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特气输送控制管理系统中应如何明智的选择管路材质及尺寸?


发布时间: 2024-10-07 作者: 聚四氟乙烯产品知识

  在特气系统中,所输送的气体均是高纯度、高洁净的气体,需通过管路输送到用气点(pou),为了达到气体的纯度要求,在气体出口指标一定的情况下,我们则更需要重视系统中配管的材料需用和施工质量。

  对特气管路而言,影响气体质量的管路材料的主要特性是:气体渗透性、出气速率、吸附性、表面粗糙度和耐磨性、抗腐蚀性。

  先讲讲什么是气体的渗透性,气体从压力(或分压力)高的一侧透过材料向压力(分压力)低的一侧流入的现象称为气体渗透。

  因为空气中氧气和氮气分压力最大、气体分子比较小,管道材料对气体的渗透性主要体现氧气和氮气的渗透,一般对氧气的渗透测试比较多。对于输送PPM级及更高纯度要求的气体,从气体渗透角度必须选用不锈钢管或者钢管,如果不恰当地选用了不符合标准要求的管道材料,那么,无论我们采取什么净化手段,都将是无济于事。

  材料冶炼过程形成的管道材料晶间或者晶格内部存在着某些杂质,如氮、碳氢化合物等,在高纯气体输送过程中,这些杂质会缓慢地释放开来,污染高纯气体,尤其是杂质要求在ppb以上级的高纯气体。通常低碳不锈钢管的出气速率极低。

  由于水分等杂质是极性分子,吸附性很强。橡胶、塑料或一些表面粗糙的材料极易吸附水分等杂质,铜材对水吸附性极强,使用这一些材料输送高纯气体易被污染,除了输送ppm级以下的氧气会使用紫铜管外,高纯气体都不采用铜管和塑料管,气体会接触到的垫片、填料也不得采用橡胶、塑料材料(包括聚四氟乙烯)。

  为了确保输送的气体纯净度,要求管道材料内表面有一个极高的光洁度,这样做才能够防止污染粒子及湿气在管壁滞留,可以在吹扫时非常容易吹净。管材比较光洁而且耐磨,可以在气流高速冲刷下,产生的金属粒子就少,不锈钢比铜管产生粒子要少,所以不锈钢管耐磨性优于钢管。

  微电子生产中,常常使用一些腐蚀性很强的气体,这时在管路材质选择上一定要采用耐腐蚀的管材,否则管道会被腐蚀,轻则表面产生锈斑,重则管道大面积剥落、穿孔,不但污染气体,还会发生安全事故。

  为了进一步改善管道材料特性,对管道内表明上进行处理,一般有三种方法:酸洗钝化(AP)、光亮退火(BA)和电解抛光(EP)处理。试验资料和实践都证明,通过表面处理后,管道材料的粗糙度减小,气速率降低,表面吸附性减弱。

  纯度在99.99%以内的气体管道,采用10#或20#无缝钢管(内表面镀锌或纯化处理)、铜管。镀锌管道采用螺纹连接。总杂质含量≤10—100ppm的气体管道,采用304不锈钢光亮退火管(304BA)、304不锈钢管纯化处理(304AP)、紫铜管。管道采用焊接连接,能够使用对接焊、承插焊或套管焊接。总杂质含量≤1-1oppm的气体管道,采用316L不锈钢光亮退火管(316LBA)、316L不锈钢电抛光管(304EP)。

  管道连接采用焊接, 内壁无瘢痕的对接焊,高纯氩气保护焊。总杂质含量≤lppm的高纯气体管道,一定要采用316L不锈钢电抛光管(3l6LEP)。管道连接采用焊接,内壁无瘢痕的对接焊,高纯氩气保护焊,在专用的洁净室内进行。

  不锈钢管道标准有美标(ANSI)、日标(JIS)、德标(DIN)、英标(BS)、韩标(KS)在特气系统输送中最常用的是美标和日标。

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