稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备及酸洗方法

技术领域

本发明属于稀有金属材料酸洗技术领域，具体涉及一种稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备及酸洗方法。

背景技术

酸洗是核用稀有金属管材及稀有金属合金管材加工中不可缺少的一个工序。当管材直径过小，由于液体表面张力存在，导致酸液在管材内表面流动困难，达不到对管材酸洗除污的效果。

而传统的酸洗设备为解决这一问题，通常设有高位盛放酸液的敞口槽体，使酸液经管道流经稀有金属管材内部，达到酸洗目的。这种方法适用于小批量，但对于工业化生产不适用。首先高位酸槽必须尺寸很大，一旦发生泄露事故，不但维修困难，而且易发生伤人事故。况且酸洗后的废酸自流到地坑中废酸槽。酸液使用率低，而且厂房酸雾弥漫，对其他设备造成损失。生产环境极其恶劣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备。该设备能够针对核用稀有金属及其合金细管进行酸洗工作，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备，其特征在于，包括储酸槽、加压罐、汇流罐、导流槽、酸水收集器和废酸槽，所述储酸槽与加压罐连接，所述加压罐与储气罐连接，所述汇流罐的两端封闭，且其一侧与加压罐、储气罐和储水罐连接，另一侧设置有多个与稀有金属管材或稀有金属合金管材一端连接的接口，所述稀有金属管材或稀有金属合金管材的另一端深入导流槽内，所述导流槽的底端设置有出口，所述酸水收集器位于所述出口下方且其底部设置有与储酸槽连通的第一通道和与废酸槽连通的第二通道，所述酸水收集器内设置有通过气缸驱动运动的转换槽，所述转换槽的底部设置有通孔；连接储酸槽和加压罐的管路上设置有第一阀门，所述加压罐上开设有排气口，所述排气口处设置有第二阀门，连接加压罐与储气罐的管路上设置有第三阀门，连接汇流罐与加压罐的管路上设置有第四阀门，连接汇流罐与储气罐的管路上设置有第五阀门，连接汇流罐与储水罐的管路上设置有第六阀门。

上述的稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备，其特征在于，所述汇流罐、导流槽和酸水收集器均安装在工作槽内，所述工作槽的顶部设置有盖板。

上述的稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备，其特征在于，所述接口与稀有金属管材或稀有金属合金管材紧密配合。

上述的稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备，其特征在于，所述第一阀门为手动阀，所述第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门均为电磁阀。

上述的稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备，其特征在于，所述接口的数量均为3～10个。

上述的一种稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备，其特征在于，所述导流槽为下斜式结构。

另外，本发明还提供了一种利用上述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将待酸洗的管材安装在接口上，将酸液加入储酸槽中，然后打开第一阀门和第二阀门，使酸液注入到加压罐中，之后关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门，向加压罐内充气，待加压罐内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门；

步骤二、酸洗：利用气缸驱动转换槽运动，使酸水收集器与储酸槽连通，然后打开第四阀门，利用加压罐中的酸液对管材的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器返回至储酸槽中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门，打开第二阀门泄压；

步骤三、水洗：利用气缸驱动转换槽运动，使酸水收集器与废酸槽连通，然后关闭第二阀门，打开第六阀门，利用储水罐中的水对管材的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器收集至废酸槽中；水洗完毕后关闭第六阀门，打开第二阀门泄压；

步骤四、气吹：关闭第二阀门，打开第五阀门，利用储气罐中的气体对管材的内表面进行气吹处理，直至将管材的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明相对现有酸洗设备能够针对稀有金属细管进行酸洗工作。

2、本发明对工作环境有较大改善；操作工工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫；对身体健康没有任何危害。

3、本发明中，酸液带压流经需清洗管材内壁进行清洗，带压酸洗效果显著。

4、本发明中，酸液回收率高达95％。

5、本发明酸洗后的管材经水洗、气吹后，可快速进行下一道工序。不用等待酸液、水自然蒸发，再进行下一工序，增强了工序之间紧促性。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明酸洗设备的结构示意图。

图2为本发明酸洗设备中汇流罐、导流槽与管材的连接关系示意图。

图3为本发明酸洗设备中酸水收集器与气缸的连接关系示意图。

附图标记说明:

1—储酸槽； 2—加压罐； 3—储气罐；

4—储水罐； 5—汇流罐； 5-1—接口；

6—导流槽； 7—酸水收集器； 7-1—转换槽；

7-2—第一通道； 7-3—第二通道； 7-4—通孔；

8—气缸； 9-1—第一阀门； 9-2—第二阀门；

9-3—第三阀门； 9-4—第四阀门； 9-5—第五阀门；

9-6—第六阀门； 10—废酸槽；11—工作槽；

12—管材。

具体实施方式

本发明稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗设备通过实施例1进行描述。

实施例1

如图1、图2和图3所示，本发明酸洗设备包括储酸槽1、加压罐2、汇流罐5、导流槽6、酸水收集器7和废酸槽10，所述储酸槽1与加压罐2连接，所述加压罐2与储气罐3连接，所述汇流罐5的两端封闭，且其一侧与加压罐2、储气罐3和储水罐4连接，另一侧设置有多个与管材12一端连接的接口5-1，所述管材12的另一端深入导流槽6内，所述导流槽6的底端设置有出口，所述酸水收集器7位于所述出口下方且其底部设置有与储酸槽1连通的第一通道7-2和与废酸槽10连通的第二通道7-3，所述酸水收集器7内设置有通过气缸8驱动运动的转换槽7-1，所述转换槽7-1的底部设置有通孔7-4；连接储酸槽1和加压罐2的管路上设置有第一阀门9-1，所述加压罐2上开设有排气口，所述排气口处设置有第二阀门9-2，连接加压罐2与储气罐3的管路上设置有第三阀门9-3，连接汇流罐5与加压罐2的管路上设置有第四阀门9-4，连接汇流罐5与储气罐3的管路上设置有第五阀门9-5，连接汇流罐5与储水罐4的管路上设置有第六阀门9-6。

本发明首先分别设置了酸、气和水的储藏罐体，然后通过汇流罐5的设置，使其一侧与加压罐2、储气罐3和储水罐4连接，另一侧与多个管材12连接，并且在相关管路上设置多个阀门，因此在使用过程中能够通过阀门的切换实现酸洗、水洗、气吹按要求进行转换。加压罐2的设置能够使酸液带压流经需清洗管材内壁进行清洗，带压酸洗效果显著。酸水收集器7的设置不仅能够实现酸液的有效循环，还能实现废酸和废水的及时排出至废酸槽10，从而不会发生泄露事故，显著降低了安全事故的发生率，酸液使用率高，厂房不会出现酸雾弥漫，对其他设备无损失，生产环境得到极大改善。

本实施例中，所述汇流罐5、导流槽6和酸水收集器7均安装在工作槽11内，所述工作槽11的顶部设置有盖板。

工作槽11和盖板的设计能够使工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害。

本实施例中，所述接口5-1与管材12紧密配合，从而保证酸洗质量，防止酸雾、酸气弥漫。

本实施例中，所述第一阀门9-1为手动阀，所述第二阀门9-2、第三阀门9-3、第四阀门9-4、第五阀门9-5和第六阀门9-6均为电磁阀。

本实施例中，所述接口5-1的数量均为3～10个。

如图2所示，本实施例中所述导流槽6为下斜式结构。该结构能够使酸液经管材流出后尽快得到循环使用或回收处理。

本发明稀有金属管材及稀有金属合金管材酸洗方法通过实施例2至8进行描述。

实施例2

结合图1至图3，本实施例利用如实施例1所述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将多根待酸洗的管材12一端安装在接口5-1上，另一端深入至导流槽6中，将酸液加入储酸槽1中，然后打开第一阀门9-1和第二阀门9-2，使酸液注入到加压罐2中，之后关闭第一阀门9-1和第二阀门9-2，打开第三阀门9-3，向加压罐2内充气，待加压罐2内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门9-3；

本实施例中，待酸洗的管材12具体为钛管，管材内径为20mm，管材长度为2000mm，一次酸洗的管材12的数量为10根(与接口5-1的数量相等)，本实施例所使用的酸液为氢氟酸、硝酸和水的混合酸液，其中HNO₃的质量百分比浓度为30％，HF的质量百分比浓度为10％，本实施例储气罐3中所储存的气体为压缩空气；

步骤二、酸洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与储酸槽1连通，然后打开第四阀门9-4，利用加压罐2中的酸液对管材12的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器7返回至储酸槽1中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门9-4，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，酸洗的时间为30s；

步骤三、水洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与废酸槽10连通，然后关闭第二阀门9-2，打开第六阀门9-6，利用储水罐4中的水对管材12的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器7收集至废酸槽10中；水洗完毕后关闭第六阀门9-6，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，水洗的时间为10s；

步骤四、气吹：关闭第二阀门9-2，打开第五阀门9-6，利用储气罐3中的气体对管材12的内表面进行气吹处理，直至将管材12的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材12；本实施例中，气吹的时间为30s。

本实施例对稀有金属及其合金细管进行酸洗工作时，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

实施例3

结合图1至图3，本实施例利用如实施例1所述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将多根待酸洗的管材12一端安装在接口5-1上，另一端深入至导流槽6中，将酸液加入储酸槽1中，然后打开第一阀门9-1和第二阀门9-2，使酸液注入到加压罐2中，之后关闭第一阀门9-1和第二阀门9-2，打开第三阀门9-3，向加压罐2内充气，待加压罐2内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门9-3；

本实施例中，待酸洗的管材12具体为钛合金管，管材内径为15mm，管材长度为1800mm，一次酸洗的管材12的数量为8根(与接口5-1的数量相等)，本实施例所使用的酸液为氢氟酸、硝酸和水的混合酸液，其中HNO₃的质量百分比浓度为40％，HF的质量百分比浓度为8％，本实施例储气罐3中所储存的气体为压缩空气；

步骤二、酸洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与储酸槽1连通，然后打开第四阀门9-4，利用加压罐2中的酸液对管材12的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器7返回至储酸槽1中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门9-4，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，酸洗的时间为10s；

步骤三、水洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与废酸槽10连通，然后关闭第二阀门9-2，打开第六阀门9-6，利用储水罐4中的水对管材12的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器7收集至废酸槽10中；水洗完毕后关闭第六阀门9-6，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，水洗的时间为30s；

步骤四、气吹：关闭第二阀门9-2，打开第五阀门9-6，利用储气罐3中的气体对管材12的内表面进行气吹处理，直至将管材12的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材12；本实施例中，气吹的时间为10s。

本实施例对稀有金属及其合金细管进行酸洗工作时，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

实施例4

结合图1至图3，本实施例利用如实施例1所述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将多根待酸洗的管材12一端安装在接口5-1上，另一端深入至导流槽6中，将酸液加入储酸槽1中，然后打开第一阀门9-1和第二阀门9-2，使酸液注入到加压罐2中，之后关闭第一阀门9-1和第二阀门9-2，打开第三阀门9-3，向加压罐2内充气，待加压罐2内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门9-3；

本实施例中，待酸洗的管材12具体为镍管，管材内径为6mm，管材长度为1500mm，一次酸洗的管材12的数量为8根(与接口5-1的数量相等)，本实施例所使用的酸液为氢氟酸、硝酸和水的混合酸液，其中HNO₃的质量百分比浓度为20％，HF的质量百分比浓度为10％，本实施例储气罐3中所储存的气体为压缩空气；

步骤二、酸洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与储酸槽1连通，然后打开第四阀门9-4，利用加压罐2中的酸液对管材12的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器7返回至储酸槽1中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门9-4，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，酸洗的时间为30s；

步骤三、水洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与废酸槽10连通，然后关闭第二阀门9-2，打开第六阀门9-6，利用储水罐4中的水对管材12的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器7收集至废酸槽10中；水洗完毕后关闭第六阀门9-6，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，水洗的时间为10s；

步骤四、气吹：关闭第二阀门9-2，打开第五阀门9-6，利用储气罐3中的气体对管材12的内表面进行气吹处理，直至将管材12的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材12；本实施例中，气吹的时间为10s。

本实施例对稀有金属及其合金细管进行酸洗工作时，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

实施例5

结合图1至图3，本实施例利用如实施例1所述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将多根待酸洗的管材12一端安装在接口5-1上，另一端深入至导流槽6中，将酸液加入储酸槽1中，然后打开第一阀门9-1和第二阀门9-2，使酸液注入到加压罐2中，之后关闭第一阀门9-1和第二阀门9-2，打开第三阀门9-3，向加压罐2内充气，待加压罐2内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门9-3；

本实施例中，待酸洗的管材12具体为镍合金管，管材内径为12mm，管材长度为1210mm，一次酸洗的管材12的数量为5根(与接口5-1的数量相等)，本实施例所使用的酸液为氢氟酸、硝酸和水的混合酸液，其中HNO₃的质量百分比浓度为30％，HF的质量百分比浓度为10％，本实施例储气罐3中所储存的气体为压缩空气；

步骤二、酸洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与储酸槽1连通，然后打开第四阀门9-4，利用加压罐2中的酸液对管材12的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器7返回至储酸槽1中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门9-4，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，酸洗的时间为30s；

步骤三、水洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与废酸槽10连通，然后关闭第二阀门9-2，打开第六阀门9-6，利用储水罐4中的水对管材12的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器7收集至废酸槽10中；水洗完毕后关闭第六阀门9-6，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，水洗的时间为30s；

步骤四、气吹：关闭第二阀门9-2，打开第五阀门9-6，利用储气罐3中的气体对管材12的内表面进行气吹处理，直至将管材12的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材12；本实施例中，气吹的时间为30s。

本实施例对稀有金属及其合金细管进行酸洗工作时，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

实施例6

结合图1至图3，本实施例利用如实施例1所述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将多根待酸洗的管材12一端安装在接口5-1上，另一端深入至导流槽6中，将酸液加入储酸槽1中，然后打开第一阀门9-1和第二阀门9-2，使酸液注入到加压罐2中，之后关闭第一阀门9-1和第二阀门9-2，打开第三阀门9-3，向加压罐2内充气，待加压罐2内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门9-3；

本实施例中，待酸洗的管材12具体为锆合金管，管材内径为21mm，管材长度为2100mm，一次酸洗的管材12的数量为6根(与接口5-1的数量相等)，本实施例所使用的酸液为氢氟酸、硝酸和水的混合酸液，其中HNO₃的质量百分比浓度为20％，HF的质量百分比浓度为15％，本实施例储气罐3中所储存的气体为压缩空气；

步骤二、酸洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与储酸槽1连通，然后打开第四阀门9-4，利用加压罐2中的酸液对管材12的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器7返回至储酸槽1中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门9-4，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，酸洗的时间为15s；

步骤三、水洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与废酸槽10连通，然后关闭第二阀门9-2，打开第六阀门9-6，利用储水罐4中的水对管材12的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器7收集至废酸槽10中；水洗完毕后关闭第六阀门9-6，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，水洗的时间为15s；

步骤四、气吹：关闭第二阀门9-2，打开第五阀门9-6，利用储气罐3中的气体对管材12的内表面进行气吹处理，直至将管材12的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材12；本实施例中，气吹的时间为15s。

本实施例对稀有金属及其合金细管进行酸洗工作时，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

实施例7

结合图1至图3，本实施例利用如实施例1所述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将多根待酸洗的管材12一端安装在接口5-1上，另一端深入至导流槽6中，将酸液加入储酸槽1中，然后打开第一阀门9-1和第二阀门9-2，使酸液注入到加压罐2中，之后关闭第一阀门9-1和第二阀门9-2，打开第三阀门9-3，向加压罐2内充气，待加压罐2内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门9-3；

本实施例中，待酸洗的管材12具体为钛合金管，管材内径为21mm，管材长度为4000mm，一次酸洗的管材12的数量为4根(与接口5-1的数量相等)，本实施例所使用的酸液为氢氟酸、硝酸和水的混合酸液，其中HNO₃的质量百分比浓度为30％，HF的质量百分比浓度为10％，本实施例储气罐3中所储存的气体为压缩空气；

步骤二、酸洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与储酸槽1连通，然后打开第四阀门9-4，利用加压罐2中的酸液对管材12的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器7返回至储酸槽1中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门9-4，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，酸洗的时间为10s；

步骤三、水洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与废酸槽10连通，然后关闭第二阀门9-2，打开第六阀门9-6，利用储水罐4中的水对管材12的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器7收集至废酸槽10中；水洗完毕后关闭第六阀门9-6，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，水洗的时间为10s；

步骤四、气吹：关闭第二阀门9-2，打开第五阀门9-6，利用储气罐3中的气体对管材12的内表面进行气吹处理，直至将管材12的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材12；本实施例中，气吹的时间为10s。

本实施例对稀有金属及其合金细管进行酸洗工作时，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

实施例8

结合图1至图3，本实施例利用如实施例1所述设备对稀有金属管材及稀有金属合金管材进行酸洗的方法包括以下步骤：

步骤一、准备工作：将多根待酸洗的管材12一端安装在接口5-1上，另一端深入至导流槽6中，将酸液加入储酸槽1中，然后打开第一阀门9-1和第二阀门9-2，使酸液注入到加压罐2中，之后关闭第一阀门9-1和第二阀门9-2，打开第三阀门9-3，向加压罐2内充气，待加压罐2内的压力升至0.1MPa后关闭第三阀门9-3；

本实施例中，待酸洗的管材12具体为锆管，管材内径为25mm，管材长度为4800mm，一次酸洗的管材12的数量为3根(与接口5-1的数量相等)，本实施例所使用的酸液为氢氟酸、硝酸和水的混合酸液，其中HNO₃的质量百分比浓度为10％，HF的质量百分比浓度为15％，本实施例储气罐3中所储存的气体为压缩空气；

步骤二、酸洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与储酸槽1连通，然后打开第四阀门9-4，利用加压罐2中的酸液对管材12的内表面进行酸洗，酸洗后的溶液经酸水收集器7返回至储酸槽1中循环使用；酸洗完成后，关闭第四阀门9-4，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，酸洗的时间为20s；

步骤三、水洗：利用气缸8驱动转换槽7-1运动，使酸水收集器7与废酸槽10连通，然后关闭第二阀门9-2，打开第六阀门9-6，利用储水罐4中的水对管材12的内表面进行水洗，水洗后的溶液经酸水收集器7收集至废酸槽10中；水洗完毕后关闭第六阀门9-6，打开第二阀门9-2泄压；本实施例中，水洗的时间为20s；

步骤四、气吹：关闭第二阀门9-2，打开第五阀门9-6，利用储气罐3中的气体对管材12的内表面进行气吹处理，直至将管材12的内表面吹干为止，最终得到酸洗后的管材12；本实施例中，气吹的时间为20s。

本实施例对稀有金属及其合金细管进行酸洗工作时，工作环境几乎没有酸雾、酸气弥漫，对身体健康没有任何危害，酸洗效果显著，酸液回收率高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。