CN112739465B - 金属管的清洗方法和清洗装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够长期维持较高的清洗性的金属管的清洗方法和清洗装置。金属管(2)的清洗方法包括：贮存工序，其在清洗槽(10)中贮存清洗液(3)；浸渍工序，其使清洗槽(10)内的清洗液(3)中的溶解气体气泡化而产生微泡，并且，一边向清洗槽(10)内的清洗液(3)中照射超声波，一边将金属管(2)浸渍在清洗槽(10)内的清洗液(3)中；供给工序，其向清洗槽(10)供给新的清洗液(3)；以及排出工序，其在清洗槽(10)内的清洗液(3)的液面高度超过基准液面(S)的高度的情况下，将相当于超过该基准液面(S)的高度的高度的量的清洗液(3)从清洗槽(10)排出。

Description

金属管的清洗方法和清洗装置
技术领域
本公开涉及一种金属管的清洗方法和清洗装置。
背景技术
以往，在金属管的制造工序中，为了去除在金属管的表面生成的氧化皮而进行酸洗处理。酸洗处理后的金属管为了去除残存于表面的氧化皮而利用清洗液进行清洗(例如，实施利用水的水洗处理(冲洗)。)。能够对酸洗处理后的金属管例如实施一边向清洗液中照射超声波一边进行清洗的超声波清洗。
专利文献1公开了一种在存在微气泡的情况下进行被清洗物的超声波清洗的超声波清洗装置。该超声波清洗装置包括超声波产生器和脱气装置。超声波产生器设于贮存清洗液的清洗槽内。脱气装置设于与清洗槽连接的循环路径。清洗槽内的清洗液经由循环路径向脱气装置导入。脱气装置从清洗液分离溶解空气，产生气泡，优选产生微气泡。该气泡(微气泡)连同清洗液一起经由循环路径返回清洗槽。由此，清洗槽内的清洗液的溶解空气浓度逐渐降低。在溶解空气浓度为既定值以下时，被清洗物浸渍在清洗槽内的清洗液中，超声波产生器对清洗液照射超声波。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-29944号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中记载了，通过使清洗液的溶解空气浓度成为规定值以下，能够进行超声波的声压不降低、高效且良好的超声波清洗。然而，在将专利文献1的超声波清洗装置用于酸洗处理后的金属管的清洗的情况下，担心清洗性的降低。即，在金属管的超声波清洗中，清洗液中的氧化皮的量随时间而增加。由于该氧化皮，照射到清洗液的超声波衰减，清洗性降低。
本公开的课题在于提供一种能够长期维持较高的清洗性的金属管的清洗方法和清洗装置。
用于解决问题的方案
本公开的金属管的清洗方法包括：贮存工序，其在清洗槽中贮存清洗液；浸渍工序，其使清洗槽内的清洗液中的溶解气体气泡化而产生微泡，并且，一边向清洗槽内的清洗液中照射超声波，一边将金属管浸渍于清洗槽内的清洗液中；供给工序，其向清洗槽供给新的清洗液；以及，排出工序，其在清洗槽内的清洗液的液面高度超过规定的基准液面高度的情况下，将相当于超过该基准液面高度的高度的量的清洗液从清洗槽排出。
发明的效果
根据本公开，在金属管的清洗中，能够长期维持较高的清洗性。
附图说明
图1是实施方式的清洗装置的俯视图。
图2是图1所示的清洗装置的II-II剖视图。
图3是例示能够在实施方式的清洗装置中采用的排出机构的图。
图4是例示能够在实施方式的清洗装置中采用的另一排出机构的图。
图5是表示清洗液的溶解氧浓度、超声波的声压以及金属管的清洗性之间的关系的图表。
图6是表示清洗液的溢出时间、清洗液的溶解氧浓度以及清洗液向清洗槽的供给量之间的关系的图表。
图7是表示清洗液的氧化皮密度、超声波的声压衰减率以及金属管的清洗性之间的关系的图表。
图8是表示进行了清洗处理的金属管的表面积、清洗液的氧化皮密度以及清洗液向清洗槽的供给量之间的关系的图表。
具体实施方式
实施方式的金属管的清洗方法包括：贮存工序，其在清洗槽中贮存清洗液；浸渍工序，其使清洗槽内的清洗液中的溶解气体气泡化而产生微泡，并且，一边向清洗槽内的清洗液中照射超声波，一边将金属管浸渍于清洗槽内的清洗液中；供给工序，其向清洗槽供给新的清洗液；以及排出工序，其在清洗槽内的清洗液的液面高度超过规定的基准液面高度的情况下，将相当于超过该基准液面高度的高度的量的清洗液从清洗槽排出(第1构成)。
在第1构成的清洗方法中，通过使浸渍金属管的清洗液产生微泡，向清洗液中照射的超声波发生散射，清洗性改善。另外，通过使清洗液中的溶解气体气泡化而产生微泡，在超声波清洗的期间，清洗液的溶解氧浓度降低。由此，能够确保良好的超声波清洗性。
在第1构成的清洗方法中，例如，通过向清洗槽供给清洗液，或者通过将金属管浸渍在清洗槽内的清洗液中，从而在清洗槽内的清洗液的液面高度上升而超过基准液面高度的情况下，从清洗槽排出超过该基准液面高度的高度的量的清洗液。由此，从金属管剥离而分散及浮游在清洗液中的氧化皮与清洗液一起从清洗槽排出。在清洗槽中，也进行新的清洗液的供给。因此，在清洗槽中，能够降低清洗液中的氧化皮密度。由此，能够降低向清洗液中照射的超声波的衰减，能够长期维持较高的清洗性。
在上述浸渍工序中，清洗槽内的清洗液的溶解氧浓度优选为5.2mg/L以下(第2构成)。
根据第2构成，能够更可靠地确保良好的超声波清洗性。
上述供给工序能够与上述浸渍工序同时实施。在供给工序中，清洗液每1分钟向清洗槽的供给量优选为清洗槽中的清洗液的贮存量的0.17％以上且1.25％以下(第3构成)。
根据第3构成，能够更可靠地抑制清洗液中的氧化皮的量的增加，并且，能够将清洗液中的溶解氧浓度维持在优选的范围。
上述供给量更优选为上述贮存量的0.17％以上且0.83％以下(第4构成)，进一步优选为上述贮存量的0.33％以上且0.83％以下(第5构成)。
根据第4或者第5构成，能够更加可靠地抑制清洗液中的氧化皮的量的增加，并且，能够将清洗液中的溶解氧浓度维持在更优选的范围。
上述金属管也可以是具有特定的化学组成的钢管。该化学组成优选为，以质量％计含有C：0.01％～0.13％、Si：0.75％以下、Mn：2％以下、P：0.045％以下、S：0.030％以下、Ni：7％～14％以及Cr：16％～20％，余量为Fe和杂质(第6构成)。
上述化学组成也能够以质量％计含有Nb：0.2％～1.1％、Ti：0.1％～0.6％、Mo：0.1％～3％、Cu：2.5％～3.5％中的任1种或者2种以上来代替余量的Fe的一部分(第7构成)。
上述化学组成也能够以质量％计含有B：0.001％～0.1％和N：0.02％～0.12％来代替余量的Fe的一部(第8构成)。
实施方式的金属管的清洗装置包括清洗槽、供给机构、排出机构、微泡产生机构以及超声波照射机构。在清洗槽中贮存清洗液，收纳金属管。供给机构向清洗槽供给清洗液。在清洗槽内的清洗液的液面高度超过规定的基准液面高度的情况下，排出机构将相当于超过该基准液面高度的高度的量的清洗液从清洗槽排出。微泡产生机构使清洗槽内的清洗液中的溶解气体气泡化而产生微泡。超声波照射机构向清洗槽内的清洗液中照射超声波(第9构成)。
第9构成的清洗装置包括微泡产生机构。微泡产生机构通过使清洗液中的溶解气体气泡化，在清洗液中产生微泡。因此，在金属管的超声波清洗中，能够确保良好的清洗性。
在第9构成的清洗装置中，在清洗槽内的清洗液的液面高度超过基准液面高度的情况下，排出机构从清洗槽排出与超过该基准液面高度的高度相应的量的清洗液。由此，从金属管剥离而在清洗液中分散及浮游的氧化皮与清洗液一起从清洗槽排出。另一方面，供给机构对清洗槽供给新的清洗液。在清洗槽中，通过清洗液的供给和排出，能够降低清洗液中的氧化皮密度。因此，能够降低超声波的衰减，能够确保较高的清洗性。
以下，参照附图说明本公开的实施方式。在各图中，对相同或者相当的结构标注相同附图标记，不重复进行相同的说明。
[清洗装置]
图1是示意性地表示实施方式的清洗装置1的俯视图。图2是图1所示的清洗装置1的II-II剖视图。
参照图1，清洗装置1对作为被清洗物的金属管2进行超声波清洗。清洗装置1例如能够对实施了酸洗处理之后的金属管2实施水洗处理。
清洗装置1包括清洗槽10、供给机构20、多个排出机构30、多个超声波照射机构40以及多个微泡产生机构50。清洗装置1还包括多个缓冲构件60。
(清洗槽)
清洗槽10构成为能够收纳金属管2。在超声波清洗时，在清洗槽10内通常同时收纳有多个金属管2。
在清洗槽10贮存有用于清洗金属管2的清洗液3。清洗液3的种类没有特别限定，能够从公知的清洗液中适当选择采用。清洗液3例如是水(自来水或者工业用水)。
在本实施方式中，清洗槽10俯视呈矩形形状。清洗槽10的上表面开口。清洗槽10的底面例如为从长边方向上的一端部朝向另一端部倾斜的倾斜面。即，在清洗槽10中，长边方向上的一端部的深度(内壁面的高度)与长边方向上的另一端部的深度(内壁面的高度)不同。清洗槽10例如为具有10m～25m左右的长度、1m～2m左右的宽度以及0.4m～1m左右的最大深度的大型的清洗槽。
清洗槽10的材料没有特别限定。作为清洗槽10的材料，例如能够列举出不锈钢等金属材料、纤维强化塑料(FRP)、聚丙烯(PP)等塑料树脂、或者耐酸砖等。
(供给机构)
供给机构20向清洗槽10供给清洗液3。供给机构20具有至少1个供给管21。在本实施方式中，供给机构20具有多个供给管21。清洗液3经由各供给管21向清洗槽10供给。多个供给管21隔开间隔地配置。因此，清洗液3分散地向清洗槽10供给。在存在3个以上的供给管21的情况下，从均匀地供给新的清洗液3的观点出发，供给管21的间隔优选大致均等。
在本实施方式中，多个供给管21沿着清洗槽10的长边方向上的一对侧壁中的一侧壁设置。但是，供给管21的位置和数量没有特别限定。也可以在清洗槽10的长边方向上的两侧壁设有1个以上的供给管21。另外，除了清洗槽10的长边方向上的侧壁之外或者代替清洗槽10的长边方向上的侧壁，也能够在清洗槽10的短边方向上的侧壁设置1个以上的供给管21。
(排出机构)
在清洗槽10内的清洗液3的量超过规定量时，各排出机构30将清洗液3从清洗槽10排出。多个排出机构30隔开间隔地配置。因此，清洗液3分散地向清洗槽10排出。在存在3个以上的排出机构30的情况下，排出机构30的间隔优选大致均等。需要说明的是，排出机构30也可以为1个。
在本实施方式中，多个排出机构30沿着清洗槽10的长边方向上的一对侧壁中的与供给管21相反的一侧的侧壁设置。但是，排出机构30的位置和数量没有特别限定。也能够在清洗槽10的长边方向上的一对侧壁中的、供给管21侧的侧壁设置排出机构30。另外，除清洗槽10的长边方向上的侧壁之外或者代替清洗槽10的长边方向上的侧壁，也可以在清洗槽10的短边方向上的侧壁设置1个以上的排出机构30。
在图3中，例示能够在清洗装置1中采用的排出机构30A。排出机构30A包括排出口31和排出管32。
排出口31是形成于清洗槽10的侧壁的开口。排出管32设于清洗槽10的外侧，与排出口31连接。清洗液3经由排出口31和排出管32，从清洗槽10排出。
在清洗装置1中，设定清洗槽10内的清洗液3的基准液面S。在清洗金属管2时，向清洗槽10供给清洗液3，直至其液面到达基准液面S。在清洗槽10的深度方向上，排出口31的下端的位置与基准液面S的位置实质上一致。
如在图3中用双点划线所示出的那样，在清洗槽10内的清洗液3的液面的高度超过基准液面S的高度时，超过基准液面S的量的清洗液3从排出口31溢出。例如，在清洗槽10内的清洗液3的液面与基准液面S一致的状态下，在供给机构20向清洗槽10供给新的清洗液3时，与供给量实质上等量的清洗液3从排出口31溢出。
像这样，在清洗槽10内的清洗液3的量超过相当于基准液面S的液量(规定量)时，排出机构30A从清洗槽10排出清洗液3。
在图4中，例示能够在清洗装置1中采用的另一排出机构30B。排出机构30B包括排出口33、排出管34、排出泵35以及液面检测部件(未图示)。需要说明的是，作为液面检测部件，能够使用市售的液面液位传感器等。
排出口33是形成于清洗槽10的侧壁的开口。排出口33在清洗槽10的侧壁设于比基准液面S低的任意的高度。排出管34设于清洗槽10的外侧，与排出口33连接。清洗液3经由排出口33和排出管34从清洗槽10排出。
排出泵35设于排出管34的中途。排出泵35以在清洗槽10内的清洗液3的液面的高度超过基准液面S的高度时，从清洗槽10吸出超过基准液面S的量的清洗液3的方式进行控制。例如，根据来自配置于清洗槽10内的液面检测部件的信号进行控制，以便在清洗液3的液面超过基准液面S的情况下驱动排出泵35，在清洗液3的液面的高度低于基准液面S的高度时停止排出泵35的驱动。
像这样，排出机构30B也与排出机构30A(图3)同样地，在清洗槽10内的清洗液3的量超过规定量时，从清洗槽10排出清洗液3。
(超声波照射机构)
回到图1，超声波照射机构40向清洗槽10内的清洗液3中照射超声波。作为超声波照射机构40，能够使用在超声波清洗中通常所采用的公知的超声波振子。
超声波照射机构40所照射的超声波的频率优选为20kHz～200kHz。通过将超声波的频率设为20kHz以上，能够防止从金属管2的表面产生的较大的尺寸的气泡阻碍超声波在清洗液3中的传播而使清洗性降低。通过将超声波的频率设为200kHz以下，能够防止超声波的直进性变强而清洗的均匀性降低。超声波的频率更优选为20kHz～150kHz，进一步优选为25kHz～100kHz。
超声波照射机构40优选具有频率扫描功能。频率扫描功能是一边以所选择的特定的频率为中心在±0.1kHz～±10kHz的范围内扫描频率，一边对清洗液3照射超声波的功能。
在本实施方式中，在清洗槽10的各侧壁的内表面设有至少1个超声波照射机构40。但是，超声波照射机构40的位置和数量没有特别限定。也能够在清洗槽10的底面设置1个或者多个超声波照射机构40。在清洗槽10设置多个超声波照射机构40的情况下，优选的是以使超声波在整个清洗槽10均匀地传播的方式配置超声波照射机构40。由此，各个超声波照射机构40的振荡负载均匀，因此能够防止所产生的超声波之间的干涉。
(微泡产生机构)
微泡产生机构50使清洗槽10内的清洗液3中的溶解气体气泡化而产生微泡。微泡产生机构50配置于清洗槽10的外侧。沿着清洗槽10的长边方向上的一侧壁配置有多个微泡产生机构50。但是，微泡产生机构50的位置和数量没有特别限定。
各微泡产生机构50具有配管51、52和微泡产生装置53。配管51、52连接清洗槽10和微泡产生装置53。来自清洗槽10的清洗液经由配管51向微泡产生装置53导入。微泡产生装置53利用清洗液3中的溶解气体产生微泡。微泡连同清洗液3一起经由配管52返回清洗槽10。
微泡产生装置53能够从公知的微泡产生装置中适当选择。作为公知的微泡产生装置，已知有例如通过气泡的剪切、气泡通过微细孔、液体的减压(压力变化)、气体的加压溶解、超声波、电解或者化学反应等来产生微泡的装置。微泡产生装置53优选易于控制微泡的气泡直径和浓度。作为微泡产生装置53，例如能够采用通过在液体的循环路径中产生液体的压力变化来产生微泡的公知的微泡产生装置。
在此，微泡是指平均气泡直径为100μm以下的微细气泡。特别是，有时将具有μm尺寸的平均气泡直径的微泡称为微气泡，将具有nm尺寸的平均气泡直径的微泡称为纳米气泡。平均气泡直径是在与微泡的直径有关的个数分布中标本数最大的直径。
微泡在超声波清洗中改善超声波相对于被清洗物的传播效率，作为超声波空化的核改善清洗性。在通常的清洗液3的液性条件下，微泡的表面电位大多带负电。另一方面，存在于金属管2的表面的清洗对象物(例如，氧化皮、污物或者油分等)大多带正电。因此，若微泡到达金属管2的附近，则由于带电性的不同，微泡吸附于金属管2。通过对赋予了微泡的清洗液3照射超声波，能够在金属管2的表面产生空化，高效地进行金属管2的清洗。
从防止微泡产生机构50的大型化，易于控制气泡直径的观点出发，清洗液3中的微泡的平均气泡直径优选为0.01μm以上。另外，从防止微泡的悬浮速度的增加以及超声波向金属管2的传播的阻碍的观点出发，微泡的平均气泡直径优选为100μm以下。更优选的是，微泡是具有1μm～50μm的平均气泡直径的微气泡。
清洗液3中的微泡的至少一部分优选具有频率共振直径以下的气泡直径。频率共振直径是指以清洗液3中的超声波的频率共振的直径。微泡产生机构50优选以使具有频率共振直径以下的气泡直径的微泡的个数为微泡的总数的70％以上的方式在清洗液3中产生微泡。在以下，说明其理由。
包含微泡的各种气泡的固有频率也被称为Minnaert共振频率，由以下的式(1)给出。
[数1]
Figure BDA0002988929380000091
在上述式(1)中，
f0：气泡的固有频率(Minnaert共振频率)
R0：气泡的平均半径
p∞：周边液体的平均压力
γ：隔热比(空气的γ＝1.4)
ρ：液体密度。
在关注的气泡的内部存在空气的情况下，若气泡的周边液体为水，压力为大气压，则气泡的固有频率f0与气泡的平均半径R0之积f0R0的值根据上述式(1)成为约3kHz·mm左右。由此，若照射的超声波的频率为20kHz，则共振的气泡的半径(共振半径)R0成为约150μm。频率共振直径2R0是与超声波共振的气泡的直径，因此在超声波的频率为频率20kHz的情况下，约为300μm。同样地，若超声波的频率为100kHz，则共振半径R0成为约30μm，频率共振直径2R0成为约60μm。
具有比共振半径R0大的半径的气泡成为阻碍因子。这是因为，在包含微泡的气泡共振时，气泡在短时间内反复膨胀和收缩，最终压裂，但若在第一声波通过气泡的时刻，气泡的大小比频率共振直径2R0大，则超声波在气泡表面扩散。相反，若在第一声波通过气泡的时刻，气泡的大小为频率共振直径2R0以下，则超声波能够不在气泡表面扩散，而在气泡中通过。
由此，在清洗液3中，优选将具有频率共振直径2R0以下的气泡直径的微泡的个数相对于微泡的总数的比例设为70％以上。若考虑存在在刚产生微泡之后膨胀的气泡，则上述比例更优选为80％以上且98％以下。由此，能够改善超声波在清洗液3中的传播效率。另外，通过使第一声波传播到清洗槽10的壁面和/或底面，能够使超声波反复向整个清洗槽10扩散和反射，实现均匀的超声波清洗性。频率共振直径为2R0以下的气泡如果超过规定的超声波照射时间，则反复膨胀和收缩而压裂，能够有助于空化清洗。
从改善超声波的传播性，确保超声波空化的核的数量的观点出发，清洗液3中的微泡的浓度(密度)优选为103个/mL以上。另外，为了防止微泡产生机构50的大型化和台数增加，在清洗液3中产生的微泡的浓度优选为106个/mL以下。
微泡的平均气泡直径和浓度能够通过液中颗粒计数器、气泡直径分布测量装置等公知的设备来测定。
(缓冲构件)
缓冲构件60配置于清洗槽10内。多个缓冲构件60沿清洗槽10的长边方向排列。
如图2所示，缓冲构件60呈大致U字状。清洗槽10内的金属管2载置于缓冲构件60上。缓冲构件60的内表面在清洗槽10中位于比超声波照射机构40靠内侧的位置。因此，金属管2不会与超声波照射机构40接触，相对于金属管2保护超声波照射机构40。
[清洗方法]
以下，说明使用了清洗装置1的金属管2的清洗方法。
金属管2经过热加工、热处理等，在其表面生成氧化皮。为了去除氧化皮，对金属管2实施酸洗处理。本实施方式的清洗方法是在将金属管2浸渍在酸溶液中规定时间而进行酸洗的工序(公知的酸洗工序)之后清洗金属管2的方法。
作为被清洗物的金属管2例如是由不锈钢构成的管、由Ni基合金构成的管。在金属管2为不锈钢管的情况下，金属管2是以质量％计含有10.5％以上的Cr的钢管。例如，是具有如下这样的化学组成的钢管：以质量％计含有C：0.01％～0.13％、Si：0.75％以下、Mn：2％以下、P：0.045％以下、S：0.030％以下、Ni：7％～14％、以及Cr：16％～20％，余量为Fe和杂质。该化学组成也可以以质量％计含有Nb：0.2％～1.1％、Ti：0.1％～0.6％、Mo：0.1％～3％、Cu：2.5％～3.5％中的任1种或者2种以上来代替余量的Fe的一部分。另外，也可以以质量％计含有0.001％～0.1％的B、0.02％～0.12％的N来代替余量的Fe的一部分。
具有上述化学组成的金属管2的钢组织为奥氏体，从而具有优异的耐热性、耐腐蚀性以及耐水蒸气氧化性。该金属管2具有例如抗拉强度为550MPa以上的优异的强度。这样的金属管2由于在其制造工序中以超过1000℃的高温实施热处理，因此在其表面产生大量的氧化皮。因而，需要在热处理后进行酸洗处理以及在酸洗处理后进行用于将残存于表面的氧化皮冲洗掉的清洗处理(冲洗处理)。
另外，在金属管2为Ni基合金管的情况下，例如为以下所示的化学组成。以质量％计含有C：0.05％以下、Si：0.5％以下、Mn：1％以下、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：19.5％～24.0％、Mo：2.5％～4.0％、Ti：1.2％以下以及Fe：22％以上，余量主要为Ni(典型地，余量为Ni和杂质)。该化学组成也可以以质量％计含有Cu：0.5％以下、Nb：4.5％以下、Al：2.0％以下中的1种以上来代替余量的Ni的一部分。这样的金属管2也由于在其制造工序中以高温实施热处理，因此在其表面产生大量的氧化皮。因而，需要在热处理后进行酸洗处理以及在酸洗处理后进行用于将残存于表面的氧化皮冲洗掉的清洗处理(冲洗处理)。
本实施方式的金属管2的清洗方法包括在清洗槽10中贮存清洗液3的工序、将金属管2浸渍在清洗槽10内的清洗液3中的工序、向清洗槽10供给清洗液3的工序以及从清洗槽10排出清洗液3的工序。
(贮存工序)
再次参照图1，在清洗金属管2时，首先，在清洗槽10中贮存清洗液3。利用供给机构20向清洗槽10供给清洗液3。但是，在向空的清洗槽10中供给清洗液3的贮存工序的阶段，也可以用除供给机构20之外的方式向清洗槽10供给清洗液3。向清洗槽10供给的清洗液3优选具有7mg/L～11mg/L左右的溶解氧浓度，更优选具有8mg/L～10mg/L左右的溶解氧浓度。清洗液3典型地为水(自来水或者工业用水)。在清洗液3为水温10℃～35℃的水(自来水或者工业用水)的情况下，清洗液3的溶解氧浓度成为7mg/L～11mg/L。在清洗液3为水温15℃～25℃的水(自来水或者工业用水)的情况下，清洗液3的溶解氧浓度成为8mg/L～10mg/L。溶解氧浓度为清洗液3中的溶解气体量的指标。
清洗槽10内的清洗液3的液面超过基准液面S(图3或者图4)时，开始利用排出机构30排出清洗液3。供给机构20在清洗液3的液面到达基准液面S之后也继续向清洗槽10供给清洗液3。由此，在清洗槽10中，在供给清洗液3的同时进行清洗液3的排出。此时的清洗液3的排出量与清洗液3的供给量实质上相等。由排出机构30排出的清洗液(水)3在实施了规定的排水处理之后被废弃。
(浸渍工序、供给工序以及排出工序)
接下来，将金属管2在贮存于清洗槽10的清洗液3中浸渍规定时间。能够使用起重机等将金属管2浸渍在清洗槽10内的清洗液3中。通常，将多个金属管2同时浸渍在清洗液3中，但也可以将金属管2一根一根地浸渍在清洗液3中。
在浸渍工序中，将金属管2向清洗槽10内的清洗液3中的浸渍、金属管2在清洗液3中的保持以及金属管2从清洗槽10的提起设为1个循环，实施规定次数的该循环。该循环中的金属管2的保持时间以及循环的实施次数能够以金属管2在清洗液3的总计浸渍时间成为规定时间以上的方式确定。金属管2的总计浸渍时间根据附着于金属管2的氧化皮的量等适当地设定即可。金属管2的总计浸渍时间例如优选为30秒以上，更优选为1分钟以上。
在将金属管2从清洗槽10提起时，优选使金属管2相对于水平面倾斜。由此，能够进行金属管2内的除液。在实施多次上述循环的情况下，优选在每个循环中变更倾斜的方向。
在浸渍工序的期间，利用供给机构20向清洗槽10连续地供给新的清洗液3。然后，利用排出机构30，将相当于超过基准液面S的高度的量的清洗液3从清洗槽10连续地排出。即，在本实施方式中，同时实施浸渍工序、供给工序以及排出工序。供给机构20在每1分钟，将相对于清洗槽10内的清洗液3的贮存量(在未浸渍金属管2的状态下将清洗液3在清洗槽10内贮存直到基准液面S时的清洗液3的量)优选为0.17％以上且1.25％以下、更优选为0.17％以上且0.83％以下、进一步优选为0.33％以上且0.83％以下的量的清洗液3向清洗槽10供给。
在浸渍工序的期间，利用超声波照射机构40向清洗槽10内的清洗液3中照射超声波，利用微泡产生机构50供给微泡。
在本实施方式的清洗方法中，微泡产生机构50使清洗液3中的溶解气体气泡化，从而清洗液3的溶解氧浓度降低。微泡产生机构50使清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度降低到5.2mg/L以下。微泡产生机构50使清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度更优选降低到4.5mg/L以下，进一步优选降低到4.2mg/L以下。
具体而言，供给机构20将具有7mg/L～11mg/L左右、优选为8mg/L～10mg/L左右的溶解氧浓度的清洗液3向清洗槽10供给。在该清洗液3通过了微泡产生机构50的微泡产生装置53时，清洗液3中的溶解气体被微泡化，清洗液3的溶解氧浓度降低。通过使清洗液3在清洗槽10与微泡产生机构50之间循环，清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度成为5.2mg/L以下，优选成为4.5mg/L以下，进一步优选成为4.2mg/L以下。
在将金属管2在清洗液3中浸渍预先设定的总计浸渍时间以上后，使用起重机等，从清洗槽10回收金属管2。此时也优选一边使金属管2倾斜一边将其提起。由此，能够防止清洗液3残存于金属管2的内部。
通过回收金属管2，完成该金属管2的清洗。在清洗槽10中，继续向清洗液3赋予超声波和微泡，进行清洗液3的供给和排出。因此，能够继续实施其他金属管2的浸渍工序。
在金属管2将不包含微泡的酸溶液或者水等带入清洗槽10内的情况下，清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度有可能变高。在清洗液3的溶解氧浓度变高的情况下，优选停止金属管2的超声波清洗，直到微泡产生机构50使溶解氧浓度充分降低。在清洗液的溶解氧浓度成为5.2mg/L以下、4.5mg/L以下、或者4.2mg/L以下的阶段，重新开始金属管2的浸渍即可。
在本实施方式中，在贮存工序中将清洗液3贮存于清洗槽10之后，在浸渍工序中将金属管2配置于清洗槽10内。然而，在贮存工序中，也能够在将金属管2配置于空的清洗槽10内之后在清洗槽10中贮存清洗液3。
[数值范围]
以下，参照图5～图8并说明清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度以及清洗液3对于清洗槽10的供给量的各数值范围。在使用图5～图8的说明和验证中，作为被清洗物的金属管2是奥氏体系不锈钢管(含有Ni：9质量％、Cr：18.5质量％、Cu：3质量％、Nb：0.5质量％)，向清洗槽10供给的清洗液3是水温约20℃的水(工业用水)，清洗液3在清洗槽10中的贮存量(贮存到基准液面S时的量)为约12000L。
(溶解氧浓度)
图5是表示清洗液3的溶解氧浓度、向清洗液3中照射的超声波的声压以及金属管2的清洗性之间的关系的图表。在制作图5的图表时，使清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度以及向清洗槽10内的清洗液3中照射的超声波的声压变化，验证金属管2的清洗性。
溶解氧浓度[mg/L]是利用市售的溶解氧浓度计((株)堀场制作所制，LAQUA OM-71)测定的值。将该测定值设为本公开的溶解氧浓度。声压[mV]是使用市售的超声波声压计((株)KAIJO制声压级监视器19001D型)，以测定5秒钟的平均测定值的测定模式，将探头(带有压电元件的振动传递棒)放入距清洗液3的液面100mm的水中进行测定时的值。将该测定值设为本公开的声压。需要说明的是，超声波的频率为38kHz。
在图5的图表中，“○”“△”“×”表示清洗性的评价结果。“○”是指从金属管2的表面完全去除氧化皮，超声波的清洗性极好。“△”是指虽然在金属管2的表面的一部分残存有氧化皮，但可以说超声波的清洗性良好。“×”是指超声波的清洗性不良。
由图5可知，在清洗液3的溶解氧浓度为5.2mg/L以下的情况下，○或者△的评价结果较多，在很多声压区域，清洗性良好。因此，在本实施方式中，将清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度设为5.2mg/L以下。
由图5可知，若将清洗液3的溶解氧浓度设为4.5mg/L以下、或者4.2mg/L以下，则清洗性良好的声压区域进一步增加。由此，清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度优选为4.5mg/L以下，更优选为4.2mg/L以下。
在清洗液3的溶解氧浓度为5.2mg/L以下的情况下，若超声波的声压为120mV以上，则图5的评价结果为○或者△。在清洗液3的溶解氧浓度为4.5mg/L以下或者4.2mg/L以下的情况下，若超声波的声压为120mV以上，则图5中的评价结果为○。由此，超声波照射机构40优选以清洗液3中的超声波的声压为120mV以上的方式输出超声波。
清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度通常为2.0mg/L以上。但是，清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度的下限也可以不特别管理或者控制。
(清洗液的供给量与溶解氧浓度的关系)
图6是表示清洗液3的溢出时间、清洗液3的溶解氧浓度以及清洗液3向清洗槽10的供给量之间的关系的图表。在制作图6的图表时，使供给量变化为40L/min、100L/min、150L/min，对各供给量测定清洗液3中的溶解氧浓度。供给机构20所供给的清洗液3是水温20℃左右的水(工业用水)，认为具有8mg/L～10mg/L左右的溶解氧浓度。溢出时间是指清洗槽10中的清洗液3的溢出(从排出机构30排水)的持续时间，换言之，是供给机构20向清洗槽10持续供给清洗液3的时间。
由图6可知，在清洗液3向清洗槽10的供给量为40L/min、100L/min以及150L/min的情况下，都能够将清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度维持为4.5mg/L以下。在供给量为40L/min和100L/min的情况下，清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度维持为4.2mg/L以下。在供给量小于40L/min的情况下，预计清洗槽10内的清洗液3的溶解氧浓度进一步降低。
根据图6，在对贮存量约为12000L的清洗槽10供给具有8mg/L～10mg/L左右的溶解氧浓度的清洗液3的情况下，优选将其供给量设为150L/min以下，更优选设为100L/min以下。将这些供给量换算为相对于贮存量(约12000L)的比例，清洗液3每1分钟向清洗槽10的供给量优选为清洗槽10中的清洗液3的贮存量的1.25％以下，更优选为该贮存量的0.83％以下。由此，在清洗槽10内的清洗液3中，能够确保上述溶解氧浓度。
(清洗液的供给量与氧化皮密度的关系)
图7是表示清洗液3的氧化皮密度、向清洗液3中照射的超声波(频率38kHz以及声压120mV)的声压衰减率以及金属管2的清洗性之间的关系的图表。
由图7可知，清洗液3中的氧化皮密度越小，则声压衰减率越小，氧化皮密度越高，则声压衰减率越大。在氧化皮密度为2.5g/L以下的情况下，附着于金属管2的氧化皮被完全去除，超声波的清洗性极好。若氧化皮密度超过2.5g/L，则在金属管2残存有氧化皮的一部分(清洗残留)。若氧化皮密度超过5.0g/L，则超声波的清洗性不良。由此，清洗液3中的氧化皮密度优选为2.5g/L以下。
图8是表示进行了清洗处理的金属管2的表面积、清洗液3的氧化皮密度以及清洗液3向清洗槽10的供给量之间的关系的图表。图8的供给量的条件是没有供给、20L/min、40L/min。向清洗槽10内的清洗液3照射频率38kHz及声压120mV的超声波。
根据图8，在不进行清洗液3向清洗槽10的供给的情况下，处理表面积为4000m2左右，清洗液3的氧化皮密度小于2.0g/L。若将图8所示的近似直线延长，则认为在处理表面积为5000m2左右时，氧化皮密度达到2.5g/L。如上所述，若氧化皮密度超过2.5g/L，则开始产生清洗残留，因此在不进行清洗液3向清洗槽10的供给的情况下，认为在处理表面积为5000m2左右的阶段，需要更换清洗槽10内的清洗液3。
在进行清洗液3向清洗槽10的供给的情况下，与供给量大致相同量的清洗液3从清洗槽10溢出，逐渐替换清洗槽10内的清洗液3。根据图8，在进行了清洗液3向清洗槽10的供给的情况下，即使处理表面积达到6000m2，清洗液3的氧化皮密度也为1.0g/L以下。由此，在进行清洗液3向清洗槽10的供给的情况下，与不进行清洗液3向清洗槽10的供给的情况相比，清洗槽10内的清洗液3的更换间隔变长。在清洗液3相对于清洗槽10中的供给量为40L/min的情况下，与供给量为20L/min的情况相比，氧化皮密度的增加速度变小，清洗槽10内的清洗液3的更换间隔变得更长。
由图7和图8可知，在对贮存量为约12000L的清洗槽10供给清洗液3的情况下，优选将其供给量设为20L/min以上，更优选设为40L/min以上。将这些供给量换算为相对于贮存量(约12000L)的比例，清洗液3每1分钟向清洗槽10的供给量优选为清洗槽10中的清洗液3的贮存量的0.17％以上，更优选为该贮存量的0.33％以上。由此，能够将清洗液3的氧化皮密度长期维持在2.5g/L以下。由此，清洗槽10内的清洗液3的更换间隔变长，能够减少清洗液3的更换次数。
[实施方式的效果]
在本实施方式中，通过使浸渍金属管2的清洗液3产生微泡，能够使清洗液3中的超声波散射，三维地传播。由此，金属管2的清洗性改善。另外，在本实施方式中，通过使清洗液3中的溶解气体微泡化，清洗液3的溶解氧浓度降低至5.2mg/L以下。由此，如参照图5说明的那样，能够确保良好的超声波清洗性。
在本实施方式中，在金属管2的浸渍工序中，连续地进行清洗液3向清洗槽10的供给以及清洗液3从清洗槽10的排出。由此，从金属管2剥离的氧化皮连同清洗液3一起从清洗槽10排出，另一方面，新的清洗液3向清洗槽10供给。由此，如参照图7和图8说明的那样，能够抑制清洗液3的氧化皮密度的增加，能够降低超声波的衰减。因此，在金属管2的超声波清洗中，能够确保较高的清洗性。
在本实施方式中，清洗液3的溶解氧浓度优选为4.5mg/L以下，更优选为4.2mg/L以下。由此，能够在较宽的声压区域改善超声波清洗性。
在本实施方式中，清洗液3每1分钟向清洗槽10的供给量相对于清洗槽10中的清洗液3的贮存量，优选为0.17％以上且1.25％以下，更优选为0.17％以上且0.83％以下，进一步优选为0.33％以上且0.83％以下。由此，清洗液3的溶解氧浓度维持在优选的范围，并且，能够抑制清洗液3的氧化皮密度的增加。由此，能够进一步改善超声波清洗性。
在本实施方式中，清洗槽10的底面是从长边方向上的一端部朝向另一端部倾斜的倾斜面。由此，清洗液3容易侵入金属管2的内部，能够可靠地清洗金属管2的内周面。
在本实施方式中，超声波照射机构40优选具有频率扫描功能。由此，能够改善金属管2的清洗效率。
详细说明的话，在对包含微泡的微小气泡施加超声波的情况下，对微小气泡作用有被称为Bjerknes力的力，微小气泡根据其直径被吸引到超声波的波腹、波节。具有频率共振直径2R0以下的气泡直径的微小气泡被吸引到超声波的波腹，能够有助于空化清洗。在通过超声波照射机构40的频率扫描功能而使超声波的频率变化的情况下，与频率的变化相应地，频率共振直径2R0发生变动，有助于空化清洗的微小气泡增加。由此，能够利用很多微小气泡作为空化的核。由此，金属管2的清洗效率改善。
在超声波的波长成为与照射物体的厚度相对应的波长的1/4时，超声波透过照射物体。由此，通过超声波照射机构40一边在恰当的范围内扫描频率一边施加超声波，能够增加透过金属管2的周壁的超声波。由此，金属管2的清洗效率改善。
另外，超声波不仅向照射物体垂直入射，而且一边重复多次反射一边传播。因此，存在难以形成恒定的声场的倾向。相对于此，根据超声波照射机构40的频率扫描功能，一边以特定的频率为中心，在±0.1kHz～±10kHz的范围扫描频率，一边向清洗液3中照射超声波。由此，在金属管2的各种位置，满足超声波的波长为与金属管2的壁厚相对应的波长的1/4的条件。因此，能够在金属管2的各种位置使超声波从金属管2的外侧向内侧透过。
以上，说明了本公开的实施方式，但本公开并不限定于上述实施方式，只要不脱离其宗旨，就能够进行各种变更。
在本实施方式中，同时实施金属管2的浸渍工序、清洗液3向清洗槽10的供给工序以及清洗液3从清洗槽10的排出工序，但这些工序不一定需要同时实施。另外，清洗槽10中的清洗液3的供给或者排出也可以不是连续地进行。例如，在停止清洗液3向清洗槽10的供给的状态下，若将金属管2浸渍在清洗液3中，则清洗槽10内的清洗液3的液面上升与金属管2的体积相应的量，有时超过基准液面S。此时，相当于超过基准液面S的高度的量的清洗液3从清洗槽10排出。在此，在清洗槽10内的清洗液3中，清洗液3伴随着金属管2的出入而被搅拌和/或清洗液3经由配管51、52在清洗槽10与微泡产生装置53之间循环，由此，氧化皮始终均匀地分散及浮游。由此，从清洗槽10排出氧化皮分散及浮游的清洗液3。在提起金属管2之后，若向清洗液3的量减少的清洗槽10内供给新的清洗液3，则清洗槽10内的清洗液3的氧化皮密度降低。像这样，即使不同时实施浸渍工序、供给工序以及排出工序，也能够抑制氧化皮密度的上升。
实施例
以下，通过实施例更加详细地说明本公开。但是，本公开并不限定于以下的实施例。
对于使用图1～图3所示的清洗装置1实施许多金属管2的超声波清洗的结果，评价了4天的量。各金属管2在冷拉拔加工后实施热处理，之后实施酸洗处理。各金属管2具有38mm～95mm的外径。另外，各金属管2是奥氏体系不锈钢管，具有以下的化学组成。
[化学组成]
以质量％计含有：
C：0.07％～0.13％，
Si：0.30％以下，
Mn：1.0％以下，
P：0.040％以下，
S：0.010％以下，
Ni：7.5％～10.5％，
Cr：17.0％～19.0％，
Nb：0.30％～0.60％，以及
Cu：2.5％～3.5％，
余量为Fe和杂质。
在本实施例的清洗处理中，利用超声波照射机构40对清洗槽10内的清洗液3照射超声波，利用微泡产生机构50供给微泡。以下，示出本实施例的清洗条件。
[清洗条件]
·清洗液：常温的工业用水
·清洗槽的贮存量：12000L
·超声波的频率：38kHz
·清洗液向清洗槽的供给量：约40L/min
在金属管2的清洗处理中，在每个处理日，测定清洗槽10内的清洗液3的超声波的平均声压以及平均溶解氧浓度。平均声压使用市售的超声波声压计((株)KAIJO制声压级监视器19001D型)，以测定5秒钟的平均测定值的测定模式将探头放入距清洗液3的液面100mm的水中进行测定。平均溶解氧量使用市售的溶解氧浓度计((株)堀场制作所制，LAQUA OM-71)进行测定。在表1中示出进行了清洗处理的金属管2的重量(处理量)、测定结果以及清洗性的评价。
[表1]
表1
Figure BDA0002988929380000211
如表1所示，在第4天，金属管2的累计处理量超过200吨。然而，清洗槽10内的清洗液3的平均溶解氧浓度为3.55mg/L，维持在5.2mg/L以下。另外，清洗液3的氧化皮密度为0.108g/L，未超过清洗性开始降低的2.5g/L。因此，4天中的清洗性良好。由此确认了，利用本公开的清洗方法和清洗装置，能够确保较高的超声波清洗性。
附图标记说明
1：清洗装置
2：金属管
3：清洗液
10：清洗槽
20：供给机构
30：排水机构
40：超声波照射机构
50：微泡产生机构

Claims (8)

1.一种金属管的清洗方法，其中，
该清洗方法包括：
贮存工序，其在清洗槽中贮存清洗液；
浸渍工序，其使所述清洗槽内的所述清洗液中的溶解气体气泡化而产生微泡，并且，一边向所述清洗槽内的所述清洗液中照射超声波，一边将所述金属管浸渍于所述清洗槽内的所述清洗液中；
供给工序，其向所述清洗槽供给新的清洗液；以及，
排出工序，其在所述清洗槽内的所述清洗液的液面高度超过规定的基准液面高度的情况下，将相当于超过该基准液面高度的高度的量的清洗液从所述清洗槽排出，
所述供给工序与所述浸渍工序同时实施，
在所述供给工序中，所述清洗液每1分钟向所述清洗槽的供给量为所述清洗槽中的所述清洗液的贮存量的0.17％以上且1.25％以下。
2.根据权利要求1所述的清洗方法，其中，
在所述浸渍工序中，所述清洗槽内的所述清洗液的溶解氧浓度为4.5mg/L以下。
3.根据权利要求1或2所述的清洗方法，其中，
所述供给量为所述贮存量的0.17％以上且0.83％以下。
4.根据权利要求3所述的清洗方法，其中，
所述供给量为所述贮存量的0.33％以上且0.83％以下。
5.根据权利要求1所述的清洗方法，其中，
所述金属管是具有如下化学组成的钢管：
以质量％计含有：
C：0.01％～0.13％，
Si：0.75％以下，
Mn：2％以下，
P：0.045％以下，
S：0.030％以下，
Ni：7％～14％，以及
Cr：16％～20％，
余量为Fe和杂质。
6.根据权利要求5所述的清洗方法，其中，
所述化学组成以质量％计含有Nb：0.2％～1.1％、Ti：0.1％～0.6％、Mo：0.1％～3％、Cu：2.5％～3.5％中的任1种或者2种以上来代替余量的Fe的一部分。
7.根据权利要求5或6所述的清洗方法，其中，
所述化学组成以质量％计含有B：0.001％～0.1％和N：0.02％～0.12％来代替余量的Fe的一部分。
8.一种金属管的清洗装置，其中，
该清洗装置包括：
清洗槽，其贮存清洗液、收纳所述金属管；
供给机构，其向所述清洗槽供给清洗液；
排出机构，其在所述清洗槽内的所述清洗液的液面高度超过规定的基准液面高度的情况下，将相当于超过该基准液面高度的高度的量的清洗液从所述清洗槽排出；
微泡产生机构，其使所述清洗槽内的所述清洗液中的溶解气体气泡化而产生微泡；以及，
超声波照射机构，其向所述清洗槽内的所述清洗液中照射超声波，
所述供给机构将每1分钟为所述清洗槽中的所述清洗液的贮存量的0.17％以上且1.25％以下的量的所述清洗液供给至所述清洗槽。
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