【上海水处理设备网www.szxqhb.com】以某半导体厂工艺冷却水的设计水质为例:电阻率> > 30kω？cm < 0.5德国的硬度。因此，工艺冷却水管道的选择主要考虑两方面的要求，一方面是水质的要求；另一方面，管道防腐的要求是纯水设备。 工艺冷却水管主要包括不锈钢管和塑料管。 (1)不锈钢管道 根据工艺冷却水的水质要求，SS304不锈钢管可以满足要求。然而，纯水制备过程中产生的反渗透(RO)出水通常用作半导体和TFT行业工艺冷却水的补充水源，RO出水的pH值根据纯水制备的工艺流程而变化。当水的pH值为中性或弱碱性时，可采用SS304不锈钢。当水的pH值为酸性时(RO出水一般为酸性，不加碱)，应选用耐酸性好的SS304L不锈钢。 根据对不同工程的调查，发现不锈钢管道的腐蚀发生在接口和管道底部。主要原因是界面腐蚀主要在于焊接过程中氩弧焊对氧化层的破坏，导致氧化层下不锈钢铬化合物的腐蚀。管道底部腐蚀主要是因为管道冲洗用的自来水中含有较多的余氯。冲洗后管道内的水没有及时排出，导致局部路段积水。管道施工验收后系统长期不投入运行时，容易造成不锈钢的氯腐蚀。不锈钢中的氯离子腐蚀是应力腐蚀。在“奥氏体不锈钢-CL”中，溶液中氧的存在促进了金属的钝化，而氯离子破坏了金属的钝化，同时进入。 因此，在选择不锈钢管时，应考虑一定的腐蚀裕量。至少应选择Sch-10S壁厚的产品，并采用正确的焊接方法。用纯水设备清洗管道后，应将管道中的水排空并晾干。 (2)塑料管 根据工艺冷却水的水质要求，PVC管可以满足要求。常用的PVC有两种。硬聚氯乙烯(PVC-U)是一种由聚乙烯单体聚合而成的热塑性聚合物。氯化聚氯乙烯(PVC-C)是一种独特的聚合物，由聚氯乙烯树脂氯化而成。因为PVC管道具有很强的耐腐蚀性，即使水质是弱酸性和碱性，也不会造成管道腐蚀。实验室纯水设备 但塑料管的工作压力要注意。工艺设备中冷却管的小直径会导致较大的压头损失。因此，工艺冷却循环水系统的工作压力较高，在选择管道时应根据应力计算确定管道的压力等级。需要注意的是，管道的压力等级不等于设计管道的允许工作压力。管道应力公式 式中:P为管道的允许工作压力(MPa)； d是管道的外径(mm)； e为管道壁厚(mm)； c是设计系数； σ是管道应力(MPa)。 以PN16 PVC-U管道为例，管径110 mm×8.1 mm，管道应力15.5 MPa，设计系数2.5，液体温度40℃。 可以看出，虽然管道的压力等级为PN16，但管道的允许工作压力为9.86 MPa。 因此，Sch80-PVC管通常用于工艺冷却水系统。Sch-80是ASME(美国机械工程师学会)的壁厚标准，Sch是“schedule”，是管道的壁厚等级。Sch是设计压力与设计温度下材料容许应力的比值乘以1000并四舍五入。即: Sch。= P/?t×1000 式中:P为设计压力(MPa)；〔ó〕 t是设计温度下材料的许用应力(Mpa)。 管号(Sch)不是壁厚，而是一系列壁厚。 同样的管径，杭州GMP纯化水设备不同的管数，其壁厚是不同的。Sch越大，管壁越厚。 PVC管有大口径管道采购和施工困难的缺点。因此，PVC管通常可以应用于小于DN100的支管。纯水设备的主管仍然是不锈钢管，两种管之间用法兰连接。因为小口径的Sch80-PVC管价格比不锈钢管低，可以节省投资。 随着新型管道的广泛推广应用，应特别注意管道的腐蚀和管接头的问题。由于工艺冷却水通常采用RO出水或软化水作为补充水源，具有一定的腐蚀性，因此管道内壁必须具有足够的耐腐蚀性。很多管道本身在耐腐蚀方面没有问题，但是管道接口处理不当很容易导致接口处腐蚀。比如钢衬不锈钢管道，接口不能保证水与非不锈钢部分完全隔离；钢衬塑料管和覆钢塑料管，无论是螺纹连接、卡环连接、沟槽连接还是法兰连接，都不能保证外层金属与水完全隔离。 2纯水管道的选择 电子超纯水通常电阻率>:15mω？Cm(25℃)的纯水，此时电阻率已经不是重要因素，需要根据其他指标的要求具体分析。 (1)管道性能比较 管材的选择主要基于管材的溶解物质(见表1)和内表面光洁度。使用的主要管道有清洁PVC管、清洁PP管和PVDF管。Clean-PVC管采用抗冲击硬质PVC制成，比普通PVC管含添加剂少。从而降低管道内壁的粗糙度(Clean-PVC管的表面粗糙度小于0.37微米，而普通PVC管的表面粗糙度为1.0微米)和污染物的沉淀。主要制造商为积水国际贸易有限公司和ASAHI AV。清洁管由(β)-PP-H均聚物聚丙烯制成，具有非常均匀致密的结构和优异的冲击强度。其高结晶度确保了优异的耐化学性，通过使用二氧化钛颜料进一步提高了耐化学性。其内壁粗糙度和污染物沉淀性能与Clean-PVC接近。主要制造商是乔治·费舍尔管道系统有限公司(+GF+)。PVDF管由聚偏氟乙烯制成，聚偏氟乙烯是一种高结晶度的热塑性塑料，具有纯水设备的高性能，可用温度/压力范围广。其主要特点是机械强度高、韧性好、耐磨性、热稳定性和介电性能优异、纯度高、可熔融成型、耐腐蚀性好、耐紫外线和核辐射性好、耐候性好、耐生物菌性好、气体和液体阻隔性好、阻燃性好、对大多数化学品和溶剂的烟雾少等。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种纯材料，不含任何添加剂，表面光滑，粗糙度小于0.2 μ m，主要厂商有乔治？费希尔管道系统有限公司(+GF+)，奥地利AGRU公司。 对管材进行了选择，并与典型电子洁净车间使用的几种纯水进行了比较(见表2)。 对于类似6寸半导体前处理和TFT-LCD的水质，可选择Clean-PVC管或clean PP管。 Clean-PVC管自20世纪80年代开始应用于半导体行业，现在广泛应用于纯水领域。它的优点是因为已经广泛使用，供应商有一定的库存，所以交货周期短，安装工艺比较简单。平时半天的课堂和现场培训就够了。其缺点在于管道粘接和安装质量。这也是很多半导体工厂大量PVC管道系统失效泄漏的原因。PVC管道系统的失效主要是由于粘接质量不好造成的。PVC的连接方式主要是胶水粘接，需要胶水将粘接部分的表面软化，然后将软化的部分压制。其粘接质量与操作者的技能高度相关，不同人、不同部位的粘接质量一致性很差。粘接需要涂足够的胶，而且均匀性非常好。管道与管件的粘接部分应非常干净、光滑，管道应完全插入管件内。但是由于插入键合的特点，实际键合位置是不可见的，可能存在缺陷，会对整个系统造成很大的风险。实验室纯水设备 因为PP是热熔焊接，所以不像PVC那样担心污染，比如粘接溶剂等有机溶剂，在PVC管材中常用作稳定剂。纯水，而这些粘合剂和有机溶剂会产生有机污染物(TOC)。此外，PP管道红外热熔焊接由电脑控制，避免了人工操作质量参差不齐的问题，可100%检查焊点。张家港GMP纯化水设备这使得PP管的安装质量比Clean-PVC管更有保证。然而，PP管道的价格和安装成本高于清洁的PVC管道。 根据英特尔在世界各地的封装测试工厂的报告，每年都有大量的PVC管道系统故障和漏水问题。故障是由多种原因造成的，包括粘合不当、缺乏支撑、安装过程中未对准造成的冲击等。因此，在英特尔新建的封装测试工厂中，洁净PP管已被广泛用作替代洁净PVC的首选管材。 类似8寸半导体前处理或者水质要求更高的以PVDF管为主。 如表2所示，8寸半导体对纯水质量指标要求严格，Clean-PVC和clean PP已经不能满足其要求。但是PVDF管道在溶出物和内壁光滑度上远远优于Clean-PVC和clean PP，所以只能选择PVDF管道。在国内半导体生产中，也有8英寸洁净PVC管道的成功案例。但实际测量分析后发现，这类工厂的产品都是从6寸升级到8寸，也就是6寸纯水管道系统运行几年后升级到8寸。但Clean-PVC管道系统运行一段时间后，溶解离子逐渐减少。以某电子厂为例，一期车间的纯水系统没有配备专门的去除TOC的紫外灯，仅依靠制备过程中TOC的去除。经过几年的运行，其回水管的TOC可以达到15ppm，而二期的新纯水系统配有专门的紫外线灯去除TOC，系统运行初期的站房出口TOC只有50 ppm。由于这一特点，纯水系统在投产前需要长时间冲洗。因此，在从6英寸升级到8英寸的生产中，清洗了几年的Clean-PVC管可以满足使用要求。但是，PVDF管道可以在短时间内冲洗到较低的指数，如表3所示。为了节省初期投资，纯水回水管可以用Clean-PVC或clean PP管代替PVDF。由于纯水回水需要经过抛光系统再次处理，即使回水中有较多的溶解物质，也不会影响供水水质，只会影响抛光系统的维护成本。但是，在长期运行后，维护成本的差异会逐渐减小。 综上所述，笔者认为对水质要求较高的电子洁净车间工艺冷却水应首选Sch-10S不锈钢管和Sch80-PVC管。 Clean-PVC和clean PP管可用于6寸半导体前处理和TFT-LCD工厂的水质，但clean PP管在连接方式和施工质量上有明显优势。因此，洁净PP管可以取代洁净PVC管，广泛应用于纯水系统管道。 8寸和12寸半导体工厂的水质差不多，所以首选PVDF管道。从6 "升级到8 "半导体水质的管道系统可以采用已经运行多年的Clean-PVC管道系统，不需要更换为PVDF管道系统。

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