on line radiographic thickness measurement system of insulated pipe line
DESCRIPTION
On Line Radiographic Thickness Measurement System of Insulated Pipe Line. 한국 지질 자원 연구원. 김기동 , 홍 완 , 김영석 , 우형주 , 최한우 , 양태건 , 이진호. 한국 기계 연구원. 조경식 , 장지훈. 연구의 필요성. 배관 : 공정물의 운송에 이용 석유 및 플랜트 산업 ( 고온 고압 ): 부식 가능성 높음 대형사고 유발 : 대기 , 수질 오염 및 인명 피해 미국의 경우 : 연간 700 억원 피해 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
On Line Radiographic Thickness
Measurement System of Insulated
Pipe Line
한국 지질 자원 연구원
김기동 , 홍 완 , 김영석 , 우형주 , 최한우 , 양태건 , 이진호
한국 기계 연구원조경식 , 장지훈
연구의 필요성
배관 : 공정물의 운송에 이용 석유 및 플랜트 산업 ( 고온 고압 ): 부식 가능성 높음 대형사고 유발 : 대기 , 수질 오염 및 인명 피해 미국의 경우 : 연간 700 억원 피해 국내 설비의 노후화 : 대형 사고 가능성 상존 초음파 , 필름을 이용한 방사선 투과법 - 시간 , 경제성 및 정량성에 문제 실시간 신속하게 검사할 수 있는 기술 필요
측정원리
I = Io exp(-u x)
x’ > x
I > I’
V I
Data acquisition time
V
x x’
I’
I
I I’
Io동위원소
파이프라인
검출기
컴퓨터
보온재
섬광체
BGO CsI(Tl) CsI(Na) CsI CdWO4
Density[g/cm3] 7.13 4.51 4.51 4.51 7.9
Cleavage plane none none none none <010>
Hardness 5 2 2 2 4-4.5
Hygroscopic no slightly yes slightly
no
방출파장 [nm] 480 550 420 315 470/540
방출파장에서 굴절율 2.15 1.79 1.84 1.95 2.2-2.3
초기 섬광 붕괴 시간 [ns] 300 1 0.63 0.016 20/5
Afterglow(after3ms)[%] 0.005 0.5-50 0.5-5.0 - 0.1
Light yield[photons/MeV-g] 8-10x103 52-56x103
38-44x103 2x103 1.2-1.5x103
Photoelectron yield[%of NaI] (for g-rays)
15-20 45 85 4-6 25-30
방사선 손상 시작점 [rad] 102-103 >105 >105 >105 106
광다이오드
S3590-8 S3071 S5668-1 S1337-1010BR
Window material resin borosilicate resin resin
package ceramic To-8 ceramic ceramic
Active area [mm] 10 x 10 Dia.5.0 1.175x2(16)
10 x10
대응파장영역 [nm] 320-1100 320-1060 320-1100 320-1100
Photo sensitivity[A/w]at480nm
0.3 0.28 0.29 0.3
Dark current[nA] : Max 6 10 0.01 0.2
Terminal Capacity[pF]s=1MHz 48 18 300 350
NEP(w/Hz 0.5) 3.8x10-14(70V)
2.1x10-14(24V)
4.0x10-15(10mV)
1.5 x 10-14
Absolute max.ratings[RVM]
100 50 1 5
검출기 조립
BGO
S5668-1MC nylon
2.1 mm 2.85 mm
8.5 mmAl2O3 coating
Scintillator Photodiode25.4 mm
64 channel
= 203. 2mm
32.3 mm = 8 channel
측정 회로
센서
1 단 증폭 2 단 증폭 3 단 증폭
DAQ board
computer
디지탈볼륨조절부
디지털볼륨 디지털볼륨
Digital MUX CPU board
Offset gain 조정
증폭회로
Capacity : uF, Resistor : Mohm, RE : remote controll
0.005
10
0.01
OP111
0.110
0.01
0.02 0.02
LM3140 LM3140
1.7
470
0.047
0.027RE
0.001
0.0033
0.1
4701 단 증폭 (2000)
2 단 증폭 (36)
3 단 증폭 (30)
RE
64 channel 증폭기
검출기
1 단 증폭기
2 단 증폭기
3 단 증폭기
전원공급장치
신호라인
운송장치
1000 mm
8
0
0
바퀴
보온재 파이프라인
검출기 및 증폭기
차폐체 및 콜리메이트
Ir-192 선원
78Pt192
77Ir19273.8 d 0
1201.1
920.9
784.6
612.5
316.5
0
5.6%
41.8%48.0%
Q
4.5%, 588.6
8.2%, 604.430 %, 308.5
47.8%, 468.1
5.3%, 612.528.6 %, 296.0
82.8 %, 316.5
차폐체 및 Collimator
콜리메이터
차폐체
콜리메이터
차폐체
120 mm
120 mmDia = 20 mm 3 mm
80 mm
70 mm
20 mm
Pb
DAQ Card 특성
model Analoginput
Resolution
Samplerate
InputRange
DigitalI/O
Counter/Timer
Triggers
NuclearInstrumentPCI-6071
64SE/32DI
12bits 1.25MS/sec
+-0.005To +-10V
8 2,24 bits Analog&digital
Motor Control Card 특성
Model Step Servo Encodeaxes
Digitalfeedback
Inputs
NuclearInstrumentPCI-7344
Available Available 4 Available Fwd,Rev, Home
Program End
Program start
Get Motion Board Inform
Not Move MotorOpen File load
Flush Return Data Buffer
Motion Error Handler
Breakup
Configuration Axes Init.
Axis Initiation
Gearing Initiation
Control Loop Initiation
Motion IO Initiation
Home Index Initiation
Motion Error Handler
Stop Go CCW,CW,Home,Stop
Program Close
A B
Y
N
자료수집 및 Motor 제어 프로그램 1 (LAB View)
A
Write File Open File Not Save
Load Target Position
Reset position
Load Velocity in RPM
Load Acceleration in RPS/s
Load Deceleration in RPS/s
Start Motion
Enable Gearing Single Axis
Analog Input Configuration
Analog Input Start
Detection Position
Stop
Analog Input Read
Each Channel Average
File Write
Input Clear
Close File
End
Y
N
자료수집 및 Motor 제어 프로그램 2 (LAB View)
B
Open File load
Home CCW CW
T.P.=0 T.P.=Infinite T.P.=Infinite
Load Target Position
Load Velocity in RPM
Load Acceleration in RPS/sec
Load Deceleration in RPS/sec
Start Motion
Load Position
Stop Motion
자료수집 및 Motor 제어 프로그램 3 (LAB View)
측정 program
측정 자료 화면
Data display
모트
조절부
파일
처리
자료 측정부
두께 계산 program
입력부
두께
결함 위치
Sample 1 외경 : 139.8 mm, 두께 6.6 mm
1) 2) 3)
1) 파이프내경 : 126.6 mm
2) 파이프외경 : 139.8 mm
3) 보온재외경 : 240.0 mm
결함영역 : 1005 mm
보온재 영역 : 1830 mm
파이프 영역 : 2200 mm
결함의 종류
1)
4)
3)
4)2)
2)
1)
3)
5)
5)
6)
6)
7)
7)
30o
1) 지름 : 20.0 깊이 : 4.2-4.6 (1)
2) 지름 : 20.0 깊이 : 4.2-5.1 (2)
3) 깊이 3.0 지름 1 - 4(1)
4) 깊이 3.0 지름 5
지름 : 5)3, 6) 5, 7)10
깊이 : 4, 5, 6
8)
깊이 :8) 1, 1.5
1.8, 2.0
8)
실재 결함 형태
1) 2) 3)
4)
5) 6) 7)
8)
지름 20 지름 20 깊이 3
지름 3, 깊이 5
지름 3,5 10
깊이4, 5, 6
깊이 : 1, 1.5, 1.8, 2
실험 장치도
보온재파이프라인
검출기
collimator
수송장치
측정 결과 (1) : 17 Ci
1)
리벳
보온재 연결부위 함석 연결 부위
4)
3)5) 6) 7)
8)
측정 결과 (2) : 5 Ci
2)
측정 결과 (3) : 물
Sample 2
보온재
실재 시편
측정결과 (4) : 부식 시편
6.0
5.8-5.9
6.2-6.5
고정띠
5.3
4.3-4.7
6.0
초음파
측정값
결 과
측정 한계 = 3 d
V - Vb
d = 결함 깊이
background 전압의 편차
V = 측정 전압
Vb = background 전압
종류 측정한계 [mm]
5 Ci 선원 0.21 +- 0.02
17 Ci 선원 0.18 +- 0.02
물 + 17Ci 0.26 +- 0.04
결 론
64 채널 광다이오드 검출기 제작 수송시스템 제작 차폐체 및 콜리메이트 제작 자료 수집 및 수송시스템 제어 장치 개발 이동 거리 : 450 mm/ 분 측정한계 : 0.18 mm 검출기와 monitor 사이의 거리 : 20-30 m