Pipeline Coating Defect Detection

피복손상 탐지법피복손상 탐지법

배관연구센터배관연구센터

피복손상 탐측의 필요성피복손상 탐측의 필요성

방식 피복의 건전성 확보방식 피복의 건전성 확보 : : 피복의 피복의 손상부위로 부터 부식 발생 시작손상부위로 부터 부식 발생 시작

전기방식 시스템의 효율 향상전기방식 시스템의 효율 향상 : : 피방식 피방식 면적을 감소시켜 방식 효율을 개선면적을 감소시켜 방식 효율을 개선

배관 주위의 전위 분포배관 주위의 전위 분포 피복 복상부의 음극방식 피복 복상부의 음극방식

전류의 집중전류의 집중 전위구배는 전위구배는

코팅손상부에서 가장 큼코팅손상부에서 가장 큼 코팅손상부가 없는 코팅손상부가 없는

곳에서는 음극방식 곳에서는 음극방식 전류의 흐름이 거의 없게 전류의 흐름이 거의 없게 되고 따라서 토양에서의 되고 따라서 토양에서의 전위구배는 무시할 만큼 전위구배는 무시할 만큼 매우 작게 짐매우 작게 짐

피복손상 탐측 방법의 종류피복손상 탐측 방법의 종류

CIPSCIPS Pearson methodPearson method Current AttenuationCurrent Attenuation DCVG(/CI)DCVG(/CI)

관대지 전위의 분배관대지 전위의 분배 배관에 코팅손상부가 있는 매설배관의 배관에 코팅손상부가 있는 매설배관의

관대지전위를 측정한다고 생각해보면관대지전위를 측정한다고 생각해보면 , , 관대지 관대지 전위는 다음과 같은 식으로 구성되어 있다전위는 다음과 같은 식으로 구성되어 있다 . .

Eon = E0 + Ep + Es = Eo + RpI + RsIEon = E0 + Ep + Es = Eo + RpI + RsI

Eon = Eon = 관대지전위관대지전위 , E0 = natural potential, Ep = , E0 = natural potential, Ep = electrochemical polarization, Es = voltage drop in electrochemical polarization, Es = voltage drop in soil, Rp = polarization resistance, Rs = soil resistsoil, Rp = polarization resistance, Rs = soil resistance, I = constant protective current ance, I = constant protective current

CIPSCIPS 의 원리의 원리 즉즉 , , 측정된 관대지 전위 값은 기준전극의 측정된 관대지 전위 값은 기준전극의

위치에 따라 위치에 따라 IR dropIR drop 의영향으로 코팅손상부 의영향으로 코팅손상부 직상에서 가장 높은 관대지 전위가 읽혀지며 직상에서 가장 높은 관대지 전위가 읽혀지며 코팅손상부에서 멀어질 수록 작은 값을 코팅손상부에서 멀어질 수록 작은 값을 나타내게 된다나타내게 된다 . . 따라서 적절한 기준전극을 따라서 적절한 기준전극을 사용하여 매설배관의 직상부에서 배관을 사용하여 매설배관의 직상부에서 배관을 따라서 따라서 3030 ～～ 100cm 100cm 간격으로 이동하며 간격으로 이동하며 전위를 측정하여 보면 가장 높은 값의 전위를 전위를 측정하여 보면 가장 높은 값의 전위를 나타내는 지점이 있게 되는데 이 지점이 바로 나타내는 지점이 있게 되는데 이 지점이 바로 코팅손상부인 것이다코팅손상부인 것이다 . .

CIPSCIPS 의 원리의 원리

CIPSCIPS 의 원리의 원리 코팅손상부와 코팅손상부와

비손상부의 비손상부의 전위구배를 크게 전위구배를 크게 하려면 음극방식 하려면 음극방식 전류를 크게하면 전류를 크게하면 되는데 이는 되는데 이는 IR dropIR drop이 커지게 되어 이 커지게 되어 전위구배가 커지기 전위구배가 커지기 때문이다때문이다 ..

Pearson Survey (AC field)Pearson Survey (AC field)

Pearson Survey (AC field)Pearson Survey (AC field)

Low signal

High signal

Low signal

Current AttenuationCurrent Attenuation배관을 따라 흐르는 전류에 의한 자장 발생최근 정량적 전류측정이 가능한 기기 개발

Current AttenuationCurrent AttenuationAttenuation: mb 2000(Log10 I/Io)/length = constant

CASE: Perfect wrap

Distance

mA

RMS

curr

ent M

b/m

Distance

Current AttenuationCurrent AttenuationAttenuation: mb 2000(Log10 I/Io)/length = constant

CASE: fault in wrap

Distance

mA

RMS

curr

ent M

b/m

Distance

DCVG DCVG (Direct Current Voltage (Direct Current Voltage

Gradient)Gradient)DC Pulse

Generator(DC PulseMethod)

Underground Pipeline

Soil

Anode

CoatingDefect

ReferenceElectrode

V V V

Equi-PotentialLine

Potential Gradientbetween Two Electrodes Distance

(+)

(-)

- 피복 손상부위 주위의 전위 변화를 측정- 가장 정교한 피복손상 탐측 방법

-토양의 불균일성 및 주위의 간섭영향에 따라 false signal 이 발생할 수 있음

- 간섭영향 및 토양불균일성의 영향을 배제하기 위하여 current interruption 을 적용하여 정확도 개선

DCVG/CI

모의배관 실험모의배관 실험

CIPS ApplicationCIPS Application

1000mV p/s potential

CIPS ApplicationCIPS Application


DCVG ApplicationDCVG Application






Fig.8). Two electrode method(P/S potential:-3000mV, 두전극 사이거리 1m)

DCVG/CI ApplicationDCVG/CI Application

1200mV p/s potential/400 mV on-off potential


400 mV on-off potential





DCVG/CI applicationDCVG/CI application

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차0. 0. 예비 작업예비 작업 -1-1

방식 현황에 따른 조치• 희생양극 구간 - 희생양극 구간 희생 양극 분리 - 분리 불가능시 위치 파악 필수

2. 미방식 구간 - 임시외전 설치 - 충분한 On-Off 전위차 확보 - 가드레일 , 철조망 등 주변 시설물 활용 ( 규모와

배관과의 거리 ) - 개천 , 수로 등 저항이 낮은 지형지물에 철망 설치

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차0. 0. 예비 작업예비 작업 -2-2

준비물 -.Current Interrupt 1 대 -.EPR(Electric Potential Recorder) 1 대 -.Cu/CuSO₄ 전극 2 개 , 전극 extention -.EPR 과 전극 사이에 연결할 전선 : 2m 2 개 -. 줄자 (50m) -.EPR 을 위한 수레 -. 락카 -. 코팅손상부 위치 표지판 -.data sheet 수십장 -. 그외 각종 드라이버 , 니빠 , 여분의 전선 , 절연 테이프 -. 임시 외전을 설치할때 필요한 준비물

․ 전선 ( 단심 ) 200m 이상 ․ 철판 1m × 1m 4 개 이상 ․ 정류기 30V, 10A 1 대 ․ 발전기 220V 1KW 이상 1 대

-. 삽 1 개

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차1. Interrupter 1. Interrupter 설치 설치 (( 정류기 세팅정류기 세팅 ))

Current Interrupter 설치-양극 / 또는 배관에 직렬-용량이 충분한 기기 사용

-CIPS 동시수행시-주기 On:Off = 4:1 ( 방식상태 변동 최소 )

- 정밀 탐측시에는 정류기 출력 강화 (250mV 이상 )

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차1. Interrupter 1. Interrupter 설치 설치 (( 정류기 세팅정류기 세팅 ))

조사전 Check list

□ Current Interrupt 는 잘 작동하고 있는가 □ EPR 의 건전지 상태 / 여분의 건전지는 있는가 □ Cu/CuSO₄ 전극의 용액이 부족하지 않은가 □ 정류기는 잘 작동하고 있는가 □ 발전기는 시동이 걸리는가

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차2. Field 2. Field 조사 조사 (EPR (EPR 사용사용 ))

1. 배관 경로 파악2. 배관 직상부 파악 (pip

e locater/ 공사감독 입회 )

직상부 또는 평행탐측

3. EPR 조정 -10mV 내외4. 2 미터 간격 측정 3~4

주기5. T/B 별 On/Off

전위측정

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차3. 3. 결함 확인결함 확인 -1-1



Side Drain 측정1. 결함 크기의 추정2. 탐측결과의 확인3. 배관 손상 추정지점에서 전위 cone 형성 확인

배관 측면에서 cone 형성시간섭에 의한 false signal 의심

1. 코팅 손상부 직상부에 한 전극을 대고 또하나의 전극을 배관에 수직하게 옆으로 2m 떨어진 곳에 대고 on-off 전위차를 측정2. 다시 배관에서 3m 떨어진 곳에 대고 on-off 전위차를 측정3. data sheet 에는 코팅 손상부에서 가장 가까운 곳의 T/B 에서 측정한 on-off 방식 전위 기록4. 2m side drainage 의 on-off 전위차와 3m side drainage 의 on-off 전위차를 기록

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차3. 3. 결함 기록 결함 기록

1. 위치 기록 : 구간항목에는 전체적인 탐측 지역명을 쓰고( 예 ; 평택 - 안중구간 ) 손상부 위치는 구체적으로 정확히 기술한다 .(00 식당 왼쪽 전신주 111-1 번 우측 30m)

2.On / Off P/S potential: 코팅손상부에서 가장 가까운 곳에 위치한 T/B 의 on, off 전위를 기록한다 .

3. 탐측 기록 : 전위에는 코팅손상부를 중심으로 on, off전위차가 나타나기 시작한 곳에서부터 전위차가 나타나지 않는 위치까지의 on-off 전위차를 기록한다 .

4. side drainage: 앞절에서 설명한 방법에 의해 기록한다 .

DCVG/CI DCVG/CI 절차절차4. 4. 현장 조사후 확인현장 조사후 확인

조사후 Check list

□ data sheet 는 전부 기재하였는가 □ Cu/CuSO₄ 전극의 고무마개는 끼웠는가 □ EPR 의 전원은 off 로 하였는가 ? □ EPR 의 pen 에 마개를 끼웠는가 ? □ C.I. 는 정확히 회수하였으며 외전의 경우 정류기는 정확히 작동하고 있는가 ?

DCVG DCVG 측정법의 한계 및 문제점 측정법의 한계 및 문제점 11

Asphalt, concreteAsphalt, concrete 구간 구간 친수성이 아닌 친수성이 아닌 asphaltasphalt 에서는 전위구배가 에서는 전위구배가

측정되지 않아 작동이 되지 않으며 콘크리트의 측정되지 않아 작동이 되지 않으며 콘크리트의 경우에도 건조한 곳에서는 민감도가 떨어진다경우에도 건조한 곳에서는 민감도가 떨어진다 . . 이러한 경우이러한 경우 , , 해결책으로는 스폰지 전극을 해결책으로는 스폰지 전극을 사용하면 센서의 민감도를 높이는 방법이 사용하면 센서의 민감도를 높이는 방법이 있으며있으며 , , 또 배관의 직상부가 아니더라도 주변에 또 배관의 직상부가 아니더라도 주변에 배관과 평행한 측정할 수 있는 토양배관과 평행한 측정할 수 있는 토양 (( 예 예 : : 화단화단 ))이 있으며 그 곳에서 측정하면 된다이 있으며 그 곳에서 측정하면 된다 . .

. .


Mg anodeMg anode 에 의한 착오 에 의한 착오 연결된 연결된 MgMg 는 손상부위와 같이 거동하므로 탐측을 는 손상부위와 같이 거동하므로 탐측을

실시하기 전에 실시하기 전에 T/BT/B 에서 에서 Mg Mg 양극을 분리양극을 분리 30cm30cm 이상 이격시 분리후 간섭 없음이상 이격시 분리후 간섭 없음 30cm30cm 이내 분리후에도 영향이내 분리후에도 영향 지중에서 배관과 직접연결된 경우지중에서 배관과 직접연결된 경우 : :

준공도면을 보고 준공도면을 보고 Mg Mg 양극의 정확한 위치를 확인양극의 정확한 위치를 확인 크기에 의한 구분크기에 의한 구분 : : 일반 배관의 피복손상부에서 나오는 일반 배관의 피복손상부에서 나오는

전위신호보다 아주 큰 전위신호전위신호보다 아주 큰 전위신호 배관의 피복손상에 의한 전위신호는 대략 배관의 피복손상에 의한 전위신호는 대략 20mV20mV 이내이내 Mg Mg 양극 주변에서 나오는 전위신호는 양극 주변에서 나오는 전위신호는 30mV30mV 이상이상


간섭에 의한 착오 간섭에 의한 착오 본 방법에 의한 피복손상탐측을 할 경우 탐측 배관의 본 방법에 의한 피복손상탐측을 할 경우 탐측 배관의

피복은 건전한데 주변의 다른 방식설비 혹은 배관에 피복은 건전한데 주변의 다른 방식설비 혹은 배관에 의해서 간섭이 있는 경우 피복손상부와 같은 거동을 의해서 간섭이 있는 경우 피복손상부와 같은 거동을 보일 수 있다보일 수 있다 . . 이러한 경우 배관의 정확한 위치를 이러한 경우 배관의 정확한 위치를 pipipe locaterpe locater 를 사용하여 파악하고 수직전위를 측정하여 를 사용하여 파악하고 수직전위를 측정하여 앞에서 언급한 바와 같이 좌우의 수직전위가 모두 앞에서 언급한 바와 같이 좌우의 수직전위가 모두 양이면 탐측배관의 피복손상이 있는 것이고 한 쪽이 양이면 탐측배관의 피복손상이 있는 것이고 한 쪽이 음이면 타 시설에 의한 간섭으로 판정한다음이면 타 시설에 의한 간섭으로 판정한다 . . 그러나 그러나 타시설이 아주 가까이 있으면 탐측배관의 타시설이 아주 가까이 있으면 탐측배관의 피복손상부와 같이 나타난다피복손상부와 같이 나타난다 . .

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