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超纯、洁净管要求、生产和应用
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2010/11/29 17:40:02 阅读:12853次 【字体:
 
超纯洁净管道要求生产应用
 
行业输送纯净介质(气体)的高纯管路是一种综合考虑组织安定性,耐蚀性,加工性的最优化不锈钢管.要确保系统中立,我们要强调表面粗糙度Ra 值和自身的洁净,使颗粒发生和堆积滞留得到有效抑止.为了确保可焊接性及焊接质量,要求保证尺寸公差,母材的化学成分.这样才能确保在焊接时降低烟气的发生,颗粒的产生及提高焊接部位的耐蚀性和平滑性。
1,外在的纯净,有别于传统不锈钢管道内外表面灰蒙蒙,凹凸不平的感觉,现在的超纯,洁净管道不仅有锃亮的外表,同时也有较好的内表面粗糙度, 以确保管道系统对传输的介质保持中立以及保证最佳的彻底吹扫及清洗性能,工程师及技术人员常常提及的表面粗糙度Ra 值就是对管道系统内表面粗糙度的基本要求.为了确保自动轨道焊接的质量和效率,尺寸公差当然也是最基本的要求。
2,内在的纯净指纯净的材质:真正意义上的超纯, 洁净管道仅有漂亮的内外表面是远远不够的,对管道系统的材质也有非常苛刻严格的要求,无论对化学成分和机械性能都有一定的定义.所以我们提到的纯净管道是由纯净的316L 制成,指不锈钢中的不纯物尽量降到一定范围内,非金属夹杂物以及气体成分控制在最小极限。
超纯, 洁净管道系统的制造
1,母材的冶炼:常规的不锈钢是通过电炉溶解(EF)而成的。对化学成分有一定要求的话,还需要通过氢氧脱碳(AOD)或真空脱碳(VOD),通过这种精炼方式的材料化学成分在规定的范围内,特别是C, Mn, Si, P, S 等有害化学成分降到最低,才符合用来制造上述管道系统的母材(SINGLE MELT).采用真空脱碳(VOD)制造的不锈钢坯,又经过真空电弧再溶解(VAR)处理,使得材料纯度更高并且不出现偏析,其性能特性更为优异,这种材料又称316L VAR(V1).用VOD材料,先用真空感应熔炼(VIM),然后再经过真空电弧再溶解(VAR)处理,通过这种特殊精炼方式使得材料的C, Mn, Si, P, S 及H,O 降到最低, 这种材料又称VIM+VAR(V2).由于精炼和特殊精炼的技术难度大,目前仅有日本极少数工厂拥有这种技术,如KOBE(神户特钢),新日铁的山阳特钢(SANYO),住友钢铁(SUMITOMO)等, 瑞典的SANDVIK 有AOD 和AOD+VAR 冶炼.
2, BA 管的轧制:BA 管是由日本工厂给出定义的,按这个定义:不锈钢管经过特殊冷轧表面粗糙度在特定值以下经光亮退火(BRIGHT ANNEALED)而成。正宗的BA 管表面形态是退火态,没有经过任何机械或其他方式处理。经过机械抛光和其他方式处理最后也光亮或表面粗糙度在特定值以下并非是真正意义上的BA 管。,世界上有能力用特殊冷轧方式制造2”以上大口径薄壁BA 管只有日本3 家工厂(KOBE,SUMIKIN和KUZE)。2”以下批量制造BA 管除日本上述3 家外,还有日本的TSK,DAIDO.英国的FINETUBE,瑞典的SANDVIK,美国的PLYMOUTH.为了降低成本,现在市场上流通的1”以上大口径管道中的绝大部分并非由真正的BA 管制成,一般都是由焊管经机械抛光或其他方式处理制成的“准BA 管”。
3, 表面处理和清洗包装:BA 管经过超声波清洗,包装后便成为BA 管成品。为了更进一步提高管道内表面的粗糙度以及耐蚀性,用BA 管经过内表面电解抛光方式得到的管道叫EP 管。在细长管内要完成高质量的电解抛光需要有专门“Know-How”,目前拥有这种“Know-How”技术的厂商有欧洲的Dockweiler (Henkel),Sandvik(Calmo),日本的三爱(3A),以及美国的(AMI).

超纯,洁净管道系统的制造商
真正有能力提供高纯母材的工厂全球也只有为数不多的几个工厂,而且几乎全在日本,有能力进行特殊冷轧制造BA 管的工厂也不超过10 家(绝大部分也在日本)。由此,我们会发现市面上的所有品牌中仅有KOBE和SUMIKIN 是既有能力进行精炼和特殊精炼,也有能力进行特殊冷轧并制成成品BA 管(具有一贯生产能力)的二家工厂。KUZE 和PLYMOUTH 等虽无母材精炼和特殊精炼能力(不生产母材),有能力进行特殊冷轧。,其他所谓的厂牌最多是一个“表面处理”工厂或者是一个“库存商”。
 
超纯,洁净管道系统的价格
由于在母材冶炼,管道轧制,表面处理方面的技术垄断及工艺的复杂性,造成真正的高纯管路系统价格成本的高居不下。很多产品的价格接近甚至低于工业级产品,仔细去了解一下,我们发现很多产品并非正宗的产品(但是这些产品却是正宗的“著名”品牌),很多是偷工减料的,如有的原材料是普通的不锈钢,母管并非真正的BA 管,加工和检测工艺也被简化了。
 
超纯,洁净管道系统应用
所有高纯度、高洁净的气体均需通过管路输送到设备用点(POU),为了达到工艺对气体的质量要求,在气体出口指标一定的情况下,则更需重视配管系统的材料选用和施工质量。除取决于制气或净化设备的精度外,在很大程度上受到管路系统诸多因素的影响,
   管路的材质则依使用的需求进行选择,若为制程用的反应气体则选择高等级的316L EP管,经电解拋光(Electro-Polish)处理,耐腐蚀,表面粗糙度低,Rmax(maximum peak to valley height)约为0.3μm以下,其值远低于经过光辉烧结(Bright Anneal)处理之316L BA管的0.8μm,因平整度越高越不容易形成微涡流,而将污染粒子带出。316L BA管则常使用于和芯片接触但不参与制程反应的气体,如GN2、CDA。管内表面粗糙度是衡量管材质量的标准。粗糙度越低,其颗粒携带可能性大大降低。另一种未经特殊处理的AP管(Annealing & Picking),则用于不做为供气管路的双套外管。
   高纯氮气(PN2):系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。
   氮气(N2):系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管或光亮退火(BA)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或球阀。
   高纯氢气(PH2)氢气(H2):系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。
   氩气(Ar):系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。
   氦气(He):系统管道采用内壁电解抛光(EP)低碳(316L不锈钢管)阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。
   特气系统:必要的还需做双套管:外管酸洗钝化(AP)处理,内管电解抛光(EP),阀门采用相同材质的波纹管阀或隔膜阀。
   压缩空气(CDA):系统管道采用光亮退火(BA)低碳(316L)不锈钢管,阀门采用相同材质的球阀(要求不高的公司亦可采用铜管,视工艺要求定)
   对于特殊气体来讲,气体品种多,有毒有害气体多,原来是一机台配一气柜,高昂的装备组合和维修费用大大增加了投资成本,且有的还布置在工艺间内,存在着泄漏的安全隐患。现在广泛采用集中供气系统,气柜集中,自控系统不断完善,其报警、喷淋、切换、吹扫多较为成熟,特气间也与工艺间隔离,并对房间有防爆要求,工作的安全性大大提高。
   针对腐蚀性、毒性、燃烧性的气体,通常设计将钢瓶置于气瓶柜(Gas Cabinet)内,再透过管路将气体供应至现场附近的阀箱(VMB, Valve Manifold Box),而后再进入制程机台的使用点(POU, Point of Use),于进入机台腔体之前,会有独立的气体控制盘(GB, Gas Box)与制程控制模块联机,以质流控制器(MFC, Mass Flow  Controller)进行流量之控制与进气的混合比例控制,通常此气体控制盘不属于厂务系统的设计范畴,而是归属制程机台设备的一部份。一般的惰性气体则是以开放式的气瓶架(Gas Rack)与阀盘(VMP, Valve Manifold Panel)进行供应。
   超洁净不锈钢管道、管件、阀门的定义:
   用途:不锈钢洁净管道用于输送半导体业中高纯或超纯洁净气体,及生物制药产业中洁净管道(各种水)。
   表面处理方式:
RA 值的比较(Roughness Average,粗糙度平均值)
材质        表面处理方式        内表面粗糙度平均值(µm)
316L        AP                  RA〈=1.0
316L        BA                  RA〈=0.8
316L        EP                  RA〈=0.13-0.2
AP:酸洗管(Anneal treatment & Passivation) /(Acid pickling)
MP: 機械研磨處理或称机械抛光 (Mechanical Polish)
BA:光輝燒鈍處理或称光煔退火 (Bright Anneal treatment)/(Bright Anneal
EP:電解研磨處理(Electro Polish)
V+V:真空二重溶解超清靜鋼或称双真空熔炼
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