JP2002018718A - 鋼管内面のスケール除去装置 - Google Patents
鋼管内面のスケール除去装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 吸引式ショットブラストの欠点を解消するこ
と。 【解決手段】 吸引式ショットブラスト機によって鋼管
内面の酸化スケールを除去する装置である。被研掃管１
の内径をＤ（ｍ）、被研掃管１の長さをＬｐ（ｍ）、研
掃材１１の平均粒径をＤｐ（ｍ）、研掃材１１の比重を
ｄ（ｋｇ／ｍ3 ）、被研掃管１内を通過した研掃材１１
を捕集する捕集ボックス３内の負圧の絶対値をＰｒ（Ｐ
ａ）、大気圧をＰair （Ｐａ）とした場合、捕集ボック
ス３の奥行き長さＬｒ（ｍ）が、Ｌｒ／Ｌｐ≧0.89（0.
13・Ｐｒ／Ｐair ＋268.63・Ｄｐ／Ｌｐ＋9.85・Ｄ／Ｌ
ｐ＋0.012 ｄ）−0.105 を満たすようにする。 【効果】 研掃材の粉化率が低くなって研掃材コストを
低く抑えることができ、捕集ボックスの寿命が長くなっ
てメンテナンスコストを低く抑えることができる。
と。 【解決手段】 吸引式ショットブラスト機によって鋼管
内面の酸化スケールを除去する装置である。被研掃管１
の内径をＤ（ｍ）、被研掃管１の長さをＬｐ（ｍ）、研
掃材１１の平均粒径をＤｐ（ｍ）、研掃材１１の比重を
ｄ（ｋｇ／ｍ3 ）、被研掃管１内を通過した研掃材１１
を捕集する捕集ボックス３内の負圧の絶対値をＰｒ（Ｐ
ａ）、大気圧をＰair （Ｐａ）とした場合、捕集ボック
ス３の奥行き長さＬｒ（ｍ）が、Ｌｒ／Ｌｐ≧0.89（0.
13・Ｐｒ／Ｐair ＋268.63・Ｄｐ／Ｌｐ＋9.85・Ｄ／Ｌ
ｐ＋0.012 ｄ）−0.105 を満たすようにする。 【効果】 研掃材の粉化率が低くなって研掃材コストを
低く抑えることができ、捕集ボックスの寿命が長くなっ
てメンテナンスコストを低く抑えることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管内面のスケー
ルを除去する装置に関するものである。
ルを除去する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種の製管法により製造された鋼管は、
製造したままの状態では品質にばらつきがあるため、品
質の均一化、規格又は需要家指定、製造時の弱点の是
正、品質のレベルアップ、添加元素の節減、工程の簡素
化、製造上の必要性などを目的として熱処理を施される
のが一般的である。
製造したままの状態では品質にばらつきがあるため、品
質の均一化、規格又は需要家指定、製造時の弱点の是
正、品質のレベルアップ、添加元素の節減、工程の簡素
化、製造上の必要性などを目的として熱処理を施される
のが一般的である。
【０００３】このような鋼管の熱処理に際しては、鋼管
の内外面に酸化スケールが付着するので、このスケール
を除去することは鋼管の表面処理の一つとして重要であ
る。この熱処理によって付着した酸化スケールを除去す
る方法として、従来は、酸洗槽に浸漬して化学的に剥離
する方法、ブラッシングにより機械的に除去する方法、
高圧水に粉粒体を含有させて噴射し除去する物理的方法
等が採用されていたが、最近では、例えばサンドブラス
ト、ショットブラスト、グリットブラストなどのブラス
ト処理が一般的であり、研掃材としては鉄、ステンレ
ス、アルミナ、珪砂等が用いられている。そして、例え
ば本発明が対象としている内径が２０〜２００ｍｍ程度
で、長さが５〜１５ｍ程度の油井管のブラスト処理で
は、高圧噴射式と吸引式が主に採用されている。
の内外面に酸化スケールが付着するので、このスケール
を除去することは鋼管の表面処理の一つとして重要であ
る。この熱処理によって付着した酸化スケールを除去す
る方法として、従来は、酸洗槽に浸漬して化学的に剥離
する方法、ブラッシングにより機械的に除去する方法、
高圧水に粉粒体を含有させて噴射し除去する物理的方法
等が採用されていたが、最近では、例えばサンドブラス
ト、ショットブラスト、グリットブラストなどのブラス
ト処理が一般的であり、研掃材としては鉄、ステンレ
ス、アルミナ、珪砂等が用いられている。そして、例え
ば本発明が対象としている内径が２０〜２００ｍｍ程度
で、長さが５〜１５ｍ程度の油井管のブラスト処理で
は、高圧噴射式と吸引式が主に採用されている。
【０００４】このうち、高圧噴射ブラスト方式は、例え
ば駆動装置によって回転駆動されるローラ上に被研掃管
を載置して回転させた後、この回転させた被研掃管の内
径より小さい外径の研掃材輸送管の先端に取り付けたノ
ズルを被研掃管の長手方向に移動させながら、コンプレ
ッサより供給された高圧空気に研掃材タンクから研掃材
を落下混入させた研掃材と空気の混合物を被研掃管の内
面に噴射することで、研掃材を被研掃管内面に衝突させ
てスケールを除去するもので、特公昭５４−４２７１５
号で開示されている。
ば駆動装置によって回転駆動されるローラ上に被研掃管
を載置して回転させた後、この回転させた被研掃管の内
径より小さい外径の研掃材輸送管の先端に取り付けたノ
ズルを被研掃管の長手方向に移動させながら、コンプレ
ッサより供給された高圧空気に研掃材タンクから研掃材
を落下混入させた研掃材と空気の混合物を被研掃管の内
面に噴射することで、研掃材を被研掃管内面に衝突させ
てスケールを除去するもので、特公昭５４−４２７１５
号で開示されている。
【０００５】また、吸引式ブラスト方式は、例えば図５
に示したように、被研掃管１の一端に、研掃材とこれを
浮遊・搬送する空気とを供給する供給部２を接続し、被
研掃管１の他端には、研掃材と吸引空気とを分離する捕
集ボックス３と、この捕集ボックス３が分離した研掃材
を排出する研掃材排出手段４と、サイクロン５と、ダス
トコレクタ６と、空気を吸引するエアサクション手段７
を有する吸引部８を接続し、被研掃管内を移動する研掃
材が管内面に衝突することによってスケールを除去する
もので、特開平７−１３３６号で開示されている。な
お、図５中の９は研掃材を貯留する研掃材タンクであ
る。
に示したように、被研掃管１の一端に、研掃材とこれを
浮遊・搬送する空気とを供給する供給部２を接続し、被
研掃管１の他端には、研掃材と吸引空気とを分離する捕
集ボックス３と、この捕集ボックス３が分離した研掃材
を排出する研掃材排出手段４と、サイクロン５と、ダス
トコレクタ６と、空気を吸引するエアサクション手段７
を有する吸引部８を接続し、被研掃管内を移動する研掃
材が管内面に衝突することによってスケールを除去する
もので、特開平７−１３３６号で開示されている。な
お、図５中の９は研掃材を貯留する研掃材タンクであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】粉粒体の噴射ノズルを
被研掃管の長手方向に移動させながら管内面付着スケー
ルを除去する、例えば特公昭５４−４２７１５号に開示
されたものでは、被研掃管の内面に付着したスケールが
均一でないことが事前に判明している場合には、ノズル
の移動速度を制御することによって効率よく均一にスケ
ールを除去することができるという利点はあるものの、
研掃粒輸送管の長さを被研掃管と同程度にする必要があ
るため、設備設置スペースが大きくなるという欠点、及
び、スケールの除去作業後にエアブロー等によって管内
面に残留する研掃材を除去する必要があるという欠点、
更には、スケール除去後の管内表面の表面粗さが粗くな
り、油井管の場合には原油生産時に能率が落ちるという
欠点がある。
被研掃管の長手方向に移動させながら管内面付着スケー
ルを除去する、例えば特公昭５４−４２７１５号に開示
されたものでは、被研掃管の内面に付着したスケールが
均一でないことが事前に判明している場合には、ノズル
の移動速度を制御することによって効率よく均一にスケ
ールを除去することができるという利点はあるものの、
研掃粒輸送管の長さを被研掃管と同程度にする必要があ
るため、設備設置スペースが大きくなるという欠点、及
び、スケールの除去作業後にエアブロー等によって管内
面に残留する研掃材を除去する必要があるという欠点、
更には、スケール除去後の管内表面の表面粗さが粗くな
り、油井管の場合には原油生産時に能率が落ちるという
欠点がある。
【０００７】また、吸引空気によって被研掃管内で研掃
材を浮遊移動させ、管内面付着スケールを除去する、例
えば特開平７−１３３６号に開示されたものでは、小ス
ペースにて設備設置が可能で、ブラスト後の被研掃管の
内表面粗さが細かいという利点はあるものの、被研掃管
内を通過した研掃材が高速で捕集ボックスの後部壁面に
衝突するため、研掃材の衝突によって捕集ボックスの後
部壁面を傷めるという欠点、及び、衝突によって研掃材
が粉化しやすく研掃材コストが高くなるという欠点があ
る。
材を浮遊移動させ、管内面付着スケールを除去する、例
えば特開平７−１３３６号に開示されたものでは、小ス
ペースにて設備設置が可能で、ブラスト後の被研掃管の
内表面粗さが細かいという利点はあるものの、被研掃管
内を通過した研掃材が高速で捕集ボックスの後部壁面に
衝突するため、研掃材の衝突によって捕集ボックスの後
部壁面を傷めるという欠点、及び、衝突によって研掃材
が粉化しやすく研掃材コストが高くなるという欠点があ
る。
【０００８】本発明は、上記したような吸引式ショット
ブラストの欠点を解消し、低研掃材コストにてスケール
の除去を可能とする装置を提供することを目的としてい
る。
ブラストの欠点を解消し、低研掃材コストにてスケール
の除去を可能とする装置を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る鋼管内面のスケール除去装置は、
被研掃管の内径をＤ、被研掃管の長さをＬｐ、研掃材の
平均粒径をＤｐ、研掃材の比重をｄ、被研掃管内を通過
した研掃材を捕集する捕集ボックス内の負圧の絶対値を
Ｐｒ、大気圧をＰair とした場合、捕集ボックスの奥行
き長さＬｒが下記の数式１を満たすこととしている。
ために、本発明に係る鋼管内面のスケール除去装置は、
被研掃管の内径をＤ、被研掃管の長さをＬｐ、研掃材の
平均粒径をＤｐ、研掃材の比重をｄ、被研掃管内を通過
した研掃材を捕集する捕集ボックス内の負圧の絶対値を
Ｐｒ、大気圧をＰair とした場合、捕集ボックスの奥行
き長さＬｒが下記の数式１を満たすこととしている。
【００１０】
【数１】Ｌｒ／Ｌｐ≧0.89（0.13・Ｐｒ／Ｐair ＋268.
63・Ｄｐ／Ｌｐ＋9.85・Ｄ／Ｌｐ＋0.012 ｄ）−0.105
63・Ｄｐ／Ｌｐ＋9.85・Ｄ／Ｌｐ＋0.012 ｄ）−0.105
【００１１】そして、このようにすることで、研掃材の
衝突によって捕集ボックスの後部壁面を傷めることがな
く、しかも、衝突時における研掃材の粉化を可及的に抑
制することができるようになる。
衝突によって捕集ボックスの後部壁面を傷めることがな
く、しかも、衝突時における研掃材の粉化を可及的に抑
制することができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】発明者らは上記した目的を達成す
べく、種々試験・研究を重ねた結果、研掃材が吸引され
る過程において、空気中の研掃材粒子が空気から運動エ
ネルギーを受け取り、被研掃管の内面を研掃できるまで
加速された後、捕集ボックス内にて減速するメカニズム
を数値計算を用いて解明した。
べく、種々試験・研究を重ねた結果、研掃材が吸引され
る過程において、空気中の研掃材粒子が空気から運動エ
ネルギーを受け取り、被研掃管の内面を研掃できるまで
加速された後、捕集ボックス内にて減速するメカニズム
を数値計算を用いて解明した。
【００１３】（シュミレーションの手順） １）ガスの流れ場 被研掃管内においては、吸引される空気（以下、「吸引
空気」と称する。）は定常圧縮性等温流れとして下記の
数式２を用いる。
空気」と称する。）は定常圧縮性等温流れとして下記の
数式２を用いる。
【００１４】
【数２】Ｐａ2 −Ｐｐ2 ＝２Ｐａ（λＬ’ｐ＋ｌｎ（Ｐ
ａ／Ｐｐ））・ρａＵａ2 ／２ 但し、Ｐａ：被研掃管の入口圧力（Ｐａ） Ｐｐ：被研掃管内の圧力（Ｐａ） Ｌ’ｐ：被研掃管入口からの距離（ｍ） λ ：被研掃管の摩擦係数（−） Ｕａ：被研掃管での吸引空気の流速（ｍ／ｓ） ρａ：被研掃管での吸引空気の密度（ｋｇ／ｍ3 ）
ａ／Ｐｐ））・ρａＵａ2 ／２ 但し、Ｐａ：被研掃管の入口圧力（Ｐａ） Ｐｐ：被研掃管内の圧力（Ｐａ） Ｌ’ｐ：被研掃管入口からの距離（ｍ） λ ：被研掃管の摩擦係数（−） Ｕａ：被研掃管での吸引空気の流速（ｍ／ｓ） ρａ：被研掃管での吸引空気の密度（ｋｇ／ｍ3 ）
【００１５】また、捕集ボックス内においては、吸引空
気は等圧空間への自由噴流として下記数式３を用いる。
気は等圧空間への自由噴流として下記数式３を用いる。
【００１６】
【数３】 Ｕｇ＝Ｕｒｏ（１＋（０．１５９Ｌ’ｒ／Ｄ）6 ）-1/6 但し、Ｕｇ：捕集ボックス内における吸引空気の流速
（ｍ／ｓ） Ｕｒｏ：捕集ボックス入口での吸引空気の流速（ｍ／
ｓ） Ｌ’ｒ：捕集ボックス入口からの距離（ｍ） Ｄ ：被研掃管の内径（ｍ）
（ｍ／ｓ） Ｕｒｏ：捕集ボックス入口での吸引空気の流速（ｍ／
ｓ） Ｌ’ｒ：捕集ボックス入口からの距離（ｍ） Ｄ ：被研掃管の内径（ｍ）
【００１７】そして、上記した数式２と数式３を数値計
算にて解くと、吸引式ショットブラストの流路各位置で
の管長手方向の吸引空気の速度を得ることができる。一
例として、捕集ボックス内の圧力を−３７ｋＰａ、サク
ションパイプの内径を１５７ｍｍ、被研掃管の内径Ｄを
１５７ｍｍ、被研掃管の長さＬｐを１２ｍとした場合の
吸引空気の速度分布を図２に示す。
算にて解くと、吸引式ショットブラストの流路各位置で
の管長手方向の吸引空気の速度を得ることができる。一
例として、捕集ボックス内の圧力を−３７ｋＰａ、サク
ションパイプの内径を１５７ｍｍ、被研掃管の内径Ｄを
１５７ｍｍ、被研掃管の長さＬｐを１２ｍとした場合の
吸引空気の速度分布を図２に示す。
【００１８】２）研掃材の流れ場 吸引式ショットブラストにおける研掃材の流れ場の固気
比は、通常、０．０２〜０．０４と小さいので、研掃材
相互の衝突干渉を無視して、単一粒子の挙動として下記
数式４で考える。
比は、通常、０．０２〜０．０４と小さいので、研掃材
相互の衝突干渉を無視して、単一粒子の挙動として下記
数式４で考える。
【００１９】
【数４】ｄＶｐ／ｄｔ＝３／４・Ｃｐ・ρｇ／ρｐ・１
／Ｄｐ・（Ｕｇ−Ｖｐ）・｜Ｕｇ−Ｖｐ｜ 但し、Ｖｐ：研掃材の速度（ｍ／ｓ） ｔ ：時間（ｓ） Ｃｐ：研掃材の抗力係数（−） ρｇ：吸引空気の密度（ｋｇ／ｍ3 ） ρｐ：研掃材の比重（ｋｇ／ｍ3 ） Ｄｐ：研掃材の平均粒径（ｍ）
／Ｄｐ・（Ｕｇ−Ｖｐ）・｜Ｕｇ−Ｖｐ｜ 但し、Ｖｐ：研掃材の速度（ｍ／ｓ） ｔ ：時間（ｓ） Ｃｐ：研掃材の抗力係数（−） ρｇ：吸引空気の密度（ｋｇ／ｍ3 ） ρｐ：研掃材の比重（ｋｇ／ｍ3 ） Ｄｐ：研掃材の平均粒径（ｍ）
【００２０】ここで、研掃材の速度Ｖｐは研掃材の移動
距離Ｌ（ｍ）を時間で除したものである（Ｖｐ＝ｄＬ／
ｄｔ）ことから、上記した数式４は、下記の数式５のよ
うに表すことができる。
距離Ｌ（ｍ）を時間で除したものである（Ｖｐ＝ｄＬ／
ｄｔ）ことから、上記した数式４は、下記の数式５のよ
うに表すことができる。
【００２１】
【数５】ｄＶｐ／ｄＬ＝３／４・Ｃｐ・ρｇ／ρｐ・１
／（Ｄｐ・Ｖｐ）・（Ｕｇ−Ｖｐ）・｜Ｕｇ−Ｖｐ｜
／（Ｄｐ・Ｖｐ）・（Ｕｇ−Ｖｐ）・｜Ｕｇ−Ｖｐ｜
【００２２】また、研掃材の抗力係数Ｃｐは実験式（水
中での沈降速度を測定）として、下記の数式６で表すこ
とができる。
中での沈降速度を測定）として、下記の数式６で表すこ
とができる。
【００２３】
【数６】 Ｃｐ＝２４／Ｒｅｐ・（１＋０．２０２Ｒｅｐ0.824 ） 但し、Ｒｅｐ＝Ｄｐ・｜Ｕｇ−Ｖｐ｜・ρｇ／μ μ：ガスの粘性係数（ｋｇ／ｍ2 ・ｓ）
【００２４】上記した数式５に数式２、数式３から得ら
れた吸引空気の速度及び密度を代入し、差分法で数値計
算をすれば、被研掃管内の長手方向各位置における研掃
材の粒子の長手方向の速度を求めることができる。一例
として、捕集ボックス内の圧力を−３７ｋＰａ、吸引す
る空気量を１９７Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、サクションパイプの
内径を１５７ｍｍ、被研掃管の内径Ｄを１５７ｍｍ、被
研掃管の長さＬｐを１２ｍ、研掃材（アルミナ）の粒子
比重を３９６５ｋｇ／ｍ3 とした場合の研掃材の粒径別
の速度分布（図３中の点線（粒径：０．３ｍｍ）、破線
（粒径：０．８ｍｍ）、一点鎖線（粒径：１．６ｍ
ｍ））と吸引空気の速度分布（図３中の実線）を図３に
示す。
れた吸引空気の速度及び密度を代入し、差分法で数値計
算をすれば、被研掃管内の長手方向各位置における研掃
材の粒子の長手方向の速度を求めることができる。一例
として、捕集ボックス内の圧力を−３７ｋＰａ、吸引す
る空気量を１９７Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、サクションパイプの
内径を１５７ｍｍ、被研掃管の内径Ｄを１５７ｍｍ、被
研掃管の長さＬｐを１２ｍ、研掃材（アルミナ）の粒子
比重を３９６５ｋｇ／ｍ3 とした場合の研掃材の粒径別
の速度分布（図３中の点線（粒径：０．３ｍｍ）、破線
（粒径：０．８ｍｍ）、一点鎖線（粒径：１．６ｍ
ｍ））と吸引空気の速度分布（図３中の実線）を図３に
示す。
【００２５】図３より明らかなように、被研掃管内を吸
引空気と研掃材粒子が通過している最中は、吸引空気の
方が速度が速いので、研掃材粒子は吸引空気との速度差
に比例した加速度が与えられることになって、徐々に速
度を上げて捕集ボックスに到達する。
引空気と研掃材粒子が通過している最中は、吸引空気の
方が速度が速いので、研掃材粒子は吸引空気との速度差
に比例した加速度が与えられることになって、徐々に速
度を上げて捕集ボックスに到達する。
【００２６】ここで、本発明の目的である、研掃材の粉
化を抑制するためには、捕集方法に技術的な思想を加え
る必要がある。そこで、発明者らは、被研掃管内での研
掃材の加速に用いた吸引空気が捕集ボックス内で急激に
減速し、研掃材粒子よりも低速になる事を利用し、研掃
材粒子と吸引空気の速度差にて研掃材粒子を減速させる
ことで（この現象が起きる空間を粒子減速空間と呼
ぶ）、後部壁面への衝突時に研掃材粒子が破砕しない速
度まで低下させるようにした。
化を抑制するためには、捕集方法に技術的な思想を加え
る必要がある。そこで、発明者らは、被研掃管内での研
掃材の加速に用いた吸引空気が捕集ボックス内で急激に
減速し、研掃材粒子よりも低速になる事を利用し、研掃
材粒子と吸引空気の速度差にて研掃材粒子を減速させる
ことで（この現象が起きる空間を粒子減速空間と呼
ぶ）、後部壁面への衝突時に研掃材粒子が破砕しない速
度まで低下させるようにした。
【００２７】また、本発明では、さらに前記した粒子減
速空間の奥の捕集ボックスの後部壁面に、例えば水平部
を持った粒子停止空間を設け、その粒子停止空間には砂
溜りを形成するようにして、後部壁面と研掃材粒子とが
直接衝突するのを防止して、捕集ボックスの後部壁面の
摩耗防止と研掃材粉化率の低減、及び、補修ボックスの
後部斜面の摩耗防止を図るようにした。
速空間の奥の捕集ボックスの後部壁面に、例えば水平部
を持った粒子停止空間を設け、その粒子停止空間には砂
溜りを形成するようにして、後部壁面と研掃材粒子とが
直接衝突するのを防止して、捕集ボックスの後部壁面の
摩耗防止と研掃材粉化率の低減、及び、補修ボックスの
後部斜面の摩耗防止を図るようにした。
【００２８】（研掃材粒子の挙動）被研掃管内では、常
に、研掃材粒子に比べて吸引空気の流速の方が速く、ま
た、細かい粒子の研掃材ほど吸引空気に追随して加速さ
れる。しかしながら、被研掃管から捕集ボックス内に吸
引された際には流路が急激に拡張されるので、吸引空気
の流速も捕集ボックス内に進入した直後から低下を始
め、ある位置において研掃材粒子と同速度となって、つ
いには研掃材粒子より低速となる。そして、この研掃材
粒子と吸引空気が同一速度になる地点が、研掃材粒子の
速度が最大になる地点である。
に、研掃材粒子に比べて吸引空気の流速の方が速く、ま
た、細かい粒子の研掃材ほど吸引空気に追随して加速さ
れる。しかしながら、被研掃管から捕集ボックス内に吸
引された際には流路が急激に拡張されるので、吸引空気
の流速も捕集ボックス内に進入した直後から低下を始
め、ある位置において研掃材粒子と同速度となって、つ
いには研掃材粒子より低速となる。そして、この研掃材
粒子と吸引空気が同一速度になる地点が、研掃材粒子の
速度が最大になる地点である。
【００２９】発明者らは、研掃材粒子の速度ピーク位置
と、流れ場を左右する各因子である、捕集ボックスの負
圧の絶対値Ｐｒ、被研掃管の内径Ｄと長さＬｐ、研掃材
の粒径Ｄｐと比重ｄとの関係を重回帰分析を用いて、捕
集ボックスの奥行き長さＬｒと被研掃管の長さＬｐの比
Ｌｒ／Ｌｐを、Ｐｒ／Ｐair 、Ｄｐ／Ｌｐ、Ｄ／Ｌｐ、
ｄの一次式として表わした。なお、Ｐair は大気圧とし
た。
と、流れ場を左右する各因子である、捕集ボックスの負
圧の絶対値Ｐｒ、被研掃管の内径Ｄと長さＬｐ、研掃材
の粒径Ｄｐと比重ｄとの関係を重回帰分析を用いて、捕
集ボックスの奥行き長さＬｒと被研掃管の長さＬｐの比
Ｌｒ／Ｌｐを、Ｐｒ／Ｐair 、Ｄｐ／Ｌｐ、Ｄ／Ｌｐ、
ｄの一次式として表わした。なお、Ｐair は大気圧とし
た。
【００３０】縦軸にＬｒ／Ｌｐ、横軸に重回帰分析にて
得た上記４項の一次式をとったグラフを図４に示す。図
４のグラフ中の各ポイントは、捕集ボックスでの研掃材
の後部壁面への衝突速度が最も高くなる条件を表わして
おり、この各ポイントには直線的な相関があり、研掃材
の寿命を延ばすためには、これらの条件が密集している
部分を避けた条件領域で作業するのが良い。
得た上記４項の一次式をとったグラフを図４に示す。図
４のグラフ中の各ポイントは、捕集ボックスでの研掃材
の後部壁面への衝突速度が最も高くなる条件を表わして
おり、この各ポイントには直線的な相関があり、研掃材
の寿命を延ばすためには、これらの条件が密集している
部分を避けた条件領域で作業するのが良い。
【００３１】発明者らは、図４中の斜線部、すなわち、
上記した数式１を満たせば、研掃材の粉化が抑制され、
研掃材原単位が向上することを知見し、本発明を成立さ
せるに至った。
上記した数式１を満たせば、研掃材の粉化が抑制され、
研掃材原単位が向上することを知見し、本発明を成立さ
せるに至った。
【００３２】すなわち、本発明に係る鋼管内面のスケー
ル除去装置は、上記した知見に基づいて成されたもので
あり、吸引式ショットブラスト機によって鋼管内面の酸
化スケールを除去する装置であって、被研掃管の内径を
Ｄ（ｍ）、被研掃管の長さをＬｐ（ｍ）、研掃材の平均
粒径をＤｐ（ｍ）、研掃材の比重をｄ（ｋｇ／ｍ3 ）、
被研掃管内を通過した研掃材を捕集する捕集ボックス内
の負圧の絶対値をＰｒ（Ｐａ）、大気圧をＰair （Ｐ
ａ）とした場合、前記捕集ボックスの奥行き長さＬｒ
（ｍ）が上記した数式１を満たすことを要旨とするもの
である。
ル除去装置は、上記した知見に基づいて成されたもので
あり、吸引式ショットブラスト機によって鋼管内面の酸
化スケールを除去する装置であって、被研掃管の内径を
Ｄ（ｍ）、被研掃管の長さをＬｐ（ｍ）、研掃材の平均
粒径をＤｐ（ｍ）、研掃材の比重をｄ（ｋｇ／ｍ3 ）、
被研掃管内を通過した研掃材を捕集する捕集ボックス内
の負圧の絶対値をＰｒ（Ｐａ）、大気圧をＰair （Ｐ
ａ）とした場合、前記捕集ボックスの奥行き長さＬｒ
（ｍ）が上記した数式１を満たすことを要旨とするもの
である。
【００３３】さらに、発明者らは、研掃材の粉化低減を
得るべく、捕集ボックスの後部壁面での研掃材の粒子衝
突挙動についても、種々研究・実験を行った。後部壁面
での衝突粉化を抑制する方法としては、後部壁面に硬質
ゴム等の弾性体を貼付る方法が挙げられる。この方法は
研掃材の粉化防止には効果がある。
得るべく、捕集ボックスの後部壁面での研掃材の粒子衝
突挙動についても、種々研究・実験を行った。後部壁面
での衝突粉化を抑制する方法としては、後部壁面に硬質
ゴム等の弾性体を貼付る方法が挙げられる。この方法は
研掃材の粉化防止には効果がある。
【００３４】しかしながら、剥離したゴムの破片が研掃
材に混入し、設備内での粒詰まり等の設備トラブルを起
こす欠点がある。そこで、図１に示したように、捕集ボ
ックス３の後部壁面３ａに例えば水平部３ｂを設け、こ
の水平部３ｂに砂溜まり１１が形成されるようにした粒
子衝突部を設ければ、衝突粒は砂溜まり１１に埋没する
ように衝突するため、研掃材１２の粒子が持つ運動エネ
ルギーが、破砕エネルギーに変換されることがなく、速
度をゼロとすることができる。すなわち、研掃材の粒子
は割れないことを知見として得た。
材に混入し、設備内での粒詰まり等の設備トラブルを起
こす欠点がある。そこで、図１に示したように、捕集ボ
ックス３の後部壁面３ａに例えば水平部３ｂを設け、こ
の水平部３ｂに砂溜まり１１が形成されるようにした粒
子衝突部を設ければ、衝突粒は砂溜まり１１に埋没する
ように衝突するため、研掃材１２の粒子が持つ運動エネ
ルギーが、破砕エネルギーに変換されることがなく、速
度をゼロとすることができる。すなわち、研掃材の粒子
は割れないことを知見として得た。
【００３５】すなわち、第２の本発明に係る鋼管内面の
スケール除去装置は、上記した知見に基づいて成された
ものであり、前記捕集ボックスの後部壁面における研掃
材衝突部に砂溜りを形成したことを要旨とするものであ
る。
スケール除去装置は、上記した知見に基づいて成された
ものであり、前記捕集ボックスの後部壁面における研掃
材衝突部に砂溜りを形成したことを要旨とするものであ
る。
【００３６】この第２の本発明に係る鋼管内面のスケー
ル除去装置によれば、捕集ボックス自身の摩耗防止の役
目も果たしている。例えば、図６の様な従来の後部壁面
形状の捕集ボックス３の場合には、研掃材１２が常に斜
面３ｃを流れるため、後部壁面３ａにおける研掃材衝突
部に砂溜りが形成されずに、後部壁面３ａと斜面３ｃの
両方の摩耗が激しくなるのに対して、第２の本発明に係
る鋼管内面のスケール除去装置のように、後部壁面３ａ
に砂溜まり１１を形成した捕集ボックスの場合には研掃
材１２が破砕され難くなって寿命が長くなるからであ
る。
ル除去装置によれば、捕集ボックス自身の摩耗防止の役
目も果たしている。例えば、図６の様な従来の後部壁面
形状の捕集ボックス３の場合には、研掃材１２が常に斜
面３ｃを流れるため、後部壁面３ａにおける研掃材衝突
部に砂溜りが形成されずに、後部壁面３ａと斜面３ｃの
両方の摩耗が激しくなるのに対して、第２の本発明に係
る鋼管内面のスケール除去装置のように、後部壁面３ａ
に砂溜まり１１を形成した捕集ボックスの場合には研掃
材１２が破砕され難くなって寿命が長くなるからであ
る。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行った
実験結果について説明する。外径が１７７．８ｍｍ、肉
厚が１１．５１ｍｍ、すなわち内径Ｄが１５４. ７８ｍ
ｍで、長さが１２ｍの１３％Ｃｒ鋼の熱処理した油井管
（被研掃管）に対し、平均粒径Ｄｐが０．８ｍｍの研掃
材を用いてショットブラストする際に、上記した数式１
を満たすべく奥行き長さＬｒが２．５ｍとした捕集ボッ
クスにて作業した場合（発明例１）と、数式１を満たし
ていないことを想定し、前記捕集ボックスに入口から
０．８ｍの地点に仕切板を設けて作業した場合（比較
例）とで研掃材の原単位と捕集ボックスの寿命を比較し
た。
実験結果について説明する。外径が１７７．８ｍｍ、肉
厚が１１．５１ｍｍ、すなわち内径Ｄが１５４. ７８ｍ
ｍで、長さが１２ｍの１３％Ｃｒ鋼の熱処理した油井管
（被研掃管）に対し、平均粒径Ｄｐが０．８ｍｍの研掃
材を用いてショットブラストする際に、上記した数式１
を満たすべく奥行き長さＬｒが２．５ｍとした捕集ボッ
クスにて作業した場合（発明例１）と、数式１を満たし
ていないことを想定し、前記捕集ボックスに入口から
０．８ｍの地点に仕切板を設けて作業した場合（比較
例）とで研掃材の原単位と捕集ボックスの寿命を比較し
た。
【００３８】その結果を下記表１に示すが、発明例１の
方が捕集ボックスの後部壁面に衝突する際の研掃材の衝
突エネルギーが小さくなるので、研掃材が破砕され難く
なって研掃材の原単位に優れると共に捕集ボックスの寿
命も長くなることは明らかである。
方が捕集ボックスの後部壁面に衝突する際の研掃材の衝
突エネルギーが小さくなるので、研掃材が破砕され難く
なって研掃材の原単位に優れると共に捕集ボックスの寿
命も長くなることは明らかである。
【００３９】
【表１】
【００４０】次に、砂溜まりの効果を確認すべく、奥行
き長さＬｒを２．５ｍにして、図１に示したように、水
平部３ｂを設けて砂溜まり１１を形成した捕集ボックス
３と、図６に示したように、砂溜まり１１を形成しない
捕集ボックス３とで研掃材の原単位と捕集ボックスの寿
命を比較した。
き長さＬｒを２．５ｍにして、図１に示したように、水
平部３ｂを設けて砂溜まり１１を形成した捕集ボックス
３と、図６に示したように、砂溜まり１１を形成しない
捕集ボックス３とで研掃材の原単位と捕集ボックスの寿
命を比較した。
【００４１】その結果を下記表２に示すが、砂溜まり１
１を形成した発明例２の方が、砂溜まり１１を形成しな
い発明例１よりも研掃材の原単位、捕集ボックスの寿命
共に優れることは明らかである。
１を形成した発明例２の方が、砂溜まり１１を形成しな
い発明例１よりも研掃材の原単位、捕集ボックスの寿命
共に優れることは明らかである。
【００４２】
【表２】
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る鋼管
内面のスケール除去装置では、捕集ボックスの後部壁面
への研掃材の衝突速度を、粒子が割れないように減速さ
せることが可能であるので、研掃材の粉化率が低くなっ
て研掃材コストを低く抑えることができるようになる。
そして、その結果、捕集ボックスの寿命が長くなるので
メンテナンスコストを低く抑えることができる。
内面のスケール除去装置では、捕集ボックスの後部壁面
への研掃材の衝突速度を、粒子が割れないように減速さ
せることが可能であるので、研掃材の粉化率が低くなっ
て研掃材コストを低く抑えることができるようになる。
そして、その結果、捕集ボックスの寿命が長くなるので
メンテナンスコストを低く抑えることができる。
【図１】請求項２に相当する本発明に係る鋼管内面のス
ケール除去装置を構成する捕集ボックスの概略説明図で
ある。
ケール除去装置を構成する捕集ボックスの概略説明図で
ある。
【図２】被研掃管から捕集ボックス内に至る吸引空気の
速度分布の一例を示した図である。
速度分布の一例を示した図である。
【図３】被研掃管から捕集ボックス内に至る吸引空気と
各種粒径の研掃材の速度分布の一例を示した図である。
各種粒径の研掃材の速度分布の一例を示した図である。
【図４】縦軸にＬｒ／Ｌｐ、横軸に重回帰分析にて得た
Ｐｒ／Ｐair 、Ｄｐ／Ｌｐ、Ｄ／Ｌｐ、ｄの一次式（0.
89（0.13・Ｐｒ／Ｐair ＋268.63・Ｄｐ／Ｌｐ＋9.85・
Ｄ／Ｌｐ＋0.012 ｄ）−0.105 ）をとったグラフであ
る。
Ｐｒ／Ｐair 、Ｄｐ／Ｌｐ、Ｄ／Ｌｐ、ｄの一次式（0.
89（0.13・Ｐｒ／Ｐair ＋268.63・Ｄｐ／Ｌｐ＋9.85・
Ｄ／Ｌｐ＋0.012 ｄ）−0.105 ）をとったグラフであ
る。
【図５】吸引式ブラスト方式の鋼管内面スケール除去装
置の概略構成図である。
置の概略構成図である。
【図６】砂溜まりを形成しない捕集ボックスの概略説明
図である。
図である。
１ 被研掃管 ３ 捕集ボックス ３ａ 後部壁面 １１ 砂溜まり １２ 研掃材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷田 睦 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内 (72)発明者 菱田 恭志 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内
Claims (2)
- 【請求項１】 吸引式ショットブラスト機によって鋼管
内面の酸化スケールを除去する装置であって、被研掃管
の内径をＤ（ｍ）、被研掃管の長さをＬｐ（ｍ）、研掃
材の平均粒径をＤｐ（ｍ）、研掃材の比重をｄ（ｋｇ／
ｍ3 ）、被研掃管内を通過した研掃材を捕集する捕集ボ
ックス内の負圧の絶対値をＰｒ（Ｐａ）、大気圧をＰai
r （Ｐａ）とした場合、前記捕集ボックスの奥行き長さ
Ｌｒ（ｍ）が下記式を満たすことを特徴とする鋼管内面
のスケール除去装置。 Ｌｒ／Ｌｐ≧0.89（0.13・Ｐｒ／Ｐair ＋268.63・Ｄｐ
／Ｌｐ＋9.85・Ｄ／Ｌｐ＋0.012 ｄ）−0.105 - 【請求項２】 前記捕集ボックスの後部壁面における研
掃材衝突部には砂溜りを形成したことを特徴とする請求
項１記載の鋼管内面のスケール除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000198004A JP2002018718A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 鋼管内面のスケール除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000198004A JP2002018718A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 鋼管内面のスケール除去装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002018718A true JP2002018718A (ja) | 2002-01-22 |
Family
ID=18696234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000198004A Pending JP2002018718A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 鋼管内面のスケール除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002018718A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102581774A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-18 | 新兴铸管股份有限公司 | 球墨铸铁管插口端局部外表面抛丸处理装置 |
-
2000
- 2000-06-30 JP JP2000198004A patent/JP2002018718A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102581774A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-18 | 新兴铸管股份有限公司 | 球墨铸铁管插口端局部外表面抛丸处理装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050407 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050517 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070306 |