|
|
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
| 하지만 와류를 사용한 검사 방법은 탄소강재질에서 원리상의 문제점을 가지고 있으며
데이터를 해석하는 것이 쉽지 않고 내부나 외부의 적은 부식 상태는 감지하기가 어려운 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 보안하기 위해 1970년 대 말에 영국의 Shell사에서 개발하게 된 것이 초음파 튜브 검사 시스템이다. 초음파 튜브 검사 시스템을 사용하게 되면 탄소강이나 비철금속, 플라스틱과 같은 비교적 단단한 모든 재질의 튜브에서 검사가 가능하며 내면과 외면의 부식, 피팅, 구멍 등의 작은 결함까지를 감지할 수 있다. 또한 초음파 튜브 검사 시스템은 센서로부터 받은 신호를 디지털 로타리 B 스캔 으로 표시하므로 튜브 상태를 한눈에 볼 수 있어 현장에서 판독이 가능하도록 하였다. 초음파 검사 시스템의 단점으로는 초음파는 직진하는 성질이 있으므로 U 자형 튜브와 같이 굽은 부분은 검사가 어려우며 초음파의 진행 방향으로 나 있는 크랙은 검출이 불가능하다. 하지만 크랙이 길이 방향으로 생성된 경우 확실하게 감지할 수 있다. 또한 초음파 튜브 검사 시스템은 초음파를 사용하므로 초음파가 잘 진행할 수 있도록 튜브 내부를 클리닝 해주는 전처리 작업과 탐촉자와 튜브 사이에 카플런트로서 물을 공급해 주어야 한다. |
||||||||||||||||
원리와 작동 |
||||||||||||||||
| 초음파 튜브검사 시스템에서는 15MHz의 초음파 탐촉자를 사용한다. 그림 1에서 보는 것처럼 초음파 탐촉자 앞에는 45° 회전하는 mirror가 달려 있어 외부에서 연속적 으로 주입되는 물의 압력에 의해 터빈이 1,800rpm으로 회전하게 된다. 초음파는 이 mirror를 통해 튜브 내면과 외면을 통과하여 얻은 신호를 본체로 전송하여 CRT에 표시하게 된다. 여기서 물은 터빈을 회전시키는 에너지로 사용되며 또한 초음파 탐촉자와 튜브간의 카플런트로 사용된다. |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
IRIS-9000의 센서 및 터빈 부분 |
||||||||||||||||
| 초음파 튜브 검사 시스템을 IRIS라고 흔히 부르는데 이는 초음파 탐촉자가 튜브의 내부에서 회전 한다는 Internal Rotary Inspection System의 첫 글자를 따서 만든 단어이다. 초음파 탐촉자는 외부에 있는 드라이브 모타를 사용하여 작동되는데 일반적으로 30m 이상의 깊이까지 검사가 가능하며 검사 속도를 자유롭게 조정할 수 있다. 검사가 가능한 튜브 사이즈는 일반적으로 12.2mm ID에서 63.5mm OD이다. 8.6mm에서 12.2mm ID 혹은 63.5 mm OD의 범위에서 사용하기 위해서는 옵션의 탐촉자를 사용하여야 한다. 15MHz 초음파 탐촉자를 사용하는 경우 정밀도는 0.05mm 인데 대체적으로 0.05mm의 두께 변화를 감지 할 수 있으나 실제에 있어서는 별로 중요하지 않다. 앞에서 언급된 것처럼 초음파가 튜브의 내면과 외면을 잘 투과 할 수 있도록 하기 위하여는 내면을 클리닝 해주어야 하는데 표면이 깨끗할수록 정밀도가 향상되며 일반적으로 Hydro Blast로 10,000 psi정도로 클리닝 하면 별 문제가 없다. 결함의 종류와 빈도에 따라 다를 수 있지만 초음파 튜브 검사 시스템을 사용하여 6m 튜브 한 개를 검사하는데 약 10분 정도가 소요된다. |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
그림 2: IRIS-9000 시스템 (See-Scan 프로그램, 센서) |
||||||||||||||||
| |
||||||||||||||||
|
데이터의 분석 |
||||||||||||||||
| 수집된 데이터는 본체로 전송되는데 모니터에서는 센서에서 수집된 데이터를 <그림2>에서
보는 것처럼 리얼 타임 디지털 로타리 B 스캔으로 표시하게 된다. 여기서 Bar의 왼쪽 벽은 튜브의 내면에 해당하며 오른쪽 부분은 외면에 해당한다. |
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
| 위의 하드 카피는 국내의 석유화학 업체에서 실제로
사용한 튜브를 검사하여 얻은 데이터이다. 3-a는 아무 결함이 없는 테스트 튜브에서 나온 화면이며, 그림 3-b는 내면에 스케일이 끼어 있으나 아직 이상은 없는 튜브이다. 3-c는 내면에 피팅이 발생하고 있음을 볼 수 있다. 3-d는 내면에 작은 피팅이 있는 것을 보여주고 있다. 3-e 외벽에 피팅이 있음을 보여준다. 3-f 역시 외면에 있는 피팅을 보여주고 있는데 IRIS-9000은 디지털 방식으로 처리되기 때문에 게이트를 사용하여 화면 아래에 최소 두께(MWT)를 디스플레이해 준다. 이 경우에 MWT가 2.13mm인데 시공 당시의 두께와 주기적으로 검사한 결과를 취합하면 전체적으로 튜브가 어떤 상황에 있는지 앞으로 어떻게 진전될 것인지를 판단할 수 있다 IRIS-9000 초음파 튜브 검사 시스템은 디지털 방식이기 때문에 결함을 디스플레이하고 있는 화면을 작업 현장에서 즉시 프린터를 사용하여 하드카피 하는 것이 가능하며 본체 내에 저장하였다가 작업을 마친 후 한 번에 출력할 수도 있다. 데이터를 계속 관리하는 경우라면 작업 일자, 검사한 튜브 및 상태 등을 한 눈에 볼 수 있도록 한 See-Scan 튜브 관리 프로그램을 구입하여 사용할 수 있다. 이 소프트웨어를 사용하게 되면 튜브 전체를 펼친 그림으로 보여주는 C-scan 화면을 볼 수 있을 뿐 아니라 그 외에도 부식 정도, 위치를 분석할 수 있다. |
||||||||||||||||
|
결론 |
||||||||||||||||
| 초음파 튜브 검사 시스템을 사용하게 되면
결함의 위치와 크기를 정확히 검사할 수 있으므로 보수 시기와 교체 시기를 결정하는데 아주 유용하다. 특히 Shut down 기간 중 짧은 시간에 검사하고 현장에서 판단할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이미 외국에서는 수많은 석유 화학 및 화학 회사들이 초음파 튜브 검사 시스템을 사용하여 열 교환기 튜브를 검사하고 있으며 국내에서도 대부분의 석유 화학, 정유, 화학 회사에서 초음파 튜브 검사 시스템을 사용하여 정기적인 검사를 하고 있으며 전문 용역 회사들이 많이 있어 검사를 의뢰하면 쉽게 검사할 수 있다. 초음파 튜브 검사 시스템은 검사 결과를 확실히 볼 수 있으므로 튜브 검사의 스탠다드로 자리잡아 가고 있다. 앞으로 많은 석유 화학 및 발전소에서 유용하게 사용 될 것으로 보인다. |
||||||||||||||||
|
|
