Effects of Residual Magnetization on MEL Non-destructive Inspection of Gas Pipeline

가스관의 자속누설탐사에서 잔류자화의 영향에 관한 연구

Effects of residual flux density M$_{res}$ and number of inspection on the detection voltage and flux density B of the gas pipeline were investigated in MFL inspection, which is widely used for the non-destructive inspection in a gas pipeline. A simulation equipment composed of the magnetizer and iron ring attached on an aluminum disc was constructed instead of a huge gas pipeline facility. With this system. the iron ring could be perfectly demagnetized and signals from the bolt screw stuck on the disc could be clearly detected so that the effects of M$_{res}$S and the inspection number on the detection voltage and B of iron ring were effectively investigated. With increasing the number of inspection, M$_{res}$, B of the iron ring and the detection voltage decreased and then kept at constant values while final M$_{res}$ increased with increasing initial M$_{res}$. If inspection condition were kept unchanged, the detection voltage was proportional to the last M$_{res}$ of the iron ring instead of B. This was probably due to magnetic hysteresis of the iron ring inherited from magnetic domain so that consideration on the magnetic hysteresis was inevitable in the analysis of MFL signal from defects of a gas pipeline. A new inspection scheme using the magnetizer with reversed magnetization in the subsequent inspection was proposed from the result that a high detection voltage could be obtained in the first inspection of gas pipeline with positive M$_{res}$.

가스관의 비파괴검사로 가장 널리 사용되고 있는 자속누설탈사에서 가스배관의 잔류자화(residual magnetization, $M_{res}$)와 탐사횟수가 누설자속에 미치는 영향을 정량적으로 간편하게 실험실에서 해석할 수 있도록 배관대신에 소형의 모의장치를 제작하여 조사하였다. 제작된 장치는 나사에 의한 결함까지도 측정할 수 있고 또 원형 링을 완벽히 탈자시킬 수 있어 탐사가 진행됨에 따라 잔류자화의 영향, 배관의 자화상태변화와 누설자속 등을 효과적으로 모사할 수 있었다. 탐사횟수가 증가할수록 잔류자화, 최대자속밀도 그리고 검출전압은 감소하다가 일정해지지만 초기잔류자화(initial $M_{res}$)가 커지면 최종잔류자화(final $M_{res}$)도 커졌다. 탐사조건이 일정할 경우 검출전압은 배관의 최대자속밀도보다는 직전의 잔류자화의 크기에 직선적으로 비례하였으며 이것은 탄소강으로 만들어진 원형 링의 자기이력현상, 즉 자구구조의 변화 때문에 생기는 것으로 정확한 탐사신호를 해석하기 위해서는 이력현상을 고찰할 필요가 있다. 또 잔류자화가 크면 첫 번째 탐사에서 높은 검출전압을 얻을 수 있다는 것을 착안하여 두 번째 탐사에서는 착자기의 자화방향을 바꾸면 높은 검출을 얻을 수 있음을 제안하였다.