배관용 자기누설 비파괴 검사에서 축방향 미소결함의 형상 판정에 관한 연구

Abstract

배관용 비파괴 검사에서 자기누설방식을 이용하여 배관의 결함을 검출하도록 개발된 탐상 시스템 장비를 MFL PIG(Magnetic Flux Leakage Pipeline Inspection Gauge)라 한다. 이 장비는 투자율이 큰 금속 배관의 길이 방향인 축방향으로 자기장을 형성하고, 결함이 있는 부분에 발생하는 누설 자속 신호를 홀센서를 이용하여 검출한다. 하지만 MFL PIG는 배관에 축방향으로 발생한 미소결함에 대해서는 누설 자속의 발생량이 미세하여 결함 유무를 판별하기 어렵다. 본 논문에서는 배관에 발생한 축방향 미소결함을 검출하기위해 CMFL(Circumferential MFL) PIG를 적용하였고, 결함 주위에 발생한 누설 자속 신호의 크기 및 분포를 3차원 정자계 유한요소법을 이용하여 검출 및 분석하였다. 이러한 검출 신호로부터 길이, 폭, 깊이와 같은 결함의 형상을 판정하는 기법을 제안하였고 이를 CMFL PIG 모의 성능 실험을 통하여 비교 및 검증하였다. MFL PIG (Magnetic Flux Leakage Pipeline Inspection Gauge) is called the system which detects the defect for underground pipelines by using magnetic flux leakage method in nondestructive testing. This method is very suitable for testing pipelines because pipeline has high magnetic permeability. MFL PIG generates the magnetic fields to the pipe axially oriented, and detect the signal of leakage flux by using hall sensor. However, MFL PIG is hard to detect the axially oriented crack with small size because the magnetic flux leakage is not enough to be occurred. To detect the small size and axially oriented crack, the circumferential MFL (CMFL) PIG is being proposed and it can maximize the leakage flux for the axial crack by performing magnetic fields circumferentially on the pipe. In this paper, CMFL PIG is applied to detect the axially oriented crack with small size and the analysis for the distribution and the amplitude of the leakage flux signal is performed by using three dimensional finite element method. From sensing signals, the method how to determine the shape of axially oriented cracks is proposed and verified with experiment.