6．1 一般規(guī)定
6．1．1 通過多年的使用，實(shí)踐證明使用壓力范圍為1MPa以下的壓力管道系統(tǒng)，能夠滿足潔凈室工藝要求。
6．2 管材及附件
6．2．1 除了純度與干燥度的控制外，潔凈室的潔凈度級(jí)別，是我們控制管道系統(tǒng)輸送氣體污染物粒子量級(jí)的重要依據(jù)。氣體管道系統(tǒng)供氣質(zhì)量符合潔凈室的等級(jí)要求，就能夠滿足工藝氣體潔凈度對(duì)粒子污染物的控制要求。
關(guān)于管材選配原則，是這樣考慮的：
1 管材的透氣性要小。
1)對(duì)于不同材質(zhì)的管道，其透氣性能不同，如果管材本身透氣性較大，而安裝中不恰當(dāng)?shù)刈髁诉x用，那么，無論采取任何處理手段去除污染，都將無濟(jì)于事。管材透氣性見表1。
防止大氣中氧的滲透和腐蝕，不銹鋼管和銅管最佳。對(duì)700mm長(zhǎng)管路中水分的測(cè)定，見表2。
2)氣體中的水分主要來自管路系統(tǒng)，而管路系統(tǒng)中的水分，在很大程度上受周邊環(huán)境濕度的影響，滲透對(duì)管路內(nèi)的氣質(zhì)有很大破壞力。普通銅管內(nèi)表面對(duì)雜質(zhì)，尤其對(duì)水分的活性很高，因此，當(dāng)使用這類管材時(shí)，切忌用溶劑或化學(xué)藥品清洗，而應(yīng)當(dāng)用純凈氣體吹掃。
3)由于管道安裝的環(huán)境可能在室外，即使在室內(nèi)，環(huán)境空氣也有一定的濕度，對(duì)銅管也有一定的影響，所以，使用銅管時(shí)，對(duì)銅管的吹掃時(shí)間應(yīng)當(dāng)延長(zhǎng)，一般為不銹鋼管的8～20倍，否則難以達(dá)到應(yīng)有的效果。
4)不銹鋼管材的活性比銅管差，所以對(duì)要求較高的高純、潔凈氣體來說，不銹鋼管是一種較為理想的管材，對(duì)于在1～5級(jí)潔凈室內(nèi)，采用316L不銹鋼管(對(duì)應(yīng)國(guó)產(chǎn)品牌00Cr17Ni14Mo2)。
5)對(duì)于6～9級(jí)管路系統(tǒng)，視要求的高低可以采用316或者304不銹鋼管(對(duì)應(yīng)國(guó)產(chǎn)品牌分別為0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni9)。
6)對(duì)氧氣管路系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)使用條件和周邊狀況，可采用銅管。壓縮空氣管道，干燥度在-20℃與-40℃時(shí)，采用不銹鋼管304(0Cr18Ni9)。
2 管材內(nèi)表面吸附、解吸氣體的作用要小。
在不銹鋼熔煉制材過程中，每噸可吸收大約200g的氣體。
所以，不銹鋼材加工完畢，不僅其表面粘有各種污染物，而且在其金屬晶格內(nèi)也吸留有一定量的氣體。這樣，當(dāng)管路中有氣流通過時(shí)，金屬所吸留的這部分氣體會(huì)重新進(jìn)入氣流中，污染純凈氣體。尤其當(dāng)管內(nèi)氣流為不連續(xù)流動(dòng)時(shí)，這類材料的作用好比吸附劑，通過氣流時(shí)，管材對(duì)所通過的氣體形成壓力下吸附，氣流停止通過時(shí)，管材所吸附的氣體又形成降壓解析，而解析的氣體同樣作為雜質(zhì)進(jìn)入管內(nèi)純凈氣體中。同時(shí)，吸附、解析周而復(fù)始，使得管材內(nèi)表面金屬也會(huì)產(chǎn)生一定的粉末，這種金屬粉塵粒子同樣污染管內(nèi)純凈的氣體。
3 保持管材內(nèi)表面光滑、耐磨損。
管材的這一特性至關(guān)重要，為了確保輸送的氣體的純凈度，不僅要求管材內(nèi)表面有極高的光滑度，而且應(yīng)當(dāng)具有很高的耐磨特性。
這樣，既防止污染粒子及濕氣在管壁滯留，管材本身在氣流的高速?zèng)_刷(擊)下，由于磨阻損耗低，也避免了管材的金屬粉末進(jìn)入氣流中，造成氣體的污染。不銹鋼管和銅管的不同見表3。
2)為提高內(nèi)表面的相對(duì)粗糙度，要在管材生產(chǎn)工藝中加以解決，如特殊拉拔(光亮退火)、內(nèi)面電拋光等，比起在施工過程中加以處理要有效和可靠，因此要使用成品專用管，一般不能在現(xiàn)場(chǎng)加工、處理使用。
4 具有良好的抗腐蝕性能。
在生產(chǎn)工藝中，使用腐蝕性較強(qiáng)的氣體時(shí)，必須選用耐腐蝕的不銹鋼管材作配管，否則，管材將會(huì)由于腐蝕而在內(nèi)表面產(chǎn)生腐蝕斑，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)大片金屬銹班剝離甚至導(dǎo)致管道穿孔，從而污染輸配的純凈氣體。這種場(chǎng)合不得使用普通無縫鋼管或鍍鋅焊接鋼管。
5 在焊接處理時(shí)管材組織不發(fā)生變化。
大流量的高純、高潔凈度氣體輸配管道的連接，原則上全部采用焊接，因此要求采用的管材在施焊時(shí)組織不發(fā)生變化。如果選用鋼管，則低碳鋼管材(316L)較為適宜，否則，含碳過高的材料在焊接時(shí)，受焊接熱影響的部位可析出炭來，從而產(chǎn)生局部腐蝕應(yīng)力，造成焊接部位的透氣，使得管內(nèi)外氣體的相互滲透，破壞輸送氣體的純度、干燥度和潔凈度，導(dǎo)致各項(xiàng)努力全部失去意義。
6．2．2 潔凈室內(nèi)的管材有具使用的特殊性，從進(jìn)貨、驗(yàn)證、保存、下料、焊接、裝配、試壓、吹除、運(yùn)行等工序都有著嚴(yán)格的要求。所有這些內(nèi)容與程序，都是管道系統(tǒng)質(zhì)量的技術(shù)保障措施，因此，條文規(guī)定比較詳細(xì)，以下幾點(diǎn)應(yīng)特別注意：
1 潔凈管材十分珍貴，進(jìn)貨不能像普通管材那樣隨意碼放，不僅要保持外觀的清潔、包裝紙完好，更要防止磕碰，更重要的是保持內(nèi)表面的粗糙度與光滑不受破壞。
2 管端頭的密封罩蓋，甚至管外壁的包裝紙都應(yīng)完好無損，否則便成為施工單位的保管失職。
3 由于特殊拉拔工藝生產(chǎn)的內(nèi)表面“光亮退火B(yǎng)A”管材及內(nèi)面“電研磨拋光的EP”管材，加工工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴。市場(chǎng)“內(nèi)壁光滑潔凈管”效果良莠不齊，不僅與國(guó)外的水平差距較大，國(guó)內(nèi)各廠家的產(chǎn)品效果也相差甚遠(yuǎn)，必須進(jìn)行相應(yīng)的粗糙度的檢測(cè)，驗(yàn)證其可靠性與真實(shí)性，確保施工起點(diǎn)高，從源頭消除隱患，確保潔凈室內(nèi)相應(yīng)級(jí)別的管道施工質(zhì)量。因此，隨機(jī)抽檢內(nèi)表面的粗糙度是否與設(shè)計(jì)相符、是否與出廠參數(shù)相符，是潔凈管道施工的一項(xiàng)重要的程序。
系統(tǒng)內(nèi)表面加以處理，對(duì)減少管材自身可能造成的污染十分有效，目前，研磨、電拋光是管材內(nèi)表面處理的最佳方式，如果在機(jī)械加工后經(jīng)電拋光，則管路系統(tǒng)內(nèi)表面的粗糙度會(huì)得到較大的改善(見表5)，為確保輸送氣體的質(zhì)量經(jīng)過管道輸送不發(fā)生變化增大了可靠性。
6．2．5 管路附件材質(zhì)最低應(yīng)與主管材質(zhì)一致，在采用銅材的管路系統(tǒng)中，可以采用不銹鋼材質(zhì)的管路附件，而在采用不銹鋼材質(zhì)的管路系統(tǒng)中，不得采用低于主管材的銅材質(zhì)的管路附件。而且，凡是與應(yīng)用氣體接觸的管路系統(tǒng)，均不得含有塑料制件。
不銹鋼管的耐磨性能優(yōu)于銅管，在氣流沖刷下產(chǎn)生的金屬粉塵相對(duì)也少，對(duì)潔凈度要求高的場(chǎng)合使用不銹鋼管316L、316、304，不得采用銅管材。
銅管內(nèi)表而對(duì)雜質(zhì)，尤其對(duì)水分的活性很高，因此，當(dāng)使用這類管材時(shí)，切忌用溶劑或化學(xué)藥品清洗，而應(yīng)當(dāng)用純凈氣體吹掃，清洗也比不銹鋼材難度大。
而且在微電子生產(chǎn)中，個(gè)別生產(chǎn)工藝，如砷化鎵的操作，為了防止產(chǎn)生器件電阻，不允許使用銅質(zhì)管路及其附件。
由于管道安裝的環(huán)境空氣也有一定的濕度，對(duì)銅管也有一定的影響，所以，使用銅管時(shí)，對(duì)銅管的吹掃時(shí)間應(yīng)當(dāng)延長(zhǎng)，一般為不銹鋼管的8～20倍。
6．3 管道系統(tǒng)安裝
6．3．1 管道系統(tǒng)的安裝應(yīng)做以下準(zhǔn)備工作：
1 不銹鋼管的切割應(yīng)采用“等離子”或?qū)Ｓ们懈罟ぞ呒此^“磨切”切割。
“等離子”切割利用離子弧高溫，使得被切的金屬熔化，同時(shí)，利用壓縮氣體高速氣流將熔渣吹掉而切割管材，此方法可以切割任何金屬與非金屬的管材，并具有切割速度快、質(zhì)量好、熱影響小、變形小的優(yōu)點(diǎn)。
“磨切”切口光滑、平整、速度快，“磨切”一般采用砂輪切割機(jī)進(jìn)行，可以切割碳素鋼管、合金管材，但對(duì)不銹鋼管材應(yīng)使用專門的切割片，批量的管材通常采用鋸床切割。
氧乙炔焰切割通常也稱之為氣割，氣割對(duì)切口的力學(xué)性能有影響，因此對(duì)不銹鋼管材、有色管材是禁止使用的。
4 不銹鋼管酸洗液配方見表6。
5 氧氣管道、包括閥門、管件、儀表、墊片及其他附件都必須脫脂。
氧氣管道和設(shè)備常用的脫脂劑為四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烯、煤油等。前二者均具有毒性，但因二氯乙烷、三氯乙烯還有燃燒與爆炸的危險(xiǎn)，因此，常用溶劑多為四氯化碳。
四氯化碳是脂肪的溶劑，有強(qiáng)力的麻醉作用，而且易被皮膚吸收，對(duì)人體有毒害。四氯化碳中毒引起人的頭痛、昏迷、嘔吐等癥狀。
四氯化碳在500℃以下是穩(wěn)定的，在接觸到煙火、溫度在500℃以上時(shí)，四氯化碳蒸氣與水蒸氣化合可以生成光氣。
常溫下四氯化碳與硫酸作用也能生成光氣，光氣是A1類劇毒氣體，極其微量也能引起中毒。四氯化碳與堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因生成甲烷而失效。
所以脫脂作業(yè)必須做好人員與環(huán)境的保護(hù)工作。
6．3．2 經(jīng)過干燥處理的各種氣體或深度冷凍空氣分離(深冷空分)提供的氣體都可以無坡度敷設(shè)，因?yàn)闅怏w露點(diǎn)溫度低于環(huán)境溫度10℃，氣體中的水分就不會(huì)析出來，因此，干燥氣體管道實(shí)際不需要敷設(shè)坡度。
6．3．6 對(duì)于高純度、高潔凈度介質(zhì)的氣體管道，螺紋連接結(jié)構(gòu)本身并不適用，不僅螺紋密封填料殘?jiān)袔爰儍魵饬髦械目赡苄裕?，在?nèi)、外螺紋旋緊時(shí)，金屬之間的摩擦，也會(huì)產(chǎn)生金屬粉塵粒子，同樣會(huì)污染純凈氣體，所以，不推薦在系統(tǒng)中使用螺紋連接。在無法避免時(shí)，應(yīng)注意密封帶質(zhì)量及其纏繞的方式，纏繞過多超出管螺紋端頭坡口，在內(nèi)外螺紋旋緊時(shí)，密封帶被套絲凸牙咬破，超出坡口部分，被螺紋凸牙切下，落入管內(nèi)形成較大的污染物。岡此，密封帶纏繞不宜過厚，以一周半為宜，不僅管頭倒角處不能纏繞，而且還應(yīng)空出兩到三個(gè)凸牙，這種情況可以得到改善。
6．3．7 加色標(biāo)是為了安全，便于快速鑒別、維修和查找原因。已有因接口可通用而接錯(cuò)了氣體管道發(fā)生人身傷亡的事情，所以這一點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)。
6．4 管道系統(tǒng)的強(qiáng)度試驗(yàn)
6．4．1 本節(jié)主要參考有關(guān)壓力管道以及《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50243等現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及潔凈室中壓力管道施工實(shí)踐編制。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料與實(shí)踐證明，管道系統(tǒng)水壓試驗(yàn)后的水分、污染物很難吹掃干凈，甚至破壞了管道內(nèi)表面的潔凈度與光滑程度。所以高純、高潔凈度的管道系統(tǒng)安裝完畢不應(yīng)采用水壓試驗(yàn)，而應(yīng)采用潔凈的氣體，一般多用高純氮?dú)膺M(jìn)行氣壓試驗(yàn)。
由于氣壓試驗(yàn)過程中，對(duì)氣源壓力的控制、管材質(zhì)量與人員的操作水平等因素，存在一定的超壓、管材破裂等可能性，而1．0MPa的壓力氣體大面積沖擊人身，輕者致殘，重者喪生，因此強(qiáng)調(diào)做好人員與環(huán)境的安全保護(hù)工作。也是限定0．6MPa以上氣壓試驗(yàn)要有設(shè)計(jì)文件與甲方的認(rèn)可方可實(shí)施的原因。
6．4．2 對(duì)管路系統(tǒng)泄漏量試驗(yàn)，配管敷設(shè)工作完成之后，試壓完畢，要用發(fā)泡劑檢漏，如果建設(shè)方要求嚴(yán)格，并在事前約定，發(fā)泡劑檢漏后再用氦氣(氦質(zhì)譜儀)檢測(cè)泄漏狀況，進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)，每一個(gè)檢查點(diǎn)都要用塑料薄膜覆蓋，并通以小流量氦氣進(jìn)入覆蓋空間，然后用氦質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)論應(yīng)當(dāng)是“零”泄漏，即無泄漏才為合格。
6．4．5 真空管道在強(qiáng)度試驗(yàn)與嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后，系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)前，還應(yīng)以設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行真空度試驗(yàn)。試驗(yàn)宜在氣溫變化較小的環(huán)境下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間為24h，增壓率不應(yīng)大于3％。
對(duì)于普通的真空管道系統(tǒng)，真空試驗(yàn)增壓合格率在5％，因?yàn)閷?duì)潔凈室要求比普通真空管道高，因此定為3％。
