Experimental Study on Rupturing of Artificial Flaw of Pipes for Life Prediction of Underground High Pressure Gas Pipes

According to own investigation conducted by Korea Gas Safety Corporation Gas Safety Research Institute in 2017, the length of underground pipes in domestic high-pressure gas pipelines is approximately 770km, of which 84% is buried in Ulsan and Yeosu industrial complexes. In particular, 56% of underground pipelines have been in operation for more than 20 years. This suggests urgent management of buried high pressure gas pipelines. PHMSA in US and EGIG in Europe, major causes of accidents in buried gas pipelines are reported as third party damage, external corrosion and loss of pipe wall thickness. Therefore, it is important to evaluate whether the defects affect the remaining life of the pipe when defects occur in the pipe. DNV and ASME have evaluated the residual strength of pipelines through the hydraulic rupture test using pipe specimens with artifact flaws. Once the operating pressure is known through the residual strength of the pipe, the wall thickness at the point at which the pipe ruptures is calculated. If we know the accurate rate of corrosion growth, we can predict the remaining life of pipe. In the study, we carried out experiments with A53 Grade.B and A106 Grade.B, which account for 80% of domestic buried pipes. In order to modify the existing model equation, specimens with a defect depth of 80% to 90% was tested, and a formula expressing the relationship between defect and residual strength was made.

지하매설 고압가스배관의 수명예측을 위한 인위결함 배관의 파열실험

2017년 한국가스안전공사 가스안전연구원의 자체 조사에 따르면, 국내 고압가스배관 중 매설된 배관의 길이는 대략 770km이며, 그 중 84%가 울산과 여수산업단지에 몰려 있다. 특히 20년 이상의 장기 운영 배관이 56%에 달하며, 이는 매설된 고압가스배관의 관리가 시급하다는 것을 시사하고 있다. 매설된 가스배관의 주요 사고 원인으로 미국 PHMSA, 유럽의 EGIG 등에서는 타공사와 외면부식을 지적하고 있으며, 배관 벽두께의 손실에 의한 누출 및 파열 등의 사고로 보고된다. 따라서 배관에 결함이 발생하였을 때, 그 결함이 배관의 잔존수명에 영향을 미치는 바를 평가하는 것이 중요하다. DNV나 ASME 등에서는 배관에 인위결함을 만든 후 수압 파열 실험을 통하여 배관의 잔존강도를 평가했다. 배관의 잔존강도를 운전압력과 연관시키면, 배관이 파열되는 시점의 벽 두께가 계산되며 해당 배관의 부식 성장률만 정확히 알 수 있다면, 배관의 잔존수명을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 결함깊이가 벽두께의 80% 이하에서 적용된 수식을 개선하기 위하여 국내 매설배관의 80%를 차지하는 A53 Grade.B와 A106 Grade.B 배관에 대하여 결함 깊이가 80~90%의 범위에서 실험하였고, 결함과 잔존강도 관계를 표현한 수식을 만들었다.