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On Line Radiographic Thickness Measurement System of Insulated Pipe Line

On Line Radiographic Thickness Measurement System of Insulated Pipe Line. 한국 지질 자원 연구원. 김기동 , 홍 완 , 김영석 , 우형주 , 최한우 , 양태건 , 이진호. 한국 기계 연구원. 조경식 , 장지훈. 연구의 필요성. 배관 : 공정물의 운송에 이용 석유 및 플랜트 산업 ( 고온 고압 ): 부식 가능성 높음 대형사고 유발 : 대기 , 수질 오염 및 인명 피해 미국의 경우 : 연간 700 억원 피해

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On Line Radiographic Thickness Measurement System of Insulated Pipe Line

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Presentation Transcript

  1. On Line Radiographic Thickness Measurement System of Insulated Pipe Line 한국 지질 자원 연구원 김기동, 홍 완, 김영석, 우형주, 최한우, 양태건, 이진호 한국 기계 연구원 조경식, 장지훈

  2. 연구의 필요성 • 배관 : 공정물의 운송에 이용 • 석유 및 플랜트 산업(고온 고압): 부식 가능성 높음 • 대형사고 유발 : 대기, 수질 오염 및 인명 피해 • 미국의 경우 : 연간 700 억원 피해 • 국내 설비의 노후화 : 대형 사고 가능성 상존 • 초음파, 필름을 이용한 방사선 투과법 - 시간, 경제성 및 정량성에 문제 • 실시간 신속하게 검사할 수 있는 기술 필요

  3. 동위원소 Io 보온재 파이프라인 x x’ I I’ 검출기 I V I’ 컴퓨터 Data acquisition time 측정원리 x’ > x I = Io exp(-u x) I > I’ V a I

  4. 섬광체

  5. 광다이오드

  6. 검출기 조립 Scintillator Photodiode 25.4 mm 2.85 mm 2.1 mm 32.3 mm = 8 channel Al2O3 coating 8.5 mm BGO 64 channel = 203. 2mm S5668-1 MC nylon

  7. 측정 회로 1단 증폭 2단 증폭 3단 증폭 DAQ board 센서 디지털볼륨 디지털볼륨 Offset gain 조정 computer Digital MUX CPU board 디지탈볼륨조절부

  8. 2 단 증폭(36) 10 0.02 0.02 0.01 0.005 LM3140 LM3140 OP111 0.01 0.047 0.1 1.7 10 0.1 0.001 RE 0.027 0.0033 RE 470 470 1 단 증폭(2000) 3단 증폭(30) 증폭회로 Capacity : uF, Resistor : Mohm, RE : remote controll

  9. 64 channel 증폭기 신호라인 3단 증폭기 1단 증폭기 검출기 전원공급장치 2단 증폭기

  10. 운송장치 차폐체 및 콜리메이트 바퀴 8 0 0 보온재 파이프라인 1000 mm 검출기 및 증폭기

  11. Ir-192 선원 77Ir192 73.8 d 0 4.5%, 588.6 5.6% 1201.1 Qb- 8.2%, 604.4 41.8% 30 %, 308.5 920.9 48.0% 47.8%, 468.1 784.6 5.3%, 612.5 612.5 28.6 %, 296.0 82.8 %, 316.5 316.5 0 78Pt192

  12. 120 mm Dia = 20 mm 3 mm 120 mm Pb 20 mm 70 mm 80 mm 차폐체 및 Collimator

  13. DAQ Card 특성

  14. Motor Control Card 특성

  15. 자료수집 및 Motor 제어 프로그램 1 (LAB View) Program start Gearing Initiation Control Loop Initiation Get Motion Board Inform Motion IO Initiation N Open File load Not Move Motor Home Index Initiation Y Motion Error Handler Flush Return Data Buffer Motion Error Handler Program Close Breakup Stop CCW,CW,Home,Stop Go Configuration Axes Init. Program End A B Axis Initiation

  16. 자료수집 및 Motor 제어 프로그램 2 (LAB View) Analog Input Configuration A Analog Input Start N File Not Save Write File Open Y Load Target Position Detection Position Reset position Stop Load Velocity in RPM Load Acceleration in RPS/s Analog Input Read Input Clear Load Deceleration in RPS/s Each Channel Average Close File Start Motion File Write End Enable Gearing Single Axis

  17. 자료수집 및 Motor 제어 프로그램 3 (LAB View) B Load Deceleration in RPS/sec Start Motion Home CCW CW Load Position T.P.=0 T.P.=Infinite T.P.=Infinite Open File load Load Target Position Load Velocity in RPM Stop Motion Load Acceleration in RPS/sec

  18. 측정 program Data display 자료 측정부 모트 조절부 측정 자료 화면 파일 처리

  19. 두께 계산 program 입력부 결함 위치 두께

  20. 1)파이프내경 : 126.6 mm 2)파이프외경 : 139.8 mm 3)보온재외경 : 240.0 mm 1) 2) 3) Sample 1 외경 : 139.8 mm, 두께 6.6 mm 보온재 영역 : 1830 mm 결함영역 : 1005 mm 파이프 영역 : 2200 mm

  21. 결함의 종류 3) 8) 1) 2) 4) 5) 6) 7) 3) 1) 8) 30o 2) 5) 6) 4) 7) 1) 지름 : 20.0 깊이 : 4.2-4.6 (1) 2) 지름 : 20.0 깊이 : 4.2-5.1 (2) 3)깊이 3.0 지름 1 - 4(1) 4) 깊이 3.0 지름 5 지름 : 5)3, 6) 5, 7)10 깊이 : 4, 5, 6 깊이 :8) 1, 1.5 1.8, 2.0

  22. 실재 결함 형태 지름 20 깊이 3 지름 20 3) 2) 1) 지름 3,5 10 깊이4, 5, 6 5) 6) 7) 4) 8) 지름 3, 깊이 5 깊이 : 1, 1.5, 1.8, 2

  23. 실험 장치도 수송장치 collimator 보온재 파이프라인 검출기

  24. 측정 결과 (1) : 17 Ci 리벳 5) 6) 7) 3) 4) 1) 8) 보온재 연결부위 함석 연결 부위

  25. 측정 결과 (2) : 5 Ci 2)

  26. 측정 결과 (3) : 물

  27. Sample 2 실재 시편 보온재

  28. 측정결과 (4) : 부식 시편 초음파 측정값 5.3 6.0 6.0 6.2-6.5 4.3-4.7 5.8-5.9 고정띠

  29. 3 d s 측정 한계 = V - Vb • d = 결함 깊이 • = background 전압의 편차 V = 측정 전압 Vb = background 전압 결 과

  30. 결 론 • 64 채널 광다이오드 검출기 제작 • 수송시스템 제작 • 차폐체 및 콜리메이트 제작 • 자료 수집 및 수송시스템 제어 장치 개발 • 이동 거리 : 450 mm/분 • 측정한계 : 0.18 mm • 검출기와 monitor 사이의 거리 : 20-30 m

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