潔凈廠房高純氣體輸配管道選材原則

      潔凈廠房中的氣體管道是指氣體壓力≤0.8Mpa的氫氣、氧氣、氮氣、壓縮空氣、燃氣等一般氣體和高純氣體管道及真空管道。其具體的安裝要求可參考JGJ71-1990《潔凈室施工及驗收規范》的有關規定。

      為了保證將高純度、高潔凈的氣體送至用氣點，不僅取決于制氣和凈化設備的精度，在很大程度上還受到管路系統諸多因素的影響，因此，管材的選擇應恪守下列原則，并應在設計圖上注明管材材質。

1．滲透性小

      又稱為透氣性。氣體從高壓一側透過材料向低壓一側流動的現象稱為滲透。氣體的滲透量與材料兩側的壓差和材料的截面積成正比。高純氣體中的水分是以ppm、ppb、ppt來計量的，由于選材不當，會使管外的水分、氧等雜質滲入管內，污染高純度的氣體。表1是不同材料的滲透性的一組實測數據。

表1 不同材料對氧的滲透

2．出氣率低

      在材料晶格內部或晶格間存在著某些氣體雜質，如氮、碳氫化合物等。在高純氣體的輸送過程中，這些雜質氣體會緩慢地釋放出來，污染高純氣體，尤其是要求雜質含量達ppb級的高純氣體更易被污染。所以選材時要選用出氣率低的材料，如低碳不銹鋼管，且內表面應經進一步的處理，進一步降低出氣率。

3．吸附性能差

    水分等雜質是極性分子，吸附性很強，橡膠、塑料或一些粗糙的表面均極易吸附水分等雜質。所以使用吸附性能好的材料輸送高純氣體會污染高純氣體。表2列出不同管道材料的吸附性和滲透性。可見，凡是與高純氣體接觸的部分均不得使用橡膠、塑料制品。

表2 不同管道材料滲透性、吸附性比較

4．內表面光滑、耐磨損

      管材的這一特性對輸送高純氣體至為重要。管材內表面的光滑度高，可以防止污染粒子和水汽在管內滯留和吸附，耐磨性好可以減少管材本身在高速氣流的沖刷（擊）下產生的金屬粉末，避免高純氣體的污染。表3對銅管和不銹鋼管在高速氣流沖刷下的產塵量作了比較。可見，不銹鋼管的耐磨性優于銅管。

表3 管材含塵量比較

 5．耐腐蝕

      在生產工藝中，使用腐蝕性強的氣體時必須選用耐腐蝕的不銹鋼管，不得使用普通無縫鋼管或鍍鋅鋼管，不然會污染高純氣體。   

6．管材的性能穩定，在焊接處理時管材組織不發生變化

      在輸送大流量的高純氣體時，管道的連接，原則上全部采用焊接。這就要考慮管材在焊接時，受高溫熱影響的部位不能發生組織變化，含碳量過高的鋼管在高溫下會析出碳，產生局部腐蝕應力，增加了焊接部位的滲透性（透氣性），破壞了輸送氣體的純度、干燥度和潔凈度，使得先前的一切努力付諸東流。所以選用低碳鋼管如316L不銹鋼管就合適多了。另外，鍍鋅鋼管的焊接會破壞鍍鋅層，如在焊后將管內外實施補鍍鋅，其實際操作恰是極不容易，補鍍如不完美，反而加速該處的腐蝕速度。因此高純度氣體管道不得使用鍍鋅鋼管。