一、气体管道的连接
1.气体管道的连接目前都是采用焊接,主要是能确保管道连接的严密性。镀锌钢管一般是螺纹连接,由于施工较麻烦且严密性比焊接要难以保证,有少数单位采用焊接,它带来的问题是破坏了管道原有的镀锌层,容易生锈,焊接时出现有刺激性的异味对人体有害,而且管道内壁有脱落的镀层给吹扫带来困难并污染气体,为此规定镀锌钢管采用螺纹连接。
不锈钢管承插焊连接的好处是便于管道对中,方便焊接,缺点是由于管道与承插件之间有间隙,产生死角,吹扫时不易吹除干净。对高纯气体要求高和严格的生产工艺会影响其产品质量,为此规定采用对接焊并要求内壁无焊缝,它是氩弧焊接时不施加不锈钢焊丝,利用焊件本身熔化填满焊缝。
2.管道与设备采用软管连接时规定采用金属软管,以往有些单位采用非金属软管两端加卡箍固定,优点是软管连接管道柔软,长度随意,连接方便,但由于非金属管道对气体和水的渗透性和吸附性都比金属管道差,而且易老化变形,极易造成气体渗漏影响气体质量。现在不锈钢金属软管品种多、规格全、连接方式多样、使用寿命长,尤其对高纯气体不造成污染等优点,但价格较贵,综合比较是合适的,为此推荐宜采用金属软管。
3.高纯气体管道与阀门连接的密封材料采用金属垫或双卡套。具体选择要随生产工艺对高纯气体质量的要求和气体本身特性决定。金属垫的密封型式严密性好、气体不渗漏和污染,通常用于高纯氢或氮氢混合气系统以及要求气体杂质十分严格的生产工艺,如集成电路亚微米技术的前工序的各种气体管道;而干燥压缩空气管道则是采用双卡套形式。
目前,国内气体管道的螺纹和法兰连接的密封材料已较普遍采用聚四氟乙烯制作;铅油麻丝类作为螺纹连接密封材料对高纯气体管道是严禁使用的。
二、管道的材料和阀门
1.气体管道的材料、内壁处理和阀门的选用是根据不同的生产工艺对气体纯度、露点和洁净度的不同要求而异。以集成电路生产为例,其生产工艺复杂,加工精细,是高精密的工艺技术,不但要求有洁净的生产环境,而且对生产中的水、气体、化学试剂等方面都提出了特殊和严格的要求。集成电路通常分为前工序—芯片制造工艺,后工序—芯片封装测试工艺。前工序决定了电路的性能,后工序将前工序加工的芯片,经过划片、封装、测试等一系列加工成为实用性的单块集成电路,可见,前工序对气体纯度、杂质含量等要求要比后工序对气体纯度的要求更高和更严格,相应的输送管道的材料和对管道材料内壁处理要求、阀门的选用也就不尽相同。即使集成电路生产,随着生产技术的发展,从微米技术进入到亚微米(小于1μm)和深亚微米(小于0.35μm)生产,对气体中杂质和露点要求极为严格,需要达到ppb、ppt级,尘埃粒径要控制小于0.1~0.05μm的粒子,因此需要相应高质量的输送管道和阀门。
不同材质或同一材质管道内壁处理方法不同价格相差甚大,如某工程拟引进316L材质的不锈钢管,内壁电抛光处理要比未经处理的价格高出1.6~2.1倍。同一材质内壁处理后达到的粗糙度不同,价格相差也达1.3~1.6倍。对接焊形式不锈钢隔膜阀与球阀价格比较,隔膜阀比球阀高1.9~2倍。
因此管道材料、内壁处理和阀门的型式的选用要根据具体的生产工艺区别对待,这样才能做到既满足生产工艺要求又经济合理。
2.根据对国内洁净厂房使用情况的调查,大多数工厂高纯气体管道是采用不锈钢管,因为它具有化学稳定性好,渗透性小,吸附性差等特性,输送的气体质量能满足生产工艺的要求。
阀门的严密性好坏是影响气体纯度的重要因素之一。国内多数洁净厂房和某些引进或合资项目的高纯气体管道阀门基本,上都是采用不锈钢材质,阀门类型有隔膜阀、波纹管阀和球阀。波纹管阀比球阀严密性好,隔膜阀除严密性好外还具有阀体死体积小,易吹除,因此适用于气体纯度要求极高,而且严格的生产工艺或危险性大的气体。
例如上海某集成电路厂前工序(0.35μm)技术,芯片直径203mm,要求高纯气体中杂质含量均要小于10ppb,氮、氢、氧、氩气体管道采用进口SS316L内壁电抛光处理(通称EP管)。316L是低碳不锈钢管,其使用原因是防止钢材中碳组分的析出及吸附或释放杂质气体,影响气体纯度并导致产品成品率下降。阀门是隔膜阀CajonVCR密封连接形式。又如深圳某公司集成电路后工序,气体纯度要求99.999%、露点-70℃,氮气、氮氢混合气、氧气管道均采用SS304不锈钢管,国内合资企业进行电抛光处理,阀门为进口球阀,双卡套连接。
为此,规定按生产工艺和对气体纯度要求选用合适的不锈钢管材和阀门。
3.干燥压缩空气露点低于-70℃时,应采用不锈钢管内壁经抛光处理,并非规定要进行电抛光,而是可以采用机械抛光,化学抛光俗称光亮抛光,因为表面光亮水分不易被吸附、滞留在管道表面,而且极易被吹除干燥,对输送低露点的气体是十分必要的。

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