[논문]MFL 기술을 이용한 천연가스 배관 부식 검사용 인텔리전트 피그 개발

조성호; 김영근; 박대진; 유휘룡; 구성자; 박승수; 김동규; 노용우

MFL 기술을 이용한 천연가스 배관 부식 검사용 인텔리전트 피그 개발
Development of Intelligent Pig for Detecting Corrosion on Pipeline Using MFL Technology 원문보기

조성호 (한국가스공사 연구개발원) , 김영근 (한국가스공사 연구개발원) , 박대진 (한국가스공사 연구개발원) , 유휘룡 (한국가스공사 연구개발원) , 구성자 (한국가스공사 연구개발원) , 박승수 (한국가스공사 연구개발원) , 김동규 (한국가스공사 연구개발원) , 노용우 (한국가스공사 연구개발원)

This paper introduces developed prototype intelligent pig which detects corrosion on pipeline by using Magnetic Flux Leakage technology. The 8 inch developed MFL(Magnetic Flux Leakage) pig is composed of 5 yokes which magnetize pipeline wall and 45 Hall sensors which detect MFL signal. The designed MFL modules are analyzed by using magnetic circuit method in order to confirm whether pipeline wall is fully saturated. A variety of artificial defects are manufactured on 8 inch diameter steel pipeline in order to acquire MFL signals. So leakage flux of the axial, radial and circumferential component was acquired as defects. The results of this paper show that design technique for 8 inch MFL pig can be applied to large diameter MFL pig and 0.5mm defect depth can be detected.

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문제 정의

MFL 피그 기술의 핵심은 요크와 자석으로 이루어져 자기장을 인가하는 장치를 배관이 충분히 포화되도록 설계 및 제작하는 것과 결함 부위에서의 누설 자속을 정확히 측정하는 데 있다. 따라서 본 연구에서는 자기장을 인가하여 결함 부위에서의 누설 자속을 측정하는 모듈을 8인치 규모로 설계 및 제작하였으며 자기 회로 법을 이용하여 설계된 자기장 인가장치가 배관을 포화시킬 수 있는가를 확인하였다. 또한 8인치 탄소강관(두께 : 5.
본 논문에서는 영구자석(Nd-Fe-B 계열). 및 Hall 센서를 이용하여 배관을 충분히 자화시킬 수 있는 자기인 가장치 및 센서 어레이를 8인치 규모로 설계, 제작하였다.
본 연구에서는 8인치 탄소강관배관의 인공결함을 검사하기 위하여 MFL 모듈을 설계, 제작하였다. 제작된 MFL 피그는 가스관의 길이 방향으로 영구자석을 이용해 자장을 인가하게 되어있고 자기검출 센서로는 HaU 센서를 사용하였다.

제안 방법

또한 센서틀의 위치를 가변저항으로 측정하였다. 45개의 센서를 Fig. 8에보는 바와 같이 배열하여 16, 13, 28, 10, 37번 센서들이 결함의 중앙을 통과하도록 실험을 수행하였다.
따라서 한 개의 요크에는 5V의 입력 전압 1개 그리고 1 개의 접지에 사용하므로 총 11개의 cham이이 필요하고 센서의 위치를 측정하기 위한 가변 저항에서의 전압을 고려하면 한 개의 요크당총 12개의 channel이 필요하다. 따라서 실험에 사용된 A/D & D/A 변환기에는 15개의 channel이 있으므로 데이터 수집은 한 개의 요크마다 각각 행하였다.
따라서 본 연구에서는 자기장을 인가하여 결함 부위에서의 누설 자속을 측정하는 모듈을 8인치 규모로 설계 및 제작하였으며 자기 회로 법을 이용하여 설계된 자기장 인가장치가 배관을 포화시킬 수 있는가를 확인하였다. 또한 8인치 탄소강관(두께 : 5.85mm)에 인공결함을 제작하여 누설 자속을 측정하였다.
7의 결함을 만든 8인치 배관에 넣고 수동 풀리를 이용해 축 방향으로 움직이게 하였고 원주 방향의 회전을 없애기 위해 피그의 중심에 가스관의 축방향으로 2개의 지지대를 삽입하였다. 또한 센서틀의 위치를 가변저항으로 측정하였다. 45개의 센서를 Fig.
본 논문에서는 영구자석(Nd-Fe-B 계열). 및 Hall 센서를 이용하여 배관을 충분히 자화시킬 수 있는 자기인 가장치 및 센서 어레이를 8인치 규모로 설계, 제작하였다. 이러한 설계기술은 대구경 MFL 피그를 제작할 경우에도 충분히 활용될 수 있는 기술이 될 것이다.

대상 데이터

8인치 탄소강 배관(두께 5.85mm)에 여러 형태의 결함을 제작하였다. 결함은 가스관의 축방향으로 A, B, C, D, E, F, G, H, I 조로 나누었고 각각 30° 각도씩 기울어져 있다.
이와 같이 센서에서 나오는 신호를 National I噸rumen사의 A/D & D/A 변환기의 일종인 PCI-6024E를 사용해서 수집하였다. 이 board의 channel수는 16개이며 sampling rate는 200ks/s이다.

이론/모형

설계된 자기인 가장치가 배관을 충분히 포화시킬 수 있는가를 확인하기 위하여 자기 회로 법을 이용하여 해석하였다. Fig.

성능/효과

그러나 이것은 선형 특성만 고려하였으며 실제 보통 재료들은 1[T]를 넘으면 포화가 되기 시작한다. 따라서 설계된 자기인 가 장치가 배관을 충분히 포화시킬 수 있음을 확인하였다.
이러한 설계기술은 대구경 MFL 피그를 제작할 경우에도 충분히 활용될 수 있는 기술이 될 것이다. 시험 배관에 만들어진 두께 10%~80%의 결함은 제작된 MFL 모듈을 이용하여 모두 검출하였으며 결함의 깊이가 가장 얇은 0.5mm까지 검출이 가능함을 확인하였다.

후속연구

및 Hall 센서를 이용하여 배관을 충분히 자화시킬 수 있는 자기인 가장치 및 센서 어레이를 8인치 규모로 설계, 제작하였다. 이러한 설계기술은 대구경 MFL 피그를 제작할 경우에도 충분히 활용될 수 있는 기술이 될 것이다. 시험 배관에 만들어진 두께 10%~80%의 결함은 제작된 MFL 모듈을 이용하여 모두 검출하였으며 결함의 깊이가 가장 얇은 0.

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