위상 배열 초음파 검사(PAUT)와 같은 비파괴 검사(NDT) 방법은 부품이나 구조의 무결성을 분석하고 어떠한 손상도 유발하지 않은 채 결함을 발견하기에 효과적입니다. NDT로는 재료가 손상되거나 부하를 받거나 파손되지 않으므로 시간과 비용이 절약됩니다. 사용 중인 부품의 무결성을 검사하는 경우, PAUT는 소형 장비를 사용하여 표면과 부피를 빠르고 효과적으로 탐지할 수 있기 때문에 매우 귀중한 도구가 될 수 있습니다.
해양 석유 및 가스 생산 플랫폼에서, 라이저는 플랫폼까지 석유 또는 가스의 흐름을 전달하는 도관을 말합니다. 라이저는 다음 두 가지 이유 때문에 검사하기가 특히 어렵습니다.
- 위치— 라이저는 부분적으로 물에 잠긴 채 “스플래시 구역”이라는 곳을 통과합니다. 즉, 라이저는 파도 및 바람을 맞으며 해수와 산소가 함께 유발하는 부식에 처하게 되므로 라이저 유지 보수에는 사전 무결성 검사가 일상적으로 포함됩니다. 검사 장비도 거친 환경을 충분히 견디면서 이러한 자연의 힘으로 유발되는 결함을 탐지할 수 있어야 합니다.
- 복잡한 구조— 라이저는 보호와 환경 유해물 방지 개선의 목적으로 플랫폼 재킷(메인 프레임)에 브래킷으로 고정되며, 재킷에도 노드와 버팀대가 달려있습니다. 이러한 물리적 특징은 외부에서 라이저를 검사하는 기계식 스캐너나 크롤러에 방해가 될 수 있습니다.
피그(내부에서 관과 파이프를 검사할 수 있는 스캐너의 유형)를 사용하여 라이저를 검사하는 경우가 있습니다. 피그는 초음파 검사(UT)에서 빠르게 이동하는 경향이 있어 센서의 감도를 제한하고 검출 확률(POD)에 영향을 준다는 문제가 있습니다.
검사, 수리 및 유지 보수(IRM) 기업인 RotoTech는 센서 감도 문제를 비롯하여 라이저 검사의 물리적 방해 및 환경 문제를 해결하는 솔루션을 제공합니다. 당사의 위상 배열 검사 기술은 이 솔루션에서 상당 부분을 차지합니다.
라이저 검사 문제 해결하기
RotoTech의 Roto Climber™ Mark II 모델은 시각적 검사를 위한 고해상도 비디오카메라, 도관의 벽 두께를 측정하는 초음파 계측기, 부식 매핑 및 균열 검출을 위한 위상 배열 초음파 검사(PAUT) 시스템과 같은 검사 패키지를 결합할 수 있는 전동 로봇 시스템입니다. 이 PAUT 시스템은 Olympus의 견고한 고성능 FOCUS PX 데이터 획득 장치 및 위상 배열 프로브가 탑재된 HydroFORM™ 스캐너로 구성되어 있습니다. WeldSight™ 소프트웨어는 데이터 분석에 사용됩니다.
덮개가 닫히고(왼쪽) 열린(오른쪽) 상태에서 Roto Climber 프레임에 장착된 FOCUS PX 장치
FOCUS PX 장치는 Roto Climber 내부에서 금속 라이저 관의 표면에 부착된 HydroFORM 스캐너 근처에 장착되어 있습니다. 두 장치 모두 스플래시 구역의 상태를 견디기 위해 해양 환경에 맞게 개조되어 물에 잠길 수 있습니다. HydroFORM 스캐너 및 프로브는 최대 80m의 수심까지 테스트를 진행했지만 더 깊이 내려갈 수 있었습니다. 당사의 7.5L64-64X7 PAUT 모델 스캐너에 장착된 프로브도 해양 환경에 맞게 해저 커넥터로 개조되었습니다.
샘플 관에 휠을 올린 채 PAUT 프로브와 함께 장착된 HydroFORM 스캐너(동그라미 표시)
물리적 방해물을 모두 피하기 위해, 라이저 배관에서 스캐닝 시스템을 부분적으로 해제한 다음 모든 차단부 또는 접합부를 경로에서 모두 우회한 후 다시 체결할 수 있는 클램핑 메커니즘이 Mark II에 장착되어 있습니다.
해양 애플리케이션에 대한 PAUT의 장점
PAUT 결함 탐상기를 사용하여 다양한 재질과 용접 이음매의 부식, 균열, 공동, 기공 및 해체와 같은 단절 현상의 위치와 크기를 탐지할 수 있습니다. PAUT 결함 탐상기는 거의 모든 엔지니어링 재료에 적용할 수 있습니다. 대부분의 검사에는 강철 및 기타 구조적 금속이 포함되지만, 위상 배열 장치는 상업용 해양 선박의 부품과 구조에 일반적으로 쓰이는 플라스틱, 합성물 및 유리 섬유에도 사용할 수도 있습니다.
금속의 구조적 용접 검사는 해양 산업의 일반적인 초음파 NDT 활용 분야입니다. 용접의 결함 유형에는 균열, 용융 부족, 불완전 용입, 기공, 슬래그 함유 등이 있습니다. 이 모든 결함은 PAUT로 검출할 수 있습니다.
완전한 부식 모니터링 도구 모음
라이저는 해수와 항시 접촉하고 파도와 바람을 계속 맞기 때문에, 균열과 부식은 무결성 검사에서 눈여겨보는 결함입니다. FOCUS PX 장치와 HydroFORM 스캐너를 조합하면 고성능 부식 매핑을 기존 방법보다 기하급수적으로 빠르게 진행할 수 있습니다.*
WeldSight 소프트웨어의 고급 부식 도구를 사용할 경우, 해양 조작자가 효율적으로 데이터를 분석하거나 원격 협력을 통해 육상 검사관과 데이터를 공유할 수 있습니다.
자동 클러스터 크기 조정 및 두께 손실 분석 도구를 통해 부식 모니터링을 간소화
WeldSight 소프트웨어의 부식 관리자는 부식 모니터링을 용이하게 하는 실질적인 기능을 다음과 같이 제공합니다.
- 두께 C-스캔
- C-스캔 통계
- 클러스터 분석 크기 조정
- 보고서로 내보내기
최소 두께와 클러스터 징후는 소프트웨어에서 자동으로 검출됩니다. 커서가 검출된 최소 두께 쪽으로 움직이며, 재료 손실률을 포함한 클러스터 크기 조정 통계치가 계산 및 표시됩니다.
FOCUS PX 및 HydroFORM 하드웨어의 검출 성능을 갖춘 WeldSight 소프트웨어의 고급 분석 기능은 Olympus의 패키지가 RotoTech의 라이저 검사 솔루션용으로 선택된 이유를 보여줍니다.
*출처: 수중기술협회(SUT). Underwater Technology Two, Issue 4, Risers Dredgers, 2021. https://ut-2.com/issue-4-2021/
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