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원주방향 유도초음파 자기변형 패치 트랜스듀서 시스템 기반 용수배관 부식 변화 모니터링 = Corrosion Monitoring of a Water Supply Pipe Using a Circumferential Guided Wave Magnetostrictive Patch Transducer System
In this study, a circumferential guided-wave system with a magnetostrictive patch transducer (MPT) was employed to monitor the changes in ultrasonic wave signals that occur in accordance with the corrosion in water supply pipes. A series of laboratory experiments were performed to confirm the effectiveness of the system, which was installed on water supply pipes. We demonstrated that the MPT generated and measured circumferential shear-horizontal (SH) waves effectively at a certain frequency and axial position without being affected by the liquid inside the pipes. We conducted experiments by filling pipes with a specific chemical fluid chosen to generate corrosion defects on their inner surface. The MPT system was installed on the pipe and measured SH waves for 30 days. The amplitudes of SH wave signals linearly decreased with time as the corrosion built up on the inside of the pipes. The results showed that the system can be used as a tool for monitoring the corrosion status along the circumferential path in the pipe. More practical studies will be conducted for in-service monitoring of water supply pipes.
더보기본 연구에서는 장기간 모니터링과 넓은 영역 검사에 유리하도록 고안된 원주방향 유도초음파 자기변형 패치 트랜스듀서 시스템을 용수배관에 적용하고 배관 내면의 부식이 진전됨에 따라 변하는 초음파 신호를 모니터링 하였다. 부식 변화를 관찰하기에 앞서 다양한 사전실험을 수행하여 해당 시스템의 적용 가능성을 검증하였으며 이를 통해 개발된 트랜스듀서가 배관 내부에 액체가 있어도 이에 대한 영향 없이 원주방향 전단파를 특정 축 방향 위치와 주파수에서 효과적으로 발생 및 측정할 수 있음을 확인하였다. 내면 부식을 발생시키는데 적합한 화학 용액을 선택하기 위해 용액 종류에 따라 일정 시간 부식이 진행된 용수배관 시편을 비교하는 실험을 진행한 후 모니터링 실험으로 연구를 확장하였다. 외부에 설치된 용수배관에 개발한 시스템을 설치하고 화학 용액을 주입한 상태에서 30일간 원주방향 전단파 신호 변화를 모니터링 하였으며 시간에 따라 내면 부식이 증가할수록 신호크기 또한 선형적인 감소를 확인할 수 있었다. 해당 결과를 통해 원주 경로상의 부식 정도를 모니터링하고 정밀 점검 기준을 설정하는 용도로 적용이 가능할 것으로 파악되었으며 추가적인 연구를 통해 실제 현장에서 운용되는 용수배관에 시스템을 적용하고자 한다.
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