기술내용

최근 원전 배관의 열화 손상은 안전 등급은 물론 비안전 등급에서도 발생하고 있으며 비안전등급 배관의 경우 1,000 MW 급의 원전 1호기 당 거의 ~100 km 에 달해 이를 전통적인 비파괴검사 방법으로는 모든 배관을 검사하는 것이 불가능하며 특히 고방사능 지역, 보온재, 구조적 복합성, 지하 매설 등에 의해 접근성이 제한되는 경우가 많다. 이에 대한 해결책으로 장거리 유도초음파 기술이 가능하다. 유도초음파 검사기술은 스캐닝이 필요하지 않고, 초음파 감쇄가 작아서 장거리검사가 가능하므로 100% 체적검사가 가능하며 검사시간 및 비용이 절감되며 구조적으로 접근하기 어려운 부분의 검사도 가능하다는 장점이 있다. 그러나 해당 검사체에 대한 유도초음파 분산선도를 계산하고 검사 목적에 따른 최적 진동모드와 주파수를 선택해야 하며, 결함의 종류(corrosion, thinning, crack etc.)를 구분할 수 없고, 탐지능도 비교적 낮다는 단점을 갖는다.일반적인 장거리 배관검사를 위한 유도초음파 기술로 분산 특성이 없는 비틀림 진동 모드가 우수하며 이를 실제 구현하기 위한 방법으로 자기변형 초음파 탐촉자 기술이 유리하다. 그림 1과 같이 원주방향으로 바이어스 자화시킨 자기변형 스트립을 배관에 접착한 뒤 교류 코일로 교류 자장을 발생시키면 비틀림 진동 모드가 가진/수신된다. 이를 이용하여 수집된 장거리 배관 검사 신호 사례를 그림 2에 보였다.

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그림 1. 자기변형 유도초음파를 이용한 장거리 배관 검사 신호 사례

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그림 2. 자기변형 유도초음파 기술에 의한 곡관부 하부에 존재하는 일반부식 현상 탐지

적용분야

자기변형 유도초음파 기술은 기본적으로 배관의 장거리 검사에 적용되며 특히 접근이 곤란하거나 보온재 배관과 같이 검사가 곤란한 배관에 대해 보온재 비해체식으로 검사가 가능하며 매설 배관과 같이 접근이 곤란한 배관에 대해서도 유도초음파 진행이 가능할 경우 검사할 수 있다. 다만 배관을 진행하면서 결함이 아닌 다른 기하학적 구조물 (용접부, 플랜지, reducer, branch, pipe support 등)에 의한 신호도 같이 탐지되므로 이를 고려하여야 하며 결함의 형태 크기 등에 대한 정량적 평가가 어렵고 결함 탐지능이 상대적으로 높으므로 일반적으로 1차 screening test 용도로 적용하는 경우가 많다. 한편 폴리머나 아스팔트와 같은 두거운 코팅이 존재할 경우 감쇄가 심해져서 검사 범위가 제한된다.

적용사례

자기변형 유도초음파 기술을 적용하여 보온재로 싸인 고온 배관을 검사한 결과 곡관부 하부스평 배관부에 다양한 결함이 존재함을 발견하였으며 이를 확인하고자 보온재를 제거한 뒤 확인한 결과 일반 부식 general coorrosion) 현상으로 확인한 바 있다.

Document ID: d20130024