?1 超純水系統總體介紹
?隨著電子工業的發展,在芯片的生產加工過程中,對于水質的要求也越來越高。為了保證生產出超大規模的集成電路,除高純原材料、高純氣體、高純化學藥品外,高純水也是其中最關鍵的因素之一。高純水系統是將一般的市政用水處理成對不同離子的含量和顆粒度都有很高要求的超純水。超純水系統總體來說一般可分為三個部分:超純水制造區(CUB部分)、超純水拋光循環區(FAB部分)、超純水輸送管網(FAB各使用區)。其中超純水制造區最為復雜,其又可分為:預處理、一次純水處理、超純水處理三個部分。預處理部分主要包括:沙濾、活性碳塔(有的廠商在沙濾前還增設反應槽、氣浮池);一次純水處理部分主要包括:陰陽離子交換塔、脫氣塔(DG)、保安過濾器、紫外線殺菌器及多級反滲透;超純水處理部分主要包括:MDG(脫氧膜組)、TOC-UV殺菌器、混床(MB)及終端過濾器。考慮到在向工藝設備輸送高純水過程中,輸水管道會對水質再次造成污染,因而在FAB內一般都設立拋光循環系統。拋光循環系統主要以MB為核心,再加上超濾設備(UF),以除去在向工藝生產線輸送純水的過程中,管網溶入水中的雜質。
2 超純水系統中各階段常用管材
在超純水系統中管材的選用也非常重要,既要能做到保證水質、又應該做到經濟合理。超純水系統中常用管材主要包括:PVC、SGP、SGP(RL)、SUS304、CPVC、SUS316及PVDF等管材。一般在超純水制造區預處理階段多采用PVC管或SUS304管。設備面管一般采用內襯膠鋼管(SGPRL),對于水泵等產生震動的動力設備周邊采用SUS304管;在一次純水階段主流程采用CPVC管或SUS304管。高壓泵與反滲透(RO)之間,由于壓力高所以必須采用SCH80的SUS304管及耐壓2.0MPa級的法蘭。由于RO對水溫有一定的要求,因而一般在RO之前有熱交換器,其周邊也應該采用SUS304管;在超純水制造階段,主流程一般應采用SUS316管和CPVC管;拋光循環區主流程一般采用SUS316管(焊接連接,并要求雙面成型)和PVDF管,超純水回收管道采用CPVC管。在以上水處理各階段廢水排放管道均采用普通PVC管;在純水制造過程中酸堿等加藥管線,應采用耐沖擊PVC管;純水系統中使用的氮氣系統采用SUS304管,超純水拋光系統所用氮氣管道采用SUS316管;壓縮空氣系統在純水系統中作為氣動閥開關動力,一般采用SUS304管或SGP管,當采用SGP管時進入電氣盤前需加過濾器。
3 超純水系統施工
?超純水系統水站部分施工難度最大,其主要包括三個部分:設備的搬入及安裝、共用管架(簡稱共架,下同)的制作安裝以及管道的安裝。設備的搬入一定要注意編制詳細的設備吊裝方案,特別是對于超重、超大、易損設備,千萬不可以野蠻冒險施工。共架的施工要注意兩個環節:①共架與土建結構連接處一定要堅固,最好采用預埋鐵板。若因種種原因不能預埋,則應用化學鉚栓固定在梁上,不應使用一般的簡易膨脹螺栓。切不可用鐵板和簡易膨脹螺栓固定在樓板上;②整段管架一定要保持水平,以免管道與共架接觸部位由于應力不均勻引起管道彎曲破損。水站的管道施工除CDA、氮氣及熱交換器用的蒸汽或冷熱水管道可以按系統進行施工外,其他站內管道施工可分為兩大部分,即共架管道施工和設備周邊配管施工。開工初期兩部分可以同時進行施工。當共架直管段與設備本體配管完成之后,應該從設備周邊管道向共架管道進行連接配置,最終與共架管道相連形成封閉的管路系統。超純水系統管道施工與其他一般動力管道施工有很大區別,它除了要保證管道系統的密閉性外,還有更加重要的一點,就是要在施工過程中一定要保證管道的潔凈。
4 超純水系統管道施工
?簡介超純水系統中CPVC(氯化聚氯乙烯)和PVDF(聚偏二氟乙烯)管道特殊的施工工藝。
?CPVC和PVDF管材在金屬離子及有機碳的析出、無微細粒子、無活菌繁殖等方面,都能滿足超純水系統的要求。管材及附件的加工封裝都是在超潔凈環境中進行的,因而這兩種管道的施工也有一定的特殊性。CPVC管道粘接應采用日本產85號塑料管用膠水。管道切割應采用電動帶鋸式管道切割鋸或旋轉式割管器,盡量避免用手鋸(因為手鋸切管管端毛刺多難處理)。切口的毛刺一定要清除干凈,且要對管端進行2～3mm的倒角,以免粘接時膠水被刮入承口內,造成因人為施工不當減小粘接面使管道粘接部位泄漏。管件和管道粘接面涂膠一定要均勻,涂膠前對管件的內面及管道的外面先用白布去除外表灰塵,再用無塵布蘸丙酮進行脫脂清洗。此外更重要的一點就是CPVC管道的潔凈施工,這也是它與其他普通PVC管道施工的最大區別。CPVC管道粘接施工嚴格的說應該在潔凈間內進行,而后再采用法蘭在現場連接。但由于施工現場的種種特殊情況,管道往往要在現場進行下料粘接安裝。但需注意在現場施工時,施工區域要相對干凈(不得有很大的灰塵)。粘接施工時禁止在地面上進行,應在加工平臺上進行粘接操作。施工時一定要戴上專用潔凈一次性手套,施工過程中禁止徒手接觸管道的內壁(因為手上的油脂粘在管內壁很難沖洗干凈)。管道在插入時使用緊線器,并劃線以確認插入的深度是否足夠。法蘭間密封材料應用PTFE(聚四氟乙烯)。堆放場所需要墊上彩條布或塑料薄膜對管道進行保護。
?PVDF管道全部采用焊接連接。在施工過程中,更要注意潔凈,同時對于施工環境的要求更加嚴格。PVDF管道焊接必須在潔凈小室內進行,不得在一般的房間內進行施工。進入潔凈加工間必須換上專用鞋,管口及附件在潔凈間外必須封口不得外露。對于管件的包裝材料必須在施工前才能開封,在焊接操作時必須帶好一次性潔凈PVC手套,焊接前必須用異丙醇、酒精或丙酮對管端進行脫脂、清洗。清洗用布要采用無塵潔凈布,不干凈的無塵布要及時更換。輔助焊接的人員也須帶上潔凈棉手套。對于每一個焊口,焊完之后必須及時進行外觀檢查,要求焊口四周的焊露高低均勻并高于管道外壁。在PVDF管道焊完之后必須及時對管口進行封扎,再運到現場采用法蘭連接,法蘭間的密封材料采用PTFE。管道安裝時先在現場量取尺寸繪制詳細的安裝加工圖,再由專人進行管道焊接加工。焊接、安裝人員各負其責以提高工作效益。
5 總論
?總之,在超純水系統施工過程中,除了要滿足管道系統的密閉要求外,更重要的就是要注意提高施工人員的潔凈意識,使他們能自覺的按照潔凈管道施工要求去做,根據水處理不同階段的不同要求進行施工,以避免因施工不當對管道造成污染,使得處理水質達不到業主要求,引起質量事故的發生。
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