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电子清洁厂房工艺冷却水和纯水管材的挑选

来历:山东康德莱污染工程无限公司 时候:2021-01-15 14:52:08 次数:

  电子清洁厂房工艺给水首要有工艺冷却水及纯水。

    工艺冷却水首要利用于各类工艺装备的冷却。因为工艺装备内的冷却管道有良多为管径很细的毛细管道,为防止毛细管道的结垢,对工艺冷却水的水质也提出了响应的请求。

    纯水首要利用于各类电子产物的洗濯,纯水的利用能够防止水中杂质对电子产物的污染。利用于电子厂房的纯水的首要特色不只是水的电阻率高,还对颗粒度、总无机碳(TOC)、总硅、消融氧(DO)、和各类离子的含量有不同的请求。

1    工艺冷却水管道的挑选

    半导体、TFT-LCD等行业的工艺冷却水体系为防止工艺装备冷却盘管的结垢及梗塞,对工艺冷却水水质提出了请求。

    以某半导体厂工艺冷却水设想水质为例:电阻率>30 kΩ· cm硬度<0.5德国度是以工艺冷却水管道的挑选首要斟酌两个方面的请求,一方面是对水质的请求;别的一方面是对管道侵蚀的请求。

    工艺冷却水管道首要有不锈钢管道及塑料管道两种。

(1)不锈钢管道

    按照工艺冷却水的水质请求,SS304不锈钢管便可知足请求,可是半导体、TFT行业凡是接纳纯水制备进程中发生的反渗入(RO)出水作为工艺冷却水的补充水源,而RO出水按照纯水制备工艺流程的不同其酸碱度也有所不同。当水的pH值呈中性或弱碱性时,可接纳SS304不锈钢,当水的pH值呈酸时(RO出水在不加碱的环境下凡是呈酸性),需接纳抗酸性好的SS304L不锈钢。

    按照不同工程的调研发明,不锈钢管道的侵蚀均发生在接口处及管道的底部。阐发其首要缘由,接口侵蚀首要在于焊接进程中未接纳氩弧焊接而形成的氧化层粉碎,使氧化层下的不锈钢金属铬合物形成侵蚀。管道底部侵蚀首要是因为管道冲刷时接纳自来水,而自来水中含有较多的余氯,冲刷后管道内的水未实时排空,形成了在局部管段的集水,当管道施工验收终了后较永劫候体系未投入运转,则轻易形成不锈钢的氯侵蚀,不锈钢中的氯离子侵蚀是应力侵蚀,在“奥氏体不锈钢-CL”中,溶液中氧的存在是增进金属的钝化,而氯离子则粉碎金属的钝化,同时进入裂痕的尖端,组成盐酸,使侵蚀加重。

    以是不锈钢管道挑选时需斟酌必然的侵蚀余量,应最少选用壁厚品级为Sch-10S级的产物,并接纳准确的焊接体例,且在管道冲刷后应将管道内的水放空、吹干。

(2)塑料管道

    按照工艺冷却水的水质请求,PVC管道便可知足请求。常常利用的PVC有两种,硬质聚氯乙烯(PVC-U)由聚乙烯单体聚合而成的一种热塑性高份子化合物;氯化聚氯乙烯(PVC-C)由聚氯乙烯树脂氯化获得的一种怪异的聚合物。因为PVC管道有较强的耐侵蚀性,故而即便水质呈弱酸、弱碱性,也不会形成管道的侵蚀。

    但塑料管道需注重任务压力的题目,因为工艺装备内的冷却管道管径小而形成了较大的水头丧失,故而,工艺冷却轮回水体系的任务压力较高,在管道的挑选时应按照应力计较肯定管道的压力品级。出格需注重的一点是管道的压力品级并不即是设想管道的许可任务压力。管道应力公式:

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式中:P为管道许可的任务压力(MPa);

            d为管道外径(mm);

            e为管道壁厚(mm);

            C为设想系数;

            σ为管道应力(MPa)。

    以PN16 PVC-U管道为例,管径110 mm×8.1 mm,管道应力15.5 MPa,设想系数2.5,液体温度40℃。

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    因而可知固然管道的压力品级为PN16,但该管道的许可任务压力为9.86 MPa。

    是以,凡是挑选Sch80-PVC管利用于工艺冷却水体系。Sch-80为ASME(美国机器工程师协会)的壁厚规范,Sch便是“schedule”,管道的壁厚品级。Sch是设想压力与设想温度下资料的许用应力的比值乘以1000,并经圆整的数值。即:

Sch.=P/〔ó〕t ×1000

式中:P为设想压力(MPa);〔ó〕

    t为设想温度下资料的许用应力(Mpa)。

    管道表号(Sch)并不是壁厚,是一面厚系列。

    统一管径,不同的管道表号,其壁厚不同。Sch愈大者管壁愈厚。

    PVC管道存在大口径管道难以推销,且施工坚苦的错误谬误,故而PVC管道凡是可利用于小于DN100的支管,干管仍接纳不锈钢管,两种管道接纳法兰毗连。因为小管径的Sch80-PVC管的价钱较不锈钢管低,故而可节流投资。

    跟着新型管材的大批推行和利用,在利用时应出格 注重管道的侵蚀性题目及管道接口题目。因为工艺冷却水凡是接纳RO出水或硬化水作为补充水源,其存在必然的侵蚀性,管道内壁必须有充足的抗侵蚀性。良多管道自身抗侵蚀性不题目,但管道接口处置不好轻易形成接口处的侵蚀。比方,钢衬不锈钢管道,接口不能保障水不与非不锈钢局部的完整断绝;钢衬塑管道、钢涂塑管道,不管是丝扣毗连、卡环毗连、沟槽毗连仍是法兰毗连均不能保障外层金属与水的完整断绝。

2    纯水管道的挑选

    电子超纯水凡是为电阻率>15 MΩ·cm(25℃)的纯水,而此时电阻率已不是首要的身分,需按照其余目标的请求停止详细阐发。

(1)管材机能比拟

    挑选管材的按照首要是管道的溶出物(见表1)及内外表光亮度。首要利用的管道有Clean-PVC管、清洁PP管、PVDF管几种。Clean-PVC管接纳耐打击硬质聚氯乙烯制作,其比通俗PVC管含有较少的增加剂。从而减小了管道内壁的粗拙度(Clean-PVC管的外表粗拙度小于0.37 µm,而通俗PVC管的外表粗拙度在1.0 µm)和污染物的析出。制作商首要有“积水国际商业无限公司(SEKISUI)”、“日本旭无机材股份无限公司(ASAHI AV)”。清洁PP管材质为(β)-PP-H均聚型聚丙烯,具备很是均一、致密的布局和出众的抗打击强度。其高结晶度确保了极好的耐化学品机能,二氧化钛色素的利用进一步进步了此特征。其内壁粗拙度及污染物的析出机能与Clean-PVC靠近。制作商首要有乔治.费歇尔管路体系无限公司(+GF+)。PVDF管材质为聚偏二氟乙烯,是一种高结晶度,高机能热塑性塑料,可用温度/压力规模广。其首要特征是力学强度高、韧性好、具备优良的耐磨性、热不变性和介电性,其纯度高,能熔融成型,对大大都化学品和溶剂都具备很好的耐侵蚀性、抗紫外线和核辐射机能好、耐候性好、耐生物菌类的感化、气体和液体隔绝性好、阻燃性好、发烟量少等长处。聚偏二氟乙烯是一种纯洁的资料,它不含任何增加剂,且其外表滑腻,粗拙度小于0.2µm。制作商首要有乔治·费歇尔管路体系无限公司(+GF+)、奥天时AGRU公司。

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(2)管材挑选    以几种典范电子清洁厂房用纯水停止比拟(见表2)。

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    近似于6英寸半导体前工序、TFT-LCD的水质可挑选Clean-PVC管或清洁PP管。

    Clean-PVC管从80年月即利用于半导体行业,此刻在纯水中获得了普遍的利用。其长处在于因为获得了普遍的利用,故而供给商都有必然量的库存,以是交货周期较短,装置手艺也比拟简略,凡是停止半天的课堂和现场培训便可。其错误谬误在于,管道的粘结和装置的品质。这也是浩繁的半导体厂中有大批的PVC管道体系生效和漏水题目的缘由。PVC管路体系生效首要是粘结品质不好所形成的,PVC的毗连体例首要是胶水粘接,这请求胶水能使粘接部位的外表硬化,硬化部位而后被压紧,它的粘接品质同操纵职员的手艺的相干性很是大,并且不同的人及不同部位的粘接品质分歧性很差。粘接请求有充足的胶水被涂上并且平均性请求很是好,管路和管件的粘接部位要很是清洁且滑腻,并且管路请求完整地拔出管件。可是因为拔出粘接的特征,现实粘接部位是看不见的,缺点能够存在,并将对全部体系形成极大的危险。

    因为PP是热熔焊接的,以是不PVC那样担忧的沾污,如粘接溶剂和其余无机溶剂等在PVC管道中常常利用的不变剂。而这些粘接剂及无机溶剂会发生无机物沾污(TOC)。别的,PP管道的红外热熔焊接接纳计较机节制防止了野生操纵的品质整齐不齐,并能对焊点停止100%的查抄。这使得PP管道绝对Clean-PVC在装置品质上更有保障。可是PP管道在管路/管件的价钱及装置用度上要高于Clean-PVC。

    按照英特尔遍布环球的封装测试厂的报告,每一年都有大批的PVC管路体系生效和漏水题目,生效是由多种缘由引发的,此中就包含不恰当的粘接,贫乏撑持,装置进程中不瞄准所引发的打击等。是以在英特尔新建的封装测试厂已起头普遍接纳清洁PP管取代Clean-PVC作为首选管材。

    近似于8英寸半导体前工序或更高水质请求的以PVDF管道为主。

    如表2所示,8英寸半导体对纯水水质目标的请求相称严酷,Clean-PVC及清洁PP已不能知足其请求,而PVDF管道的溶出物及管道内壁光亮度都远强于Clean-PVC及清洁PP,故而只能挑选PVDF管道。在国际的半导体出产中也有8英寸接纳Clean-PVC管道的胜利案例,但颠末实测阐发后发明,这类出产厂的产物都是从6英寸进级至8英寸的,也便是在6英寸纯水管道体系运转多少年后进级为8英寸的,而Clean-PVC管路体系颠末永劫候运转后,其溶出的离子呈慢慢削减的趋向。以某电子厂为例,一期厂房纯水体系未设置特地的除TOC紫外线灯,仅依托制备进程中对TOC的去除,在运转了多少年后,其回水管道TOC能够到达15ppm,而二期新建的纯水体系,设置了公用的除TOC紫外线灯,在体系起头运转阶段的站房出口TOC,也只要50 ppm。恰是因为这类特征,以是纯水体系在投产前需颠末相称永劫候的冲刷运转。以是在从6英寸进级到8英寸的出产中,颠末多少年冲刷的Clean-PVC管道也是有能够到达利用请求的。而PVDF管道能够在短时候内冲刷到较低的目标,如表3所示。为了节流初投资,纯水回水管道能够接纳Clean-PVC或清洁PP管取代PVDF,因为纯水回水需颠末抛光体系的再次处置,以是即便回水中有较多的溶出物也不影响供水的水质,只是会影响抛光体系的保护用度,但永劫候运转后保护用度的不同会慢慢减小。

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3    论断

    综上所述,笔者以为,对水质有较高请求的电子清洁厂房的工艺冷却水,管道应首选Sch-10S级不锈钢管及Sch80-PVC管。

    近似6英寸半导体前工序及TFT-LCD厂房的水质,可利用Clean-PVC与清洁PP管道,但清洁PP在毗连体例及施工品质上有较着的上风,故而,清洁PP管能够取代Clean-PVC在纯水体系管道中获得更普遍的利用。

    近似8英寸及12英寸半导体厂房的水质,需接纳PVDF管道作为首选。由6英寸进级到8英寸半导体水质的管道体系,可接纳已运转多年的Clean-PVC管路体系而不用改换成PVDF管路体系。

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