KR20090003903A - 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법에 관한 것으로, 평가 대상이 되는 구간 전체에 대한 데이터를 수집하고, 상기 데이터에 의해 전체 구간을 유사한 물리적 특성을 가진 소구간으로 구분하며, 상기 소구간 별로 적합한 간접검사방법을 선정하는 사전준비단계(S1)와; 선정된 간접검사방법을 실시하고, 그 검사결과를 분석하는 간접검사단계(S2)와; 굴착우선순위를 선정하고, 굴착개수를 결정하며, 실제로 굴착하여 배관상태를 확인하고 관련 데이터를 수집하며, 이상 부분을 보수하는 직접검사단계(S3)와; 수집된 데이터를 이용하여 배관의 잔여수명을 계산하고, 잔여수명에 따라 재평가주기를 결정하는 사후관리단계(S4);를 포함하여 구성된다.
따라서, ILI피깅이 불가능한 구간에서도 배관의 외부부식 상태를 보다 정확히 예측하고, 이를 기반으로 실제 굴착을 통해 확인 및 보수할 수 있게 되며, 이로써 불필요한 부분의 굴착을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명과 같이 배관의 과거 관리 이력 조사부터 잔여수명을 계산하여 재평가주기까지 결정하는 일괄적인 방법이 제시되어 배관의 건전성 관리가 보다 체계적이고 효과적으로 이루어짐으로써 배관을 반영구적으로 사용할 수 있게 되고, 환경오염 및 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
매설배관, 외부부식, 직접평가
Description
본 발명은 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법에 관한 것이다.
현대 인간 사회의 문명 생활을 가능케 하는 기반시설들의 많은 부분이 지중에 매설되어 있는데, 송유관, 가스관, 상/하수도관, 전력케이블관, 통신케이블관 등이 그것이며, 이들은 지하에 매설되어 있기 때문에 주변의 전위 환경(토양 자체의 성질, 주변의 지하 시설물)에 따라 부식(腐蝕)이 발생하게 되고, 결국 부식이 심한 부분이 천공되어 이송물질의 오염, 누출 또는 내부 설치물의 훼손이 발생하고 환경오염을 유발하며 경우에 따라서는 안전상의 심각한 위험 요인으로 작용하게 된다.
따라서, 소기의 설치목적을 정상적으로 수행할 수 있도록 하고 또한 안전사고 발생을 미연에 방지하며 보다 오랜 기간 동안 사용할 수 있도록 하기 위하여 다양한 방법의 방식(防蝕) 관리가 이루어지고 있는 바, 통상적으로 토양(전해질)을 통해 배관에 직류전류(방식전류)를 인위적으로 유입시켜 배관의 표면에서 음극반응이 일어나도록 함으로써 부식을 방지하는 음극방식의 전기방식법을 이용하고 있다.
그럼에도 불구하고, 시공시의 피복 손상, 시간이 경과함에 따른 매설환경의 변화 등에 의해 부식이 발생/진행되는데, 종래에 부식상태를 검사하기 위한 한 방법으로서 ILI(In-Line Inspection) 피깅(pigging)을 이용하였다.
이는 '인텔리전트 피그(intelligent pig)'라 불리는 주행로봇을 배관내로 이동시키면서 배관내 이물질을 청소함과 동시에 배관을 자화시켜 부식에 의한 두께 감소부의 자력선 변화를 검지함으로써 배관의 결함여부를 알 수 있도록 된 장치이다.
그러나, 상기 인텔리전트 피그는 곡관이 많은 구간이나 이송물질의 수용처에서의 사용량이 많지 않은 지역에서는 사용하기가 곤란하였다.(인텔리전트 피그는 배관 내에서 자신의 전후의 차압에 의하여 이동하므로 사용량이 많지 않은 지역에서는 장치 이동에 충분한 차압이 형성되지 않는 경우가 많다.)
따라서, 상기와 같이 ILI 피깅에 의한 배관 외부부식 검사가 불가능한 구간에서 사용할 수 있는 배관 외부부식 검사방법과 그에 따른 배관 건전성 평가 및 보수 등 총괄적인 배관 건전성 관리 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, ILI피깅이 불가능한 구간에서 보다 정확하게 배관의 외부부식 상태를 검사, 평가하고 그에 따른 보수를 실시하며, 향후 재평가 및 보수계획을 수립할 수 있도록 하여 보다 효율적인 배관 건전성 관리가 이루어질 수 있도록 하는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
평가 대상이 되는 구간 전체에 대한 데이터를 수집하는 데이터 수집단계, 상기 데이터에 의해 전체 구간을 유사한 물리적 특성을 가진 소구간으로 구분하는 소구간 구분단계, 상기 소구간 별로 적합한 간접검사방법을 선정하는 간접검사방법 선정단계로 이루어진 사전준비단계와;
상기 간접검사방법 선정단계에서 선정된 간접검사방법에 따라 간접검사를 실시하는 간접검사 실시단계, 간접검사 실시 후 그 검사결과를 분석하는 간접검사 결과분석단계로 이루어진 간접검사단계와;
상기 간접검사 결과분석단계에서 분석된 결과에 따라 굴착우선순위를 선정하는 굴착우선순위 결정단계, 결정된 우선순위에 따라 굴착개수를 결정하는 굴착개수 결정단계, 선정된 구간을 실제로 굴착하여 배관상태를 확인하고 관련 데이터를 수집하는 확인굴착 및 데이터 수집단계, 이상 부분을 보수하는 보수단계로 이루어진 직접검사단계와;
상기 확인굴착 및 데이터 수집단계에서 수집된 데이터를 이용하여 배관의 잔여수명을 계산하는 잔여수명 계산단계, 계산된 잔여수명에 따라 재평가주기를 결정하는 재평가주기 결정단계로 이루어진 사후관리단계;
를 포함하여 구성된다.
따라서, 본 발명에 따르면 ILI피깅이 불가능한 구간에서도 배관의 외부부식 상태를 보다 정확히 예측하고, 이를 기반으로 실제 굴착을 통해 확인 및 보수할 수 있게 된다.
또한, 정확한 예측을 통해 실제 굴착을 실시하는데 있어 우선순위를 선정하는 기준이 제시됨으로써 불필요한 부분의 굴착을 최소화하는 등 보다 효율적 관리를 통해 비용절감을 꾀할 수 있게 된다.
또한, 본 발명과 같이 배관의 과거 관리 이력 조사부터 잔여수명을 계산하여 재평가주기까지 결정하는 일괄적인 방법이 제시됨으로써 배관의 건전성 관리가 보다 체계적이고 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 매설 배관의 부식을 효과적으로 방지하여 배관을 반영구적으로 사용할 수 있게 됨으로써 막대한 교체 시공비용을 절감할 수 있게 되고, 부식으로 인한 배관내 이송물질의 누출, 누출로 인한 환경오염 및 안전사고의 발생이 미연에 방지되는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법의 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 사전준비단계(S1)와; 간접검사단계(S2)와; 직접검사단계(S3)와; 사후관리단계(S4);를 포함하여 구성된다.
상기 사전준비단계(S1)는 배관의 재질, 관경, 두께, 배관 코팅 재질 및 그 두께, 배관 매설 위치, 토양 환경 등에 관한 데이터와, 방식전위 이력 등과 같은 방식관리 운영 데이터 등을 수집하는 데이터 수집단계와, 상기 데이터 수집단계에서 수집된 데이터를 기반으로 평가 대상이 되는 전체 구간을 유사한 물리적 특성을 가진 구간들(ex. 농로, 포장도로, 교량 등)로 구분하는 소구간 구분단계와, 상기 소구간 구분단계에서 구분된 각 소구간 별로 간접검사방법을 선정하는 간접검사방법 선정단계로 구성된다.
상기 간접검사방법으로는 피복탐측법(DCVG; direct current voltage gradient), 방식전위측정법(CIPS; close interval potential survey), 토양비저항측정법, 음향반사법, 초음파법, 저항측정법 등 다양한 방법들이 있으며, 이 중 피복탐측법, 방식전위측정법 및 토양비저항측정법은 기본으로 실시하고 그 외 필요에 따라 적절히 선택하여 추가 검사를 실시할 수 있다.
상기 간접검사단계(S2)는 상기 사전준비단계(S1)에서 선정된 검사방법에 따라 실제로 간접검사를 실시하는 간접검사 실시단계와, 그 검사결과를 분석하는 간접검사 결과분석단계로 이루어진다.
상기 간접검사 실시단계에서는 상기 피복탐측법, 방식전위측정법, 토양비저 항측정법을 필수로 실시하고, 그 외 경우에 따라 필요한 검사를 추가 실시한다.
한편, 상기 간접검사 실시단계에서는 GPS(global positioning system; 위치정보시스템)를 이용하여 정확한 검사위치를 찾아내고, 검사 후 검사위치와 검사결과를 PDA(personal digital assistant; 개인휴대단말기)에 입력하여 메인 관리 컴퓨터로 전송함으로써 배관 관리 데이터가 자동으로 축적될 수 있도록 하고, 또한 추후 실제 굴착시 정확한 굴착지점을 찾을 수 있도록 한다.
상기 간접검사 결과분석단계에서는 간접검사 실시단계를 통해 획득된 검사결과(데이터)를 도 2와 같은 기준에 따라 부식활동 가능성의 징후를 구분한다.
즉, 피복탐측법 실시를 통해 측정된 배관의 피복 손상부를 통한 전류 누설정도가 1~15% IR 일 경우 부식활동 가능성이 낮고, 16~30% IR 일 경우 부식활동 가능성이 보통이며, 30% IR 이상일 경우에는 부식활동 가능성이 높은 징후를 각각 나타내는 것으로 판단한다.
또한, 방식전위측정법 실시를 통해 측정된 결과가 on/off전위가 모두 -850mV 이하일 경우에는 부식활동 가능성이 낮고, on전위는 -850mV 이하이나 off전위가 -850mV 이상인 경우에는 부식활동 가능성이 보통이며, on/off전위가 모두 -850mV 이상인 경우에는 부식활동 가능성이 높은 징후를 각각 나타내는 것으로 판단한다.(상기 전위값 "-850mV"는 도시가스 사업법상 방식전위 관리기준이다.)
그리고, 토양비저항측정법 실시를 통해 측정된 결과, 토양비저항값이 7,000Ωcm 이상이면 부식활동 가능성이 낮고, 3,000~7,000Ωcm 이면 부식활동 가능성이 보통이며, 3,000Ωcm 이하이면 부식활동 가능성이 높은 징후를 나타내는 것으로 판 단한다.
상기 직접검사단계(S3)는 굴착우선순위 결정단계와, 굴착개수 결정단계와, 확인굴착 및 데이터 수집단계, 보수단계로 이루어진다.
상기 굴착우선순위 결정단계에서는 도 3과 같은 기준에 따라 굴착우선순위를 결정하게 되는데, 이는 상기 실시한 간접검사방법들의 결과를 실제 굴착하여 확인한 누적 경험을 토대로 작성된 것이다.
즉, 피복탐측 및 토양비저항 측정결과를 합쳐 이를 심각한 징후, 보통 징후, 낮은 징후, 징후 없음의 4단계로 구분하고, 동일한 방식으로 방식전위 측정결과를 심각한 징후, 보통 징후, 낮은 징후, 징후 없음의 4단계로 구분하여, 이들의 조합이 가능한 각 16가지 경우에 각각 즉시보수, 계획보수(향후 보수 일정을 잡는 것), 감시 및 무시의 4가지 판정 결과를 부여하여, 굴착우선순위 선정의 기준을 정한 것이다.
즉, 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 심각한 징후일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후, 보통 징후, 낮은 징후 중 어느 하나일 경우에는 즉시보수로 판정하고, 징후 없음일 경우에는 계획보수로 판정한다.
또한, 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 보통 징후일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후, 보통 징후, 낮은 징후 중 어느 하나일 경우에는 계획보수로 판정하고, 징후 없음일 경우에는 감시로 판정한다.
또한, 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 낮은 징후일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후이면 계획보수로 판정하고, 보통 징후, 낮은 징후, 징후 없음 중 어느 하나일 경우에는 감시로 판정한다.
그리고, 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 징후 없음일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후, 보통 징후 중 어느 하나일 경우에는 감시로 판정하고, 낮은 징후, 징후 없음 중 어느 하나일 경우에는 무시로 판정하는 것이다.
상기와 같이 굴착우선순위가 결정된 후에는 굴착개수를 결정하게 되는데, 굴착할 곳으로는 상기 단계에서 즉시보수로 판정된 구간과 그리고 계획보수로 판정된 구간 중 일부를 임의 선정하여 실제 굴착할 소구간 수를 결정한다.
상기와 같이 굴착구간 및 개수가 결정되면 확인굴착 및 데이터 수집단계를 진행하게 된다.
확인굴착은 굴삭기와 같은 중장비를 동원하여 실시하게 되며, 굴착 후 배관의 실제 부식상태와 피복 손상상태 등을 점검한다. 이때 배관 부식 부분의 부식크기 및 깊이를 측정하고, 피복의 종류, 상태, 두께 및 점착력 등을 조사하여 얻어진 데이터들을 전술한 바와 같이 PDA를 통해 입력하여 메인 컴퓨터로 전송하여 저장한다.
상기와 같이 확인굴착 및 데이터 수집단계가 끝나면 배관의 부식부분 및 피복 손상부분을 보수하고 되메우기 및 다짐 작업을 하는 보수단계를 실시하여 직접검사단계(S3)를 마무리한다.
한편, 상기 직접검사단계(S3) 이후에는 본 발명의 최종단계인 사후관리단계(S4)를 수행하게 되는데, 상기 사후관리단계(S4)는 잔여수명 계산단계와 재평가주기 결정단계로 구성된다.
상기 잔여수명 계산단계에서는 상기 직접검사단계(S3)의 확인굴착 및 데이터 수집단계에서 수집된 데이터를 이용하여 공지의 계산식에 의해 배관의 잔여수명을 계산한다. 이때 부식크기 및 깊이가 큰 지점을 기준으로 배관의 잔여수명을 계산하며, 부식결함이 발견되지 않은 경우에는 새 배관으로 간주한다.
상기와 같이 잔여수명을 계산한 후에는 계산된 잔여수명을 고려하여 배관의 재평가주기를 결정한다. 이 역시 그 간의 경험을 토대로 축적된 지식을 기반으로 각 잔여수명 별로 적절히 재평가주기를 설정하되, 최대 재평가주기는 잔여수명의 절반을 넘지 않도록 한계를 설정한다.
한편, 상기 사후관리단계(S4)에서 계산된 잔여수명이나 설정된 재평가주기는 역시 메인컴퓨터에 입력되어 추후 본 발명의 제1단계인 상기 사전준비단계(S1)에서 배관의 과거 이력 조사시 활용된다.
도 1은 본 발명에 따른 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법의 구성도,
도 2는 간접측정법별 부식 징후 판정 기준표,
도 3은 간접측정법의 부식 징후를 복합적으로 감안한 보수 계획 판정표이다.
Claims (8)
- 평가 대상이 되는 구간 전체에 대한 데이터를 수집하는 데이터 수집단계, 상기 데이터에 의해 전체 구간을 유사한 물리적 특성을 가진 소구간으로 구분하는 소구간 구분단계, 상기 소구간 별로 적합한 간접검사방법을 선정하는 간접검사방법 선정단계로 이루어진 사전준비단계(S1)와;상기 간접검사방법 선정단계에서 선정된 간접검사방법에 따라 간접검사를 실시하는 간접검사 실시단계, 간접검사 실시 후 그 검사결과를 분석하는 간접검사 결과분석단계로 이루어진 간접검사단계(S2)와;상기 간접검사 결과분석단계에서 분석된 결과에 따라 굴착우선순위를 선정하는 굴착우선순위 결정단계, 결정된 우선순위에 따라 굴착개수를 결정하는 굴착개수 결정단계, 선정된 구간을 실제로 굴착하여 배관상태를 확인하고 관련 데이터를 수집하는 확인굴착 및 데이터 수집단계, 이상 부분을 보수하는 보수단계로 이루어진 직접검사단계(S3)와;상기 확인굴착 및 데이터 수집단계에서 수집된 데이터를 이용하여 배관의 잔여수명을 계산하는 잔여수명 계산단계, 계산된 잔여수명에 따라 재평가주기를 결정하는 재평가주기 결정단계로 이루어진 사후관리단계(S4);를 포함하여 구성되는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 간접검사단계(S2)의 간접검사 결과분석단계에서피복탐측법 실시 결과, 배관의 피복 손상부를 통한 전류 누설정도가 1~15% IR 이면 부식활동 가능성이 낮고, 16~30% IR 이면 부식활동 가능성이 보통이며, 30% IR 이상이면 부식활동 가능성이 높은 징후를 나타내는 것으로 판단하고,방식전위측정법 실시 결과, on/off전위가 모두 -850mV 이하이면 부식활동 가능성이 낮고, on전위가 -850mV 이하이고 off전위가 -850mV 이상이면 부식활동 가능성이 보통이며, on/off전위가 모두 -850mV 이상이면 부식활동 가능성이 높은 징후를 각각 나타내는 것으로 판단하며,토양비저항측정법 실시 결과, 토양비저항값이 7,000Ωcm 이상이면 부식활동 가능성이 낮고, 3,000~7,000Ωcm 이면 부식활동 가능성이 보통이며, 3,000Ωcm 이하이면 부식활동 가능성이 높은 징후를 나타내는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 직접검사단계(S3)의 굴착우선순위 결정단계에서피복탐측과 토양비저항 측정결과의 종합결과와 상기 방식전위 측정결과를 각각 심각한 징후, 보통 징후, 낮은 징후, 징후 없음의 4단계로 구분하여, 이들의 조합이 가능한 각 16가지 경우에 각각 즉시보수, 계획보수, 감시, 무시의 4가지 판정 결과를 부여하여 굴착우선순위를 선정하는 것을 특징으로 하는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법.
- 청구항 4에 있어서, 상기 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 심각한 징후일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후, 보통 징후, 낮은 징후이면 즉시보수로 판정하고, 징후 없음이면 계획보수로 판정하며,상기 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 보통 징후일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후, 보통 징후, 낮은 징후이면 계획보수로 판정하고, 징후 없음이면 감시로 판정하며,상기 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 낮은 징후일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후이면 계획보수로 판정하고, 보통 징후, 낮은 징후, 징후 없음이면 감시로 판정하며,상기 피복탐측 및 토양비저항 측정결과가 징후 없음일 때 방식전위 측정결과가 심각한 징후, 보통 징후이면 감시로 판정하고, 낮은 징후, 징후 없음이면 무시로 판정하는 것을 특징으로 하는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 직접검사단계(S3)의 굴착개수 결정단계에서 상기 굴착우선순위 결정단계에서 즉시보수로 판정된 구간에 더하여 계획보수로 판정된 구간의 일부를 실제 굴착지점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법
- 청구항 1에 있어서, 상기 간접검사단계(S2)와 상기 직접검사단계(S3)에서 GPS를 이용하여 검사위치를 찾아내고, 검사 후 검사위치와 검사결과 및 수집 데이터를 PDA에 입력하여 메인 관리 컴퓨터로 전송하는 것을 특징으로 하는 매설 배관 의 외부부식 직접평가 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 사후관리단계(S4)의 잔여수명 계산단계에서 부식의 크기 및 깊이가 큰 지점을 기준으로 잔여수명을 계산하고, 부식결함이 발견되지 않은 경우에는 새 배관으로 간주하는 것을 특징으로 하는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 사후관리단계(S4)의 재평가주기 결정단계에서 최대 재평가주기는 잔여수명의 절반을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 매설 배관의 외부부식 직접평가 방법.
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