(57)【要約】  化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された金属管の洗浄において、省エネルギー（低コスト）及び良好な洗浄性の双方を実現する。金属管（Ｐ）の製造方法は、金属の素管を準備する準備工程（Ｓ１）と、素管の表面上に化成皮膜を形成し、化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する潤滑工程（Ｓ２）と、化成皮膜及び潤滑皮膜が形成された素管に冷間引抜加工を施して、所定の寸法の金属管（Ｐ）に成形する冷間引抜工程（Ｓ３）と、金属管（Ｐ）を洗浄して化成皮膜及び潤滑皮膜を除去する洗浄工程（Ｓ４）と、を備える。洗浄工程（Ｓ４）は、アルカリ洗浄槽（１１）内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に金属管（Ｐ）を浸漬する工程（Ｓ４１）と、超音波洗浄槽（２１）内の洗浄液中に超音波を照射するとともに洗浄液中にファインバブルを発生させながら、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管（Ｐ）を洗浄液に浸漬する工程（Ｓ４２）と、を含む。
2020071224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管の製造方法であって、
金属の素管を準備する準備工程と、
前記素管の表面上に化成皮膜を形成し、前記化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する潤滑工程と、
前記化成皮膜及び前記潤滑皮膜が形成された前記素管に冷間引抜加工を施して、所定の寸法の金属管に成形する冷間引抜工程と、
前記金属管を洗浄して前記化成皮膜及び前記潤滑皮膜を除去する洗浄工程と、
を備え、
前記洗浄工程は、
アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に前記金属管を浸漬する工程と、
超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに前記洗浄液中にファインバブルを発生させながら、前記アルカリ脱脂液に浸漬した後の前記金属管を前記洗浄液に浸漬する工程と、
を含む、製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法であって、
前記金属管を前記洗浄液に浸漬している間、前記洗浄液の溶存酸素濃度は、５．２ｍｇ／Ｌ以下である、製造方法。
【請求項３】
化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された素管に冷間引抜加工を施すことによって成形された金属管の洗浄方法であって、
アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に前記金属管を浸漬する工程と、
超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに前記洗浄液中にファインバブルを発生させながら、前記アルカリ脱脂液に浸漬した後の前記金属管を前記洗浄液に浸漬する工程と、
を備える、洗浄方法。
【請求項４】
請求項３に記載の洗浄方法であって、
前記金属管を前記洗浄液に浸漬している間、前記洗浄液の溶存酸素濃度は、５．２ｍｇ／Ｌ以下である、洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属管の製造方法及び洗浄方法に関する。本開示は、特に、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された素管に冷間引抜加工を施すことによって成形された金属管の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属管の製造工程において冷間引抜加工を実施する際、金属の素管と引抜工具との間に大きな摩擦力が発生する。この摩擦力を低減するため、冷間引抜加工に先立って、素管に潤滑処理が施される。【０００３】
冷間引抜加工前の潤滑処理では、例えば、リン酸塩皮膜、シュウ酸塩皮膜、又はクロメート皮膜等といった化成皮膜が素管の表面上に形成される。化成皮膜上には、高級脂肪酸塩（石鹸）等で潤滑皮膜が形成される。化成皮膜は、素管と引抜工具との直接接触を防止して耐焼付性を向上させるとともに、素管と潤滑皮膜との密着性を高めて潤滑性を向上させる。【０００４】
冷間引抜加工によって素管を所定の寸法の金属管に仕上げた後、当該金属管の洗浄が行われ、化成皮膜及び潤滑皮膜が除去される。これらの皮膜は、金属管の材料と強固に結びついている。このため、金属管からの各皮膜の除去は難しい。【０００５】
金属材料等を洗浄する方法のひとつとして、超音波を利用した洗浄方法が知られている。例えば、特許文献１は、酸液中で複数の金属管を相互に擦り合わせつつ、管端部に超音波を照射して金属管を酸洗する方法を開示する。特許文献１によれば、金属管のうち、相互に擦り合わされる部分では、擦り合わせによる減摩作用及び酸液による溶解作用でスケールが除去される。擦り合わせが生じない管端部では、酸液による溶解作用を超音波が促進することでスケールが除去される。【０００６】
特許文献２は、超音波及びマイクロバブルを併用した熱延鋼板の脱スケール方法を開示する。特許文献２によれば、熱延鋼板の超音波印加部位にマイクロバブルを供給することにより、確実にキャビテーションが発生し、脱スケール効果を確実に得ることができる。【０００７】
特許文献３は、超音波及びマイクロバブルを併用した洗浄装置を開示する。当該洗浄装置において、洗浄槽内の洗浄液には、超音波発生器から超音波が照射される。洗浄槽には循環路が接続されている。洗浄槽内の洗浄液は、循環路を介して脱気装置に導入される。脱気装置は、洗浄液から溶存空気を分離してマイクロバブルを発生させる。マイクロバブルは、循環路を介して洗浄槽に供給され、洗浄液の溶存空気濃度を低下させる。特許文献３によれば、洗浄液の溶存空気濃度を規定値以下とすることで、超音波の音圧が低下せず、効率的で良好な洗浄を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１７７５９０号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６８８６号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、冷間引抜加工の後、金属管を洗浄して化成皮膜及び潤滑皮膜の除去を行う必要がある。化成皮膜及び潤滑皮膜と金属管との密着性は、非常に高い。このため、冷間引抜加工後の金属管の洗浄において、各特許文献の方法又は装置を単純に利用したとしても、金属管から各皮膜を確実に除去することは難しい。【００１０】
従来、冷間引抜加工後の金属管には、脱脂処理及び酸洗処理が施されている。すなわち、まず、脱脂処理によって潤滑皮膜が金属管から除去され、その後、酸洗処理によって化成皮膜が金属管から除去される。具体的には、例えば、金属管に対し、７０℃以上の高温のアルカリ脱脂液で脱脂処理を施し、その後、酸洗処理を施す。脱脂処理では、潤滑皮膜中の金属石鹸成分が錯体を形成し、その他の石鹸成分が溶解する。十分な錯体形成及び溶解を確保するためには、高温のアルカリ脱脂液を使用する必要がある。しかしながら、アルカリ脱脂液を高温になるまで加熱するには、多大なエネルギーが必要であり、エネルギー使用量（消費量）が増大するという問題、またそれに伴いコストがかさむという問題がある。一方、アルカリ脱脂液を高温（７０℃以上）に加熱しなければ、石鹸成分の錯体形成及び溶解が進まず、潤滑皮膜が金属管に残存する。【００１１】
本開示は、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された金属管の洗浄において、省エネルギー（低コスト）及び良好な洗浄性の双方を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示に係る金属管の製造方法は、金属の素管を準備する準備工程と、素管の表面上に化成皮膜を形成し、化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する潤滑工程と、化成皮膜及び潤滑皮膜が形成された素管に冷間引抜加工を施して、所定の寸法の金属管に成形する冷間引抜工程と、金属管を洗浄して化成皮膜及び潤滑皮膜を除去する洗浄工程と、を備える。洗浄工程は、アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に金属管を浸漬する工程と、超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに洗浄液中にファインバブルを発生させながら、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管を洗浄液に浸漬する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された金属管の洗浄において、省エネルギー（低コスト）及び良好な洗浄性の双方を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に係る金属管の製造方法のフローチャートである。
【図２】図２は、実施形態に係る製造方法において、アルカリ洗浄工程で使用されるアルカリ洗浄装置の側面図である。
【図３】図３は、図２に示すアルカリ洗浄装置のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る製造方法において、超音波洗浄工程で使用される超音波洗浄装置の平面図である。
【図５】図５は、図４に示す超音波洗浄装置のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図６は、図４に示す超音波洗浄装置に採用可能な排出機構を例示する図である。
【図７】図７は、図４に示す超音波洗浄装置に採用可能な、別の排出機構を例示する図である。
【図８Ａ】図８Ａは、冷間引抜加工後の金属管の表面を模式的に示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、アルカリ洗浄工程後の金属管の表面を模式的に示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、超音波洗浄工程中の金属管の表面を模式的に示す図である。
【図９】図９は、実施例、比較例１、及び比較例２について、金属管の内面に付着している炭素量の変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例及び比較例１の洗浄方法で洗浄された各金属管の内面の走査電子顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施形態に係る金属管の製造方法は、金属の素管を準備する準備工程と、素管の表面上に化成皮膜を形成し、化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する潤滑工程と、化成皮膜及び潤滑皮膜が形成された素管に冷間引抜加工を施して、所定の寸法の金属管に成形する冷間引抜工程と、金属管を洗浄して化成皮膜及び潤滑皮膜を除去する洗浄工程と、を備える。洗浄工程は、アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に金属管を浸漬する工程と、超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに洗浄液中にファインバブルを発生させながら、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管を洗浄液に浸漬する工程と、を含む。
【００１６】
上記実施形態に係る金属管の製造方法では、潤滑皮膜、及び、潤滑皮膜の下地皮膜としての化成皮膜を素管に形成した後、この素管を冷間引抜加工によって所定寸法の金属管に成形する。冷間引抜加工で得られた金属管は、次の方法によって洗浄（アルカリ脱脂）される。すなわち、当該金属管は、まず、高温加熱されていないアルカリ脱脂液に浸漬される。本開示における高温加熱されていないアルカリ脱脂液とは、典型的には、アルカリ脱脂液に対してヒータ（例えば、蒸気ヒータや電気ヒータ）等を用いた積極的な加熱処理を行わない、アルカリ脱脂設備周囲の雰囲気温度（気温や工場建屋内の温度）に応じた自然な液温のアルカリ脱脂液をいう。この場合、アルカリ脱脂液を加熱するために使用（消費）するエネルギーが不要となる。ただし、アルカリ脱脂液の温度が２０℃未満である場合は、当該アルカリ脱脂液をその温度が２０〜４０℃程度になるように加熱する。例えば、気温が低い冬季等には、アルカリ脱脂液の温度が２０℃未満まで低下することがある。このような場合は、液温が２０〜４０℃程度になるように積極的な加熱処理を行う。この場合はアルカリ脱脂液を加熱するためのエネルギーを使用することになるが、従来のように高温（７０℃以上）に加熱する必要がないため、エネルギー使用量を削減できる。
【００１７】
このような高温加熱されていないアルカリ脱脂液への浸漬により、潤滑皮膜の一部において錯体形成及び溶解が生じ、金属管の表面から潤滑皮膜が部分的に除去される。次に、金属管は、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に浸漬される。金属管の表面の潤滑皮膜は、アルカリ脱脂処理によってその一部が欠損した状態であるため、超音波キャビテーション等の物理的な作用によって金属管から引き剥がすことができる。
【００１８】
なお、アルカリ脱脂液の温度は、洗浄処理中に反応熱による影響やアルカリ脱脂液を洗浄装置内で循環させることによる影響を受ける場合があるが、これらの影響によりアルカリ脱脂液が加温されることは、上記した積極的な加熱処理には含まないものとする。
【００１９】
化成皮膜の延性は、非常に小さい。このため、金属管に冷間引抜加工を施したとき、金属管上の化成皮膜には割れが発生すると考えられる。よって、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に金属管を浸漬し、超音波キャビテーション等の物理的作用を金属管に与えることで、化成皮膜も金属管から剥離させることができる。
【００２０】
このように、実施形態に係る製造方法によれば、金属管から各皮膜を除去するに際し、従来のように、アルカリ脱脂液を７０℃以上の高温に加熱する必要がない。よって、省エネルギー（低コスト）及び良好な洗浄性の双方を実現することができる。
【００２１】
上記製造方法において、金属管を超音波洗浄槽内の洗浄液に浸漬している間、洗浄液の溶存酸素濃度は、５．２ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００２２】
超音波が照射される洗浄液の溶存酸素濃度を５．２ｍｇ／Ｌ以下にすることで、良好な超音波洗浄性を確保することができる。
【００２３】
実施形態に係る金属管の洗浄方法は、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された素管に冷間引抜加工を施すことによって成形された金属管を洗浄するための方法である。当該洗浄方法は、アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に金属管を浸漬する工程と、超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに洗浄液中にファインバブルを発生させながら、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管を洗浄液に浸漬する工程と、を備える。
【００２４】
上記洗浄方法において、金属管を超音波洗浄槽内の洗浄液に浸漬している間、洗浄液の溶存酸素濃度は、５．２ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００２５】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る金属管の製造方法のフローチャートである。図１に示すように、金属管の製造方法は、準備工程Ｓ１と、潤滑工程Ｓ２と、冷間引抜工程Ｓ３と、洗浄工程Ｓ４と、を備える。潤滑工程Ｓ２は、化成皮膜形成工程Ｓ２１と、潤滑皮膜形成工程Ｓ２２と、を含む。洗浄工程Ｓ４は、化成皮膜及び潤滑皮膜が形成された金属管のアルカリ脱脂工程であり、アルカリ洗浄工程Ｓ４１と、超音波洗浄工程Ｓ４２と、を含む。まず、アルカリ洗浄工程Ｓ４１で使用されるアルカリ洗浄装置、及び超音波洗浄工程Ｓ４２で使用される超音波洗浄装置について、それぞれ説明する。
【００２７】
［アルカリ洗浄装置］
図２は、アルカリ洗浄工程Ｓ４１で使用されるアルカリ洗浄装置１０を模式的に示す側面図である。図３は、図２に示すアルカリ洗浄装置１０のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【００２８】
図２及び図３を参照して、アルカリ洗浄装置１０は、アルカリ洗浄槽１１と、貯留タンク１２と、循環配管１３と、を備える。
【００２９】
（アルカリ洗浄槽）
アルカリ洗浄槽１１は、槽本体１１１と、蓋１１２と、を有する。槽本体１１１は、その上面に開口を有する。蓋１１２は、槽本体１１１の開口を覆うことができるように構成されている。
【００３０】
槽本体１１１は、金属管Ｐを収容可能に構成されている。アルカリ洗浄に際し、槽本体１１１内には、通常、複数の金属管Ｐが同時に収容される。槽本体１１１には、アルカリ脱脂液が供給される。アルカリ脱脂液は、一般的なアルカリ脱脂処理で使用される公知のアルカリ溶液であり、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＯ３）水溶液、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）水溶液等である。アルカリ脱脂液には、界面活性剤やキレート剤等の添加剤を適宜添加することができる。
【００３１】
槽本体１１１は、例えば、平面視で矩形状をなす。槽本体１１１は、底面１１１ａと、底面１１１ａの周縁から上方に延びる周壁１１１ｂと、を有する。底面１１１ａは、槽本体１１１の長手方向の一方の端部１１１ｃ側から他方の端部１１１ｄ側に向かって下降する傾斜面である。槽本体１１１の深さは、端部１１１ｃから端部１１１ｄに向かって大きくなる。
【００３２】
槽本体１１１内には、複数の支持部材１１３が設けられていてもよい。複数の支持部材１１３は、槽本体１１１の長手方向に沿って、間隔を空けて配列される。支持部材１１３は、金属管Ｐが底面１１１ａに直接接触しないよう、金属管Ｐを支持する。各支持部材１１３は、例えば、概略Ｕ字状に形成される。
【００３３】
（貯留タンク）
貯留タンク１２は、アルカリ洗浄槽１１の下方に配置されている。貯留タンク１２は、例えば、中空の直方体状に形成される。貯留タンク１２には、アルカリ脱脂液が貯留される。槽本体１１１の端部１１１ｃの近傍において、貯留タンク１２は、循環配管１３を介して槽本体１１１と連通する。槽本体１１１の端部１１１ｄの近傍において、貯留タンク１２は、連通口１４によって槽本体１１１と連通する。連通口１４は、開閉可能に構成されている。
【００３４】
（循環配管）
循環配管１３は、アルカリ洗浄槽１１の槽本体１１１の端部１１１ｃの近傍において、槽本体１１１と貯留タンク１２とを接続する。循環配管１３は、貯留タンク１２内のアルカリ脱脂液を槽本体１１１に供給可能なように構成されている。例えば、循環配管１３には、アルカリ脱脂液を貯留タンク１２から槽本体１１１に送るためのポンプ１３１（図３）が設けられている。
【００３５】
［超音波洗浄装置］
図４は、超音波洗浄工程Ｓ４２で使用される超音波洗浄装置２０の平面図である。図５は、図４に示す超音波洗浄装置２０のＶ−Ｖ断面図である。
【００３６】
図４に示すように、超音波洗浄装置２０は、超音波洗浄槽２１と、供給機構２２と、複数の排出機構２３と、複数の超音波照射機構２４と、複数のファインバブル発生機構２５と、を備える。超音波洗浄装置２０は、複数の緩衝部材２６をさらに備える。
【００３７】
（超音波洗浄槽）
超音波洗浄槽２１は、金属管Ｐを収容可能に構成されている。超音波洗浄に際し、超音波洗浄槽２１内には、通常、複数の金属管Ｐが同時に収容される。超音波洗浄槽２１には、金属管Ｐを洗浄するための洗浄液が貯留される。洗浄液の種類は、特に限定されるものではなく、公知の洗浄液から適宜選択して採用することができる。洗浄液は、例えば水（水道水、工業用水）である。
【００３８】
超音波洗浄槽２１は、例えば、平面視で矩形状をなす。超音波洗浄槽２１は、その上面が開口している。超音波洗浄槽２１の底面は、長手方向の一端部から他端部に向かって下降する傾斜面である。超音波洗浄槽２１の深さは、長手方向の一端部から他端部に向かって大きくなる。
【００３９】
超音波洗浄槽２１の材料は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽２１の材料として、例えば、ステンレス鋼等の金属材料、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のプラスチック樹脂、又は耐酸レンガ等を挙げることができる。上述したアルカリ洗浄槽１１及び貯留タンク１２（図２）も、超音波洗浄槽２１と同様の材料で形成することができる。
【００４０】
（供給機構）
供給機構２２は、超音波洗浄槽２１に洗浄液を供給する。供給機構２２は、少なくとも１つの供給管２２１を有する。本実施形態では、供給機構２２は、複数の供給管２２１を有する。洗浄液は、各供給管２２１を介して超音波洗浄槽２１に供給される。複数の供給管２２１は、間隔を空けて配置されている。このため、洗浄液は、超音波洗浄槽２１に対して分散して供給される。３つ以上の供給管２２１が存在する場合、新たな洗浄液の均一供給の観点から、供給管２２１の間隔は、概ね均等であることが好ましい。
【００４１】
本実施形態において、複数の供給管２２１は、超音波洗浄槽２１の長手方向の一対の側壁のうち、一方の側壁に沿って設けられている。ただし、供給管２２１の位置及び数は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽２１の長手方向の両側壁に、１つ以上の供給管２２１が設けられていてもよい。また、超音波洗浄槽２１の長手方向の側壁に加えて又は代えて、超音波洗浄槽２１の短手方向の側壁に、１つ以上の供給管２２１を設けることもできる。
【００４２】
（排出機構）
各排出機構２３は、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の量が所定量を超えたときに、超音波洗浄槽２１から洗浄液を排出する。複数の排出機構２３は、間隔を空けて配置されている。このため、洗浄液は、超音波洗浄槽２１から分散して排出される。３つ以上の排出機構２３が存在する場合、排出機構２３の間隔は、概ね均等であることが好ましい。なお、排出機構２３は１つでもよい。
【００４３】
本実施形態において、複数の排出機構２３は、超音波洗浄槽２１の長手方向の一対の側壁のうち、供給管２２１と反対側の側壁に沿って設けられている。ただし、排出機構２３の位置及び数は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽２１の長手方向の一対の側壁のうち、供給管２２１側の側壁に、排出機構２３を設けることもできる。また、超音波洗浄槽２１の長手方向の側壁に加えて又は代えて、超音波洗浄槽２１の短手方向の側壁に、１つ以上の排出機構２３を設けてもよい。
【００４４】
図６において、超音波洗浄装置２０に採用可能な排出機構２３Ａを例示する。排出機構２３Ａは、排出口２３１と、排出管２３２と、を含む。
【００４５】
排出口２３１は、超音波洗浄槽２１の側壁に形成された開口である。排出管２３２は、超音波洗浄槽２１の外側に設けられ、排出口２３１に接続されている。洗浄液は、排出口２３１及び排出管２３２を介して、超音波洗浄槽２１から排出される。
【００４６】
超音波洗浄装置２０では、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の基準液面Ｓが設定されている。金属管Ｐを洗浄するに際し、洗浄液は、その液面が基準液面Ｓに到達するまで、超音波洗浄槽２１に供給される。超音波洗浄槽２１の深さ方向において、排出口２３１の下端の位置は、基準液面Ｓの位置と実質的に一致する。
【００４７】
図６において二点鎖線で示すように、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の液面の高さが基準液面Ｓの高さを超えたとき、基準液面Ｓを超えた分の洗浄液が排出口２３１からオーバーフローする。例えば、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の液面が基準液面Ｓと一致している状態で、供給機構２２が超音波洗浄槽２１に新たな洗浄液を供給すると、供給量と実質的に同量の洗浄液が排出口２３１からオーバーフローする。
【００４８】
このように、排出機構２３Ａは、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の量が、基準液面Ｓに相当する液量（所定量）を超えたときに、超音波洗浄槽２１から洗浄液を排出する。
【００４９】
図７において、超音波洗浄装置２０に採用可能な別の排出機構２３Ｂを例示する。排出機構２３Ｂは、排出口２３３と、排出管２３４と、排出ポンプ２３５と、液面検出手段（図示せず）と、を含む。なお、液面検出手段としては、市販されている液面レベルセンサ等を用いることができる。
【００５０】
排出口２３３は、超音波洗浄槽２１の側壁に形成された開口である。排出口２３３は、超音波洗浄槽２１の側壁において、基準液面Ｓよりも低い任意の高さに設けられている。排出管２３４は、超音波洗浄槽２１の外側に設けられ、排出口２３３に接続されている。洗浄液は、排出口２３３及び排出管２３４を介して、超音波洗浄槽２１から排出される。
【００５１】
排出ポンプ２３５は、排出管２３４の途中に設けられる。排出ポンプ２３５は、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の液面の高さが基準液面Ｓの高さを超えたとき、基準液面Ｓを超えた分の洗浄液を超音波洗浄槽２１から吸い出すように制御される。例えば、超音波洗浄槽２１内に配置された液面検出手段からの信号に応じて、洗浄液の液面が基準液面Ｓを超えた場合に排出ポンプ２３５を駆動し、洗浄液の液面の高さが基準液面Ｓの高さを下回ると排出ポンプ２３５の駆動を止めるように制御する。
【００５２】
このように、排出機構２３Ｂも、排出機構２３Ａ（図６）と同様、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の量が所定量を超えたときに、超音波洗浄槽２１から洗浄液を排出する。
【００５３】
（超音波照射機構）
図４に戻り、超音波照射機構２４は、超音波洗浄槽２１内の洗浄液中に超音波を照射する。超音波照射機構２４としては、超音波洗浄において一般に採用されている、公知の超音波振動子を用いることができる。
【００５４】
超音波照射機構２４が照射する超音波の周波数は、２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであることが好ましい。超音波の周波数を２０ｋＨｚ以上とすることにより、金属管Ｐの表面から発生する大きなサイズの気泡が、洗浄液中での超音波の伝搬を阻害して洗浄性が低下するのを防止することができる。超音波の周波数を２００ｋＨｚ以下とすることにより、超音波の直進性が強くなって洗浄の均一性が低下するのを防止することができる。超音波の周波数は、より好ましくは２０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ、さらに好ましくは２５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。
【００５５】
超音波照射機構２４は、周波数掃引機能を有することが好ましい。周波数掃引機能は、選択された特定の周波数を中心として±０．１ｋＨｚ〜±１０ｋＨｚの範囲で周波数を掃引しつつ、洗浄液に超音波を照射する機能である。周波数掃引機能によって超音波の周波数を変化させることにより、後述する周波数共振径が変動し、キャビテーション洗浄に寄与する微小気泡を増加させることができる。
【００５６】
超音波の波長が照射物体の厚みに対応する波長の１／４となったとき、超音波は照射物体を透過する。周波数掃引機能によって超音波の周波数を変化させることにより、金属管Ｐの様々な位置で、超音波の波長が金属管Ｐの肉厚に対応する波長の１／４であるという条件を満たすことができる。このため、金属管Ｐの様々な位置で、金属管Ｐの外側から内側へと超音波を透過させることができる。
【００５７】
本実施形態では、超音波洗浄槽２１の各側壁の内面において、少なくとも１つの超音波照射機構２４が設けられている。ただし、超音波照射機構２４の位置及び数は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽２１の底面に、１又は複数の超音波照射機構２４を設置することもできる。複数の超音波照射機構２４を超音波洗浄槽２１に設置する場合、超音波洗浄槽２１全体に均一に超音波が伝搬されるように、超音波照射機構２４を配置することが好ましい。これにより、個々の超音波照射機構２４の発振負荷が一様となるため、発生した超音波間での干渉を防止することができる。
【００５８】
（ファインバブル発生機構）
ファインバブル発生機構２５は、超音波洗浄槽２１内の洗浄液中の溶存気体を気泡化してファインバブルを発生させる。ファインバブル発生機構２５は、超音波洗浄槽２１の外側に配置されている。超音波洗浄槽２１の長手方向の一側壁に沿って、複数のファインバブル発生機構２５が配置されている。ただし、ファインバブル発生機構２５の位置及び数は、特に限定されるものではない。
【００５９】
各ファインバブル発生機構２５は、配管２５１，２５２と、ファインバブル発生装置２５３と、を有する。配管２５１，２５２は、超音波洗浄槽２１とファインバブル発生装置２５３とを接続する。超音波洗浄槽２１からの洗浄液は、配管２５１を介してファインバブル発生装置２５３に導入される。ファインバブル発生装置２５３は、洗浄液中の溶存気体を利用してファインバブルを発生させる。ファインバブルは、洗浄液とともに、配管２５２を介して超音波洗浄槽２１に戻される。
【００６０】
ファインバブル発生装置２５３は、公知のファインバブル発生装置から適宜選択することができる。公知のファインバブル発生装置として、例えば、気泡のせん断、気泡の微細孔通過、液の減圧（圧力変化）、気体の加圧溶解、超音波、電気分解、又は化学反応等により、ファインバブルを発生させるものが知られている。ファインバブル発生装置２５３は、ファインバブルの気泡径及び濃度の制御が容易なものであることが好ましい。ファインバブル発生装置２５３として、例えば、液の循環路中に液の圧力変化を生じさせることでファインバブルを発生させる公知のファインバブル発生装置を採用することができる。
【００６１】
ここで、ファインバブルとは、平均気泡径が１００μｍ以下の微細気泡をいう。特に、μｍサイズの平均気泡径を有するファインバブルをマイクロバブルと称し、ｎｍサイズの平均気泡径を有するファインバブルをナノバブルと称することがある。平均気泡径とは、ファインバブルの直径に関する個数分布において、標本数が最大となる直径である。
【００６２】
洗浄液中のファインバブルの平均気泡径は、ファインバブル発生機構２５の大型化を防止し、気泡径の制御を容易にする観点から、０．０１μｍ以上であることが好ましい。また、ファインバブルの平均気泡径は、ファインバブルの浮上速度の増加及び金属管Ｐへの超音波の伝搬の阻害を防止する観点から、１００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ファインバブルは、１μｍ〜５０μｍの平均気泡径を有するマイクロバブルである。
【００６３】
洗浄液中のファインバブルの少なくとも一部は、周波数共振径以下の気泡径を有することが好ましい。周波数共振径とは、洗浄液中の超音波の周波数に共振する直径をいう。ファインバブル発生機構２５は、周波数共振径以下の気泡径を有するファインバブルの個数の、ファインバブルの全個数に対する割合が７０％以上となるように、洗浄液中にファインバブルを発生させることが好ましい。ファインバブルの発生の直後に膨張する気泡の存在を考慮すると、上記割合は、８０％以上９８％以下であることがより好ましい。これにより、洗浄液中での超音波の伝搬効率を向上させることができる。
【００６４】
洗浄液中のファインバブルの濃度（密度）は、超音波の伝搬性を向上させ、超音波キャビテーションの核の数を確保する観点から、１０３個／ｍＬ以上であることが好ましい。また、洗浄液中に発生させるファインバブルの濃度は、ファインバブル発生機構２５の大型化及び台数増加を防止するため、１０６個／ｍＬ以下であることが好ましい。
【００６５】
ファインバブルの平均気泡径及び濃度は、液中パーティクルカウンターや気泡径分布計測装置等といった、公知の機器で測定することができる。
【００６６】
（緩衝部材）
緩衝部材２６は、超音波洗浄槽２１内に配置されている。複数の緩衝部材２６は、超音波洗浄槽２１の長手方向に並んでいる。
【００６７】
図５に示すように、緩衝部材２６は、概略Ｕ字状をなす。超音波洗浄槽２１内の金属管Ｐは、緩衝部材２６上に載置される。緩衝部材２６の内表面は、超音波洗浄槽２１において、超音波照射機構２４よりも内側に位置する。このため、超音波照射機構２４に金属管Ｐが接触することはなく、超音波照射機構２４は金属管Ｐから保護される。
【００６８】
［金属管の製造方法］
アルカリ洗浄装置１０（図２）及び超音波洗浄装置２０（図４）は、金属管Ｐの製造において、金属管Ｐを洗浄する際に用いられる。以下、金属管Ｐの製造方法について説明する。図１を再度参照して、金属管Ｐの製造方法は、準備工程Ｓ１と、潤滑工程Ｓ２と、冷間引抜工程Ｓ３と、洗浄工程Ｓ４と、を備える。
【００６９】
（準備工程）
準備工程Ｓ１では、熱間加工によって製造された素管を準備する。素管の一端部には、後述の冷間引抜工程Ｓ３のため、口絞り加工が施される。すなわち、素管の一端部には、他の部分と比較して細くなるように叩き又は絞り等の加工が施される。
【００７０】
準備工程Ｓ１で準備される素管は、例えば、ステンレス鋼からなる素管や、Ｎｉ基合金からなる素管である。ステンレス鋼からなる素管は、Ｃｒを１０．５％以上含有する鋼管である。素管がステンレス鋼管の場合、以下に示す化学組成であることが好ましい。質量％で、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％、及びＣｒ：１６〜２０％を含有し、主な残部がＦｅである（典型的には、残部はＦｅ及び不純物である）。当該化学組成は、残部のＦｅの一部に換えて、質量％で、Ｎｂ：０．２〜１．１％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｍｏ：０．１〜３％、Ｃｕ：２．５〜３．５％のいずれか１種または２種以上を含有していてもよい。また、残部のＦｅの一部に換えて、質量％で、Ｂを０．００１〜０．１％、Ｎを０．０２〜０．１２％含有していてもよい。
【００７１】
また、Ｎｉ基合金からなる素管は、合金中の各成分においてＮｉの含有割合が最も高い合金からなる管である。素管がＮｉ基合金管である場合、例えば、以下に示す化学組成である。質量％で、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、及びＦｅ：２２％以上を含有し、主な残部がＮｉである（典型的には、残部はＮｉ及び不純物である）。当該化学組成は、残部のＮｉの一部に換えて、質量％で、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｂ：４．５％以下、Ａｌ：２．０％以下の１種以上を含有してもよい。
【００７２】
（潤滑工程）
オーステナイト系ステンレス鋼管やＮｉ基合金管の素管は、優れた強度を有する反面、冷間引抜加工時の加工負荷（摩擦力）も大きい。そのため、準備工程Ｓ１の後、冷間引抜工程Ｓ３の前に、潤滑工程Ｓ２を実施する。この潤滑工程Ｓ２は、化成皮膜形成工程Ｓ２１及び潤滑皮膜形成工程Ｓ２２を含んでいる。
【００７３】
（化成皮膜形成工程）
化成皮膜形成工程Ｓ２１では、素管の表面上に化成皮膜を形成する。化成皮膜形成工程Ｓ２１では、熱間加工時等に生成されたスケールを公知の酸洗処理によって素管から除去した後、この素管を化成処理液に所定時間浸漬する。これにより、素管の表面上に化成皮膜が形成される。
【００７４】
化成皮膜形成工程Ｓ２１で使用する化成処理液は、特に限定されるものではないが、例えばシュウ酸塩処理液である。この場合、素管の表面上には、主としてシュウ酸鉄（ＩＩ）からなるシュウ酸塩皮膜が形成される。
【００７５】
（潤滑皮膜形成工程）
化成皮膜形成工程Ｓ２１の後、素管に水洗及び中和処理を施し、潤滑皮膜形成工程Ｓ２２を実施する。潤滑皮膜形成工程Ｓ２２では、化成皮膜形成工程Ｓ２１で素管に形成した化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する。潤滑皮膜形成工程Ｓ２２では、化成皮膜が形成された素管を潤滑処理液に所定時間浸漬する。その後、素管を潤滑処理液から取り出し、十分に乾燥させる。これにより、化成皮膜上に潤滑皮膜が形成される。
【００７６】
潤滑処理液としては、高級脂肪酸塩（石鹸）を使用することができる。この場合、潤滑処理液が化成皮膜と反応して金属石鹸を形成する。すなわち、潤滑皮膜は、化成皮膜上の金属石鹸層と、金属石鹸層上の石鹸層と、を含むことになる。例えば、化成皮膜がシュウ酸塩皮膜であり、潤滑処理液がステアリン酸ソーダである場合、金属石鹸層の主成分はステアリン酸鉄となり、石鹸層の主成分はステアリン酸ナトリウムとなる。
【００７７】
（冷間引抜工程）
潤滑工程Ｓ２によって素管に化成皮膜及び潤滑皮膜を形成した後、冷間引抜工程Ｓ３を実施する。冷間引抜工程Ｓ３では、素管に対して公知の冷間引抜加工を施すことにより、素管を所定の寸法の金属管に成形する。例えば、口絞り加工が施された素管の端部をダイス（図示略）に通してグリッパ（図示略）で把持し、グリッパを移動させてダイスから素管を引き抜く。これにより、素管の外径が所定の外径に仕上げられる。素管の肉厚を調整する場合には、素管にマンドレルを挿入した状態で引抜きが実施される。
【００７８】
（洗浄工程）
冷間引抜工程Ｓ３を経て得られた所定寸法の金属管は、化成皮膜及び潤滑皮膜を除去するため、洗浄工程Ｓ４で洗浄される。洗浄工程Ｓ４は、アルカリ洗浄工程Ｓ４１と、超音波洗浄工程Ｓ４２、とを含む。
【００７９】
（アルカリ洗浄工程）
図２及び図３を再度参照して、アルカリ洗浄工程Ｓ４１は、アルカリ洗浄装置１０において、アルカリ洗浄槽１１内のアルカリ脱脂液に金属管Ｐを浸漬する工程である。アルカリ洗浄工程Ｓ４１では、まず、槽本体１１１内に金属管Ｐを配置する。通常、複数の金属管Ｐを槽本体１１１内に配置するが、１つの金属管Ｐを槽本体１１１内に配置してもよい。金属管Ｐは、クレーン等によってアルカリ洗浄槽１１内に配置される。具体的には、金属管Ｐは、支持部材１１３上に載置される。これにより、金属管Ｐと槽本体１１１の底面１１１ａとの間に隙間が生じる。
【００８０】
金属管Ｐを槽本体１１１内に配置する時点では、槽本体１１１にアルカリ脱脂液は供給されていない。金属管Ｐを空の槽本体１１１内に収容した後、槽本体１１１の上面を蓋１１２で覆う。
【００８１】
続いて、貯留タンク１２のアルカリ脱脂液を、循環配管１３を介してアルカリ洗浄槽１１に供給する。貯留タンク１２内のアルカリ脱脂液は、ポンプ１３１が駆動されることにより、上方のアルカリ洗浄槽１１へと送られる。アルカリ脱脂液は、端部１１１ｃ側から槽本体１１１内に流入し、端部１１１ｄ側へと流れる。アルカリ脱脂液は、金属管Ｐの内部、金属管Ｐと底面１１１ａとの間、及び金属管Ｐと周壁１１１ｂとの間等を通過する。
【００８２】
槽本体１１１にアルカリ脱脂液を供給している間、下流側の端部１１１ｄ近傍の連通口１４は閉じた状態である。よって、槽本体１１１にアルカリ脱脂液が貯留される。
【００８３】
貯留タンク１２内には、高温加熱されていないアルカリ脱脂液が貯留されている。このため、槽本体１１１には、高温加熱されていないアルカリ脱脂液が供給される。ここで、高温加熱されていないアルカリ脱脂液とは、前述したとおり、典型的には、アルカリ脱脂液に対してヒータ（例えば、蒸気ヒータや電気ヒータ）等を用いた積極的な加熱処理を行わない、アルカリ洗浄装置１０の周辺温度に応じた液温のアルカリ脱脂液をいう。ただし、例えば、気温が低い冬季等には、アルカリ洗浄装置１０の周辺温度が低下し、アルカリ脱脂液の温度が２０℃未満まで低下した場合、液温が２０℃〜４０℃程度となるように、アルカリ脱脂液を加熱することができる。しかしながら、気温が低い冬季等であっても、貯留タンク１２からアルカリ洗浄槽１１へとアルカリ脱脂液を送るポンプ１３１の発熱により、通常、アルカリ脱脂液の温度は２０℃以上となっている。一方、気温が高い夏季等には、アルカリ脱脂液の温度が４０℃を超えることがある。このような場合は、アルカリ脱脂液を冷却して４０℃以下にする必要はない。積極的な加熱処理によらずに（アルカリ脱脂液に対して加熱用のエネルギーを消費することなく）、アルカリ脱脂液の温度が、自然に高温（４０℃よりも高い温度）になっても、省エネルギー（低コスト）及び良好な洗浄性の双方を実現することができるためである。なお、アルカリ脱脂液に対して積極的な加熱処理を行わない場合は、アルカリ脱脂液の温度に特に上限はないが、一般的には、積極的な加熱処理を行わずに上昇する温度はせいぜい６０℃程度と考えられる。このように、槽本体１１１（アルカリ洗浄槽１１）には、典型的には、アルカリ洗浄装置１０の周辺温度に応じた温度のアルカリ脱脂液（すなわち、加熱処理されていないアルカリ脱脂液）が供給され、貯留される。ただし、アルカリ脱脂液の温度が２０℃未満に低下した場合は、４０℃以下に加熱されたアルカリ脱脂液が槽本体１１１（アルカリ洗浄槽１１）に供給され、貯留される。
【００８４】
アルカリ洗浄槽１１が高温加熱されていないアルカリ脱脂液で満たされたら、槽本体１１１に対するアルカリ脱脂液の供給を停止する。金属管Ｐは、アルカリ洗浄槽１１内に満たされた高温加熱されていないアルカリ脱脂液中に、所定時間保持される。金属管Ｐを保持する時間は、適宜決定すればよいが、例えば、１〜５分間である。
【００８５】
次に、連通口１４を開放し、槽本体１１１から貯留タンク１２にアルカリ脱脂液を排出する。これにより、槽本体１１１では、端部１１１ｃ側から端部１１１ｄ側に向かってアルカリ脱脂液が流れる。アルカリ脱脂液は、金属管Ｐの内部及び周囲を通過する。槽本体１１１内のアルカリ脱脂液は、全て貯留タンク１２に回収される。
【００８６】
貯留タンク１２からアルカリ洗浄槽１１へのアルカリ脱脂液の供給、アルカリ脱脂液中での金属管Ｐの保持、及びアルカリ洗浄槽１１から貯留タンク１２へのアルカリ脱脂液の排出を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施する。当該サイクルの実施回数が増加するほど洗浄性も向上するが、洗浄性と操業性とのバランスを考慮して実施回数を決定することが好ましい。当該サイクルの実施回数は、例えば、２〜５回とすることができる。１サイクル当たりの所要時間は、アルカリ洗浄槽１１の容量等にもよるが、例えば、５〜１５分程度とすることができる。
【００８７】
上記サイクルを所定回数実施した後、槽本体１１１から蓋１１２を取り外し、クレーン等を使用して、槽本体１１１から金属管Ｐを引き上げる。これにより、アルカリ洗浄工程Ｓ４１が終了する。
【００８８】
アルカリ洗浄工程Ｓ４１では、アルカリ洗浄槽１１内においてアルカリ脱脂液の流れを発生させることが好ましい。これにより、アルカリ脱脂液自体の化学的な作用に加え、アルカリ脱脂液の流れによる物理的な作用で、金属管Ｐのアルカリ洗浄を行うことができる。本実施形態では、アルカリ脱脂液の供給及び排出の過程で、アルカリ洗浄槽１１内にアルカリ脱脂液の流れが発生する。本実施形態では、アルカリ洗浄槽１１内にアルカリ脱脂液が満たされると、アルカリ脱脂液の流れを一旦停止させるが、アルカリ洗浄槽１１内においてアルカリ脱脂液を流し続けてもよい。ただし、アルカリ洗浄槽１１内でアルカリ脱脂液の流れを発生させることなく、アルカリ脱脂液を常に静止させた状態で、アルカリ洗浄工程Ｓ４１を実施することもできる。
【００８９】
（超音波洗浄工程）
アルカリ洗浄工程Ｓ４１が実施された後、超音波洗浄工程Ｓ４２が実施される。超音波洗浄工程Ｓ４２は、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管Ｐを浸漬する工程である。超音波洗浄工程Ｓ４２では、アルカリ洗浄工程Ｓ４１で使用したアルカリ洗浄装置１０（図２）とは別の装置である超音波洗浄装置２０（図４）が使用される。すなわち、アルカリ洗浄工程Ｓ４１が終了した後、金属管Ｐは、アルカリ洗浄装置１０から超音波洗浄装置２０へと運ばれる。アルカリ洗浄工程Ｓ４１後の金属管Ｐは、超音波洗浄工程Ｓ４２の前に水洗されてもよい。これにより、金属管Ｐに付着したアルカリ脱脂液を洗い流すことができる。
【００９０】
図４を再度参照し、金属管Ｐの超音波洗浄に先立って、超音波洗浄槽２１に洗浄液を貯留する。超音波洗浄槽２１には、供給機構２２によって洗浄液が供給される。ただし、空の超音波洗浄槽２１に洗浄液を供給する段階では、供給機構２２以外の手段で洗浄液を超音波洗浄槽２１に供給してもよい。超音波洗浄槽２１に供給される洗浄液は、７ｍｇ／Ｌ〜１１ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素濃度を有していることが好ましい。洗浄液は、典型的には水（水道水又は工業用水）である。洗浄液が水温１０〜３５℃の水（水道水又は工業用水）の場合、洗浄液の溶存酸素濃度は、７ｍｇ／Ｌ〜１１ｍｇ／Ｌとなる。超音波洗浄槽２１に供給される洗浄液は、８ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素濃度を有していることがより好ましい。洗浄液が水温１５〜２５℃の水（水道水又は工業用水）の場合、洗浄液の溶存酸素濃度は、８ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌとなる。溶存酸素濃度は、洗浄液中の溶存気体量の指標となる。
【００９１】
超音波洗浄槽２１内の洗浄液の液面が基準液面Ｓ（図６又は図７）を超えると、排出機構２３による洗浄液の排出が開始される。供給機構２２は、洗浄液の液面が基準液面Ｓに到達した後も、継続して洗浄液を超音波洗浄槽２１に供給する。これにより、超音波洗浄槽２１では、洗浄液の供給と同時に洗浄液の排出が行われることになる。このときの洗浄液の排出量は、洗浄液の供給量と実質的に等しい。
【００９２】
アルカリ洗浄装置１０（図２及び図３）から超音波洗浄装置２０に運ばれてきた金属管Ｐは、超音波洗浄槽２１に貯留された洗浄液に、所定時間浸漬される。金属管Ｐは、クレーン等を使用して、超音波洗浄槽２１内の洗浄液中に浸漬させることができる。通常、複数の金属管Ｐを同時に洗浄液中に浸漬させるが、金属管Ｐを１本ずつ洗浄液中に浸漬させてもよい。
【００９３】
金属管Ｐを洗浄液に浸漬している間、超音波洗浄槽２１には、供給機構２２により、新たな洗浄液が連続して供給される。この洗浄液は、典型的には水（水道水又は工業用水）である。一方、排出機構２３により、基準液面Ｓを超えた分の洗浄液が超音波洗浄槽２１から連続して排出される。これにより、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の過度の汚れによる洗浄力の低下を抑制できる。供給機構２２が超音波洗浄槽２１に供給する洗浄液の量（単位時間当たり）は、超音波洗浄槽２１の洗浄液の貯留量や洗浄液の汚れ度合を考慮して、決定することができる。排出機構２３によって超音波洗浄槽２１から排出された洗浄液は、所定の排水処理を経て廃棄される。
【００９４】
また、金属管Ｐを洗浄液に浸漬している間、洗浄液には、超音波照射機構２４によって超音波が照射され、ファインバブル発生機構２５によってファインバブルが供給される。
【００９５】
超音波洗浄工程Ｓ４２では、ファインバブル発生機構２５が洗浄液中の溶存気体を気泡化することにより、洗浄液の溶存酸素濃度が低下する。ファインバブル発生機構２５は、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の溶存酸素濃度を５．２ｍｇ／Ｌ以下に低下させる。ファインバブル発生機構２５は、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の溶存酸素濃度をより好ましくは４．５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは４．２ｍｇ／Ｌ以下に低下させる。
【００９６】
具体的には、供給機構２２は、７ｍｇ／Ｌ〜１１ｍｇ／Ｌ程度、好ましくは８ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素濃度を有する洗浄液を超音波洗浄槽２１に供給する。この洗浄液がファインバブル発生機構２５のファインバブル発生装置２５３を通過したとき、洗浄液中の溶存気体がファインバブル化されて、洗浄液の溶存酸素濃度が低下する。超音波洗浄槽２１とファインバブル発生機構２５との間で洗浄液が循環することにより、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の溶存酸素濃度は、５．２ｍｇ／Ｌ以下、より好ましくは４．５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは４．２ｍｇ／Ｌ以下となる。これにより、幅広い超音波の音圧領域で良好な洗浄性を確保することが可能となる。このような溶存酸素濃度下において、良好な洗浄性を確実に確保するためには、超音波の音圧は１２０ｍＶ以上であることが好ましい。
【００９７】
なお、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の溶存酸素濃度は、通常、２．０ｍｇ／Ｌ以上である。ただし、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の溶存酸素濃度の下限は、特に管理又は制御しなくてもよい。
【００９８】
溶存酸素濃度［ｍｇ／Ｌ］は、市販の溶存酸素濃度計（（株）堀場製作所製、ＬＡＱＵＡ  ＯＭ−７１）で測定した値である。音圧［ｍＶ］は、市販の超音波音圧計（（株）カイジョー製音圧レベルモニタ  １９００１Ｄ型）を用いて、５秒間の平均測定値を測定する測定モードで、プローブ（圧電素子が付けられた振動伝達棒）を洗浄液の液面から１００ｍｍ水中に入れて測定したときの値である。これらの測定値を、それぞれ、本開示における溶存酸素濃度及び音圧とする。
【００９９】
金属管Ｐを超音波洗浄槽２１内の洗浄液中にしばらく保持した後、超音波洗浄槽２１から当該金属管Ｐを引き上げる。超音波洗浄工程Ｓ４２では、超音波洗浄槽２１内への金属管Ｐの配置、洗浄液中での金属管Ｐの保持、及び超音波洗浄槽２１からの金属管Ｐの引き上げを１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施する。当該サイクルにおける金属管Ｐの保持時間、及びサイクルの実施回数は、洗浄液への金属管Ｐの合計浸漬時間が所定時間以上となるように決定することができる。金属管Ｐの合計浸漬時間は、金属管Ｐに付着している皮膜の量等に応じて、適宜設定すればよい。金属管Ｐの合計浸漬時間は、例えば、３０秒以上であり、より好ましくは１分間以上である。
【０１００】
金属管Ｐを超音波洗浄槽２１から引き上げる際には、金属管Ｐを水平面に対して傾けることが好ましい。これにより、金属管Ｐ内の液切りを行うことができる。上記サイクルを複数回実施する場合には、サイクルごとに傾ける方向を変更することが好ましい。
【０１０１】
予め設定された合計浸漬時間以上、洗浄液に金属管Ｐを浸漬したら、クレーン等を使用して、超音波洗浄槽２１から金属管Ｐを回収する。この際も、金属管Ｐを傾けながら引き上げることが好ましい。これにより、金属管Ｐの内部に洗浄液が残存するのを防止することができる。
【０１０２】
金属管Ｐを回収することにより、超音波洗浄工程Ｓ４２が完了する。超音波洗浄槽２１では、継続して、超音波及びファインバブルが洗浄液に付与され、洗浄液の供給及び排出が行われている。このため、引き続き、別の金属管Ｐの超音波洗浄を実施することができる。
【０１０３】
金属管Ｐの超音波洗浄を連続して実施する場合、ファインバブルを含まないアルカリ脱脂液又は水等を金属管Ｐが超音波洗浄槽２１内に持ち込むことにより、超音波洗浄槽２１内の洗浄液の溶存酸素濃度が高くなる可能性がある。洗浄液の溶存酸素濃度が高くなった場合、ファインバブル発生機構２５が溶存酸素濃度を十分に低下させるまで、金属管Ｐの超音波洗浄を停止することが好ましい。洗浄液の溶存酸素濃度が５．２ｍｇ／Ｌ以下、４．５ｍｇ／Ｌ以下、又は４．２ｍｇ／Ｌ以下になった段階で、アルカリ洗浄工程Ｓ４１後の金属管Ｐの超音波洗浄を再開すればよい。
【０１０４】
本実施形態では、超音波洗浄槽２１に洗浄液を貯留した後、超音波洗浄槽２１内に金属管Ｐを配置している。しかしながら、空の超音波洗浄槽２１内に金属管Ｐを配置した後、超音波洗浄槽２１に洗浄液を貯留することもできる。
【０１０５】
［実施形態の効果］
本実施形態では、冷間引抜加工後の金属管Ｐを高温加熱されていないアルカリ脱脂液に浸漬した後、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に浸漬する。これにより、高温のアルカリ脱脂液を使用しなくても、金属管Ｐに形成された化成皮膜及び潤滑皮膜を除去することができる。
【０１０６】
以下、図８Ａから図８Ｃを参照して、本実施形態の金属管Ｐの製造方法における洗浄工程Ｓ４の作用を説明する。図８Ａは、冷間引抜加工後の金属管Ｐの表面を模式的に示す図である。図８Ｂは、アルカリ洗浄工程Ｓ４１後の金属管Ｐの表面を模式的に示す図である。図８Ｃは、超音波洗浄工程Ｓ４２中の金属管Ｐの表面を模式的に示す図である。
【０１０７】
図８Ａに示すように、冷間引抜加工後の金属管Ｐの表面上には、化成皮膜３１が形成されている。化成皮膜３１上には、潤滑皮膜３２が形成されている。潤滑皮膜３２は、金属石鹸層３２１と、石鹸層３２２と、を含む。例えば、化成皮膜３１として、シュウ酸鉄（ＩＩ）皮膜が１〜１００μｍ、好ましくは５〜４０μｍ、潤滑皮膜３２として、金属石鹸（ステアリン酸鉄）層３２１と石鹸（ステアリン酸ナトリウム）層３２２とが合わせて１０〜１０００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍ形成されている。
【０１０８】
冷間引抜加工後の金属管Ｐにおいて、化成皮膜３１には割れが発生している。これは、化成皮膜３１の延性が非常に小さいことから、冷間引抜加工時に化成皮膜３１が延びずに破断するためと考えられる。一方、潤滑皮膜３２は、冷間引抜加工時の加工発熱によって延び、割れが生じた化成皮膜３１を被覆する。
【０１０９】
図８Ｂに示すように、冷間引抜加工後の金属管Ｐを高温加熱されていないアルカリ脱脂液に浸漬した場合、化成皮膜３１を覆っていた潤滑皮膜３２が部分的に除去される。具体的には、金属石鹸層３２１の一部がアルカリ脱脂液と反応して錯体を形成し、石鹸層３２２の一部がアルカリ脱脂液に溶解する。これにより、アルカリ洗浄工程Ｓ４１後は、金属管Ｐにおいて、潤滑皮膜３２の一部が欠けた状態になる。
【０１１０】
潤滑皮膜３２が部分的に除去された金属管Ｐに対して超音波洗浄を実施すると、図８Ｃに示すように、潤滑皮膜３２は、欠けた部分を起点に金属管Ｐから剥離する。化成皮膜３１を覆う潤滑皮膜３２が剥離すると、化成皮膜３１も、冷間引抜加工時に生じた割れを起点に金属管Ｐから剥離する。化成皮膜３１及び潤滑皮膜３２は、超音波キャビテーション等の物理的作用により、金属管Ｐから引き剥がされる。
【０１１１】
このように、本実施形態の金属管Ｐの製造方法におけるに洗浄工程Ｓ４によれば、高温のアルカリ脱脂液を使用することなく、冷間引抜加工後の金属管Ｐから化成皮膜３１及び潤滑皮膜３２を除去することができる。よって、省エネルギー（低コスト）及び良好な洗浄性を実現することができる。
【０１１２】
化成皮膜３１は、化学結合によって金属管Ｐの材料と結びついているため、従来、酸洗処理によって金属管Ｐから除去する必要があった。すなわち、高温のアルカリ脱脂液によって金属管Ｐから潤滑皮膜３２を除去した後、化成皮膜３１を除去するために金属管Ｐを酸洗する必要があった。しかしながら、本実施形態に係る洗浄方法によれば、アルカリ洗浄及び超音波洗浄だけで、潤滑皮膜３２に加え、化成皮膜３１も除去することができる。よって、化成皮膜３１を除去するための酸洗処理が不要となり、金属管Ｐの洗浄工程を簡素化することができる。
【０１１３】
本実施形態では、超音波洗浄工程Ｓ４２において、洗浄液にファインバブルを発生させる。これにより、洗浄液中の超音波を散乱させ、３次元的に伝搬させることができる。このため、金属管Ｐの洗浄性が向上する。また、超音波洗浄工程Ｓ４２において、洗浄液中の溶存気体がファインバブル化されることで、洗浄液の溶存酸素濃度が５．２ｍｇ／Ｌ以下、より好ましくは４．５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは４．２ｍｇ／Ｌ以下となる。よって、幅広い音圧領域において良好な超音波洗浄性を確保することができる。
【０１１４】
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１１５】
例えば、上記実施形態によれば、化成皮膜３１を除去するための酸洗処理を省略することが可能であるが、酸洗処理を排除するものではなく、超音波洗浄の後に酸洗処理を行ってもよい。洗浄後の金属管Ｐを超音波洗浄槽２１から引き上げる際に、超音波洗浄槽２１内に浮遊しているごみ（洗浄により除去された皮膜の一部等）が金属管Ｐに付着する可能性がある。このように、金属管表面に再付着してしまう汚れを除去するため、酸洗処理を施してもよい。なお、この場合であっても、従来に比べて短時間の酸洗処理で金属管表面の汚れを除去することが可能である。
【実施例】
【０１１６】
以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。【０１１７】
［実施例］
本開示による金属管の洗浄効果を確認するため、図２に示すアルカリ洗浄装置１０と、図４に示す超音波洗浄装置２０を使用して、冷間引抜加工後の金属管Ｐの洗浄試験を実施した。すなわち、アルカリ洗浄装置１０において、高温加熱されていないアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄工程を実施した後、超音波洗浄装置２０において、超音波及びファインバブルを付与した洗浄液による超音波洗浄工程を実施した。本実施例において、アルカリ洗浄工程で用いたアルカリ脱脂液の温度は、アルカリ洗浄装置１０の周辺温度に応じた温度で、具体的には約２５℃であった。本実施例では、アルカリ洗浄工程を実施した後、超音波洗浄工程を実施する前に、金属管Ｐの水洗を行った。【０１１８】
［比較例１］
比較例１として、冷間引抜加工後の金属管Ｐに対し、高温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄工程を実施した。高温アルカリ洗浄工程の後、金属管Ｐの水洗を行った。比較例１でも、実施例と同様のアルカリ洗浄装置１０を使用した。比較例１では、アルカリ洗浄処理後の超音波洗浄工程を実施しなかった。【０１１９】
［比較例２］
比較例２として、冷間引抜加工後の金属管Ｐに対し、超音波及びファインバブルを付与した洗浄液による洗浄工程（超音波洗浄工程）を実施した。比較例２では、超音波洗浄工程前のアルカリ洗浄工程を実施しなかった。【０１２０】
［試験条件］
実施例、比較例１、及び比較例２では、それぞれ２０本の金属管Ｐを使用した。金属管Ｐの化学組成は、質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．８％、Ｃｕ：３．０％、Ｎｉ：８．８％、Ｃｒ：１８．５％、Ｎｂ：０．５％、残部：Ｆｅ及び不純物である。金属管Ｐの寸法は、外径：５０．８ｍｍ、厚さ：７．２ｍｍ、長さ：８０００ｍｍである。金属管Ｐの表面には化成皮膜３１としてシュウ酸鉄（ＩＩ）皮膜を１０μｍ、そのシュウ酸鉄（ＩＩ）皮膜上に潤滑皮膜３２として金属石鹸（ステアリン酸鉄）層３２１と石鹸（ステアリン酸ナトリウム）層３２２とを合わせて１００μｍ形成した。その他の試験条件を表１に示す。【０１２１】
【表１】
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【０１２２】
表１において、１０分間の流動サイクルとは、アルカリ洗浄槽１１へのアルカリ脱脂液の供給、アルカリ脱脂液中での金属管Ｐの保持、及びアルカリ洗浄槽１１からのアルカリ脱脂液の排出からなるサイクルを、１０分間かけて実施したことを意味する。実施例及び比較例１では、アルカリ洗浄工程において、１０分間の流動サイクルを３回繰り返している。【０１２３】
［評価］
実施例、比較例１、及び比較例２のそれぞれについて、金属管Ｐの洗浄性を評価した。図９は、実施例、比較例１、及び比較例２について、金属管Ｐの内面に付着している炭素（Ｃ）量［ｍｇ／ｍ２］の変化を示すグラフである。炭素量は、市販の測定装置（ＬＥＣＯジャパン合同会社製、形態別炭素・水素／水分分析装置ＲＣ６１２型）を使用して測定した。【０１２４】
図９に示すように、超音波洗浄のみを実施した比較例２の場合、炭素量が洗浄前からほぼ減少しない。よって、超音波洗浄のみでは、金属管Ｐから化成皮膜及び潤滑皮膜を除去できないことがわかる。【０１２５】
比較例１の場合、高温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄を行うことにより、炭素量が減少している。これは、高温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄により、潤滑皮膜の大部分が除去できたことを示している。しかしながら、化成皮膜は除去されておらず、また、後述するように潤滑皮膜の一部も残存していると考えられる。このため、高温アルカリ洗浄後に金属管Ｐを酸洗し、残存石鹸成分及び化成皮膜を除去する必要がある。【０１２６】
実施例では、約２５℃のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄を行うことにより、炭素量が洗浄前から若干減少する。これは、図８Ｂを用いて説明したように、化成皮膜を覆っていた潤滑皮膜が部分的に除去されたことによる。約２５℃のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄が終了した段階の実施例の炭素量は、比較例１における高温アルカリ洗浄後の炭素量よりも多い。これは、約２５℃のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄では、潤滑皮膜を部分的にしか除去できないからと考えられる。しかしながら、その後、超音波洗浄を行うことにより、炭素量が比較例１の場合よりも大幅に（数十ｍｇ／ｍ２程度まで）減少する。比較例１の場合、潤滑皮膜の大部分は除去できていると考えられるため、約２５℃という低温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄であっても、その後に超音波洗浄を行うことで、金属管Ｐから潤滑皮膜だけでなく、化成皮膜も除去できることがわかる。実施例の場合、比較例１と異なり、その後の酸洗処理を省略することが可能である。なお、より確実に化成皮膜を除去するために酸洗処理を行ってもよい。【０１２７】
図１０は、実施例及び比較例１の洗浄方法で洗浄された各金属管Ｐの内面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。図１０に示すように、比較例１の洗浄方法で洗浄された金属管Ｐでは、白い残存石鹸成分が確認される。すなわち、比較例１では、洗浄後の金属管Ｐは、潤滑皮膜を概ね除去することができているが、一部残存していることが分かる。一方、実施例の洗浄方法で洗浄された金属管Ｐでは、残存石鹸成分が確認されない。よって、実施例では、洗浄後の金属管Ｐから潤滑皮膜が除去されている。また、図９に示すように、実施例の場合、洗浄後の炭素量が比較例１に較べ大幅に減少していることから、潤滑皮膜だけでなく、化成皮膜も金属管Ｐから除去されているといえる。【０１２８】
以上より、高温加熱されていないアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄を実施した後、超音波及びファインバブルを併用した洗浄を実施することで、良好な洗浄性が得られることが確認された。
【符号の説明】
【０１２９】
１０：アルカリ洗浄装置
１１：アルカリ洗浄槽
２０：超音波洗浄装置
２１：超音波洗浄槽
Ｐ：金属管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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