Research on MFL PIG Design for caustic and defect the Inspection of Underground Gas Pipeline

지하매설 가스관의 부식 및 결함 탐지를 위한 비파괴 누설 탐상시스템 개발에 관한 연구

This paper describes the magnetic flux leakage(MFL) type non-destructive testing(NDT) system to detect the 3D defects on underground gas pipe. Magnetic systems with permanent magnets and yokes are analyzed by 3D non-lineal finite element method(FEM) with optimum design. In case of under-saturation of gas pipe, sensing signals are too weak to detect. In case of over-saturation, the changes of the sensing signals are too low to detect the defects sensitively. So, the operating points of the magnetic system are optimized to increase the changes of the MFL signals. The effects of the depth and size of the defects on the sensing signals are analyzed to define the range and resolution of the MFL sensors. To increase the sensor's sensitivity, the back-yoke sensors are introduced and tested.

본 논문에서는 3차원 형태의 결함을 가진 지하매설 가스관에서 누설자속(magnetic flux leakage, MFL) 탐상법을 사용한 결함 검출에 관하여 연구하였다. 영구자석과 요크로 구성된 자기 시스템을 유한요소법을 사용하여 해석하고 동작점을 설정하였다. 가스관이 충분히 포화되지 않은 경우에는 측정이 곤란하며, 과대포화된 경우에는 결함에 의한 누설자속의 변화량이 적어서 측정이 곤란하므로 적정한 값을 설정하여야 하므로 자기 시스템의 동작점은 결합이 있을 때 누설자속 증가율이 최대가 되도록 설정하여야 한다. 본 논문에서는 3차원 비선형 유한요소법을 사용하여, 가스관에 결함이 있는 경우 결함의 크기, 깊이에 따른 결함신호를 예측하여 그 결과 가스관 포화상태의 적절여부, 홀 센서 range 및 resolution의 적정도 등을 연구하였다. 또한 홀 센서의 민감도 향상을 위하여 back-yoke를 사용하여 측정신호를 향상시키는 방법을 제안하였다.