효율적인 특수 운송 수단인 파이프라인 운송은 석유 및 가스 운송 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 현재 국내 대구경 운송 파이프라인은 주로 나선형 용접 강관으로 건설되고 있습니다. 운송 파이프라인의 안정적인 운영을 위해서는 사용되는 나선형 강관의 품질을 엄격하게 보장해야 합니다. 따라서 효과적인 온라인 초음파 자동 결함 검출 시스템의 연구 및 도입은 강관 제조업체에게 필수적인 선택이 되었습니다. 해외와 비교했을 때 우리나라의 검사 장비 수준은 상대적으로 낙후되어 있습니다. 강관 용접부 검사는 수동 또는 반자동 장비를 사용하여 이루어지는데, 검사 효율이 매우 낮아 부분 검사만 가능하며 각 강관의 모든 결함을 완벽하게 검출하는 것은 불가능합니다. 국제 입찰에 참여하는 강관 제조업체는 일반적으로 완벽한 검사 설비를 갖추어야 합니다. 일부 기업은 막대한 비용을 들여 해외에서 자동 검출 장비를 도입했지만, 국내 생산 및 검사 지원 여건의 한계로 인해 그 효과가 미미하여 수입 장비가 제대로 활용되지 못하고 낭비되는 경우가 많습니다. 현 상황은 국내 강관 제조업체들의 국제 경쟁력을 크게 제한하고 있다.
나선형 강관은 제조 공정이 성숙하고 비용이 저렴하여 주로 유체 이송 파이프라인에 사용되는 강관의 일종입니다. 현재 나선형 강관 제조에는 연속 성형과 서브머지드 아크 용접이 널리 사용되고 있습니다. 성형 방법에는 내측 지지형과 외측 지지형 두 가지가 있습니다. 이 두 가지 성형 방법은 일반적으로 불충분 성형 방식이기 때문에 제조 후 강관에 큰 잔류 응력이 발생하여 강관의 내압성을 저하시킵니다. 본 논문에서는 이론적 분석을 통해 불충분 성형 시 강관의 잔류 응력 계산식을 제시하고, 내측 지지형으로 성형된 나선형 강관의 잔류 응력을 측정하여 계산식의 타당성을 검증했습니다. 본 연구 결과는 나선형 강관의 제조 및 적용에 있어 중요한 지침을 제공합니다.
강관 용접부의 비파괴 검사는 오랫동안 해결해야 할 중요한 난제였으며, 여러 기업에서 시급히 해결해야 할 과제였습니다. 특히 우리나라 생산 환경에 적합한 자동 용접부 검사 장비 개발이 시급합니다. 강관 결함 검출에는 다양한 초음파 방식이 사용되고 있지만, 그 검출 정확도는 큰 차이를 보입니다. 용접부의 기하학적 형상 차이와 다양한 복합 결함으로 인한 불확실성 때문에 강관의 초음파 자동 결함 검출은 난이도가 높고, 인적 요인의 영향도 큽니다. 따라서 결함 검출 결과의 효율성과 신뢰성을 향상시키는 것이 강관 초음파 자동 결함 검출의 핵심 과제입니다. 수년간의 강관 결함 검출 경험과 연구 조사를 바탕으로, 정밀 프로브 추적 시스템, 단일 칩 마이크로컴퓨터 기술, 컴퓨터 신호 처리 기능을 통합한 나선형 강관용 완전 디지털 초음파 결함 검출 시스템을 개발했습니다. 기존 결함 검출기와 비교하여, 나선형 강관용 디지털 온라인 초음파 자동 결함 검출 시스템은 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.
(1) 빠른 감지 속도, 자동 감지, 계산, 기록, 자동 깊이 보정 및 자동 감도 설정.
(2) 높은 검출 정확도, 본 시스템은 아날로그 신호의 고속 데이터 수집, 정량화, 계산 및 판별을 수행하며, 검출 정확도는 기존 기기의 검출 결과보다 높을 수 있습니다.
(3) 기록 및 보관 탐지, 디지털 초음파 결함 탐지기는 결함 이미지까지 탐지 기록을 제공할 수 있습니다.
(4) 높은 신뢰성과 우수한 안정성을 갖추고 있으며, 데이터를 포괄적이고 객관적으로 수집 및 저장하고, 수집된 데이터에 대해 실시간 처리 또는 사후 처리를 수행하고, 신호에 대해 시간 영역, 주파수 영역 또는 이미지 분석을 수행하고, 패턴 인식을 통해 공작물의 품질을 등급화하여 인적 요소의 영향을 줄이고 검색의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
(5) 용접 추적에는 CCD 카메라 추적 센서가 사용되며, 감지 감도가 높고, 물이나 가스에 대한 두려움이 없으며, 간단하고 신뢰할 수 있다는 장점이 있습니다.
나선형 용접 강관은 석유화학 설비 배관망, 도시 상수도 및 배수 공사, 특히 장거리 석유 및 천연가스 파이프라인에 널리 사용됩니다. 거의 모든 유전 및 가스전 파이프라인에는 높은 안전성, 내구성 및 경제성을 갖춘 나선형 용접 강관이 사용됩니다. 나선형 용접 강관의 직경은 일반적으로 강판 폭에 제한되지 않으므로 다양한 규격의 강판으로 제작할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 8월 28일