwartet werden.
Der Kontrollprüfkopf 13 kann entweder richtungsabhängig oder richtungsunabhängig sein. Wenn ein richtungsabhängiger Prüfkopf verwendet wird, der bezüglich des Empfangs der Wellenbündel richtungsabhängig ist, werden die Winkel der zu empfangenden Wellenbündel in Abhängigkeit von den Positionen des Matrixprüfkopfes 1 und des Kontrollprüfkopfes 13 sowie dem Durchmesser und der Dicke der Röhre 11 bestimmt. Wenn ein Winkelprüfkopf verwendet wird, kann dementsprechend die Neigung des Wandlers in Abhängigkeit von den Winkeln der Wellenbündel bestimmt werden. Wenn ein Matrixprüfkopf verwendet wird, kann die Verzögerungszeit zur Steuerung der Ultraschallwellenbündel in Abhängigkeit von den Winkeln der Wellenbündel bestimmt werden.
Fig. 1c zeigt eine Position, in der die Neigung des Matrixprüfkopfes 1 im Vergleich zu der in Fig. 1a gezeigten Position um +0,5º abweicht. In der Fig. 1c ist das Wellenbündel 38 das Pilotwellenbündel, während das Wellenbündel 34 das abgesetzte Wellenbündel ist. Die effektiven Wellenbündel sind die Wellenbündel 35, 36 und 37. Entsprechend werden bei der in Fig. 1c gezeigten Ausführungsform die Daten der drei wirksamen Wellenbündel 35, 36 und 37 verwendet, um den Riß im oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre 11 zu erfassen.
Fig. 1d zeigt eine Position, in der die Neigung des Prüfkopfes 1 im Vergleich zu der in Fig. 1a gezeigten Position um -0,5º abweicht. In Fig. 1d ist das Wellenbündel 36 das Pilotwellenbündel, während das Wellenbündel 31 das abgesetzte Wellenbündel ist. Die wirksamen Wellenbündel sind die Wellenbündel 32, 33, 34 und 35. Diese vier wirksamen Wellenbündel werden verwendet, um den Riß im oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre 11 zu erfassen.
Der Kontrollprüfkopf 13 und der Matrixprüfkopf 1 sind bei der dargestellten Ausführungsform voneinander unabhängig mit dem jeweiligen Kopplungsmittel, z. B. Wasser, gekoppelt. Alternativ ist es möglich, beide Prüfköpfe mit einem gemeinsamen Kopplungsmittel zu koppeln. Das heißt, bei dieser Alternative sind die Prüfköpfe 1 und 13 z. B. in einem Wasserbehälter 50 angeordnet, wie in Fig. 1c durch eine strichpunktierte Linie 50 gezeigt ist.
Ferner ist es möglich, das Sektorabtastverfahren und das Linearabtastverfahren zu kombinieren. Das heißt, eine Matrix einer größeren Anzahl von Wandlerelementen 1&sub1;, 1&sub2;, ... 1n ist in mehrere Blöcke B&sub1;, B&sub2;, B&sub3;, ... aufgeteilt, wie in Fig. 3a gezeigt ist, so daß die Blöcke schrittweise aktiviert werden, wie mit Bezug auf Fig. 3a erwähnt worden ist. Die Kombination des Sektorabtastverfahrens und des Linearabtastverfahrens trägt zu einer Steigerung der Dichte der Erfassung von Schweißrissen in der Röhre bei, wenn auch eine längere Zeitspanne erforderlich ist, um das Erfassungsverfahren abzuschließen.
Fig. 1e zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der zwei Kontrollprüfköpfe 13 und 13' in der Umgebung auf gegenüberliegenden Seiten des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre 11 vorgesehen sind. Der zusätzliche Kontrollprüfkopf 13' ist mit einem Ultraschallwellempfänger 14' ähnlich dem Ultraschallwellenempfänger 14 verbunden, wobei der Empfänger 14' mit einem Spitzenwertdetektor 15' ähnlich dem Spitzenwertdetektor 15 verbunden ist, welcher mit dem Rechner 5 verbunden ist. In Fig. 1e ist die Schaltungsanordnung die gleiche wie diejenige der Fig. 1a, mit der Ausnahme, daß der zusätzliche Prüfkopf 13', der zusätzliche Ultraschallwellenempfänger 14' und der zusätzliche Spitzenwertdetektor 15' hinzugefügt sind. Der zusätzliche Kontrollprüfkopf 13', der Ultraschallwellenwandler 14' und Spitzenwertdetektor 15' werden verwendet, um Spitzenwerte der Wellenbündel 31 bis 39 zu erfassen, ähnlich wie bei der Erfassung der Spitzenwerte durch den Prüfkopf 1 und den Spitzenwertdetektor 15 etc., welchen sie zugeordnet sind, wie oben erwähnt ist.
Fig. 1i ist ein Flußdiagramm der Operation des Rechners 5 für die in Fig. 1e gezeigte Anordnung. In Fig. 1i wird der vom Spitzenwertdetektor 15 erfaßte maximale Spitzenwert der Spitzenwerte in Schritt 201 erfaßt, um ähnlich wie in Fig. 1g das Pilotwellenbündel zu bestimmen. In Schritt 203 wird der maximale Spitzenwert der vom Spitzenwertdetektor 15' erfaßten Spitzenwerte der Wellenbündel 31 bis 39 erfaßt, um das abgesetzte Wellenbündel zu bestimmen. Das heißt, das abgesetzte Wellenbündel wird bei der in Fig. 1e gezeigten Ausführungsform im Gegensatz zu der in Fig. 1a gezeigten Ausführungsform, in der sowohl das Pilotwellenbündel als auch das abgesetzte Wellenbündel mittels der vom Kontrollprüfkopf 13 erfaßten Daten bestimmt wird, wie oben erwähnt worden ist, mittels des zusätzlichen Kontrollprüfkopfes 13', des zusätzlichen Ultraschallwellenempfängers 14' und des zusätzlichen Spitzenwertdetektors 15' bestimmt.
Bei der in Fig. 1e gezeigten Anordnung ist das Wellenbündel 33 das abgesetzte Wellenbündel.
Dann werden in Schritt 205 anhand des Pilotwellenbündels und des abgesetzten Wellenbündels die wirksamen Wellenbündel bestimmt. Das heißt die Wellenbündel zwischen dem Pilotwellenbündel und dem abgesetzten Wellenbündel werden als die wirksamen Wellenbündel festgelegt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Wellenbündel 34, 35 und 36 die wirksamen Wellenbündel.
Schließlich wird in Schritt 207 der Riß im oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre 11 erfaßt, indem nur die Daten der so bestimmten wirksamen Wellenbündel verwendet werden.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, ist es möglich, nur den Kontrollprüfkopf 13' vorzusehen und den Prüfkopf 13 wegzulassen, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen. Es ist nämlich möglich, den einen Kontrollprüfkopf 13' auf der Seite des geschweißten Abschnitts 12 anzuordnen, die der in Fig. 1a gezeigten Stelle des Kontrollprüfkopfes 13 gegenüberliegt.
Die obige Erläuterung ist auf die Erfassung von Rissen im oberen Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre 11 gerichtet, jedoch kann die in Fig. 1f gezeigte Anordnung verwendet werden, wenn ein Riß im unteren Abschnitt des geschweißten Abschnitts 12 der Röhre erfaßt werden soll. In Fig. 1f ist der Kontrollprüfkopf 13 in der Umgebung des geschweißten Abschnitts 12 auf der Seite des geschweißten Abschnitts 12 angeordnet, die der Stelle des Kontrollprüfkopfes 13 in Fig. 1a, in der der Kontrollprüfkopf 13 auf der rechten Seite des geschweißten Abschnitts 12 angeordnet ist, gegenüberliegt (d. h. auf der linken Seite des geschweißten Abschnitts 12 in Fig. 1f). Das heißt, der Prüfkopf 13 und der Prüfkopf 1 sind auf gegenüberliegenden Seiten des geschweißten Abschnitts 12 in Fig. 1f angeordnet, im Gegensatz zur Anordnung der Fig. 1a, in der der Prüfkopf 1 und der Prüfkopf 13 auf der gleichen Seite des geschweißten Abschnitts 12 angeordnet sind.
In Fig. 1f unterscheiden sich die Brechungswinkel der gesendeten Ultraschallwellenbündel 41 bis 49 von jenen der in Fig. 1a gezeigten Wellenbündel. Ferner sind in der in Fig. 1f gezeigten Ausführungsform die Wellenbündel 47 und 43 das Pilotwellenbündel bzw. das abgesetzte Wellenbündel, wobei die Wellenbündel 44, 45 und 46 die wirksamen Wellenbündel sind.
Insbesondere dann, wenn eine Röhre zu prüfen ist, ist zu beachten, daß es sehr schwierig ist, die Prüfköpfe 1, 13 und 13' innerhalb der Röhre anzuordnen, wobei dementsprechend die Prüfköpfe vorzugsweise außerhalb der Röhre vorgesehen sind.
Da die Anderungen der Richtungen (Brechungswinkel) der sich in der Röhre ausbreitenden Ultraschallwellenbündel mittels des Kontrollprüfkopfes oder der Kontrollprüfköpfe ständig überwacht werden können, wie aus der obigen Erläuterung deutlich wird, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Wellenbündel, die momentan den Abschnitt der Röhre erreichen, der zu prüfen ist, anhand der Daten vom Kontrollprüfkopf oder von den Kontrollprüfköpfen bestimmt werden. Als Folge davon kann ein Riß in diesem Abschnitt der Röhre mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, was zu einer erhöhten Zuverlässigkeit der geschweißten Abschnitte der Röhre führt.

Claims

1. Verfahren zur Erfassung durch Ultraschall von Rissen in einem geschweißten Abschnitt (12) einer Röhre (11) unter Verwendung eines Ultraschallprüfkopfes (1) mit phasengesteuerter Matrix, der eine Matrix (I&sub1;, I&sub2;, ... IN) von Wandlern enthält, die Ultraschallwellenbündel nach dem Sektorabtastverfahren aussenden und jene Wellenbündel, die von Rissen reflektiert worden sind, nach dem Sektorabtastverfahren empfangen, wobei wenigstens ein Kontrollprüfkopf (13) in der Umgebung des geschweißten Abschnitts (12) angeordnet ist, um die vom Matrixprüfkopf (1) ausgesendeten Wellenbündel zu empfangen, wobei das Verfahren umfaßt:

Erfassen der zu den Ultraschallwellenbündeln (31 bis 39) gehörenden Spitzenwerte, die vom Kontrollprüfkopf (13) empfangen werden, innerhalb eines vorgegebenen Zeittores,

Bestimmen des maximalen Spitzenwertes der erfaßten Spitzenwerte, um ein Wellenbündel (37) zu identifizieren, das dem maximalen Spitzenwert zugeordnet ist, wobei dieses Wellenbündel das Pilotwellenbündel (37) ist,

Identifizieren der Wellenbündel (34, 35, 36), die den geschweißten Abschnitt (12) erreichen, unter Verwendung des Pilotwellenbündels (37), wobei diese Wellenbündel die wirksamen Wellenbündel (34, 35, 36) sind,

Ausführen der Erfassung der Risse unter Verwendung nur der wirksamen Wellenbündel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Bestimmung eines abgesetzten Wellenbündels (33) umfaßt, das als Referenzwellenbündel zum Auswählen der wirksamen Wellenbündel verwendet werden kann, nachdem das Pilotwellenbündel bestimmt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, in dem die wirksamen Wellenbündel so gewählt werden, daß sie die zwischen dem Pilotwellenbündel und dem abgesetzten Wellenbündel eingeschlossenen Wellenbündel sind.

4. Vorrichtung zur Ultraschallerfassung von Rissen in einem geschweißten Abschnitt (12) einer Röhre (11) unter Verwendung eines Ultraschallprüfkopfes (1) mit phasengesteuerter Matrix, der eine Matrix (I&sub1;, I&sub2;, ... IN) von Wandlern enthält, die Ultraschallwellenbündel nach dem Sektorabtastverfahren aussenden und jene Wellenbündel, die von Rissen reflektiert worden sind, nach dem Sektorabtastverfahren empfangen, wobei die Vorrichtung einen Kontrollprüfkopf (13), der in der Umgebung des geschweißten Abschnitts (12) angeordnet ist, um die vom Ultraschallprüfkopf (1) ausgesendeten Wellenbündel zu empfangen, einen Detektor (15) zum Erfassen der zu den Ultraschallwellenbündeln (31 bis 39) gehörenden Spitzenwerte, die vom Kontrollprüfkopf (13) empfangen werden, innerhalb eines vorgegebenen Zeittores, eine Vorrichtung (5) zum Bestimmen des maximalen Spitzenwertes der erfaßten Spitzenwerte, um ein Wellenbündel (37) zu identifizieren, das dem maximalen Spitzenwert zugeordnet ist, wobei dieses Wellenbündel das Pilotwellenbündel (37) ist, und eine Vorrichtung zum Identifizieren der Wellenbündel (34, 35, 36), die den geschweißten Abschnitt (12) erreichen, unter Verwendung des Pilotwellenbündels (37), wobei diese Wellenbündel die wirksamen Wellenbündel (34, 35, 36) sind, umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner eine Vorrichtung (103) zur Bestimmung eines abgesetzten Wellenbündels (33) umfaßt, das als Referenzwellenbündel zur Bestimmung der wirksamen Wellenbündel verwendet werden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die wirksamen Wellenbündel die zwischen dem Pilotwellenbündel und dem abgesetzten Wellenbündel eingeschlossenen Wellenbündel sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner einen zusätzlichen Kontrollprüfkopf (13') umfaßt, der in der Umgebung des geschweißten Abschnitts (12) angeordnet ist, um die Ultraschallwellenbündel zu empfangen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der zusätzliche Kontrollprüfkopf (13') in Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwellenbündel gesehen auf der dem ersten Kontrollprüfkopf (13) gegenüberliegenden Seite des geschweißten Abschnitts (12) angeordnet ist.