기술내용
발전소의 배관은 내부유체의 흐름에 의해 배관의 두께가 얇아지는 감육현상이 진행되 있으며, 이러한 감육에 의해 배관이 파열되는 사고가 일어나고 있다. 발전소나 일반 화학공장 등의 배관계통에서 흔히 발견되고 있는 감육현상은 유동가속부식(FAC, Flaw Accelerated Corrosion)에 의하여 발생되며, 배관의 건전성은 저해하는 주요한 원인이 되고있다. 감육배관의 건전성 평가는 감육부의 형상, 감육배관의 손상모드, 작용하중의 형태 등에 크게 영향을 받기 때문에 감육배관 건전성 평가의 신뢰성 확보를 위해서는 평가하고자 하는 감육배관의 특성이 충분히 고려된 적절한 손상기준을 적용하는 것이 필요하다. 현재 감육검사는 초음파 두께측정장비를 사용하고 있으나, 초음파 기술을 적용하기 위하여는 배관 표면의 보온재를 해체하여 배관 표면에 직접 탐촉자를 부착하여야 한다. 그러나 이 방법은 보온재를 해체하는데 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에 보온재를 해체하지 않고 보온재 외부에서 내부의 배관 감육을 평가할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 연구에서 개발하고자 하는 보온재 비해체식 감육평가 장치는 강력한 펄스 자기장을 사용하여 자기장이 대상체에서 유도되어 나오는 신호를 탐지하여 감육을 평가하는 것이다. 연구목표는 본 장치의 성능을 개선하고 소형화하여 휴대용으로 제작하는 것이다.
개발배경
- 발전소, 정유공장 등의 유체설비는 열손실 방지를 위한 보온재로 덮혀 있음
- FAC(Flaw Accelerated Corrosion), CUI(Corrosion Under Insulation)에 의한 배관의 감육 손상을 초래
- 배관 파손시 막대한 피해 초래, 주기적인 검사로 배관의 손상 정도 조기발견이 필요
- 현재의 검사 방법은 보온재를 제거하고 초음파 등으로 검사/검사후 보온재 재설치, 이로 인하여 비용이 막대함
- 연구원은 보온재를 제거하지 않고 외부에서 배관의 감육 상태를 진단할 수 있는 펄스와전류 기반의 기술을 개발함
적용분야
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원전/화력발전소 배관/열교환기 검사
- 보온 비해체식 배관감육 평가, 배관의 취약부 감시 및 사전 검사로 발전소 가동 안전성 제고
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석유 화학산업 배관 건전성 검사
- FAC 및 절연체 밑의 부식(CUI) 검사, 플랜트 산업 안전성 및 플랜트 특성에 맞 는 정책 설정, 가격경쟁력 제고
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검사 및 운영 기술
- 유지 보수 및 운영 기술 최적화, 손상 예측 및 위험 관리
적용사례
펄스와전류를 이용한 보온재 비해체식 배관감육 평가기술을 이용하여, 일반적으로 발전 >소에 사용되는 내경이 20 cm인 탄소강 배관의 내부에 감육을 모사하기 위하여 두께를 2.5, 5, 8 mm 로 가공한 후 외부에 10 cm의 보온재를 씌운 후, 보온재 외부에 두께 0.4 mm의 스텐레스 판을 붙여 발전소에 사용되는 동일한 조건의 Mock-up 시험편을 제작하였다. 본 연구원에서 개발한 장치를 사용하여 보온재 외부에서 내부의 감육 정도를 측정하였다. 그림 1은 연구원에서 개발한 실험장치를 사용하여 10 cm 두께의 보온재로 덮힌 감육시험편을 측정하여 얻은 실험결과이다.
그림 1. (a)펄스와전류를 이용한 보온재 비해체식 배관감육 평가장치 (b)직경 20cm 배관에 두께 10cm의 보온재를 둘러싸고 그 위에 0.4mm 스텐레스판을 둘러싼 Mockup 시험 편(현장과 동일한 조건) (c)Mockup 시험편의 내부 가공모양
그림 2. 펄스와전류 장치의 제어장치 패널. (위)배관에 인가하는 펄스모양 (아래)배관의 결 함에 의하여 유도된 신호
그림 3. 벽두께가 서로 다른 배관에서 두께에 따른 펄스와전류 신호차이. 직경 20cm인 배관이 10 cm의 보온재로 둘러쌓여있고 그위에 0.4mm 의 스텐레스판이 붙여져 있을 때 스텐레스판 외부에서 배관내부의 두께 차이를 측정한 결과
적용분야
감육은 주로 복수계통, 주급수계통, 주증기계통 등에서 발생하며 3“ 이상 주배관, 보조 배관 및 부속기기가 문제가 된다. 일본에서는 ‘04년 8월 9일 미하마 원전 3호기에서 감육에의 한 급수배관 파열로 작업자 11명이 화상을 입고 그중 5명이 사망하는 사고가 있었다. 펄스 와전류를 이용한 보온재 비해체식 배관감육 평가기술은 감육배관의 건전성 평가에 드는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 이 기술은 발전소 뿐만 아니라 화학, 정유 산업등 배관을 사용하는 모든 산업에 적용할 수 있다. 이 기술을 적용 함으로서 원자력 및 화력발전소의 안전성 뿐만 아니라 석유화학과 같은 각종 배관설비에 대한 신뢰감을 향상시킬 수 있고, 사고를 미연에 방지함으로서 경제적 이득을 얻을 수 있다.