배관피복 손상부 조사방법에 대하여 기술하시오

배관피복 손상부 조사방법에 대하여 기술하시오


1. 개요

 

배관 피복은 시공 과정에서 손상될 수 있고 시간 경과에 따른 피복의 열화 등의 원인으로 피복 손상이 생기게 된다. 피복이 손상된 배관은 배관의 금속 부분과 토양, 물 등과 직접적으로 접촉하게 되므로 부식반응이 일어나게 되는데 이를 방지하기 위하여 배관에 방식전류를 흐르게 하여 배관을 음극화시키므로서 부식반응을 억제하는 방법을 사용한다. 피복이 손상된 배관은 방식설비에 의하여 방식보호전위가 유지되면 부식이 방지될 수 있지만 시간이 경과함에 따라 피복손상부 주변의 피복에서 박리가 일어나기도 한다.

피복의 박리는 음극방식 과정에서 수소이온과 전자가 결합하여 수소가 발생하는 과정에서 발생하는 음극박리(Cathodic disbonding)에 의하여 생기며, 박리가 심한 곳에서는 음극방식차폐(Cathodic Shielding) 현상에 의하여 방식전류가 들뜬 피복의 안쪽 배관으로 충분히 유입되지 못하게 되며 배관의 전위가 기준전위 값 보다 양(+)의 전위 값을 갖게 되어 방식이 되지 않은 상태에 있게 되며 손상부의 크기와 토양의 부식 환경에 따라 부식의 정도가 결정되게 된다.

피복손상부를 조사하는 방법은 직류와 교류방법으로 구분된다.

* 직류에 의한 방법
- 직류전압구배법(Direct Current Voltage Gradient, DCVG)
- 짧은간격전위측정법(Close Interval Potential Survey, CIPS)

* 교류에 의한 방법
- 피어슨법(Pearson Survey)
- 우드베리법(Woodberry survey)
- PCM(Pipeline Current Mapper)


2. 직류전압구배법(DCVG)은 정류기의 출력전류를 일정시간 주기로 단속하고 배관의 직상부를 따라 기준전극을 사용하여 약2m 간격으로 토양대 토양의 전위를 측정하게 된다.
피복손상부가 없다면 토양에서의 전위 구배는 나타나지 않을 것이고 피복손상부가 있게되면 이 지점으로 방식전류가 집중적으로 유입되어 전류밀도가 증가하게 되며 토양에서 전위 구배가 생기게 된다

이와 같이 전위구배가 큰 지점을 찾게 되면 피복손상 지점을 찾을 수 있게 된다. 토양과 토양 사이의 전위차를 일정간격으로 측정하게 되면 손상부와 가까워질수록 두 전극 사이의 전위차가 커지게 되는데 피복손상부를 전후로 두전극 사이의 전위차값의 부호가 반대로 되게 된다. 손상부를 지나면서 전위가 역전되고 손상부에서 멀어질수록 전위값이 작아지게 된다. DCVG의 장점으로는 작은 결함도 탐지가 가능한 반면에 단점으로는 마그네슘 양극, 타 시설물에 의한 오류가 발생할 수 있으며 아스팔트 포장도로 위에서는 탐측이 어렵고, 콘크리트 등에서는 물을 뿌리면서 탐측을 해야 하는 점이다.


3. CIPS(Close Interval potential survey)법은 방식전위측정함으로부터 길게 리드선을 인출하여 한 개의 기준전극으로 배관을 따라 일정 간격으로 대지와 배관과의 전위를 측정하는 방법으로 피복 상태가 양호한 구간에 비해 피복손상부 위치에서는 P/S전위가 (+) 방향으로 높아지게 된다.
탐지시에 긴 리드선이 필요하고 DCVG법에 비해 신뢰율이 높지 못하며, 마그네슘 양극 및 타 시설물에 의하여 오류가 발생할 수 있다. 아스팔트 포장도로에서는 사용할 수 없다.


4. 피어슨법(Pearson survey)은 교류를 이용하는 방법으로서 송신기(Transmitter)의 한쪽 끝은 배관에 연결하고 다른 끝은 먼 위치에 접지한 후 약1000Hz의 교류전류를 출력하여 배관에 인가하게 되면 피복이 양호한 곳에서는 전류의 유출입이 없으나 피복손상부에서 전류의 유출입이 발생하게 되어 손상부 주변 토양에 전위구배가 형성되게 되는데 수신기(Receiver)에 전극봉을 연결하여 배관경로를 따라 두 전극봉 사이의 토양 전위차를 측정하여 결함의 위치를 찾아낸다.
피복손상부가 가까워지면 그 신호가 점점커지고, 피복손상부를 지나면 서서히 신호가 작아지게 되며, 피복손상부의 직상부에서는 전위차가 "0"이 측정되게 된다. 수신기(Receiver)는 배관으로 유입되는 같은 주파수의 교류신호를 감지한다. 이는 배관의 전위를 읽는 것이 아니므로 배관의 방식상태를 알 수 없으며, 전자기파 간섭이 있는 곳에서는 해석이 쉽지 않고, 신뢰성이 DCVG법에 비해 떨어진다.


5. 우드베리법(Woodberry survey)은 교류를 배관에 인가하고 배관 주변에 자기장이 형성되며, 이 자기장은 배관을 따라 흐르는 교류전류의 크기에 비례한다.
배관을 따라 흐르는 교류전류는 거리에 따라 감쇄하며 피복손상부에서 더욱 감쇄하는데 이러한 전류신호 변화를 측정하여 감지하는 방법이다.

이 방법은 아스팔트 및 하천 구간에서도 적용이 가능하나, 측정하고자 하는 구간의 절연 상태를 파악하고 있어야 하고 배관에 흐르는 전류의 변화가 커야만 감지가 가능하다.