매설된 강관의 피복이 손상되는 경우에는 부식이 발생할 수 있고, 부식으로 인한 핀홀이 발생하여 가스누출사고가 발생할 수도 있다. 미국과 영국 등 국외에서는 이를 방지하기 위하여 DCVG 또는 ACVG 등을 이용하여 매설된 배관의 피복손상을 탐측하고 이상부위에 대하여 직접 굴착을 통해 배관외면부식여부 등을 확인하고 필요시에는 보수를 하고 있다. 이를 외면부식 직접평가법(ECDA)이라 하며, NACE 기준 등에서 ECDA에 대한 기준을 규정하고 있다. 국내의 경우에는 2014년 중압배관의 정밀안전진단 제도를 도입하면서 KGS 코드에 외면 부식직접평가에 대한 내용을 포함하여 규정하고 있다. 본 연구에서는 매설배관의 외면부식을 탐측할 수 있는 장비를 개발하고, 개발된 장비의 실증시험을 위한 배관시험장을 구축하였다. 또한, 개발된 장비의 성능을 입증하기 위하여 배관 시험장에서 현장 실증시험을 실시하였다. 현장 실증 시험은 개발된 장비와 국내에 도입되어 사용중인 국외 장비와의 피복결함 탐측 성능 비교시험으로 실시하였다. 개발한 장비를 이용하여 매설배관 탐측 시험을 실시한 결과, 개발한 장비는 미국이나 영국에서 개발되어 국내에 보급되어 사용중인 장비에 비해 훨씬 사용이 편리하고 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
매설된 강관의 피복이 손상되는 경우에는 부식이 발생할 수 있고, 부식으로 인한 핀홀이 발생하여 가스누출사고가 발생할 수도 있다. 미국과 영국 등 국외에서는 이를 방지하기 위하여 DCVG 또는 ACVG 등을 이용하여 매설된 배관의 피복손상을 탐측하고 이상부위에 대하여 직접 굴착을 통해 배관외면부식여부 등을 확인하고 필요시에는 보수를 하고 있다. 이를 외면부식 직접평가법(ECDA)이라 하며, NACE 기준 등에서 ECDA에 대한 기준을 규정하고 있다. 국내의 경우에는 2014년 중압배관의 정밀안전진단 제도를 도입하면서 KGS 코드에 외면 부식직접평가에 대한 내용을 포함하여 규정하고 있다. 본 연구에서는 매설배관의 외면부식을 탐측할 수 있는 장비를 개발하고, 개발된 장비의 실증시험을 위한 배관시험장을 구축하였다. 또한, 개발된 장비의 성능을 입증하기 위하여 배관 시험장에서 현장 실증시험을 실시하였다. 현장 실증 시험은 개발된 장비와 국내에 도입되어 사용중인 국외 장비와의 피복결함 탐측 성능 비교시험으로 실시하였다. 개발한 장비를 이용하여 매설배관 탐측 시험을 실시한 결과, 개발한 장비는 미국이나 영국에서 개발되어 국내에 보급되어 사용중인 장비에 비해 훨씬 사용이 편리하고 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
When the coatings of buried steel pipelines are damaged, corrosion could be occurred on the surface of the damaged areas. Moreover the pinhole occurred by corrosion of pipelines may cause accidents due to gas leakage. To prevent these accidents, foreign countries including UK and USA have carried ou...
When the coatings of buried steel pipelines are damaged, corrosion could be occurred on the surface of the damaged areas. Moreover the pinhole occurred by corrosion of pipelines may cause accidents due to gas leakage. To prevent these accidents, foreign countries including UK and USA have carried out coating defect detection on the buried gas pipelines by using a DCVG or a ACVG and have conducted direct assessment of pipelines through digging the ground, and if necessary, have repaired the pipelines. That is called ECDA i.e External Corrosion Direct Assessment which is regulated by NACE standards(SP 0502) and etc. In Korea, the ECDA provisions were included in KGS FS551 in 2014 when the regulations of Safety Validation in Detail for the medium-pressure piping were introduced. We have developed the equipment which can be used to detect external corrosion of the buried gas pipelines. We have also constructed pipeline test bed for empirical test of the developed equipment. In addition, we have carried out the verification experiments of the developed equipment on the test bed to demonstrate the performance of the equipment. The experiments were conducted by comparison tests of the developed equipment and other equipments which have been introduced and used in Korea. As the result, we have found the developed equipment is easier to use and has far superior performance compared to other equipment being used in Korea.
When the coatings of buried steel pipelines are damaged, corrosion could be occurred on the surface of the damaged areas. Moreover the pinhole occurred by corrosion of pipelines may cause accidents due to gas leakage. To prevent these accidents, foreign countries including UK and USA have carried out coating defect detection on the buried gas pipelines by using a DCVG or a ACVG and have conducted direct assessment of pipelines through digging the ground, and if necessary, have repaired the pipelines. That is called ECDA i.e External Corrosion Direct Assessment which is regulated by NACE standards(SP 0502) and etc. In Korea, the ECDA provisions were included in KGS FS551 in 2014 when the regulations of Safety Validation in Detail for the medium-pressure piping were introduced. We have developed the equipment which can be used to detect external corrosion of the buried gas pipelines. We have also constructed pipeline test bed for empirical test of the developed equipment. In addition, we have carried out the verification experiments of the developed equipment on the test bed to demonstrate the performance of the equipment. The experiments were conducted by comparison tests of the developed equipment and other equipments which have been introduced and used in Korea. As the result, we have found the developed equipment is easier to use and has far superior performance compared to other equipment being used in Korea.
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문제 정의
즉 배관의 GIS 데이터를 입력 받아 구현하여 주고 사전평가 데이터를 분석하며, 측정 장비로부터 간접검사 결과를 받아서 사전평가 데이터와 더불어 분석하여 위험도를 분석하는 기능을 수행한다. 또한, 직접검사 결과를 이용하여 전체적인 도시가스배관의 건전성 평가 결과 및 사후 평가 주기를 도출하는 것을 도와주는 프로그램이다.
본 시험에서는 개발한 장비의 사용 편의성 및 성능 평가 시험을 위해 국내에 도입되어 사용중인 다른 장비와 동시에 시험을 실시하고 탐측 성능을 비교하였다.
본 연구에서 개발한 ECDA S/W는 ECDA 진단을 전체적으로 도와주고 분석하는 프로그램이다. 즉 배관의 GIS 데이터를 입력 받아 구현하여 주고 사전평가 데이터를 분석하며, 측정 장비로부터 간접검사 결과를 받아서 사전평가 데이터와 더불어 분석하여 위험도를 분석하는 기능을 수행한다.
본 연구에서는 매설배관의 외면부식을 탐측할 수 있는 장비를 개발하고, 개발된 장비의 실증시험을 위한 배관시험장을 구축하였다. 또한, 개발된 장비의 성능을 입증하기 위하여 배관 시험장에서 현장 실증시험을 실시하였다.
본 연구에서는 매설배관의 피복손상탐지 및 근접간격 방식전위 측정을 동시 또는 개별적으로 실시할 수 있는 장비를 개발하였다. 또한, 배관에 인위적인 결함을 만들어 매설하고 이를 탐측할 수 있도록 하는 매설배관 결함 탐측 시험설비를 구축하였다.
본 프로그램은 개발되는 ECDA 장비와 완벽하게 호환을 가질 수 있도록 개발하여 사용자가 쉽고 정확하게 배관의 외면부식을 직접평가할 수 있도록 구현하게 된다.
제안 방법
2차 탐측 시험은 Fig. 11및 Fig. 12와 같이 3종류의 장비(ACVG, 아날로그 DCVG 및 디지털 DCVG)를 이용하여 탐측하였다. 1차 시험과 마찬가지로 매설배관의 결함 위치 및 양극의 위치 등을 탐측자가 모르는 상황에서 시험한 결과 Fig.
3차 시험에서는 마그네슘 양극의 위치를 탐측자에게 알려주고, 양극을 배관과 분리한 상태에서 재탐측을 실시하였다. 그러나, 배관탐지를 위한 신호전류를 배관 가까운 위치에서 인가해 준 경우에는 배관 상부에 있는 결함은 쉽게 탐측이 되었으나, 배관 하부에 있는 작은 결함은 역시 탐지하지 못하였다.
DCVG를 이용한 배관 탐측은 공정한 조건을 부여하기 위하여 Fig. 17과 같이 영국 A사의 아날로그 DCVG와 본 연구에서 개발한 장비를 이용하여 동시에 실시하였다.
결함 위치 및 크기에 따른 진단 결과 차이를 모사하기 위해 결함의 크기를 1mm2, 5mm2 , 10mm2 등으로 하고, 그 길이 및 폭을 달리하였다. 또한, 배관 탐측 신호의 변화를 관찰하고자 결함의 위치를 배관의 정상부(12시 방향), 측면부(3시 및 9시 방향) 및 하부(6시 방향)에 각각 설치하였다.
개발한 장비는 DCVG와 CIPS를 동시 또는 개별실시할 수 있으나, ACVG 기능은 가지고 있지 않다. 따라서, ACVG를 이용한 매설배관 피복손상 탐측을 먼저 실시하고, DCVG 탐측 시험은 공정한 탐측조건을 부여하기 위해 타 장비와 동시에 실시하였다.
본 연구에서는 매설배관의 외면부식을 탐측할 수 있는 장비를 개발하고, 개발된 장비의 실증시험을 위한 배관시험장을 구축하였다. 또한, 개발된 장비의 성능을 입증하기 위하여 배관 시험장에서 현장 실증시험을 실시하였다. 현장 실증 시험은 개발된 장비와 국내에 도입되어 사용중인 국외 장비와의 피복결함 탐측 성능 비교시험으로 실시하였다.
결함 위치 및 크기에 따른 진단 결과 차이를 모사하기 위해 결함의 크기를 1mm2, 5mm2 , 10mm2 등으로 하고, 그 길이 및 폭을 달리하였다. 또한, 배관 탐측 신호의 변화를 관찰하고자 결함의 위치를 배관의 정상부(12시 방향), 측면부(3시 및 9시 방향) 및 하부(6시 방향)에 각각 설치하였다.
본 연구에서는 매설배관의 피복손상탐지 및 근접간격 방식전위 측정을 동시 또는 개별적으로 실시할 수 있는 장비를 개발하였다. 또한, 배관에 인위적인 결함을 만들어 매설하고 이를 탐측할 수 있도록 하는 매설배관 결함 탐측 시험설비를 구축하였다. 아울러, 동 시험장에서 개발한 장비와 이미 상용화된 장비와의 성능 비교 시험을 통해 개발한 장비의 성능을 검증하였다.
매설배관 결함 탐측 1차 시험은 미국에서 개발된 장비를 이용하여 시험장에서 DCVG와 CIPS를 이용하여 실시하였다. 먼저 매설배관의 피복 결함 위치 및 양극의 위치 등을 탐측자가 모르는 상황에서 탐측한 결과 Fig.
7과 같이 가스안전교육원의 운동장에 배관 결함탐측 시험장을 구축하였다. 매설배관의 결함탐측시험을 위해 Fig. 8과 같이 배관에 인위적인 피복결함을 만들고, 배관의 설치깊이에 따른 배관의 위험도 등을 모사하기 위해 배관의 심도를 1.2m와 1.5m로 다르게 하였다. 또한, 보호판 설치에 따른 배관의 위험도 변화 및 보호판이 배관탐사에 미치는 영향 등을 조사하기 위해 일부 구간에는 보호판을 설치하였다.
본 연구에서 개발한 장비는 간접검사에서 가장 많이 사용되는 기술인 DCVG와 CIPS를 동시 또는 개별로 이용할 수 있는 장비로서 그 구성 및 주요 사양 등은 다음과 같다.
본 연구에서는 개발된 장비의 성능시험을 위해 Fig. 7과 같이 가스안전교육원의 운동장에 배관 결함탐측 시험장을 구축하였다. 매설배관의 결함탐측시험을 위해 Fig.
또한, 배관에 인위적인 결함을 만들어 매설하고 이를 탐측할 수 있도록 하는 매설배관 결함 탐측 시험설비를 구축하였다. 아울러, 동 시험장에서 개발한 장비와 이미 상용화된 장비와의 성능 비교 시험을 통해 개발한 장비의 성능을 검증하였다.
본 연구에서 개발한 ECDA S/W는 ECDA 진단을 전체적으로 도와주고 분석하는 프로그램이다. 즉 배관의 GIS 데이터를 입력 받아 구현하여 주고 사전평가 데이터를 분석하며, 측정 장비로부터 간접검사 결과를 받아서 사전평가 데이터와 더불어 분석하여 위험도를 분석하는 기능을 수행한다. 또한, 직접검사 결과를 이용하여 전체적인 도시가스배관의 건전성 평가 결과 및 사후 평가 주기를 도출하는 것을 도와주는 프로그램이다.
타 시설물의 접촉에 의한 간섭을 모사하기 위해 관경이 다른 배관을 배관 주변에 설치하고, 배관의 간섭전류 점핑 및 절연 등의 효과를 관찰하기 위해 매관을 절연 가스켓으로 분리하고, 매설배관의 부식속도를 측정하기 위해 Fig. 9와 같이 부식쿠폰을 매설하였다.
또한, 개발된 장비의 성능을 입증하기 위하여 배관 시험장에서 현장 실증시험을 실시하였다. 현장 실증 시험은 개발된 장비와 국내에 도입되어 사용중인 국외 장비와의 피복결함 탐측 성능 비교시험으로 실시하였다.
대상 데이터
본 개발에서는 제어모듈을 스마트기기를 이용하여 제어모듈로 사용하였다.
성능/효과
개발한 장비를 이용하여 CIPS를 측정하는 시험에서는 Fig. 20과 같이 모니터를 통해 CIPS on/off 전위값을 그래프와 숫자로 볼 수 있어서 편리하게 측정이 가능하였다. 또한, 무엇보다도 큰 장점은 모니터의 내용이 한글로 표시되고 조작이 용이하기 때문에 현장에서 초보자라도 쉽게 다룰 수 있다는 장점이 있었다.
개발한 장비를 이용하여 매설배관 탐측 시험을 실시한 결과 개발한 장비는 미국이나 영국에서 개발되어 국내에서 사용중인 장비에 비해 훨씬 사용이 편리하고 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
개발한 장비를 이용하여 매설배관의 결함 탐측시험을 한 결과 미국 및 영국에서 개발한 장비에 비해다음과 같이 사용이 편리하고 성능면에서 우수함을 확인하였다.
개발한 장비를 이용한 배관 결함 탐측 시험과 영국에서 개발한 A사의 아날로그 DCVG를 이용한 결함 탐측 시험 결과 두 장비가 탐측한 결함 위치와 결함 수는 동일하였다. 그러나, 아날로그 DCVG 장비는 결함의 크기를 계산하기 위해 Fig.
실제 배관이 매설된 현장에서 배관의 결함 탐측시험을 하는 경우 결함으로 추정되는 탐측부위가 실제 결함인지 여부를 확인하기 위해서는 굴착을 해야만 가능하며, 매설배관의 결함을 100% 탐지했는지를 파악하는 것도 어렵다. 따라서 개발된 장비의 결함탐지 성능을 검증하기 위해서는 결함의 크기 및 모양 등을 알고 있는 시험장에서 탐측시험을 해야 정확한 평가 및 검증이 가능한 것으로 판단된다.
21에서 보는 바와 같이 큰 결함으로 탐측되었다. 따라서 배관탐측을 할 때에는 사전조사를 통해 매설배관의 상황 및 양극의 위치 등을 미리 파악할 필요가 있는 것으로 확인되었다.
반면, 마그네슘 및 양극의 위치 등 지하 매설물의 정보를 탐측자에게 알려주고 결함탐측을 실시했을 때는 모두 정확하게 결함부를 탐지하였다. 따라서, 장비를 이용한 간접검사(배관탐측)를 할 때에는 사전조사를 통해 매설배관의 상황 및 양극의 위치 등을 미리 파악할 필요가 있는 것으로 확인되었다.
측정 과정에서 마그네슘을 분리하지 않고 실시한 결과 마그네슘이 설치된 부근(72m 근처)에서의 On 전위값이 조금 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 105m 근처에는 부식쿠폰이 매설되어 있는데, 그 주변에서 On 전위값이 눈에 띄게 낮아짐을 확인할 수 있었다. 이는 부식쿠폰에 많은 양의 방식전류가 흐르고 있음을 알 수 있다.
매설배관 탐측 시험결과 매설배관의 결함 위치 및 양극 등의 위치를 모르고 배관 탐측을 한 경우에는 세번의 실험에서 모두 양극이 매설된 곳에 큰 결함이 있는 것으로 탐측되었다. 반면, 마그네슘 및 양극의 위치 등 지하 매설물의 정보를 탐측자에게 알려주고 결함탐측을 실시했을 때는 모두 정확하게 결함부를 탐지하였다.
18과 같이 수기로 %IR을 기록하고 계산해야 하는 문제점이 있었다. 반면, 개발한 장비는 기록 및 저장 기능이 있어 %IR을 자동계산 할 수 있다는 장점이 있었다.
부식쿠폰과 양극(HSCI 양극)이 설치된 부근에서는 DCVG 탐측값과 CIPS 측정값에 큰 변화가 있었는데, 이는 전기방식을 위하여 많은 양의 방식전류가 흐르고 있음을 알 수 있었다. CIPS를 하는 경우에도 배관 근처의 타 시설물에 대한 정보를 사전에 알고 있다면 측정된 값이 결함에 의한 것인지 또는 다른 시설물의 접촉에 의한 것인지를 좀 더 명확하게 구분할 수 있을 것으로 판단된다.
22와 같았다. 측정 과정에서 마그네슘을 분리하지 않고 실시한 결과 마그네슘이 설치된 부근(72m 근처)에서의 On 전위값이 조금 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 105m 근처에는 부식쿠폰이 매설되어 있는데, 그 주변에서 On 전위값이 눈에 띄게 낮아짐을 확인할 수 있었다.
후속연구
부식쿠폰과 양극(HSCI 양극)이 설치된 부근에서는 DCVG 탐측값과 CIPS 측정값에 큰 변화가 있었는데, 이는 전기방식을 위하여 많은 양의 방식전류가 흐르고 있음을 알 수 있었다. CIPS를 하는 경우에도 배관 근처의 타 시설물에 대한 정보를 사전에 알고 있다면 측정된 값이 결함에 의한 것인지 또는 다른 시설물의 접촉에 의한 것인지를 좀 더 명확하게 구분할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, ECDA를 하는 경우에는 정확한 사전조사를 실시해야만 간접검사를 통한 굴착여부를 판단하는데 도움이 될 것으로 보인다.
이는 부식쿠폰에 많은 양의 방식전류가 흐르고 있음을 알 수 있다. CIPS를 하는 경우에도 사전에 배관 근처의 타 시설물에 대한 정보를 알고 있다면 탐측된 값이 결함에 의한 것인지 또는 다른 시설물의 접촉 또는 부식에 의한 것인지를 좀 더 명확하게 구분할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 ECDA를 하는 경우에는 정확한 사전 조사를 실시해야만 간접검사를 통한 굴착여부를 판단하는데 도움이 될 것으로 보인다.
CIPS를 하는 경우에도 배관 근처의 타 시설물에 대한 정보를 사전에 알고 있다면 측정된 값이 결함에 의한 것인지 또는 다른 시설물의 접촉에 의한 것인지를 좀 더 명확하게 구분할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, ECDA를 하는 경우에는 정확한 사전조사를 실시해야만 간접검사를 통한 굴착여부를 판단하는데 도움이 될 것으로 보인다.
마그네슘이 설치된 주위의 결함은 마그네슘으로 유입되는 전류가 너무 커서 탐지되지 못하였고, Mg Anode를 제거했을 때 마그네슘 Anode 근처의 작은 결함 3개를 추가로 발견할 수 있었다. 따라서, 배관의 피복결함을 탐측할 때에는 마그네슘이나 전기 방식과 관련된 시설물을 배관으로부터 분리하고 실시해야 할 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
외면부식 직접평가법이란?
매설된 강관의 피복이 손상되는 경우에는 부식이 발생할 수 있고, 부식으로 인한 핀홀이 발생하여 가스누출사고가 발생할 수도 있다. 미국과 영국 등 국외에서는 이를 방지하기 위하여 DCVG 또는 ACVG 등을 이용하여 매설된 배관의 피복손상을 탐측하고 이상부위에 대하여 직접 굴착을 통해 배관외면부식여부 등을 확인하고 필요시에는 보수를 하고 있다. 이를 외면부식 직접평가법(ECDA)이라 하며, NACE 기준 등에서 ECDA에 대한 기준을 규정하고 있다.
DCVG탐측법이란?
DCVG(Direct Current Voltage Gradient) 탐측법은 배관주변에 직류전류를 인가하여 발생하는 전위구배를 측정하여 피복손상부를 탐측하는 방법이다. 이 방법은 두 개의 기준전극을 사용하여 지표면에서 배관의 길이방향으로 배관을 따라 전위(soil-to -soil)를 측정하면 Fig.
직류를 이용한 방식전류분포 진단 방법은?
이러한 기술은 직류를 이용한 기법과 교류를 이용한 기법이 있다. 직류를 이용한 방법은 직류전압구배법(DCVG), 근접간격전위측정법(CIPS)이 있으며, 교류를 이용한 방법으로서는 교류전압구배법(ACVG)과 Pearson survey법, Woodberry 방법이 있다[1, 2].
참고문헌 (10)
KGS, "A Development of External Corrosion Direct Examination Measures for Urban Gas Pipelines", (2011)
Ryou, Y. D., Lee, J. H., Yoon, Y. K, Lim, H. S., "The Development and Introduction of External Corrosion Direct Assessment Measures for Urban Gas Pipelines", KIGAS Vol. 18, No. 5, pp12-19 (2014)
GTI-04/0071, External Corrosion Direct Assessment Implementation Protocol
ANSI/NACE SP0502-2010, Pipeline External Corrosion Direct Assessment, Standard Practice
KGS, FS551 "Facility/Technical/Inspection/ Safety Diagnosis Code for Pipes Outside of Producing and Supplying Places of Urban Gas Business" (2016)
Segall, S.M., "Lessons Learned during 10 Teats of ECDA Application" NACE Conference, (2015)
John Peter Nicholson, "Combined Close Interval Potential Surveys (CIPS) and Direct Current Voltage Gradient (DCVG) Surveys with GPS time and location stamping for improved accuracy and data integrity" NACE Conference, (2015)
GTI-04/0071, External Corrosion Direct Assessment Implementation Protocol
Ryou, Y. D., Lee, J. H., Jo, Y. D., Kim, B. K., "The Results of Indirect Survey Tests for Defects on the Site Simulation Pipelines", KIChE Spring Conference(2015)
Ryou, Y. D., Lee, J. H., Lim, H. S., Kwon, J. R., "Installation of Site Simulation Facilities for Defect Survey on Buried Pipeline and Survey Test Results", KIGAS Autumn Conference(2014)
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