MFL(Magnetic Flux Leakage) methods are used extensively for inspection of ferromagnetic materials. As an example, pipelines that are buried underground are inspected using MFL methods. By the MFL methods, ferromagnetic pipelines are magnetized by a permanent magnet or an electromagnet and then flux leakage is detected at the defection position. In this paper, we perform modeling of the magnetized pipelines. Also we propose the method localization of th defected areas. The effectiveness of the proposed method is verified experimentally.
배관용 비파괴 검사에서 자기누설방식을 이용하여 배관의 결함을 검출하도록 개발된 탐상 시스템 장비를 MFL PIG(Magnetic Flux Leakage Pipeline Inspection Gauge)라 한다. 이 장비는 투자율이 큰 금속 배관의 길이 방향인 축방향으로 자기장을 형성하고, 결함이 있는 부분에 발생하는 누설 자속 신호를 홀센서를 이용하여 검출한다. 하지만 MFL PIG는 배관에 축방향으로 발생한 미소결함에 대해서는 누설 자속의 발생량이 미세하여 결함 유무를 판별하기 어렵다. 본 논문에서는 배관에 발생한 축방향 미소결함을 검출하기위해 CMFL(Circumferential MFL) PIG를 적용하였고, 결함 주위에 발생한 누설 자속 신호의 크기 및 분포를 3차원 정자계 유한요소법을 이용하여 검출 및 분석하였다. 이러한 검출 신호로부터 길이, 폭, 깊이와 같은 결함의 형상을 판정하는 기법을 제안하였고 이를 CMFL PIG 모의 성능 실험을 통하여 비교 및 검증하였다.
매설된 송유관이나 가스관의 외부면과 내부면에 생성된 원형 결함(double circular pit) 부근에서 누설되는 자속 신호에 미치는 결함깊이와 인장응력(tensile stress)의 영향을 3차원 유한요소법을 이용하여 계산하였다. 배관의 축 및 방사상 방향의 누설자속 (Magnetic Flux Leakage: MFL) 신호는 배관 외$.$내부 면의 이중 결함깊이와 인장응력에 의해 영향을 받으며, 결함의 깊이가 깊어질수록 인장응력이 커질수록 MFL 신호는 증가하였다. 그러나 원주 방향의 MFL 신호는 결함깊이와 인장응력에 거의 영향을 받지 않았다.
A modified SQI method using magnetic leakage flux (MFL) signal for underground gas pipelines' defect detection and characterization is presented in this paper. Raw signals gathered using MFL signals include many unexpected noises and high frequency signals, uneven background signals, signals caused by real defects, etc. The MFL signals of defect free pipelines primarily consist of two kinds of signals, uneven low frequency signals and uncertain high frequency noises. Leakage flux signals caused by defects are added to the case of pipelines having defects. Even though the SQI (Self Quotient Image) is a useful tool to gradually remove the varying backgrounds as well as to characterize the defects, it uses the division and floating point operations. A modified SQI having low computational complexity without time-consuming division operations is presented in this paper. By using defects carved in real pipelines in the pipeline simulation facility (PSF) and real MFL data, the performance of the proposed method is compared with that of the original SQI.
This paper introduces developed prototype intelligent pig which detects corrosion on pipeline by using Magnetic Flux Leakage technology. The 8 inch developed MFL(Magnetic Flux Leakage) pig is composed of 5 yokes which magnetize pipeline wall and 45 Hall sensors which detect MFL signal. The designed MFL modules are analyzed by using magnetic circuit method in order to confirm whether pipeline wall is fully saturated. A variety of artificial defects are manufactured on 8 inch diameter steel pipeline in order to acquire MFL signals. So leakage flux of the axial, radial and circumferential component was acquired as defects. The results of this paper show that design technique for 8 inch MFL pig can be applied to large diameter MFL pig and 0.5mm defect depth can be detected.
누설자속 (magnetic flux leakage: MFL) 신호는 매설된 송유관이나 가스관에 생성된 부식결함의 검사에 이용된다. 배관의 외 내부 면의 단일 원형 홈 (pit) 깊이와 부피응력 (bulk stress)이 축 (x) 방향, 원주 (y) 방향 및 방사상 (z) 방향의 누설자속에 미치는 영향을 3차원 유한요소법을 이용하여 계산하였다. 자기이방성 물질을 이용하여 부피인장응력 (bulk tensile stress)과 수직 응력에 의한 MFL 신호변화를 계산하였다. 배관의 축 및 방사상 방향의 MFL 신호는 배관 외 내부 면의 결함 길이가 깊어질수록, 부피인장응력이 커질수록 MFL 신호는 증가하였다 그러나 원주 방향의 MFL 신호는 결함 깊이와 부피인장응력에 영향을 거의 받지 않았다.
Kim, Ju-Won;Park, Minsu;Kim, Junkyeong;Park, Seunghee
Smart Structures and Systems
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제22권2호
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pp.239-247
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2018
A magnetic flux leakage (MFL) method was applied to detect and quantify defects in a steel bar. A multi-channel MFL sensor head was fabricated using Hall sensors and magnetization yokes with permanent magnets. The MFL sensor head scanned a damaged specimen with five levels of defects to measure the magnetic flux density. A series of signal processing procedures, including an enveloping process based on the Hilbert transform, was performed to clarify the flux leakage signal. The objective damage detection of the enveloped signals was then analyzed by comparing them to a threshold value. To quantitatively analyze the MFL signal according to the damage level, five kinds of damage indices based on the relationship between the enveloped MFL signal and the threshold value were applied. Using the proposed damage indices and the general damage index for the MFL method, the detected MFL signals were quantified and analyzed relative to the magnitude of the damage increase.
본 논문에서는 자기해석을 기초로 배관의 결함을 검사할 수 있는 자기인가장치를 개발하져다. 자기인가장치는 영구자석(Nd-Fe-B계열) 및 Linear Hall Effect 센서를 이용하여 배관을 충분히 자화시킬 수 있도록 설계되었으며, 센서 어레이는 8인치 크기로 설계, 제작하였다. 제작된 자기인가장치는 5개의 yoke와 45개의 Linear Hall Effect 센서로 구성된다. 자기회로법을 이용하여 설계된 자기장 인가장치가 배관을 포화시킬 수 있는가를 확인하였고. 또한 8인치 탄소강관(두께 : 5.85mm)에 인공 결함을 제작하여 누설 자속을 측정하였다. 시험 배관에 만들어진 두께 $10\%{\~}80\%$의 결함은 제작된 MFL 모듈을 이용하여 모두 검출하였으며 결함의 깊이가 가장 얇은 0.5mm까지 검출이 가능함을 확인하였다.
This paper describes a characteristics of MFL according to the position of Hall sensor Magnetic Flux Leakage(MFL) Method is used to detect surface defect in ferromagnetic plate. A plate has a surface defect and magnetizing equipment are producted to perform Non-Destructive Testing(NDT) using MFL. The SM 45C carbon steel plate is adopted to this experiment. there is a artifical defect with a twice of thickness and a half of depth of plate. Magnetizing equipment is composed of yoke made by layer-built of silicon sheet steel, NdFeB magnetic and iron brushes. Detecting defect is performed by MFL NDT using Hall sensor. It is shown that magnetic flux detected by Hall sensor is affected according to the position of Hall sensor through MFL experiment and numerical analysis.
This paper describes the design method of a magnetic system to maximize the magnetic flux leakage (MFL) in a non-destructive testing (NDT) system. The defect signals in a MFL type NDT system mainly depend on the change of the magnetic leakage flux in the region of a defect. The characteristics of the B-H curves are analysed and a design method to define the operating point on B-H curves for maximum leakage is performed. The computed MFL signal by a nonlinear finite element method is verified by measurement using Hall sensors mounted on the 6 legs PIG, the traveling detector unit in gas pipe, in an 8 inch test tube with defects. The rhombic defects could be successfully identified from the defect signals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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