첫째, 발전 방향강철 파이프라인검사 기술. 장거리 석유 및 가스 강관은 운영 중 내부 및 외부 환경 모두로부터 부식을 겪습니다. 내부 부식은 주로 운송 매체, 파이프라인 내 액체 축적, 오염 물질, 파이프라인 내부 응력의 복합적인 작용으로 발생하며, 외부 부식은 주로 코팅 손상 및 파손으로 발생합니다. 내부 부식은 일반적으로 상태 관리 및 부식 억제제 첨가를 통해 처리됩니다. 최근 파이프라인 소유주의 운영 관리 강화와 운송 매체에 대한 엄격한 요구 사항으로 인해 내부 부식은 상당 부분 제어되었습니다. 현재 국내외 장거리 석유 및 가스 파이프라인 부식 제어의 주요 개발 방향은 외부 부식 방지 측면에 있으며, 따라서 파이프라인 검사 또한 코팅 결함 및 외부 부식으로 인한 파이프라인 결함에 중점을 두고 있습니다. 최근 컴퓨터 기술의 보급 및 적용이 확대됨에 따라 국내외 검사 기술이 빠르게 발전했으며, 파이프라인 검사 기술은 점차 파이프라인 내부 및 외부 검사 기술(코팅 검사 및 지능형 검사)의 두 가지 분야로 나뉘게 되었습니다. 일반적으로 코팅이 손상되면 그 아래의 파이프라인도 부식됩니다. 파이프라인 외부 검사 기술의 목적은 코팅 및 음극 보호의 효과를 확인하고, 피트 검사를 통해 파이프 본체의 부식 결함을 감지하는 것입니다. 현재 대부분의 파이프라인은 북쪽 내부 검사 방식을 채택하고 있어 이러한 방식이 상당히 효과적입니다. 파이프라인 내부 검사 기술은 주로 파이프라인의 내외부 부식, 국부 변형, 용접 균열 등의 결함을 찾는 데 사용되며, 코팅의 건전성을 간접적으로 판단하는 데에도 활용됩니다.
둘째, 파이프라인 외부의 탐지 기술입니다. 매설 파이프라인은 일반적으로 외부 부식을 제어하기 위해 코팅과 전기 보호(CP)로 구성된 보호 시스템을 사용합니다. 이 두 가지 방법은 상호 보완적인 역할을 합니다. 코팅은 음극 보호 방식으로, 경제적이고 효과적이며, 미세한 구멍이나 손상이 발생한 부분을 제어하여 코팅을 보호할 수 있습니다. 이 방법은 최상의 보호 방법으로 인정받고 있으며 매설 파이프라인의 부식 제어에 널리 사용되고 있습니다. 코팅은 매설 파이프라인을 외부 부식으로부터 보호하는 1차 방어선이며, 그 보호 효과는 전기 보호 전류의 작동 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. NACE993 연례 학술대회 논문 7호에서는 "매설 구성 요소에 필요한 보호의 99%는 코팅이 제공하고 나머지 1%는 음극 보호가 제공한다"고 지적했습니다. 따라서 코팅은 전기 절연성, 접착력, 연속성, 내식성 등 우수한 종합적인 특성을 가져야 하며, 코팅의 무결성을 유지하는 것이 매우 중요합니다. 코팅의 종합적인 성능은 코팅 재료, 충진 기술, 시공 품질, 부식 환경, 관리 수준 등 여러 요인의 영향을 받습니다. 파이프라인 운영 기간이 지나면서 코팅의 종합적인 성능은 노화, 균열, 박리, 손상 등 다양한 형태로 저하되며, 파이프 본체 표면은 공기 및 토양과의 직간접적인 접촉으로 인해 부식됩니다. 코팅의 이러한 문제를 효과적으로 감지하고 유지 관리하지 못하면 결국 파이프 천공, 파열 및 손상 사고로 이어질 수 있습니다.
코팅 검사 기술은 파이프라인을 굴착하지 않고 지면에서 특수 장비를 사용하여 코팅의 종합적인 성능을 비접촉 방식으로 검사하는 기술입니다. 이 기술은 과학적이고 정확하며 경제적인 방법으로 코팅의 노화 및 손상 결함을 찾아내고, 그 크기를 분류하여 통계화하는 동시에 결함의 크기와 양에 대한 종합적인 평가를 수행하고, 파이프라인 소유주가 파이프라인 코팅 상태를 파악하고 실질적인 유지 보수를 통해 코팅의 건전성과 완전성을 확보할 수 있도록 시정 계획을 제시합니다. 국내에서 파이프라인 검사 기술이 도입된 것은 1980년대 중반부터입니다. 주요 검사 방법으로는 표준 파이프/지면 전위 검사, 피어슨(Pearson) 코팅 절연 저항 시험, 파이프 전류 시험 등이 있습니다. 이러한 시험 결과는 코팅의 전반적인 평가에 중요한 역할을 하지만, 결함의 정확한 위치 파악과 합리적인 보수 지침 제공에는 여전히 큰 격차가 있습니다. 최근에는 세계은행의 차관 및 해외 파이프라인 회사와의 교류를 통해 외부 파이프라인 검사 장비의 가격이 저렴해지고 조작이 간편해졌습니다. 해외 파이프라인 외부 검사 기술이 국내 장거리 석유 및 가스 파이프라인 코팅 검사에 널리 적용되고 있습니다. 검사 기술은 선진 선진국 수준에 도달했으며, 실제 작업에 널리 사용되는 외부 검사 기술에는 표준관/접지 전위 검사, 피어슨 검사, 근접 피치 전위 검사, 다중 주파수 오심 전류 검사 및 직류 경사 검사 등이 있습니다.
1. 표준 배관/현장 위치 감지 기술(P/S) 이 기술은 주로 음극 보호 효과의 효율성을 모니터링하는 데 사용됩니다. 멀티미터를 이용하여 접지된 구리/황산구리 전극과 파이프라인 금속 표면의 특정 지점 사이의 전위를 측정하고, 전위-거리 곡선을 통해 전위 분포를 파악하여 현재 전위와 이전 전위의 차이를 구분합니다. 측정된 음극 보호 전위가 기준을 충족하는지 여부를 통해 코팅 상태를 평가합니다. 이 방법은 빠르고 간단하여 파이프라인 관리 부서에서 파이프라인 코팅 및 음극 보호의 일상적인 관리 및 모니터링에 널리 사용되고 있습니다.
2. 피어슨 모니터링 기술(PS) 이 기술은 코팅 결함 및 결함 영역을 찾는 데 사용됩니다. 음극 보호 전류가 필요하지 않고 송신기의 AC 신호(000Hz)만 파이프라인에 연결하면 되므로 작동이 간단하고 신속하여 코팅 모니터링에 널리 사용되고 있습니다. 그러나 외부 전류 간섭, 토양 종류 및 코팅 구간 그룹에 따른 신호 변화, 결함 판단 및 결함 크기 측정의 정확도 저하 등의 단점이 있습니다.
3. 근접 간격 전위 시험 기술(CIS, CIPS) 근접 간격 전위 시험(Close Interval Survey) 및 근접 간격 분극 전위(Close Interval Potential Survey) 모니터링은 표준 관/접지 전위(P/S) 시험 방법과 유사하며, 본질적으로 관-접지 전위 암호화 시험 및 암호화된 전원 차단 전위 시험 기술입니다. 파이프라인의 음극 보호에 대한 집중 전위 및 집중 분극 전위를 시험함으로써 음극 보호 효과의 효율성을 판단하고 결함의 위치와 크기를 간접적으로 파악하여 코팅 상태를 확인할 수 있습니다. 그러나 이 방법에도 한계가 있습니다. 정확도가 낮고, 작업자의 경험에 따라 결과가 달라지며, 외부 간섭의 영향을 받기 쉽고, 측정 오차가 200~300mV에 달할 수 있습니다.
4. PCM 다중 주파수 관전류 시험 다중 주파수 관전류 시험법은 코팅 누출 모니터링을 위한 새로운 기술로, 관전류 기울기 시험법을 기반으로 개선된 코팅 검출 방법입니다. 현재 사용 가능한 최첨단 PCM 장비를 이용하여 알려진 검출 간격에 따라 전류를 측정하고, 전류 기울기 분포를 측정하여 파이프라인 전체의 개요를 보여줍니다. 이를 통해 심각한 전류 신호 누출이 발생하는 파이프라인 구간을 신속하고 경제적으로 찾아낼 수 있으며, 컴퓨터 분석을 통해 코팅 상태를 평가한 후, PCM 장비의 "A" 프레임을 이용하여 표면 전위 기울기를 측정함으로써 코팅 파손 지점을 정확하게 찾아낼 수 있습니다. 이 방법은 다양한 규격과 재질의 파이프라인에 적용 가능하며, 장거리 파이프라인 전체를 검사할 수 있고 코팅 재질 및 지반 환경 변화의 영향을 최소화합니다. 표면 저항 Rg 값을 이용하여 파이프라인 코팅의 기술 등급을 분류하고, 파이프라인 코팅 상태를 평가하며, 코팅 유지 보수 방법을 제안합니다. 전용 커플링 코일을 사용하면 수중 파이프라인의 코팅 검사도 가능합니다.
5. 직류 전위차(DCVG)법 이 방법은 매설된 파이프라인 코팅의 손상된 부분으로 흐르는 음극 보호 전류에 의해 토양 매질에 발생하는 전위차(즉, 토양의 적외선 강하)를 감지하고, 적외선 강하율을 기준으로 코팅 두께를 계산합니다. 이 방법은 교류의 영향을 받지 않고 층 결함의 크기를 측정할 수 있다는 장점이 있으며, 전류가 파이프라인으로 유입되는지 유출되는지를 확인함으로써 파이프라인의 부식 여부도 판단할 수 있습니다.
6. 여러 시험 방법 비교 최근 저자는 쓰촨 룽창선, 궁쯔선, 루웨이선, 선다오선 등 여러 파이프라인에 대한 코팅 및 음극 보호의 효과를 시험했습니다. 앞서 언급한 여러 방법을 비교한 결과, 모든 코팅 결함 탐지 기술은 파이프라인에 직류 또는 교류 신호를 인가하는 방식으로 구현되며, 구조, 성능 및 기능상의 차이만 있음을 발견했습니다. 각 방법은 코팅의 종합적인 성능을 평가하는 데 있어 강점과 약점이 있지만, 각각 장단점이 있습니다. 단일 탐지 기술의 한계를 극복하기 위해, 저자는 여러 탐지 방법을 조합하여 코팅 결함을 탐지하는 것이 현장 검사 시 각 기술의 단점을 보완할 수 있음을 발견했습니다. 음극 보호가 적용된 파이프라인의 경우, 먼저 일일 관리 기록(P/S)의 시험값을 참조한 후, CIPS 기술을 사용하여 파이프라인의 배관-접지 전위를 측정합니다. 측정된 전원 차단 전위는 음극 보호 시스템의 효과를 판단하는 데 사용될 수 있습니다. 코팅에 결함이 발생한 경우, DCVG 기술을 사용하여 각 결함의 음극 및 양극 특성을 파악하고, 최종적으로 DCVG를 사용하여 결함의 중심 위치를 결정합니다. 또한, 측정된 결함 누설 전류가 토양을 통해 흐르면서 발생하는 IR 강하를 이용하여 결함의 크기와 심각도를 판단하고, 이를 바탕으로 보수 방법을 선택합니다. 음극 보호가 없는 파이프라인의 경우, PCM 테스트 기술을 사용하여 심각한 전류 신호 누설이 발생하는 파이프 구간을 확인한 후, PCM에 사용되는 "A" 프레임 또는 피어슨 검출 기술을 통해 코팅 손상 지점을 정확하게 찾아내고 손상 크기를 측정할 수 있습니다. PCM 테스트 기술은 음극 보호가 있는 파이프라인에도 사용할 수 있지만, 검출 정확도는 DCVG 기술보다 다소 떨어집니다. 모든 코팅 검출 기술은 파이프라인에 전기 신호를 적용하기 때문에 기술마다 몇 가지 단점이 있으며, 일부 코팅 결함은 검출되지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 전류가 지면으로 흘러들어 루프를 형성하지 않는 경우에는 다른 방법을 통해서만 검출할 수 있습니다. 차폐 효과 때문에 케이싱이 있는 파이프라인을 통과시키는 데에는 적합하지 않으며, 모든 기술로 코팅이 벗겨졌는지 여부를 판단할 수 있는 것은 아닙니다.
셋째, 파이프라인 내부 탐지 기술입니다. 파이프라인 내부 탐지 기술은 아일랜드 피그(PIG)에 다양한 비파괴 검사(NDT) 장비를 추가하여 기존의 단순한 청소 기능을 정보 수집, 처리, 저장 등으로 전환하는 기술입니다. 다기능 스마트 파이프라인 결함 탐지기(SMART PIG)는 파이프라인 내에서 피그의 움직임을 통해 파이프라인 결함을 탐지할 수 있습니다. 1965년 미국 투보스코프(Tuboscopc)사는 자기 누설(MFL) 비파괴 검사 기술을 장거리 석유 및 가스 파이프라인 내부 탐지에 성공적으로 적용했으며, 이후 다른 비파괴 내부 탐지 기술들도 잇따라 개발되어 폭넓은 응용 가능성을 보여주었습니다. 현재 미국의 투보스코프 GE PII, 영국의 브리티시 가스(British Gas), 독일의 피페트로닉스(Pipetronix), 캐나다의 코르프로(Corrpro) 등 해외 유수의 모니터링 업체들이 제품을 시리즈화하고 다양화하고 있습니다. 내부 검출기는 파이프라인의 기하학적 변형을 감지하는 캘리퍼 게이지, 파이프라인 누출 감지기, 부식으로 인한 체적 결함을 감지하는 자기 누설 검출기, 균열 형태의 평면 검출기, 와전류 검출기, 초음파 검출기, 탄성 전단파 기반 균열 검출 장비 등으로 나눌 수 있습니다. 널리 사용되는 몇 가지 방법을 아래에서 간략하게 소개합니다.
1. 직경 측정 기술 개선은 주로 외부 힘에 의해 발생하는 파이프라인의 기하학적 변형을 감지하고 변형의 구체적인 위치를 파악하는 데 사용됩니다. 일부는 기계 장치를 사용하고, 일부는 자기 유도 원리를 사용하여 파이프의 홈, 타원형 변형, 내경 변화 및 기타 기하학적 이상 현상을 감지할 수 있습니다. 이러한 이상 현상은 파이프의 유효 내경에 영향을 미칩니다.
2. 누출 감지 기술 현재 가장 성숙한 기술로는 차압법과 음향 방사법이 있습니다. 차압법은 압력 측정 장치가 내장된 계측기로 구성되며, 검사 대상 배관에 적절한 유체를 채워야 합니다. 누출은 배관 내 가장 낮은 압력 영역에서 발생하며, 누출 감지 계측기는 이 지점에 설치됩니다. 음향 방사법은 배관 누출 시 발생하는 20~40kHz 대역의 특유의 소리를 이용하는 음향 누출 감지 기술입니다. 적절한 주파수 선택 기능을 갖춘 센서가 이 소리를 수집하여 전자 장치에 전달하고, 거리 측정 휠과 마킹 시스템을 통해 누출 위치를 감지하고 표시합니다.
3. 자속 누설 검출 기술(MFL) 모든 파이프라인 검출 기술 중 자속 누설 검출은 가장 오랜 역사를 가지고 있습니다. 이 기술은 파이프 내부 및 외부 부식으로 인한 체적형 결함을 검출할 수 있고, 검출 환경에 대한 요구 조건이 낮으며, 석유 및 가스 파이프라인에도 사용되어 코팅 상태를 간접적으로 판단할 수 있고, 적용 범위가 가장 넓기 때문입니다. 자속 누설 검출은 비교적 잡음이 많은 공정이므로, 데이터 증폭 없이도 이상 신호가 데이터 기록에 명확하게 나타나며, 적용이 비교적 간단합니다. 자속 누설 검출기를 사용하여 파이프라인을 검출할 때는 피그의 작동 속도를 제어해야 합니다. 자속 누설은 운반 장비의 작동 속도에 매우 민감하기 때문입니다. 센서 코일 대신 전류 센서를 사용하면 피그의 속도를 줄여 감도를 개선할 수 있지만, 속도의 영향을 완전히 제거할 수는 없습니다. 이 기술로 파이프라인을 검출할 때는 파이프 벽이 완전히 자화되어야 합니다. 따라서 검사 정확도는 파이프 벽 두께와 관련이 있습니다. 두께가 두꺼울수록 정확도는 떨어집니다. 일반적으로 적용 가능한 범위는 파이프 벽 두께가 2mm를 넘지 않는 경우입니다. 이 기술의 정밀도는 초음파 검사만큼 높지 않으며, 결함의 정확한 높이 측정은 여전히 작업자의 경험에 달려 있습니다.
4. 압전 초음파 검사 기술 압전 초음파 검사 기술의 원리는 유사합니다.
게시 시간: 2023년 6월 28일