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1、 高纯气体输送系统介绍高纯气体输送系统介绍高纯气体输送系统介绍高纯气体输送系统介绍 Date 时间： 2010-1-31 Rev 版次： V1 上海昆腾洁净工程有限公司 高纯气体输送系统高纯气体输送系统高纯气体输送系统高纯气体输送系统介绍目录介绍目录介绍目录介绍目录 一一一一、 输送设备介绍输送设备介绍输送设备介绍输送设备介绍 1. 气体基本物化知识 2. 气体存储设备的分类及相关知识 3. 气体输送设备的分类及应用 4. 气体辅助设备的介绍 5. 设备安装的特点 二二二二、 输送系统管道材料介绍输送系统管道材料介绍输送系统管道材料介绍输送系统管道材料介绍 1. 不锈钢材料分类 2. 常用材料
2、的分类 三三三三、 输送系统设计介绍输送系统设计介绍输送系统设计介绍输送系统设计介绍 1. 设计的基本参数 2. 基本系统结构 3. 设计系统介绍 四四四四、 气体监控系统介绍气体监控系统介绍气体监控系统介绍气体监控系统介绍 1. 气体的危害 2. 气体监控系统的介绍 3. 气体监控系统的分类 4. 公司 GSCS 产品介绍及差别 5. 案例分析 五五五五、 系统施工安装技术系统施工安装技术系统施工安装技术系统施工安装技术 1. 施工安装标准程序 2. 施工质量、安全要求 3. 气体系统施工注意事项 4. 案例分析 六六六六、 系统测试系统测试系统测试系统测试、验收验收验收验收 1. 气体系统
3、测试分类及标准 2. 项目验收的策划 3. 经验分享 七七七七、 各行业应用的介绍及特点各行业应用的介绍及特点各行业应用的介绍及特点各行业应用的介绍及特点 第一章 气体输送设备介绍 一一一一、 气体基本物化知识气体基本物化知识气体基本物化知识气体基本物化知识 元素周期表中的所有元素都是以以下形态之一存在的： ? 固体 Solid ? 液体 Liquid ? 气体 Gas 气体是物质的一个形态。 气体与液体一样是流体：它可以流动，可变形。与液体不同的是气体可以被压缩。假如没有限制（容器）的话，气体可以扩散，其体积不受限制。气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。气态物质的原子或分子的动能比较高
4、。 气体形态可过通其体积、温度和其压强所影响。这几项要素构成了多项气体定律，而三者之间又可以互相影响。 1 气体的分类气体的分类气体的分类气体的分类 气体根据原子的结构、存在的形式、气体的化学性质等可进行不同的分类 1.1 按照存在的形式可分为 ? 永久性气体 或 低温气体（N2, He, and Ar） ? 液态压缩气体（CO2, HCl，NH3 等） 1.2 按照危险性可分为 ? Hazardous Gas 危险性气体 1.1.1 Flammable Gas 可燃气体可燃气体可燃气体可燃气体 1.1.2 Corrosive Gas 腐蚀性气体腐蚀性气体腐蚀性气体腐蚀性气体 1.1.3 To
5、xic Gas 毒性气体毒性气体毒性气体毒性气体 ? None-Hazard Gas 无危险性气体 1.1.1 Oxidizing Gas 氧化性气体氧化性气体氧化性气体氧化性气体 1.1.2 Inert Gas 惰性气体惰性气体惰性气体惰性气体 请举例不同化学性质的气体并分析及危害请举例不同化学性质的气体并分析及危害请举例不同化学性质的气体并分析及危害请举例不同化学性质的气体并分析及危害 考虑到气体的兼容性，不同的压缩气体需分类放置。 ? 可燃性气体和氧化性气体 ? 酸性气体和碱性气体 二二二二、 气体存储设备的分类气体存储设备的分类气体存储设备的分类气体存储设备的分类 因气体的可扩散性，我
6、们目前常用的气体基本都是经过压缩后存储于固定容器内。压缩气体的定义是： ? 任何在容器内绝对压力达到 40 Psi at 21的气体 ? 或压强达到 104 psia at 54.4 ? 或蒸汽压力达到 40 PSIA at 37.7的可燃性液体 压缩气体是一种能量储存方式，因此具有潜在的释放危险。 除普通钢瓶（50L 及以下）和液罐包装形式的气体外，还有多种类的气体都普遍采用大包装容器，包括 Y-钢瓶（450L），T-钢瓶（980L），集装格（940L），ISO 罐（22,500L），鱼雷车（13,400L）等。 以下介绍几种常见的气体存储设备： 2.1 钢瓶 从结构上分类有无缝气瓶和焊接气
7、瓶； 从材质上分类有钢质气瓶 （含不锈钢气瓶） ，铝合金气瓶，复合气瓶、其他材质气瓶，从充装介质上分类为永久性气体气瓶，液化气体气瓶，溶解乙炔气瓶；从公称工作压力和水压试验压力上分类有高压气瓶、低压气瓶。 2.2 杜瓦 杜瓦瓶（Dewar）是储藏液态气体，低温研究和晶体元件保护的一种较理想容器和工具。杜瓦是一个双层容器，两层壁间的空气抽掉，形成真空。真空能防止对流和传导散热，因此杜瓦中的的液体，温度不易发生变化。 杜瓦的尺寸和压力并不是都一样。 2.3 液罐 Tank 液罐 ? 多用于易于液化气体 ? 低温 ? 体积膨胀率大 ? 会产生气雾 2.4 Tube Trailer 鱼雷车（用于大宗高
8、压难于液化气体） 2.5 Bundle 集气格（用于高压难于液化气体） 气体液化知识 气体在容器的存储以两种形态存在， ? 高压气体钢瓶特性 ? 指常温下不可压缩液化的气体 ? 钢瓶内压力随使用时间减少 ? 钢瓶压力随温度升高而升高 ? 液化气体钢瓶特性 ? 指常温下可压缩液化的气体或常温下为液体者 ? 钢瓶使用的压力在所有液体气化前保持不变 ? 钢瓶内液体饱和蒸气压力随温度升高而升高 气体体积随温度及压力改变, 因此要比较不同温度下气体的质量必须在同一温度及条件下比较 等压条件下等压条件下等压条件下等压条件下, 温度升高体积膨胀温度升高体积膨胀温度升高体积膨胀温度升高体积膨胀 等温条件下等温
9、条件下等温条件下等温条件下, 压力升高体积变小压力升高体积变小压力升高体积变小压力升高体积变小 一般而言, 大部分的液化气体蒸发或汽化后的行为均符合理想气体, 因此液化气体汽化后的体积可用理想气体方程式计算其体积 : PV = n RT= (w / M) R T= ( d v ) RTM P : 压力; 以atm表示 V : 汽化后的体积 m3 n : 气体莫耳数 w : 液体重量; 以kg表示 M: 莫耳分子量 (N2=28, O2=32; Ar=40 kg/kmol) R : 理想气体常数; 0.082 (atm.m3/kmol.k) T : 绝对温度 (oC + 273.15) d :
10、液体密度(kg / m3) v : 液体体积 (m3) 试计算 24 kg 的 N2O 特殊气体钢瓶, 容器内的 N2O 经汽化后释放到大气中(35), 1 atm)的体积为何? (N2O 分子量 M= 44 (kg/k mol) 三三三三、 气体设备的分类气体设备的分类气体设备的分类气体设备的分类 超高纯行业的工艺需要用到高纯净的特种气体，例如硅烷、氯气、氨气、笑气、磷烷、硼烷、四氟化碳、三氟甲烷、氦气、氩气、六氟化硫等。由于行业对气体的纯净度和流量控制精度要求极高，而且气体中有部分为易燃易爆或具有强腐蚀性剧毒性的特气，部分还具有高压、低温、排氧等特性，因此储存、输送以及使用上述高纯气体需用
11、到洁净度好、密封性能优越、可以对气体流量进行测量和精确控制、可以实现气体压力的可控调节等功能的设备。 3.1. 气瓶柜气瓶柜气瓶柜气瓶柜(Gas Cabinet)/气瓶架气瓶架气瓶架气瓶架(Gas Rack) 气柜的设计主要是为了安全存储和操作高纯剧毒，可燃，自燃，腐蚀性，氧化性，易反应的钢瓶气体。该设备能够保证在更换钢瓶或有毒气体泄漏时操作人员的人身安全。气柜必须正确连接在连续工作的排风系统中，以提供安全的操作环境。而柜体在钢瓶，钢瓶接口，钢瓶盘管，气体面板泄漏时提供有效的隔离和保护。排风系统能够将泄漏的毒气从柜体排放至安全的尾气处理系统中。 气柜配置了 2.6 毫米的钢板柜体并在表面涂有抗
12、腐蚀涂料。同时可视窗口采用钢丝网安全玻璃窗组装而成。同时根据气体的危险性质,可配置其它安全部件(过流信号开关/红外紫外火焰探测器/高温探头/消防水等) 气瓶架适用于无危险性气体，包括惰性气体和氧化性气体。 3.2. 阀门分流箱阀门分流箱阀门分流箱阀门分流箱(Valve Manifold Box)和阀门分流盘和阀门分流盘和阀门分流盘和阀门分流盘(Valve Manifold Panel) 多用点时，气体还需经过 VMB 或 VMP 分路供应。用户根据工艺要求对分流数和分流压力流量进行设定。气体在分流盘上进行调节后达到工艺设备对气体的精确要求后再分流到各用气点。 3.3. 大宗特种气体输送系统大宗
13、特种气体输送系统大宗特种气体输送系统大宗特种气体输送系统(BSGS) 大规模供气系统主要针对大规模量产的 8-12 英寸超大规模集成电路厂，100MW 以上的太阳能电池生产线（气体种类包括 NH3） ，发光二极管的磊晶工序线、5 代以上液晶显示器工厂、光纤、硅材料外延生产线等行业。它们的用气需求量大，对稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产提出最严格的要求。 大宗特气供应系统（BSGS）采用全自动 PLC 控制器，彩色触摸屏；气体面板采用气动阀门和压力传感器，可实现自动切换，自动氮气吹扫，自动真空辅助放空；多重安全防护措施，泄漏侦测，远程紧急切断；专用氮气吹扫起源等等。特种气体采用独立气源，多用
14、点采用 VMB 或 VMP 分路供应，VMB 或 VMP 采用支路气动阀，氮气吹扫，真空辅助排空等。由于 BSGS 气源总量大，多采用独立的气体房，独立的抽风系统。 全自动全自动全自动全自动 3 瓶柜照片瓶柜照片瓶柜照片瓶柜照片(仅供参考仅供参考仅供参考仅供参考) 根据客户对于生产的要求不同，气体设备的配置分全自动、半自动、手动形式。 四四四四、 其他其他其他其他辅助辅助辅助辅助设备的分类设备的分类设备的分类设备的分类 4.1. 过滤器 ? 按滤芯分： PTFE / PFA ； Ni; Ceramic; 硅纤维 ? 按装配形式： 可更换滤芯 housing、Line Filter; Gaske
15、t Filter ? 按气体输送位置：Bulk Filter, Line Filter, POU Filter ? 最高等级 0.003um ? 颗粒捕获率可高达 9 LRV ? Filter 测试一般仅针对 0.1um ? 电子行业气体过滤器寿命判断一般不能依照压差, 需依照出口颗粒度指标-CQC. （建议 2 年寿命) ? 不同的介质需考虑不同过滤滤芯 ? 过滤器尺寸一般小于或等于连接管道输送尺寸 4.1.1. PTFE/PFA Filter:应用最广泛，基本满足工艺需求。 4.1.2. Ceramic Filter 应用一般，成本较低，存在加工难度 4.1.3. Ni Filter 应用
16、广泛，等级高，成本高，寿命长，几乎使用所有气体介质 4.2. 纯化器 气体纯化器是在一定条件下脱除气体中杂质的装置。 纯化器根据催化原理不同，可分为催化吸附式，吸气剂型，深冷吸附式，对于氢气有专门的钯管纯化器。 4.3. 分析设备(CQC) 分析设备主要检测纯化器后端管道内的气体的水分、氧份、颗粒的指标情况。 目前基本在 IC 半导体行业会安装。 五五五五、 设备安装的特点设备安装的特点设备安装的特点设备安装的特点 气体房规划气体房规划气体房规划气体房规划 气体房辅助设施要求气体房辅助设施要求气体房辅助设施要求气体房辅助设施要求 第二章 输送系统材料介绍 一一一一、 金金金金属材料属材料属材料
17、属材料 1.1. 不锈钢部分 1.1.1. 不锈钢综述 钢是含碳量在 0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过 1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。 常用不锈钢的分类和用途如下： 钢号 特性 用途 奥奥奥奥 氏氏氏氏 体体体体 钢钢钢钢 304 18Cr-8Ni 作为一种用途广泛的钢， 具有良好的耐蚀性、 耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象 （无磁性， 使用温度-196800） 。家庭用品（1、2 类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸） ，汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品） ，医疗器具，建材，化学，
18、食品工业，农业，船舶部件 304L 18Cr-8Ni-低碳 作为低 C 的 304 钢， 在一般状态下， 其耐蚀性与 304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196800。 应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件 316 18Cr-12Ni-2.5Mo 因添加 Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性） 。 海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD 杆、螺栓、
19、螺母 316L 18Cr-12Ni-2.5Mo低碳 作为 316 钢种的低 C 系列，除与 316 钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。 316 钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。 1.1.2. 典型常用不锈钢成分对比 不锈钢的化学成分不锈钢的化学成分不锈钢的化学成分不锈钢的化学成分对比表对比表对比表对比表 规格 化学成份(%) 中国 C Si Mn P S Ni Cr Mo 0Cr19Ni9 0.08 1.00 2.00 0.035 0.035 8.00-10.50 18.00-20.00 0Cr19Ni11 0.030 1.00 2.00 0.035 0.035 9.00-13.
20、00 18.00-20.00 0Cr17Ni12Mo2 0.08 1.00 2.00 0.035 0.035 10.00-14.00 16.00-18.00 2.00-3.00 0Cr19Ni14Mo2 0.030 1.00 2.00 0.035 0.035 12.00-15.00 16.00-18.00 2.00-3.00 日本 SUS304 0.08 1.00 2.00 0.040 0.040 8.00-11.00 18.00-20.00 SUS304L 0.030 1.00 2.00 0.040 0.040 9.00-13.00 18.00-20.00 SUS316 0.08 1.00
21、2.00 0.040 0.040 10.00-14.00 16.00-18.00 2.00-3.00 SUS316L 0.030 1.00 2.00 0.040 0.040 12.00-16.00 16.00-18.00 2.00-3.00 美国 Tp304 0.08 0.75 2.00 0.040 0.040 8.00-11.00 18.00-20.00 Tp304L 0.035 0.75 2.00 0.040 0.040 8.00-13.00 18.00-20.00 Tp316 0.08 0.75 2.00 0.040 0.040 11.00-14.00 16.00-18.00 2.00-
22、3.00 Tp316L 0.035 0.75 2.00 0.040 0.040 10.00-15.00 16.00-18.00 2.00-3.00 1.2. 镍、铜、孟乃尔合金等 在 UHP 系统中，一般应用于以下几种用途： 1.2.1. Brass 铜用于阀门加工接口，加工件 ? 铜与大多数气体有较好的兼容性 (如 O2) ? Copper 管道一样存在高纯管道施工工艺， 部分欧美厂后道封装习惯将铜管作为标准氮气输送材料。 ? 铜作为重金属可能对半导体某些工艺产生不良影响， 所以在超高纯领域被严格禁止！ 1.2.2. Ni 面密封垫片 镍能与铜,铁,锰,铬,硅,镁组成多种合金.其中镍铜合金是
23、著名的孟乃尔合金,它强度高,塑性好,在 750 度以下的大气中,化学性能稳定,广泛用于电气工业,真空管,化学工业,医疗器材和航海船舶工业等方面. 1.3. 哈氏合金 哈氏合金的名称源于 Hastelloy，是美国 Haynes International 公司(前身为 Haynes Stellite Works)的商标。这个是由 HAYNES 中的 HA，STELLITE 的 STELL 及 ALLOYS 中的 OY 组成的。Haynes 公司发明的第一个哈氏合金是 Hastelloy B，用于航空器的火箭喷嘴。紧跟 B 合金之后的 Hastelloy C 合金在化工工业得到迅速而广泛的应用。
24、除了在各种化工及石油化工行业扮演主要角色外，此合金还曾经应用于核能源工业及制药工业。接着，Haynes 公司继续开发出了有极好耐高温性能的 Hastelloy X 合金，并取得极大成功。随着当时喷气式飞机工业急速的增长， 这个合金成为发动机生产商的首选。 一些石化工业中的火炬也是用它制作而成的。 哈氏合金是镍基合金的一种，目前主要分为 B、C、G 三个系列，它主要用于铁基Cr-Ni 或 Cr-Ni-Mo 不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合，在国外已广泛应用于石油、化工、环保等诸多领域。 ? 目前主要分为 B、C、G 三个系列，它主要用于铁基 Cr-Ni 或 Cr-Ni-Mo 不锈钢
25、、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合。 B 系列 ：B B-2(00Ni70Mo28) B-3 C 系列 ：C C-276(00Cr16Mo16W4) C-4(00Cr16Mo16) C-22 (00Cr22Mo13W3) C-2000(00Cr20Mo16) G 系列 ： G G-3 （00Cr22Ni48Mo7Cu） G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu) ? 材料的化学成分 Ni Cr Mo Fe C Si Co Mn P S W V Cu Nb+Ta N10665 (B-2) 基 1.0 26.030 2.0 0.02 0.10 1.0 1.0 0.04 0.03 N10276
26、 (C-276) 基 14.516.5 15.0 17.0 4.07.0 0.01 0.08 2.5 1.0 0.04 0.03 3.0 4.5 0.035 N06007 (G-3) 基 21.023.5 6.0 8.0 18.021 0.015 1.0 5.0 1.0 0.04 0.03 1.5 1.52.5 0.50 ? 力学性能 哈氏合金的力学性能非常突出，它具有高强度、高韧性的特点，所以在机加工方面有一定的难度，而且其应变硬化倾向极强，当变形率达到 15%时，约为 18-8 不锈钢的两倍。哈氏合金还存在中温敏化区，其敏化倾向随变形率的增加而增大。当温度较高时，哈氏合金易吸收有害元素使它
27、的力学性能和耐腐蚀性能下降。 化学成份的影响 添加元素 特性变化 代表型号 (P;S) 切削能力 303 C (耐蚀,耐酸碱) 304 C 焊接性 ;耐晶界腐蚀能力 304L;316L Cr ,Ni 硬化性 ;冷作加工能力 305 (Mo;Cu) (耐蚀,耐酸碱) ;耐孔蚀力 316;317 (Cr;Ni) (耐酸碱;耐氧化性) 310 (Ti;Nb) 碳化物安定性 ;耐晶界腐蚀 321;347;348 二二二二、 材料甄选的准则材料甄选的准则材料甄选的准则材料甄选的准则 2.1. 管道制作方式分类 Tube is pulled through die Floating plug sizes
28、tube 13. Marking 12. Inspection 15. Shipping 11. Eddy current test 14. Packing 10. Hydrostatic test 8. Cutting / chamfering 7. Straightening 5. Degreasing 4. Cold drawing 3. Surface treatment 2. End swaging 6. Solution heat treatment 1. Mother tube 9. Acid pickling / washing Floating Plug Desired tu
29、be diameter 2.2. 处理等级说明 ? AP (acid polished) 酸洗 SS304/304L ? -内外壁酸液禁油处理 ? -纯水清洗, N2/CDA 吹干 ? -没有粗糙度指标，可能没有单独塑料包装 ? -气体输送过程中可影响纯度和颗粒度 ? -若系统对颗粒度有要求，需要现场清洗管道 ? -外观较暗，无光泽 ? -成本较低 ? BA (Bright Annealling ) 光亮退火SS304/SS316L ? -内壁光辉退火，酸液钝化处理 ? -热纯水清洗, 氮气吹干，塑料单层包装 ? -Ra 1-0.15um ? -能够满足大多数纯气的要求 ? -关键工艺对纯度有
30、影响 ? EP (Electro Polishing) 电解抛光SS316LJackson ? -电解抛光，钝化处理 (钝化可形成致密膜) ? -Ra 0.375-0.08um ? -双层包装 ? -能够满足几乎所有关键工艺气体输送 ? -VIM/VAR 材料的优点应用仍存争议 2.3. 测试标准及要素 ? 评价管道质量的常用指标 ? -管道公差：圆度、壁厚均匀度、端面处理 ? -管道包装：包装、端盖、标记、标签 ? -质量记录：Heat No, Lot No, 质量文件 ? -外 观：色泽均匀 ? 测试要素 ? 表面粗糙度 ? 合金成分 ? 焊接性能 2.4. 不同等级管道在系统中的应用 2
31、.4.1. AP (acid polished) 酸洗 SS304/304L 典型的应用系统 ? 干燥压缩空气 ? 普通(非高纯)气体系统 ? 超高纯气体套管 ? 冷却水 ? 工艺排气等 2.4.2. BA (Bright Annealling ) 光亮退火SS304/SS316L 典型的应用系统 ? 一般高纯系统(99.9999%)(如 N2/O2/Ar 等) ? 一般特气系统(如 SiH4, PH3, CF4 等). 2.4.3. EP (Electro Polishing) 电解抛光SS316L 典型的应用系统 ? 超高纯气体输送系统(如 PN2/PO2/PAr 等) ? 一般腐蚀类气体
32、系统(如 HBr, CL2, BCL3 等). 三三三三、 管道连接方式及管接件分类管道连接方式及管接件分类管道连接方式及管接件分类管道连接方式及管接件分类 目前在 UHP 行业中，最常见的连接方式有焊接、卡套连接、VCR 面密封连接、Flange 连接及其他连接方式如：KF, ISO Flange, NPT, Pipe thread 等 3.1. 卡套连接 1*10-6mbar.L/S（1ppm) 泄露率 3.2. VCR 金属面密封 1*10-9 mbar.L/S（1ppb) 泄露率 Vacuum Coupling Radius seal 3.3. 焊接式，最安全的连接方式。 3.4. N
33、PT 连接（美国制式，锥管罗纹） 3.5. ISO 228/1 平行螺纹 3.6. 插件连接 3.7. 双层管系统 ? 安全性-剧毒及特殊介质输送 ? -Gas:AsH3, H2Se 金属双层管(1/4”, 3/8” ,1/2”, ”) ? -Chemical: HF, HNO3 塑料双层管 PVC + PFA (1/2” -2”) ? -Solvent: IPA 金属双层管(1/2” 2” ) ? 工艺性-保温 ? -低温液氮/液氦/液氢: 金属双层真空管 ? (保温,防结露. 定制/特殊产品,现场组装) ? -恒温介质 如酒类酿制母液 : 金属双层真空管 ? (恒温. 定制/特殊产品,可现
34、场组装) 3.8. 附录 ? 卡套连接 ? VCR Fitting ? VCR Short Gland ? VCR Long Gland ? VCR Gasket ? VCR Nut ? VCR Cap and Plug ? KF Fitting ? Clamp ? Centering Ring ? KF Flange ? Blank Flange ? ISO Flange ? Blank ISO Flange ? Weld Flange ? ISO Clamps 3.9. 控制阀门分类 3.9.1. Ball Valve 球阀 ? 工业气体高压控制阀门 ? 一般高纯气体小流量控制阀，但不是严
35、格意义的洁净阀门 Instrumentation Ball Valve 球阀 High-purity 3-piece Ball Valve 洁净三片式球阀 3.9.2. Bellows Valve 波纹管阀 ? Bellows 特点 金属密封 无颗粒 漏率低 高纯处理 Cv 高 可配置吹扫口 自动焊接 Carten Controls Inc.Carten Controls Inc. ? Bellows 阀门应用： 高纯氧气和氢气输送系统 超高纯大宗气体输送系统 特殊工艺要求的压缩空气系统（TFT 行业) 3.9.3. Diaphragm Valve 隔膜阀 ? Dia 特点： 金属密封 无颗粒
36、 漏率低 高纯等级材料 耐压等级高 多种接口 Cv 偏低 1/4”-3/4” ? Dia 阀门应用： 超高纯大宗气体输送系统二次配控制 特种气体输送控制（气柜、VMB、VMP) 不适合 Bellows 控制的小流量环境 3.9.4. - Others 其他类别 ? Gate Valve 闸阀闸阀闸阀闸阀 ? Butterfly Valve 碟阀碟阀碟阀碟阀 ? Needle Valve 针阀针阀针阀针阀 ? Bleed Valve 阀门选型的主要依据 1. 阀门的主要作用是系统开关，选用的通用依据如下： ? 阀门材料(body, stem, seat)与介质的兼容性 ? 压力等级 ? 流量 C
37、v ? 泄露指标（Inboard, outboard, cross seat) ? 纯度指标 (内处理等级，测试等级，包装要求等) ? 连接方式 ? 使用寿命/开关次数 2. 其余针对各种产品的特殊注意点如下： ? Bellows 阀门选型要素和注意以下要点： 吹扫口及吹扫阀门 阀门处理等级(BA, EP), 接口形式 锻造较铸造本体成本高 相同的管道端口可因 Body 尺寸不同 Cv 有较大差异 吹扫口的配置设计 当今 Bellows 阀门的主流 尺寸范围: ” 6” ? Dia 阀门选型要素和注意以下要点： 工作温度范围 安装环境要求 超高纯大宗气体输送系统二次配控制 特种气体输送控制（气
38、柜、VMB、VMP) 主要应用于不适合 Bellows 控制的小流量环境 压力等级 材料级别(Body, seat, BA/EP, Ra) 流量（对应 CV 值 ) 测试指标 (漏率等) 接口尺寸形式( VCR, Tube, Mini ,etc) 手柄形式，空间尺寸等 3.10. 压力流量控制部件 3.10.1. 调压阀 ? 调压阀门主要目的： 系统压力调节-主要为减压和稳压 ? 调压的原理: 动力平衡 ? 阀门 Cv 值表示调压阀流通能力，通常 70% 以下的开度 ? 调压阀的主要技术数据： 调压范围（ 进出口) 流量 Cv 调压流量曲线 材料 （Body, Seat, Dia. ) 进出口
39、配置 Creep 曲线 ? 应用环境: Facility Regulator POU Regulator ? 调节方式: 自立式调压阀装置 气动调压装置 手工调压阀 ? 调压等级: 高压 Cylinder regulator 中压 Line Regulator 低压 POU Regulator 负压 Absolute Regulator ? 高纯应用: 工业级(NPT 类型) 高纯级(VCR) 超高纯(springless) ? 应用注意要点 应用介质和环境需供应商确认 （配置表) 出口压力可能随流量变化而变动 精确调压 调压阀常见失效模式及原因 (源气颗粒、水分等) 调压阀前后过滤器的设计
40、调压阀后安全阀的设计 液化性气体的调压阀选型 3.10.2. 压力表 ? 用途: 显示系统压力 ? 选型要素: - 工作压力范围 - 显示精度 - 刻度显示规格 - 接口形式 - 显示盘面规格 ? 注意要点: - 70% 使用量程 - 过高过低压力 - -30-0-100psi 3.10.3. 压力传感器 ? 用途: 显示系统压力 ? 选型要素: - 工作压力范围 - 显示精度 - 信号形式（4-20Ma？0-5V） - 接口形式 ? 注意要点: - 零点飘溢 - 定期校验 - 应用环境 3.10.4. 流量计 ? 用途: 测量气体瞬间和累积流量 ? 基本分类: 涡街、电磁、质量、超声波、体积
41、等 ? 分测量模块和显示模块，输出信号: 模拟量 ? 选型要素: - 介质种类、纯度 - 压力、流量范围 - 测量精度 - 接口形式 - 瞬间流量和累积流量 - 安装环境（室内室外，防爆等级，电气等级) ? 注意要点 - 流量过大过小精度差 C 3.10.5. EFS ? 用途: Excess Flow Switch ? 原理：气体流动产生磁力影响 ? 应用选型要点: - 介质 - 压力等级 - 动作流量点 ? - 信号输出类型 ? 注意要点 - 误报警 序号序号序号序号 产品类别产品类别产品类别产品类别 常用常用常用常用品牌品牌品牌品牌 1 Tube & Bend Type Fitting
42、- EP 级：Valex,Kuze - BA 级：Rath（1/2以下 Tube）、KL（3/4以上） - AP 级/禁油外抛内酸洗：Dajia（国产） - 禁油固溶酸洗：彰源、迪生 2 Diaphragm Valve - 低压：Kitz（BA/EP） - 高压：Swagelok 、Selfa 3 Regulator Parker 、APTech 、Tescom 4 Bellows Valve TK、 Fujikin、Parker 5 Ball Valve - 高压：Swagelok、Ham-Let、Parker、 - 低压：ASFlow - 焊接式：Valex、Vista - 丝口/公制：F
43、ushan、Baoding 6 Check Valve 膜片式：Swagelok 弹簧式：Swagelok、Ham-Let 7 Swagelok Fitting Swagelok，JSK，ASFlow 8 VCR Fitting Swagelok，TK，Asflow 9 Forged Fitting Swagelok，TK，Asflow 10 Pressure Gauge NKS / WIKA- NPT 接口 WIKA - VCR 接口 WIKA - Switch Gauge 11 Filter - Line Filter：Pall，Mykrolis - Gasket Filter：Pall，
44、Mykrolis，Swagelok（粗过滤） 12 Pressure Transducer GemTech、Swagelok 13 PFA - Tube：东邦化成、Nichias - fitting：Parker、上品 - Valve：Gemue、Swagelok 14 HP-PVDF Agru 15 PP - PP-Plus：+GF+ - PP-H：CFC 16 Clear PVC Supertung，协羽，环琪 17 UPVC 环琪 第三章第三章第三章第三章 气体输送气体输送气体输送气体输送系统设计系统设计系统设计系统设计介绍介绍介绍介绍 一一一一、 设计的基本设计的基本设计的基本设计的基
45、本要求要求要求要求 设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。 设计（design）是为构建有意义的秩序而付出的有意识的直觉上的努力。更详细的定义如下： 第一步：理解用户的期望、需要、动机，并理解业务、技术和行业上的需求和限制； 第二步：将这些所知道的东西转化为对产品的规划（或者产品本身） ，使得产品的形式、内容和行为变得有用、能用，令人向往，并且在经济和技术上可行。 （这是设计的意义和基本要求所在） 对于超高纯气体输送系统行业，设计好坏直接决定了输送系统是否可行。超高纯行业设计的基本原则： ? 工艺流程满足需求 ? 工艺安全设计，失效预防 ? 材料选择，相容性 ? 工艺参
46、数，压力边界 ? 成本控制 二二二二、 各系统的基本构架各系统的基本构架各系统的基本构架各系统的基本构架 3.1. 洁净压缩空气系统（CDA） 空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其它能源比，它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。 但通过压缩机制成的压缩空气还需过滤装置和干燥机进行相关的工艺，保证压缩空气能达到工艺对于水分，颗粒，油份等的要求。 压缩空气质量标准： CDA 系统标准配置（供参考） 压缩空气站基本流程
47、： 设计时相关知识点： ? 空压站内管道焊接采用手工焊接 ? 与设备连接基本为法兰、丝口形式 ? 各设备资料根据厂家不同不一一说明 ? 根据 CDA 的质量要求选择相关的设备及管道 3.2. 大宗气体（Bulk Gas-N2/H2/O2/Ar/He） 大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成， 其中供气系统又分为气源、 纯化和品质监测等几个部分。 通常在设计中将气源设置在独立于生产厂房 （FAB） 之外的气体站 （Gas Yard） ，而气体的纯化则往往在生产厂房内专门的纯化间（Purifier Room）中进行，这样可以使高纯气体的管线尽可能的短，既保证了气体的品质，又节约了成本。经纯化后的
48、大宗气体由管道从气体纯化间输送至各用户点。 3.2.1 供气系统的设计 首先必须根据工厂所需用气量的情况， 选择最合理和经济的供气方式。 氮气的用量往往是很大的，根据其用量的不同，可考虑采用以下几种方式供气： 1）液氮储罐，用槽车定期进行充灌，高压的液态气体经蒸发器（Vaporizer）蒸发为气态后，供工厂使用。 一般的半导体工厂用气量适中时这种方式较为合适， 这也是目前采用最多的一种方式。 2）采用空分装置现场制氮。这适用于 N2 用量很大的场合。集成电路芯片制造厂多采用此方式供气，而且还同时设置液氮储罐作备用。 氧气和氩气往往采用超低温液氧储罐配以蒸发器的方式供应。 氢气则以气态方式供应，
49、一般采用钢瓶组（Bundle）即可满足生产要求。如用气量较大，则可采用 Tube Trailer 供气，只是由于道路消防安全审批等因素，目前在国内还很少采用此方式。相信随着我国微电子工业的飞速发展，相关的安全法规会更完善，Tube Trailer 供气方式会被更多地采用。如果氢气用量相当大，则需要现场制氢，如采用水电解装置。 由于低温液氦储罐的成本相当昂贵，加以氦气用量不大，氦气一般采用钢瓶组（Bundle）的形式供应即可满足生产要求。 随着大型集成电路厂越来越多地出现， 氦气的用量也逐渐上升，国外已开始尝试使用液氦储罐，而且由于氦气在低于-4500F 时才是液体，此时所有杂质在此液相中实际均
50、已凝结在固体， 理论上从该储罐气化的氮气已是高纯度， 不用再经纯化处理。 3.2.2 设计时相关知识点： ? 气体过滤器的精度、流量等要求（旁通设计思路/O2 过滤器要求） ? 系统压力设计（PCM） 压缩机 储气罐 DD 冷干机 DDP QD 吸干机 PD 用气终端用气终端用气终端用气终端 ? 管道材料的选择（SS304/316L、BA/EP） ? 阀件的选择（球阀/隔膜阀/波纹管阀、高压/低压、接口形式、带吹扫口） 大宗气体 Sub-Main 设计的分类 mainheaderrun downcenter ofsub-fabmainvalvesub-mainvalveblock-typebr
51、anchvalvestool drop topoint-of-usebulk gas sourceon backpadinside buildingoutside buildingsub-mainrun under each bayEFVRFOtrickle purge A. 环路设计 B. 鱼骨式设计 两种设计思路的优劣（？） 这两种BULK GAS 的供应形式各有自己的优缺点，鱼骨式成本比较低，但是由于气体在Sub Main 但方向供应的距离比较长，容易产生较大的压降，末端部分的TAKE OFF VALVE 容易产生压力不足的情况；回路式使用MAIN 从两端向SUB MAIN 供气的方式，
52、mainheaderrun downcenter ofsub-fabmainvalvesub-m ainvalveblock-typebranchvalvestool drop topoint-of-usebulk gas sourceon backpadinside buildingoutside buildingsub-mainrun under each bayRFOor flow m etertrickle purgeEFV很大程度上降低了压降带来的不良影响，但是由于延长了MAIN 的长度，成本比较高。 实际上，不管鱼骨式还是回路式，通过科学的计算，选择适当的压力和管径，都可以满足厂务
53、的需求，选择哪种方式，主要看业主的需要和选择。 大宗气体阀门设计的分类 该图为各种阀件在供应系统中的应用位置 ? 选择的依据： ? 阀门的类型（球阀/隔膜阀/波纹管阀） ? 根据气体的种类 Purge Port ? 根据管路焊接时 Ar Purge（防止管路内部焊道氧化）的需求 ? 各位置阀的选择合适的开关阀(主管阀/分支控制阀/二次配预留阀) 3.3. 特种气体（Specialty Gas-SiH4/NH3/CF4 等） 特种气体是指那些在特定领域中应用的，对气体有特殊要求的纯气，高纯气或由高纯单质气体配制的二元或多元混合气。 特种气体气源多采用普通钢瓶（50L） 。输送系统采用气瓶柜或气瓶
54、架，配置控制系统， 有害性气体配备紧急切断阀。 多用点时采用阀门分流箱(VMB)或阀门分流盘(VMP)进行分配输送。 三三三三、 系统设计的考虑因素系统设计的考虑因素系统设计的考虑因素系统设计的考虑因素： 3.1. 相关国家规范及安全标准 3.2. 安全要求（选择材料的兼容性） 3.3. 现场可操作性 3.4. 进度要求（chang-over 与双调压阀自动切换系统） 管道材料的选择考虑因素： ? 气体种类 , 气体特性 ? 影响材料使用的等级 AP / BA / EP / V+V 等 ? 业主需求及预算 ? 有无指定厂牌或规格依机台所需用量及本身接点选定料件尺寸 ? 影响材料使用的尺寸 ”
55、/ ” / 15A ? 依机台所需压力及流量不同选择材料型式 ? 选用压力范围适合或流量符合之阀件 ? 视盘面组装选择料件接头型式 第四章第四章第四章第四章 气体监控系统气体监控系统气体监控系统气体监控系统 半导体、微电子、太阳能等行业使用众多剧毒，自燃，易燃，强腐蚀性气体；气体供应的安全性关乎人员的健康与工厂运作的安全，稍有不慎就会有伤亡事故。所以气体侦测系统是高纯气体行业不可缺少的一部分。气体监控系统通过计算机网络，实现对气体输送系统的实时监控，以确保系统的安全性。 一一一一、 气体毒性气体毒性气体毒性气体毒性 为了能以最简便的方式定义各种有毒性气体的毒性，以单位时间浓度（Time Wei
56、ghted Average）之起始极限值（Threshold Limit Value）来定义气体之毒性。 TLV-TWA 之通常定义为每日工作八小时或每周工作四十小时之工作时间下，工作人员每小时重复的暴露于此系统下，不致对身体造成不利影响之最大极限值。 相关毒性知识 ? Threshold Limit Value (TLV)-为 ACGIH（美国政府工业卫生协会） 建议的最高接触浓度 ? Permissible Exposure Limit (PEL) 为 OSHA（美国职业安全和卫生管理局）建议的最高接触浓度。 ? Short Term Exposure Limit (STEL) 15 分钟
57、的最高接触浓度 ? Immediately Dangerous to Life and Health (IDLH) 30 分钟最高接触浓度 ? Lethal Concentration 50% (LC50) 1 小时内有 50%可能性死亡的浓度 ? Ceiling 工作中绝对不可以达到的最高 二二二二、 气体监控系统概念气体监控系统概念气体监控系统概念气体监控系统概念 4.1. 气体监控系统监控的内容 气体监控系统监控的内容 ? 实时监测气体的浓度 ? 产生实时动作 ? 报警 ? 关断气源 ? 打开应急设备 ? 相关数据的存档，分析 4.2. 目前监控系统采用的技术 基于 PLC 系统（Hon
58、eywell-MDA/Riken 等） ，目前主流，应用广泛。 ? 基于 PLC 系统 ? Gas Detector 输出模拟信号(4-20ma, 0-5V, etc.) 到 PLC ? PLC 通过总线与中控电脑通讯 ? 中控电脑发出动作指令给 PLC ? PLC 发出动作指令给设备 气体毒性值 基于 Lon-work 系统（Honeywell-MST）,该系统目前应用较少。 ? 基于 LonWork 系统 (Local Operation Network) ? 数字网络 ? 每个设备(Device)有唯一地址 ? 设备和设备直接通讯，可以没有中控电脑 ? 兼容模拟量信号的输入与输出 其他技
59、术如 PPOE 系统,应用极少不在介绍。 三三三三、 气体泄漏侦测器气体泄漏侦测器气体泄漏侦测器气体泄漏侦测器 气体泄漏侦测器按其检测原理可分为电化学式、半导体式、化学试纸式、火焰放射光谱式、傅力叶红外线光谱式、质谱仪式。按其检测方式可分为泵吸式和扩散式。 气体泄漏侦测器常用的是电化学式的，特点是维护简单，投资较低，但抗干扰性差，容易出现误报警。还有纸带式, 抗干扰性好，有物理证据，初期投资较高，例如 Honeywell 的CM4。 4.1. 气体侦测器（MIDAS） ? 采用胶状电解质传感器，无安装角度限制 ? 内含芯片，实现传感器的自我诊断与设备设定参数的存储 ? 电子版原厂出厂标定证书
60、? 设备编号与气体名称 ? 设备序列号 ? 温度，流量，补偿参数 ? 传感器生产日期 ? 传感器激活日期 ? 传感器质保期限 ? 传感器型号智能识别，避免错误安装其他信号传感器 ? 通用侦测器，可适合不同信号传感器 ? 可在现场与远程监控电脑实现参数设置 ? 密码保护，确保设备安全性 ? 专利的”ReflexTM”技术实现传感器的自我诊断 ? 对电磁干扰进行智能判断，避免因此产生的误报警 ? 专利的” Verif-I”技术实现对探测读数智能诊断 ? 实现对非气体泄漏导致读数进行排除，避免因此产生的误报警 ? 稳定，可靠，经多家国际机构认证 ? Tested and approved to UL
61、 61010 ? CSA C22.2 No. 1010.1-92 ? Designed to meet the forthcoming UL 2075 (2004) ? CE / EMC EN 50270: 1999 ? IEEE 802.3.af for Power over Ethernet ? 长寿命传感器设计，长寿命型号传感器可达 2 年 4.2. 报警值的设定 ? 以国际通行的毒性气体 TLV-TWA 值，可燃气体 LEL 值作为报警设定限制的参考 ? 一级报警 ? 毒性气体： 1/2 x TLV-TWA. ? 可然气体： 12.5% x LEL ? 二级报警 ? 毒性气体： 1 x
62、 TLV-TWA. ? 可然气体： 25% x LEL 4.3. 气体泄漏监控点 气体泄漏监控点的安装位置基本如下： 1) 气柜排风口 2) 气体房环境点 3) VMB 排风口 4) VMB 区域环境点 5) 工艺设备 Gas Box 排风口 6) 工艺设备环境点 7) 其他区域环境点 其中 1、3、5 是必须安装的，其他安装点根据客户预算可进行可选配置。 四四四四、 公司目前的监控系统介绍公司目前的监控系统介绍公司目前的监控系统介绍公司目前的监控系统介绍 4.1. GSCS-1000II 小规模监控系统，建议点数数量（=99.995%, 其中 H2O/O2 总含量不高于 1ppm；轨道自动焊
63、接外保护气体氩气质量要求: =99.99%； 2) 手工氩弧焊接配套内保护焊接氩气质量要求: =99.99%； （若因特殊原因是替代轨道自动焊接工艺，内保护气体质量要求同轨道自动焊接要求） 3) 当管道系统测试等级为 H2O/O210ppb 时，必须配备氩气纯化器；是否配备氩气纯化器视现场作业状况/客户要求等，由项目经理决定； 4. 施工电源施工电源施工电源施工电源 配备专用稳定电源供轨道自动焊接设备，以保证自动焊接过程连续，提高焊接效率。 5. 材料检查与验收材料检查与验收材料检查与验收材料检查与验收 原材料运抵施工现场立即通知质量负责人，在质量负责人对货物的基本情况进行预检后方可卸货。所有
64、材料都有进场检查记录报告。 质量验收合格的材料才能应用于现场安装。 6. 管道支架制作安装管道支架制作安装管道支架制作安装管道支架制作安装 支架的材质有冷镀锌/热镀锌/不锈钢等，因应用环境/客户要求而异；管道穿墙开孔需及时封堵，管道过墙需考虑加套管； 7. 配管施工配管施工配管施工配管施工 配管施工过程中须考虑管道的切割及平口、弯管及管道之间的连接方式 ? 使用专用的切割机器进行切割（Swagelok 割刀、GF 切割机） ? 1/2”以上使用成品弯头 ? 管道弯管标准为 5 倍, 另有 3 倍/ 7.5 倍/ 10 倍供选择，具体规格由项目组决定； 8. 管道焊接管道焊接管道焊接管道焊接（轨
65、道轨道轨道轨道自动焊接自动焊接自动焊接自动焊接） 焊接操作人员均为焊接认证人员，专人操作 焊接前进行焊样的制造，焊样合格后方能进行现场的焊接工作。焊接合格的标准： 1） 焊接外表面按要求使用镜子和光照进行 100%的全位置视觉检查，以确保表面无缺陷； 2） 外焊缝宽度 2.5-4 倍壁厚，内焊缝宽度大于壁厚 2-3 倍； 3） 突起与凹陷标准：小于壁厚的 10%；焊道的外表面宽度均匀，焊缝边缘整齐，有清晰的鱼鳞纹路； 4） 内焊缝无明显氧化； 5） 焊口错位度不大于直径 3%； 9. 管线检查管线检查管线检查管线检查 1） 管线检查前管道标签、气体设备标示需完成； 2） 根据系统流程、系统布置
66、图、材料规格表进行管线检查； 3） 施工小组自检完成后交于质量负责人进行检查； 4） 管线检查以系统为基础；检查后记录存档； 10. 管线吹扫管线吹扫管线吹扫管线吹扫 1） 管线吹扫前不得将管道与气体设备和阀件连接； 2） 管道吹扫方案（气体种类，顺序，方法，安全措施）由质量负责人制订； 3） 吹扫使用气体不得污染管道系统纯度； 4） 吹扫方法基本原则为加压释放吹扫法(Cycle Purge)，吹扫次数至少 10 次以上； 5） 管线吹扫以系统为基础；执行后记录存档； 11. 系统测试系统测试系统测试系统测试（压力测压力测压力测压力测试及品质测试试及品质测试试及品质测试试及品质测试） 系统测试
67、由专门测试人员执行，测试过程记录完整。详细测试步骤见测试章节。 三三三三. 施工安装施工安装施工安装施工安装注意事项注意事项注意事项注意事项 1. 双套管施工双套管施工双套管施工双套管施工 ? 双套管适用于自燃性、剧毒性气体（SiH4/PH3/AsH3） ，内管与外管管径相差 1/4” ? 双套管采用封闭式负压监控形式 ? =3/8”以下双套管弯头使用弯管器制作 ? 双套管在内管完成测试后方可进行外管滑套的焊接， 滑套要求为每个内管焊接点处 2. 低蒸汽压管道施工低蒸汽压管道施工低蒸汽压管道施工低蒸汽压管道施工 ? 低蒸汽压管道尽量减少弯管及弯头，输送管道距离尽量短 ? 使用弯管器进行弯管时，
68、选用 5 倍以上弯管器 ? 管道安装时须考虑加热带，预留出相应的空间位置 3. Pump Line 管道施工管道施工管道施工管道施工 ? Pump Line 管道尽量减少弯头，使用弯头时考虑 45 度 ? 连接工艺设备及 pump 处使用波纹管 ? 每隔 23 米距离安装 KF 快接，以便进行今后的维护 4. 气体设备配套设施气体设备配套设施气体设备配套设施气体设备配套设施 ? 抽风系统：可燃性气体采用不锈钢风管或镀锌螺旋风管；腐蚀性气体采用 PP 管或不锈钢内衬 PTFE ? 配电系统：控制系统电源为 UPS 电源,加热系统为非 UPS。同时考虑是否需要防爆 ? 气体辅助系统：气动气源、抽真
69、空气源、吹扫气源 ? 消防系统：气瓶柜需要配置（CLF3 气体除外） ? 接地系统：电气设备需要 5. Detector 安装安装安装安装 ? 安装位置在非防爆区域 ? 泵吸式须考虑吸气管的距离 6. 旧系统改造及对接旧系统改造及对接旧系统改造及对接旧系统改造及对接 ? 系统改造方案的确认 ? 改造系统是否已经吹扫置换 ? 旧系统管道材料的使用规则 ? 系统改造对接操作人员穿戴相应的 PPE ? 应急方案 四四四四. 施工方案的制作施工方案的制作施工方案的制作施工方案的制作 专项专项专项专项施工方案的制作施工方案的制作施工方案的制作施工方案的制作 ? 工作内容简述 ? 施工用材料、机具、PPE
70、 ? 施工时间、地点 ? 施工方负责人、客户联络人等信息 ? 施工程序及步骤 ? 执行关键点及相关防护方案 ? 客户配合事项 ? 应急处理 FMI气柜EFS改造方案 第六章第六章第六章第六章 系统测试系统测试系统测试系统测试、验收验收验收验收 一一一一、 测试的分类测试的分类测试的分类测试的分类 气体输送系统管道安装完成后， 须对于输送系统进行质量监督和检查。 高纯气体行业的测试主要包括以下部分： （1）气密测试 ? 保压测试（Pressure Holding Test） ? 氦气测漏（He Leak Test） （2）纯度测试 ? 微粒子数测试 ( Particle ) ? 水份测试 (Mo
71、isture) ? 含氧量测试 (Oxygen) 共五项测试，根据气体类别及要求选 择测试。 1） 压力测试 压力测试分为强度测试和气密性测试两种。强度测试采用设计压力的 1.15 倍，时间为 30 分钟，气密性测试采用设计压力的 1.05 倍，时间为 24 小时。 测试前保证管线所有部分都已经过离线吹扫,根据整个待测系统和确定没有正在进行的工作，除了指定的吹扫出口，整个系统都密封。确定所有阀门位置。确定所有阀门和法兰处于关闭和封闭状态 安装一个完全洁净的高精度压力计或圆盘压力记录仪， 作为由 QAR 控制的待测系统一部分，然后关闭所有系统吹扫出口。 当系统压力逐渐增加到 10barg 的测试
72、压力，观察测试压力指示器的输出。(注意：由于本项目系统用点阀门很多，加压过程需缓慢进行) 水份分析仪水份分析仪水份分析仪水份分析仪 压力检测仪表压力检测仪表压力检测仪表压力检测仪表 颗粒度分析仪颗粒度分析仪颗粒度分析仪颗粒度分析仪 氧份分析仪氧份分析仪氧份分析仪氧份分析仪 氦检漏仪氦检漏仪氦检漏仪氦检漏仪 关闭适当的隔离阀，隔离部分系统待测，观察压力指示器，确定没有发现明显泄漏。 大宗气体系统管道容积过大，压力表指示稳定至少 10 分钟才能准确显示，稳定期间允许系统补偿。 如果测试压力指示器 30 分钟内没有指示可探测的压力泄漏，靠近测试压力指示器的地方附上灵敏度为 1的温度指示器，并且进行如
73、下步骤： A. 如果测试在独立的管线上进行：减小上游压力大约 1bar 或断开吹扫源。 B. 如果测试在一段支管上进行：恢复主管线上的正常吹扫和系统平衡。 气密性测试基于 24 小时检测，若隔天天气无明显变化（如晴雨天气、明显降温）则不考虑温度变化。因温度造成的时段波折将明显体现在圆盘压力记录中。 如果没有非温度变化或传感器漂移引起的压力泄漏发生，记录最终时间、温度和压力测试表上显示的压力。在结束测试前，通知 QAR 和客户测试已完成。 如果发现非温度变化引起的压力泄漏，对泄漏点进行定位。 检测位置主要集中阀门/接头/法兰/焊接焊缝。 检测方法:工业级管道为 Snoop 检漏液气泡检漏,UHP
74、 管道借由氦检仪定位泄漏点。 检测定位修复后再重新执行。 注意：检查检测过程中需保证系统正压和一定流量的吹扫 2） 氦检漏测试 在实施氦检前，确定系统测试已成功通过保压测试，适当的记录已填写并经核准，确定所有系统部件经测试可不受真空影响引起损坏。 关闭恰当的隔离阀，隔离部分系统待测。通过连接点隔离阀放掉系统压力，关闭同一个阀来保持系统内留有轻微的正压。 抽空隔离阀前的检漏系统，确定系统没有泄漏。 打开隔离阀开始抽空被测系统。允许抽空进行直到背景指示器读数为 3x10-9 SCC/SEC 或者更小。 若大宗气体主管容积过大，则需加装辅助真空泵以缩短抽真空时间。 用适当的部件将喷枪延长连接到就地氦
75、气检漏系统或便携式氦气钢瓶。 氦气由喷枪管口对着检测点喷出 覆盖或遮住每一个待测的接合处或部件，一次一个，用聚乙烯或硬塑料外罩。把罩子两端握在一起 使氦气损失减少到最低，喷射至少 5 秒钟氦气在接合或部件处。 如果检测到泄漏，机械管件应被拧紧，再次检测。 如果在焊缝处检测到泄漏，立刻通知 QAR，焊缝处附上红色标记，然后进行回充，恢复正常系统吹扫。 如果没有发现泄漏，在氦检报告上列出合适的条款，进行回充，恢复正常系统吹扫 3） 微量气体分析 (水分和氧分) 确定压力和氦检漏测试已实施，且备有证明文件涉及压力测试报告和氦检报告。 沿整个系统进行查看，确定没有正在进行的工作，整个系统除了指定的吹扫
76、出口外都密封。 维持系统压力和吹扫提供的压力相等，按要求增加系统吹扫流量和减少系统吹扫出口速率。 完全打开系统测试点阀门。 在达到可接受的杂质等级之后，他们应该至少在 30 分钟期间保持恒定或者显示一个向下的趋势。 注释：数据表必须指出一个特定值或者下降值。如果显示数值增加，不要终止取样。 4） 颗粒测试分析 确定压力和氦检漏测试已实施，且备有证明文件涉及压力测试报告和氦检报告。 接下来的是适用于管道测试的微粒测试程序，并假设利用微粒扩散器。扩散器设计成进口压力在 80-100PSIG 之间，有一个大约 1 到 2 SCFM 的样流。 达到测试标准,测试结束. 系统测试标准（仅供参考） Des
77、cription 条目描述条目描述条目描述条目描述 CDA Main-Line GN2 Main-Line BG Main-Line (PN2/PH2/Ar/He/O2) SPG Main Line Pressure Resist Test , no drop ?bar * 30 min 压强测试 9 9 9 9 Pressure Holding Test =1%drop ?bar * 24hr 气密性测试 8.5 8.5 8.5 8.5 He Leak Test (cc.atm/sec) Test Method & Percent 氦检测试 (测试方法和比例) 1 x 10-6 1 x 10
78、-6 1 x 10-9 1 x 10-9 Inboard Inboard Inboard Inboard 100% 100% 100% 100% Analyzer for Impurity 不纯度分析不纯度分析不纯度分析不纯度分析 Moisture (increase, ppb) 微量水(增量,ppb) 500 100 10 10 Oxygen (increase, ppb) 微量氧(增量,ppb) N/A 100 10 10 Particles (pcs/scf m) 颗粒度(单位立方英尺,数量um) 10, 0.1um 10, 0.1um 1, 0.1um 1, 0.1um 备注： 1)
79、氧气和压缩空气不做氧份测试 * 不同行业对于测试的标准都不同，须与客户讨论 二、 项目验收程序 项目验收是每一个施工方最想要达到的结果， 一旦项目验收意味着一件项目执行的完成， 另外还可以收款，获得项目提成收入了。同样项目验收也是一系列细致工作完成到位的结果，而不是某个点的成功或者个人能力就可以促成的事情。 一个项目的验收， 未必是一次性活动，而是由一系列验收准备工作组成的， 在最终验收之前， 我们已经将很多阶段工作细化并得到认可执行，项目验收就是一个水到渠成的事情。 项目验收的标准是指判断项目产品是否合乎项目目标的根据。项目验收的标准一般包括： ? 项目合同文件； ? 国际惯例； ? 国际标
80、准； ? 行业标准； ? 国家和企业的相关政策、法规。 特种气体验收主要包括气体设备验收、 输送管道验收和气体监控系统验收。 项目验收前由项目经理组织进行开车前调试检查工作（ORI） 。 ORI 检查是对于特种气体送气运行前关键的一步，它从设计、施工、调试等方面进行现场检查，同时对于环境及相应的操作、应急程序等其他方面进行检查，提出整改和完善项，更好的保证了特气系统输送的安全性。 GenTech ORI Checklist 三、 相关实践知识 1） 气体管道纯度提升 对于大宗气体，因其管路系统管径较大，管路系统复杂（有 Main 和 Sub-Main） ，系统的测试前吹扫工作十分重要。 xxx
81、 xxxxx xxxxx xxxxxxxxx 2） 安全管理 3） 钢瓶管理 ? 钢瓶的存储（气体性质、存储环境） ? 钢瓶的记录（使用中、用完、 ） 第七章第七章第七章第七章 各行业应用的介绍及特点各行业应用的介绍及特点各行业应用的介绍及特点各行业应用的介绍及特点 一、 太阳能行业 大宗气体：N2, O2, Ar 特殊气体：SiH4, NH3, CF4, C2F6, H2,NF3, PH3, B2H6, HCL 太阳能行业分为晶体硅和非晶硅两种。 晶体硅用气为氮气、氧气、硅烷、氨气等气体。硅烷和氨气使用 BSGS/GC 供应，输送管道采用 SS316L EP 管道，同时硅烷采用双套管输送。氮
82、气、氧气采用液罐或杜瓦供应，输送管道采用 SS304 AP 管道，管道采用手工焊接。 非晶硅用气为氮气、 氢气、 硅烷、 硼烷等气体。 特气使用 GC 供应， 输送管道采用 SS316L EP管道。氮气采用液罐供应，输送管道采用 SS316L BA 管道；氢气采用 Bundle 供应，输送管道采用 SS316LEP. 二、 LED 行业 大宗气体： N2,H2,O2 特殊气体：SiH4,NH3,N2O,CF4 等 LED 行业用气按其工艺主要分布为 MOCVD 工艺和 LED 芯片工艺。 MOCVD 工艺用气为高纯氮气、高纯氢气、氨气和硅烷混合气。氮气采用液罐供应，氢气使用量较大可采用 Bun
83、dle/鱼雷车/水电解制氢供应，氮气和氢气在进工艺设备需要经过纯化器。氨气根据用量选择 GC/BSGS 供应，硅烷混合气采用 GC 供应。 LED 芯片工艺用气为氮气、氧气、硅烷、氨气、一氧化二氮、四氟化碳等。特种气体采用GC/GR 进行供应。 三、 IC 半导体 大宗气体： N2,H2,O2,He,Ar 特殊气体：SiH4,NH3,Cl2,N2O,CF4 等 半导体行业用气种类多，纯度要求也高。大宗气体采用现场液体储罐（LIN, LOX, LAR）或集装格(H2, He)供应方式，气体由管路系统输送至厂房，直接开三通送至用气点。特种气体采用 GC/GR，经 VMB/VMP 供应至工艺设备。 对于低蒸汽压气体（WF6，DCS，BCl3 等） ，需要考虑钢瓶加热，气体面板加热，管道伴热等
