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工程人需要知道的 气体管道工艺

 will1998 2022-04-02

近20年来,随着更复杂、更密集的大规模和超大规模集成电路的生产,对高纯气体洁净度的要求,已不亚于对纯度和干燥度的要求,凡工艺气体,无一不对其中的粒子提出限制。因此,对于高纯气体,纯度、干燥度、洁净度是三项重要的标度。由于高纯度气体的使用地点、性质、工况(如温度、压力等)都不完全一致,所以,如何确定高纯气体的“三度”(纯度、干燥度、洁净度),还没有一个严格而明确的概念。    

        对于纯度和干燥度的控制,我国CBJ73—84《洁净厂房设计规范》中指出,“高纯气体系指纯度大于或等于99.9995%,含水量小于5ppm气体。”日本把微电子生产中所采用的气体,按其不同的品位,具体分为下列几个不同的档次:

1.超高纯气体    气体中杂质总含量控制在1ppm以下,水份含量控制在0.2~1ppm。
2.
高纯气体       气体中杂质总含量控制在5ppm以下,水份含量控制在3 ppm以内。
3.
洁净气体      气体中杂质总含量控制在10 ppm以下,对水份含量未作严格规定。 
        上述规定,都未涉及洁净度。我们知道集成电路的生产,几乎都是在洁净环境中进行,是防止尘埃粒子污染微电子产品所必需的。所以,对洁净的生产环境绝不允许采用不洁净的气体来破坏,必须使气体的洁净度与洁净环境保持一致,根据相关资料以及近些年公司相关工程的经验进行了一些归纳。

一、高纯/特种气体的概念

半导体集成电路制造所需要的高纯气体主要分为两大类:
1.普通气体:也叫大宗气体,主要有:H2 、N2 、O2 、Ar 、He等。
2.特种气体:主要指各种掺杂用气体、外延用气体、离子注入用气体、刻蚀用气体等。

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半导体制造用气体按照使用时的危险性分类:

1.可燃、助燃、易燃易爆气体:H2 、CH4、H2S、NH3 、SiH4、PH3 、B2H6、SiH2CL3、CLF3、SiHCL3等
2.有毒气体:AsH3、PH3 、B2H6等
3.助燃气体:O2 、N2O、F2 、HF等
4.窒息性气体:N2 、He 、CO2、Ar等
5.腐蚀性气体:HCL 、PCL3 、POCL3 、HF、SiF4、CLF3等

二.特种气体供应系统

        特种气体的供应方式截至目前为止,几乎皆用钢瓶的方式进行。一般常用的为高压钢瓶,依其填充的气体特性有分为气态和液态两种。一般气体依液态储存于钢瓶内,瓶内压力较高,所以最佳方式是选用吸附式气态钢瓶,以气体分子与吸附剂间的范德瓦力将气体吸附于吸附剂孔隙中,其优点为供气压力低于一个大气压,无任何泄漏的危险,且供气量为普通高压钢瓶的10倍,低蒸汽压的气体以液态储存于钢瓶内;针对易燃易爆,有毒性腐蚀性的气体,常将钢瓶至于特气柜中,再通过管路将气体供应至现场附近的阀箱,经过一系列的控制而后进入用气点;一般惰性气体以开放式的气瓶架和阀盘供应;具体方式如下:

现场制气、管道供气

        这种供气方式时将制气设备建造在用气量较大或者用气品种较多的工厂内或按区域设置供应周边各单位用气;

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1-中压贮气罐;2-调压阀组;3-气体过滤器;4-液态气体贮罐;5-汽化器;6-安全阀;7-自动控制阀;8-气体纯化装置;9-流量计;10-末端气体过滤器;11-末端气体纯化器;12-用气点;13-高压气体压缩机;14-高压气体贮罐(P=15~20MPa)

        图A为采用液态气体贮存气体,中压贮罐。作为缓冲罐的供应系统。气体纯化设备设在工厂内,实际上在各用气工厂还应设置各种过滤精度的气体过滤器、计量仪器、分析仪器等,有的工厂对高纯气体中杂质含量控制十分严格,此时还需安装末端提纯设备。
        图B为采用高压(P=15~20MPa)气体贮罐的供气系统,常用于氢气供应系统中,设高压气体压缩机从中压贮气罐中吸气经压缩到15~20MPa送入若干个高压贮气罐组储气,根据供气用气的平衡,高压贮气罐放气经二级调压阀组减压后由自动控制阀送入供气系统。

外购气体供气

        由集中制气工厂制取的液态气体由低温液态气体贮罐槽车运送至用气工厂,再使用工厂设置低温液态气体贮罐,将液态气体槽车中的液态气体抽送入液态气体贮罐贮存,根据工厂用气量,液态气体由贮罐送出经汽化器化为气体后,经由调压器组调压并经气体过滤器送去使用车间,若气体纯度或杂质含量不能满足使用要求,则需要再在车间内设置末端提纯装置,对气体进行提纯并去除杂质,同时为满足不同需求,还应在工厂使用车间末端或在车间内集中设置不同过滤精度的气体过滤器,示意图如下:

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外购气体钢瓶供气

        外购气体钢瓶集中存放在工厂的气瓶间(库)中,气瓶中高压气体经气体总线,减压阀组汇集,减压至一定压力经气体纯化装置纯化后供气。为确保连续供气,气体钢瓶一般分为两组,交替放气,根据产品工艺要求,选择满足供气品质的气体纯化装置或在用气点处设置末端气体纯化装置。

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1-钢瓶及总线2-减压阀组;3-调压装置;4-气体纯化装置;   5-末 气 体 纯 化 器;6-气 体 过 滤 器;7-用 气 点

其他:实验室气体管路系统规范,实验室集中供气工程要求

        实验室气体采用集中供气方式,由实验室外专用供气区域用管路引进。除了洁净空气由空气压缩系统直接产生外,其余气体都是采用高压气瓶供气。每种气体都要有主供和备供气瓶,并安装自动切换面板进行供气控制,保证不间断供气。另外主要的控制阀门和减压阀门都应安装在实验室外。

        实验室气体由不锈钢管(BA级)路输送,一般1.5米内并必须有支架固定在墙面。在实验室内所有管路安装在天花板下方,沿墙进行明设。所有管路标明连接的气体。气体管路每隔1.5米的距离,都要有明确标示,同时指示气体的流向。

        所有减压器都需要连接一条通出气体存西藏的排气管路。易燃、氧化气体排气管路不能并在一起。

        所有设计和施工必须符合相关的规范和要求,如:《科学实验室建筑设计规范》–JGJ 91-93;《氢气使用安全技术规程》-GB 4962-1985;《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》-GB50236-1998。(上海图勃气体工程有限公司)

        所有气体管路都由高质量的、完全退火型、无缝连接的不锈钢管(BA级)组成。铜管只使用在气体管路的末端,对气体纯度要求不是太严格的地方。(比如通风柜)。

        气体管道不得和电缆、导电线路同架铺设。易燃气体,如乙炔需要和其他气体分开单独引入。氢气管道若与其他可燃气体管道平行敷设时,其间距不应小于0.5M;交叉敷设时间距不应小于0.25M。分层敷设时氢气管道应位于上方。

       压缩空气在管路上有过滤杂质和水分的净化装置,此净化装置需要并联一路,用单独的阀门隔离,以方便对过滤装置进行维修。

高纯气体管路的连接为无缝焊接。连接到阀门或调节装置时才可以使用接头配件。

       每个实验室都要有单独的控制阀、减压阀和压力表。

       引到工作台的气体管路要安装单独的控制阀。工作台上要均匀排放各种气体的控制阀门。在氦气管路前面建议安装气体净化装置。

每隔1.5米左右,气体管路就需要有支架。另外根据气体管路弯曲的半径,设置合适的支架位置。所有弯曲处都要有支撑。气体管路所有的支架都要进行镀锌防腐处理。

      不锈钢管件在现场安装时方可启封,启封后均要适用5N的高纯气体吹扫后才能接入系统。整个系统安装完成后,还要再使用5N的高纯氮气进行大流量吹扫,以确保整个系统的洁净度。

       供气系统安装完成后,根据要求进行相关的强度测试、密封测试和稳定性测试。

三、高纯气体的配管及材质

高纯气体管路的设计要点:

        1.对于不同特性的气体,要规划独立的供应区域,一般分为三个区:腐蚀性/毒性气体区、可燃性气体区、惰性气体区,将相同性质的气体集中加强管理,可燃性气体区要特别规划防爆墙与泄漏口,若空间不足,可考虑将惰性气体放置与毒性/腐蚀性气体区。
        2.管路设计需要考虑输送的距离,距离越长,成本越高,风险也越高,通常较合理的设计流速为20ml/S,可燃性气体小于10ml/S,毒性/腐蚀性气体小于8ml/S,在用量设计方面,则需要考虑使用点的压力和管径大小,前者与气体特性有关,后者使用点的管径一般为1/4”~3/8”。
        3.根据用气设备的分布情况,高纯气体的管网不宜过大或者过长;宜采用不封闭的环形管路,在系统末端连续不断排放少量的气体,以便在管网中总有高纯气体流通,不会发生“死空间”引起高纯气体的污染。

        4.管路中应减少不流动气体的“死空间”,不应设有盲管,在特种气体的储气瓶与用气设备之间应设吹扫控制装置、多阀门控制装置、用以控制各个阀门的开关顺序、系统吹除,以确保供气系统的安全、可靠运行和防止“死区”形成而滞留污染物,降低气体纯度。
        5.对高纯气体纯度要求不同的用气设备,宜采用分等级高纯气体输送系统;也可采用同等级输送系统,但是在纯度要求高的用气设备邻近处设末端气体提纯装置。
        6.为了检测高纯气体的纯度和杂质含量,输送系统除了设置必要的连续检测仪器,如衡量水含量或者氧杂质含量等分析仪外,还应设置定期取样用的检测采样口,以便按规定时间进行采样,分析高纯气体中各种杂质的含量。
        7.在亚微米级的集成电路生产中,要求供应10-9级的高纯气体,为了确保末端用气工艺设备处的气体纯度,使气体中的杂质含量(包括尘粒)控制在规定的数值内,一般在设备前设置末端纯化装置,或末端高精度气体过滤器。

高纯气体配管及附件材质的选择

        选用渗透性小、出气速率低、吸附性差的材料。目前超大规模集成电路前工序高纯气体输送系统管道材料采用不锈钢光亮退火管(SS304BA、SS316BA)、不锈钢电抛光管(SS316L-EP)等,但是对要求控制高纯气体中总杂质含量≤1.01.0×10-6及以下的管材应用SS316L-EP管。,高纯气体使用管材的特点及要求如下表所示:

高纯气体使用管材的特点及要求

项目

SS316BA

SS316LEP

钢材冶炼方法

真空氧气脱碳法

真空氧气脱碳法或真空电弧熔炼法

制作过程

冷延→热处理→冷拉→光亮热处理→脱脂→一般水洗→纯水水洗(10000级洁净环境)→纯氮吹扫(1000级洁净环境)→检查→包装(压帽氮封及双层聚乙烯外包装充纯氮保护)

冷延→热处理→冷拉→光亮热处理→脱脂→一般水洗→电解抛光→一般水洗→碱中和→一般水洗→硝酸浸渍→水洗→冷纯水水洗(10000级洁净环境)→热纯水水洗(10000级洁净环境)→纯氮吹扫(100/1000级洁净环境)→检查→包装(压帽氮封及双层聚乙烯外包装充纯氮保护)→最终检查

内表面粗糙度Rmax

3.0~4.5μm

<0.7μm

表面硬度(HRB)

<90

<80

公差要求项目

管外径、管壁厚、管长、管道垂直度

管外径、管壁厚、管长、管道垂直度

注:①管路型式以气体特性设计,惰性气体使用一般的单层管,作为制程用的反应气体,则选用高级别的SS316L-EP管;使用与芯片接触但不参与制程反应的气体则选用SS316L-BA管。
      ②对于自燃爆炸,有剧毒的特种气体,如SiH4、PH3、AsH3等则考虑使用双套管,它的内/外管材质一般为SS316L-EP/SS316L-AP,此设计的主要目的有两点,首先可保护内管直接受到外力撞击,其次能将由内管渗漏的气体阻绝于外管,并利用相关的检测设备检测,目前常用的设计有正压和负压两种方式,负压设计是将内外管间抽成真空,正压设计则是灌以氮气维持正压,两者皆可接上压力表或者压力警报器检知泄漏状态。

        通常采用的方法有机械喷砂、化学溶液清洗、化学抛光、电抛光等,目前广泛应用的管材有光亮退火管和电抛光管

阀门的选用

      高纯气体对系统所用阀门的严密性有十分严格的要求,目前国内洁净厂房的高纯气体管道的阀门基本都采用SS304或SS316L不锈钢材质,阀门型式有隔膜阀、波纹管阀和球阀。波纹管阀的严密性比球阀好,在气体流过阀门时没有与外环境接触的填料,所以没有渗漏现象:隔膜阀除了严密性与波纹管阀相当以外,还具有阀体死体积小,易吹除且污染少,所以适用于对气体纯度和生产工艺要求极严格或者危险性大的气体。

        ①高纯气体一般采用手工氩弧焊接和自动氩弧焊接,焊接型式通常采用承插焊和对焊,承插焊的好处在于施焊时管道的对中,方便焊接,但缺点是由于管道与承插口之间有间隙,会存在“死空间’不易将杂质吹除,影响高纯气体质量。因此对于要求极为严格的高纯气体来说,应采用对接焊连接并要求内表面无焊缝,即在施工时不得使用不锈钢焊丝,利用母材的本身融化填满焊缝。

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        ②为确保输送至用气设备的气体质量,高纯气体管道与用气设备之间应用不锈钢金属软管连接,不宜采用非金属软管。
         ③高纯气体管道与阀门等附件连接应采用密封不易泄漏的专用接头予以连接,常用的接头方式有两种:分别为VCR(Vacuum Coupling Retainer)和SWG(Swaglok),VCR采用优良的金属垫,利用纵向压力压紧,因此泄漏率极低,约为10~9A cc/s,且耐压较高,常用于气体杂质含量1.0×10-9级的高纯气输送系统,而SWG则不如VCR,耐压较低,基本上这两种接头方式的安全性足可代替焊接的方式。

四.高纯气体的供气安全

各种特性气体的使用安全

        1.易燃易爆气体:此类气体只要形成了可燃气体爆炸混合气和达到着火温度。便会发生燃烧爆炸事故因此在可燃气体入口处、气体钢瓶存放间、洁净室内使用可燃气体处、敷设可燃气体的管廊或技术夹层以及可能聚集可燃气体的场所均应设置可燃气体报警装置。具体要求如下:
        ①可燃气体比空气轻者,报警装置设置在所处场所的顶部。
        ②可燃气体比空气重者,报警装置设置在所处场所的最低处。
        ③可燃气体的报警装置应与相应的事故排风装置设电气连锁,当空气中的可燃气体浓度达到规定值时,事故排风装置自动开启,同时向洁净厂房的消防安全值班室发出报警信号。

        ④为防止倒流回火应在用气设备的支管上设置阻火器,在排入大气的排气管道上,为防止排气时突遇雷电袭击阻止火焰蔓延至可燃气体管道引发燃烧爆炸事故,必须在排气管道上设置阻火器。
         ⑤可燃气体在适当的管道处应做接地,但接地电阻应符合相关规定。
        ⑥各种可燃气体管道系统均应设置能引入氮气等惰性气体的接口及相应的检测口,以便在可燃气体供应系统使用前后或检修动火前后对其系统进行吹扫置换,但是惰性气体吹扫接口在正常运行中不能与气体钢瓶或惰性气体管道相通,以避免影响气体质量。

        2.助燃气体

        对于氧气或氟系助燃气体,只要与油脂类物品接触,就会氧化发热,以致燃烧爆炸,所以凡是氧气管道、阀门或设备、附件等均应禁油,氧气管道系统应采用专门的禁油阀门、附件和管材,并在氧气输送系统安装后均应按规定进行脱脂处理。为防止由于静电产生火花引起燃烧爆炸,氧气管道应采取以下措施:
        ①氧气管道内氧气流速限制:当氧气工作压力≥10MPa时,氧气流速不应大于6m/s;当工作压力为0.1~3MPa时,不应大于15m/s;当工作压力≤0.1MPa时,应按其管道允许压力降确定。
        ②氧气管道的弯头、三通等接头的材质选择、安装均应按规定进行
        ③氧气管道应采取导除静电接地措施。

        3.窒息性气体

        此类气体无色、无臭、低毒性,但是大量窒息性气体的泄漏或排入大气中会使空气中氧的浓度降低,当空气中的氧浓度低于18%时,人会感觉到头晕恶心,甚至会造成窒息死亡。所以一定要严防气体的泄漏。在使用场所设置必要的换气,及时将窒息性气体排至室外。

        4.有毒气体

        在使用、贮存有毒气体的场所应设有可靠的通风装置。和毒气泄漏报警装置一旦空气中有毒气体达到规定值时,应进行报警,同时自动开启自动排气装置,有毒气体在排入大气前必须经过可靠的处理,达到规定的无害状态后方可排放。

        5.wap.http://wap.

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        此类气体一遇水就会显示强腐蚀性,因此在腐蚀性气体系统使用前应以干燥氮气等对系统设备、管道进行吹扫、干燥,尤其时高压储气瓶的灌装口,因环境空气中的水分易引起腐蚀必须装设气瓶帽,并在装气瓶帽时使用氮气对灌装口进行充分的干燥。

高压储气瓶的使用安全

        对于易燃易爆气体、毒性气体、腐蚀性气体等高压储气瓶的运输、贮存、和使用,必须制定严格的管理制度,操作人员上岗应经过严格的培训,了解、熟悉相关气体的特性和安全知识方可上岗。

        搬运:高压储气瓶在搬运前,应认真检查瓶口阀的完好性,并装好保护帽,运输时要使用专用气瓶小手推车,运输过程中要固定好气瓶,不得使气瓶发生碰撞、摩擦,装卸时应轻拿轻放,不得单人操作。
        贮存:高压储气瓶应贮存在40℃以下的场所,不得受到阳光的直射或风吹雨淋,尽可能存放在湿度低的场所,应远离烟火,不得放置在电缆、电线,腐蚀性化学品附近,不得将可燃性气瓶与氧气瓶放置在一起。同时应竖放,并固定。
        使用:高压储气瓶在使用时应牢固的固定,不得活动或放倒,气瓶放气时,瓶口阀应缓慢打开,不得急剧开启和过分用力,禁止用手触摸安全阀,禁止从一个高压储气瓶向另一高压气瓶冲灌气体,气体使用完后,应先关闭瓶口阀,卸下减压阀,装好气瓶的安全帽,使用后的高压气瓶必须留有必要的余压,防止渗入空气。

五.高纯气体系统的测试和处理

管道试验

按照规范要求做强度试验、气密性试验、泄漏性试验、氦泄漏试验等,试验要求见表:

高纯气体管道安装测试要求

类 型  

试验介质

试验压力

试验时间

强度试验

高纯氮气

1.15p

10min

气密性试验

高纯氮气

1.0p

24h

泄漏性试验

高纯氮气

1.0p

30min

氦漏试验

高纯氮气

1.0p

视时机情况而定

管道吹扫

        应采用高纯氮气(99.999%),从气体入口端向末端进行吹扫,现场有时为了方便和节约成本,也可采用高纯净的干燥
        压缩空气(露点为-70℃,无油,经过0.01μΜ的高精度气体过滤器过滤)。沿着气流的方向用木棒轻轻敲打外壁,
        每个阀门应反复开关几次后再常开,连续吹扫至少24h以上。检查后再进行各种纯度试验,吹扫完毕应及时贴好标签,标签应包括介质、流向、颜色等内容。

(文章来源:网络)

全文完!(文章来源:网络)

我们的实验室气体产品系列:

核磁共振加液氦,纯度99.999%
高纯氢气(H2),纯度 99.999%
高纯氮气(N2),纯度 99.999%
高纯氧气(O2),纯度 99.999%
高纯氩气(Ar),纯度 99.999%
高纯氦气(He),纯度 99.999%
空气(O2+N2),纯度 99.999%

来源:东祥特气

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29、干盘管与湿盘管的区别及选型注意事项 

30、MAU+FFU+DCC系统

31、无尘车间高架地板详细介绍

32、工业厂房干蒸汽加湿设计分析

33、某半导体生产车间温湿度控制系统设计

34、洁净厂房高分子树脂楼板施工工法

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36、某电子厂房采用风冷热泵机组作为洁净空调冷热源的设计思路

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51、江西某整理车间屏蔽实验室施工方案

52、实验室工程项目施工组织设计

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54、洁净车间的微生物控制及检测

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71、卫生型工艺管道系统的设计和安装

72、超纯水处理输送过程用的洁净型PVC管道

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74、中央空调主机原理

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76、项目采购计划汇总表

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      近15年来,随着更复杂、更密集的大规模和超大规模集成电路的生产,对高纯气体洁净度的要求,已不亚于对纯度和干燥度的要求,凡工艺气体,无一不对其中的粒子提出限制。因此,对于高纯气体,纯度、干燥度、洁净度是三项重要的标度。由于高纯度气体的使用地点、性质、工况(如温度、压力等)都不完全一致,所以,如何确定高纯气体的“三度”(纯度、干燥度、洁净度),还没有一个严格而明确的概念。    对于纯度和干燥度的控制,我国CBJ73—84《洁净厂房设计规范》中指出,“高纯气体系指纯度大于或等于99.9995%,含水量小于5ppm气体。”日本把微电子生产中所采用的气体,按其不同的品位,具体分为下列几个不同的档次:

1.超高纯气体    气体中杂质总含量控制在1ppm以下,水份含量控制在0.2~1ppm。
2.高纯气体    气体中杂质总含量控制在5ppm以下,水份含量控制在3 ppm以内。
3.洁净气体    气体中杂质总含量控制在10 ppm以下,对水份含量未作严格规定。 
        上述规定,都未涉及洁净度。我们知道集成电路的生产,几乎都是在洁净环境中进行,是防止尘埃粒子污染微电子产品所必需的。所以,对洁净的生产环境绝不允许采用不洁净的气体来破坏,必须使气体的洁净度与洁净环境保持一致,根据相关资料以及近些年公司相关工程的经验进行了一些归纳。

一、高纯/特种气体的概念

半导体集成电路制造所需要的高纯气体主要分为两大类:
1.普通气体:也叫大宗气体,主要有:H2 、N2 、O2 、Ar 、He等。
2.特种气体:主要指各种掺杂用气体、外延用气体、离子注入用气体、刻蚀用气体等。

半导体制造用气体按照使用时的危险性分类:

1.可燃、助燃、易燃易爆气体:H2 、CH4、H2S、NH3 、SiH4、PH3 、B2H6、SiH2CL3、CLF3、SiHCL3等
2.有毒气体:AsH3、PH3 、B2H6等
3.助燃气体:O2 、N2O、F2 、HF等
4.窒息性气体:N2 、He 、CO2、Ar等
5.腐蚀性气体:HCL 、PCL3 、POCL3 、HF、SiF4、CLF3等

图片

二.特种气体供应系统

        特种气体的供应方式截至目前为止,几乎皆用钢瓶的方式进行。一般常用的为高压钢瓶,依其填充的气体特性有分为气态和液态两种。一般气体依液态储存于钢瓶内,瓶内压力较高,所以最佳方式是选用吸附式气态钢瓶,以气体分子与吸附剂间的范德瓦力将气体吸附于吸附剂孔隙中,其优点为供气压力低于一个大气压,无任何泄漏的危险,且供气量为普通高压钢瓶的10倍,低蒸汽压的气体以液态储存于钢瓶内;针对易燃易爆,有毒性腐蚀性的气体,常将钢瓶至于特气柜中,再通过管路将气体供应至现场附近的阀箱,经过一系列的控制而后进入用气点;一般惰性气体以开放式的气瓶架和阀盘供应;具体方式如下:

现场制气、管道供气

        这种供气方式时将制气设备建造在用气量较大或者用气品种较多的工厂内或按区域设置供应周边各单位用气

图片1-中压贮气罐;2-调压阀组;3-气体过滤器;4-液态气体贮罐;5-汽化器;6-安全阀; 7-自动控制阀;8-气体纯化装置;9-流量计;10-末端气体过滤器;11-末端气体纯化器;12-用气点;13-高压气体压缩机;14-高压气体贮罐(P=15~20MPa)

        图A为采用液态气体贮存气体,中压贮罐。作为缓冲罐的供应系统。气体纯化设备设在工厂内,实际上在各用气工厂还应设置各种过滤精度的气体过滤器、计量仪器、分析仪器等,有的工厂对高纯气体中杂质含量控制十分严格,此时还需安装末端提纯设备。
        图B为采用高压(P=15~20MPa)气体贮罐的供气系统,常用于氢气供应系统中,设高压气体压缩机从中压贮气罐中吸气经压缩到15~20MPa送入若干个高压贮气罐组储气,根据供气用气的平衡,高压贮气罐放气经二级调压阀组减压后由自动控制阀送入供气系统。

外购气体供气

        由集中制气工厂制取的液态气体由低温液态气体贮罐槽车运送至用气工厂,再使用工厂设置低温液态气体贮罐,将液态气体槽车中的液态气体抽送入液态气体贮罐贮存,根据工厂用气量,液态气体由贮罐送出经汽化器化为气体后,经由调压器组调压并经气体过滤器送去使用车间,若气体纯度或杂质含量不能满足使用要求,则需要再在车间内设置末端提纯装置,对气体进行提纯并去除杂质,同时为满足不同需求,还应在工厂使用车间末端或在车间内集中设置不同过滤精度的气体过滤器,示意图如下:

图片

外购气体钢瓶供气

        外购气体钢瓶集中存放在工厂的气瓶间(库)中,气瓶中高压气体经气体总线,减压阀组汇集,减压至一定压力经气体纯化装置纯化后供气。为确保连续供气,气体钢瓶一般分为两组,交替放气,根据产品工艺要求,选择满足供气品质的气体纯化装置或在用气点处设置末端气体纯化装置。

图片

1-钢瓶及总线2-减压阀组;3-调压装置;4-气体纯化装置;   5-末 气 体 纯 化 器;6-气 体 过 滤 器;7-用 气 点

三、高纯气体的配管及材质

高纯气体管路的设计要点:

        1.对于不同特性的气体,要规划独立的供应区域,一般分为三个区:腐蚀性/毒性气体区、可燃性气体区、惰性气体区,将相同性质的气体集中加强管理,可燃性气体区要特别规划防爆墙与泄漏口,若空间不足,可考虑将惰性气体放置与毒性/腐蚀性气体区。
        2.管路设计需要考虑输送的距离,距离越长,成本越高,风险也越高,通常较合理的设计流速为20ml/S,可燃性气体小于10ml/S,毒性/腐蚀性气体小于8ml/S,在用量设计方面,则需要考虑使用点的压力和管径大小,前者与气体特性有关,后者使用点的管径一般为1/4”~3/8”。
        3.根据用气设备的分布情况,高纯气体的管网不宜过大或者过长;宜采用不封闭的环形管路,在系统末端连续不断排放少量的气体,以便在管网中总有高纯气体流通,不会发生“死空间”引起高纯气体的污染。

        4.管路中应减少不流动气体的“死空间”,不应设有盲管,在特种气体的储气瓶与用气设备之间应设吹扫控制装置、多阀门控制装置、用以控制各个阀门的开关顺序、系统吹除,以确保供气系统的安全、可靠运行和防止“死区”形成而滞留污染物,降低气体纯度。
        5.对高纯气体纯度要求不同的用气设备,宜采用分等级高纯气体输送系统;也可采用同等级输送系统,但是在纯度要求高的用气设备邻近处设末端气体提纯装置。
        6.为了检测高纯气体的纯度和杂质含量,输送系统除了设置必要的连续检测仪器,如衡量水含量或者氧杂质含量等分析仪外,还应设置定期取样用的检测采样口,以便按规定时间进行采样,分析高纯气体中各种杂质的含量。
        7.在亚微米级的集成电路生产中,要求供应10-9级的高纯气体,为了确保末端用气工艺设备处的气体纯度,使气体中的杂质含量(包括尘粒)控制在规定的数值内,一般在设备前设置末端纯化装置,或末端高精度气体过滤器

图片

高纯气体配管及附件材质的选择

        选用渗透性小、出气速率低、吸附性差的材料。目前超大规模集成电路前工序高纯气体输送系统管道材料采用不锈钢光亮退火管(SS304BA、SS316BA)、不锈钢电抛光管(SS316L-EP)等,但是对要求控制高纯气体中总杂质含量≤1.01.0×10-6及以下的管材应用SS316L-EP管。,高纯气体使用管材的特点及要求如下表所示:

高纯气体使用管材的特点及要求

项目

SS316BA

SS316LEP

钢材冶炼方法

真空氧气脱碳法

真空氧气脱碳法或真空电弧熔炼法

制作过程

冷延→热处理→冷拉→光亮热处理→脱脂→一般水洗→纯水水洗(10000级洁净环境)→纯氮吹扫(1000级洁净环境)→检查→包装(压帽氮封及双层聚乙烯外包装充纯氮保护)

冷延→热处理→冷拉→光亮热处理→脱脂→一般水洗→电解抛光→一般水洗→碱中和→一般水洗→硝酸浸渍→水洗→冷纯水水洗(10000级洁净环境)→热纯水水洗(10000级洁净环境)→纯氮吹扫(100/1000级洁净环境)→检查→包装(压帽氮封及双层聚乙烯外包装充纯氮保护)→最终检查

内表面粗糙度Rmax

3.0~4.5μm

<0.7μm

表面硬度(HRB)

<90

<80

公差要求项目

管外径、管壁厚、管长、管道垂直度

管外径、管壁厚、管长、管道垂直度

注:①管路型式以气体特性设计,惰性气体使用一般的单层管,作为制程用的反应气体,则选用高级别的SS316L-EP管;使用与芯片接触但不参与制程反应的气体则选用SS316L-BA管。
      ②对于自燃爆炸,有剧毒的特种气体,如SiH4、PH3、AsH3等则考虑使用双套管,它的内/外管材质一般为SS316L-EP/SS316L-AP,此设计的主要目的有两点,首先可保护内管直接受到外力撞击,其次能将由内管渗漏的气体阻绝于外管,并利用相关的检测设备检测,目前常用的设计有正压和负压两种方式,负压设计是将内外管间抽成真空,正压设计则是灌以氮气维持正压,两者皆可接上压力表或者压力警报器检知泄漏状态。

        通常采用的方法有机械喷砂、化学溶液清洗、化学抛光、电抛光等,目前广泛应用的管材有光亮退火管和电抛光管

阀门的选用

    高纯气体对系统所用阀门的严密性有十分严格的要求,目前国内洁净厂房的高纯气体管道的阀门基本都采用SS304或SS316L不锈钢材质,阀门型式有隔膜阀、波纹管阀和球阀。波纹管阀的严密性比球阀好,在气体流过阀门时没有与外环境接触的填料,所以没有渗漏现象:隔膜阀除了严密性与波纹管阀相当以外,还具有阀体死体积小,易吹除且污染少,所以适用于对气体纯度和生产工艺要求极严格或者危险性大的气体。

        ①高纯气体一般采用手工氩弧焊接和自动氩弧焊接,焊接型式通常采用承插焊和对焊,承插焊的好处在于施焊时管道的对中,方便焊接,但缺点是由于管道与承插口之间有间隙,会存在“死空间’不易将杂质吹除,影响高纯气体质量。因此对于要求极为严格的高纯气体来说,应采用对接焊连接并要求内表面无焊缝,即在施工时不得使用不锈钢焊丝,利用母材的本身融化填满焊缝。

        ②为确保输送至用气设备的气体质量,高纯气体管道与用气设备之间应用不锈钢金属软管连接,不宜采用非金属软管。
         ③高纯气体管道与阀门等附件连接应采用密封不易泄漏的专用接头予以连接,常用的接头方式有两种
分别为VCR(Vacuum Coupling Retainer)和SWG(Swaglok),VCR采用优良的金属垫,利用纵向压力压紧,因此泄漏率极低,约为10~9A cc/s,且耐压较高,常用于气体杂质含量1.0×10-9级的高纯气输送系统,而SWG则不如VCR,耐压较低,基本上这两种接头方式的安全性足可代替焊接的方式。

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四.高纯气体的供气安全

各种特性气体的使用安全

        1.易燃易爆气体:此类气体只要形成了可燃气体爆炸混合气和达到着火温度。便会发生燃烧爆炸事故因此在可燃气体入口处、气体钢瓶存放间、洁净室内使用可燃气体处、敷设可燃气体的管廊或技术夹层以及可能聚集可燃气体的场所均应设置可燃气体报警装置。具体要求如下:
        ①可燃气体比空气轻者,报警装置设置在所处场所的顶部。
        ②可燃气体比空气重者,报警装置设置在所处场所的最低处。
        ③可燃气体的报警装置应与相应的事故排风装置设电气连锁,当空气中的可燃气体浓度达到规定值时,事故排风装置自动开启,同时向洁净厂房的消防安全值班室发出报警信号。

        ④为防止倒流回火应在用气设备的支管上设置阻火器,在排入大气的排气管道上,为防止排气时突遇雷电袭击阻止火焰蔓延至可燃气体管道引发燃烧爆炸事故,必须在排气管道上设置阻火器。
         ⑤可燃气体在适当的管道处应做接地,但接地电阻应符合相关规定。
        ⑥各种可燃气体管道系统均应设置能引入氮气等惰性气体的接口及相应的检测口,以便在可燃气体供应系统使用前后或检修动火前后对其系统进行吹扫置换,但是惰性气体吹扫接口在正常运行中不能与气体钢瓶或惰性气体管道相通,以避免影响气体质量。

        2.助燃气体

        对于氧气或氟系助燃气体,只要与油脂类物品接触,就会氧化发热,以致燃烧爆炸,所以凡是氧气管道、阀门或设备、附件等均应禁油,氧气管道系统应采用专门的禁油阀门、附件和管材,并在氧气输送系统安装后均应按规定进行脱脂处理。为防止由于静电产生火花引起燃烧爆炸,氧气管道应采取以下措施:
        ①氧气管道内氧气流速限制:当氧气工作压力≥10MPa时,氧气流速不应大于6m/s;当工作压力为0.1~3MPa时,不应大于15m/s;当工作压力≤0.1MPa时,应按其管道允许压力降确定。
        ②氧气管道的弯头、三通等接头的材质选择、安装均应按规定进行
        ③氧气管道应采取导除静电接地措施。

        3.窒息性气体

        此类气体无色、无臭、低毒性,但是大量窒息性气体的泄漏或排入大气中会使空气中氧的浓度降低,当空气中的氧浓度低于18%时,人会感觉到头晕恶心,甚至会造成窒息死亡。所以一定要严防气体的泄漏。在使用场所设置必要的换气,及时将窒息性气体排至室外。

        4.有毒气体

        在使用、贮存有毒气体的场所应设有可靠的通风装置。和毒气泄漏报警装置一旦空气中有毒气体达到规定值时,应进行报警,同时自动开启自动排气装置,有毒气体在排入大气前必须经过可靠的处理,达到规定的无害状态后方可排放。

        5.腐蚀性气体

        此类气体一遇水就会显示强腐蚀性,因此在腐蚀性气体系统使用前应以干燥氮气等对系统设备、管道进行吹扫、干燥,尤其时高压储气瓶的灌装口,因环境空气中的水分易引起腐蚀必须装设气瓶帽,并在装气瓶帽时使用氮气对灌装口进行充分的干燥。

高压储气瓶的使用安全

        对于易燃易爆气体、毒性气体、腐蚀性气体等高压储气瓶的运输、贮存、和使用,必须制定严格的管理制度,操作人员上岗应经过严格的培训,了解、熟悉相关气体的特性和安全知识方可上岗。

        搬运:高压储气瓶在搬运前,应认真检查瓶口阀的完好性,并装好保护帽,运输时要使用专用气瓶小手推车,运输过程中要固定好气瓶,不得使气瓶发生碰撞、摩擦,装卸时应轻拿轻放,不得单人操作。
        贮存:高压储气瓶应贮存在40℃以下的场所,不得受到阳光的直射或风吹雨淋,尽可能存放在湿度低的场所,应远离烟火,不得放置在电缆、电线,腐蚀性化学品附近,不得将可燃性气瓶与氧气瓶放置在一起。同时应竖放,并固定。
        使用:高压储气瓶在使用时应牢固的固定,不得活动或放倒,气瓶放气时,瓶口阀应缓慢打开,不得急剧开启和过分用力,禁止用手触摸安全阀,禁止从一个高压储气瓶向另一高压气瓶冲灌气体,气体使用完后,应先关闭瓶口阀,卸下减压阀,装好气瓶的安全帽,使用后的高压气瓶必须留有必要的余压,防止渗入空气。

五.高纯气体系统的测试和处理

管道试验

按照规范要求做强度试验、气密性试验、泄漏性试验、氦泄漏试验等,试验要求见表:

高纯气体管道安装测试要求

类 型  

试验介质

试验压力

试验时间

强度试验

高纯氮气

1.15p

10min

气密性试验

高纯氮气

1.0p

24h

泄漏性试验

高纯氮气

1.0p

30min

氦漏试验

高纯氮气

1.0p

视时机情况而定

管道吹扫

        应采用高纯氮气(99.999%),从气体入口端向末端进行吹扫,现场有时为了方便和节约成本,也可采用高纯净的干燥
        压缩空气(露点为-70℃,无油,经过0.01μΜ的高精度气体过滤器过滤)。沿着气流的方向用木棒轻轻敲打外壁,
        每个阀门应反复开关几次后再常开,连续吹扫至少24h以上。检查后再进行各种纯度试验,吹扫完毕应及时贴好标签,标签应包括介质、流向、颜色等内容

一、技术分析

(一)医用气体管道特性

医用气体用于治疗、诊断,或用于驱动外科手术工具,因其直接作用于人体,对气体组分、压力、以及洁净度有严格的要求。医用气体从气源至终端的输送过程中,为避免因泄漏、污染等因素引起医用气体品质的变化,用气体管道应具有良好的洁净度、耐腐蚀性和密闭性。

医用气体管道多属压力管道安全技术监察范围,要求安全可靠,除了承受一定压力外,还具有系统多、分支管多、介质种类多(如医用氧气、医用压缩空气、医用真空、氧化亚氮、二氧化碳、氮气、麻醉废气、各种混合气等)、介质特性复杂(如助燃性、麻醉性、窒息性、 带病菌等)管材品种多等特点。医用气体管道因输送的安全性和卫生性要求,以及其输送介质的特殊性和重要性,使其有别于民用建筑中常见的公用管道。

医用气体及其管道的这些特性,具有一定的危险性,出现问题的几率多,一旦发生事故,不仅对患者的治疗和手术的安全性带来严重威胁,而且会对他人造成伤害。因此选用安全优质的管材、合理的施工连接方式,可以提高医用气体系统的安全性和稳定性,降低事故出现的几率。

(二)管材标准

随着科学技术的发展和专业化市场的需求,国内医用气体管材标准也在不断发展进步。2008 年 5 月开始实施的有色金属行业标准 YS/T650《医用气体和真空用无缝铜管》规定了针对医用气体系统专用铜管材的技术要求,采用牌号为TP2、TU1的铜管,即磷脱氧铜管和无氧铜管,在该标准颁布实施以前,医用气体系统铜管标准主要采用 GB/T18033《无缝铜水管和铜气管》。

YS/T650 标 准 与 GB/T18033 标准的主要区别为化 学成分、性能指标,以及尺寸公差等方面。YS/T650 标准的制定参考了欧洲标准 BSEN13348《铜及铜合金-医疗气体或真空用无缝圆铜管》,其技术指标均不低于BS EN 13348。相比 GB/T18033 标准,YS/T650 标 准 不仅技术指标高,还对管道内表面质量指标碳含量和表面润滑剂残留量作出了严格规定。

目前,国内尚未有针对医用气体使用的不锈钢管材专用标准,不锈钢管标准主要采用 GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》标准,常用牌号以0Cr18Ni9 为主, 也 称 304 不 锈 钢。GB/T14976 标准对管材的清洁 度无要求,根据《医用气体工程技术规范》征求意见稿,不锈钢管的清洁度也应达到内表面碳残留量不超过 20mg/m2,且无毒性残留,以符合医用气体管道卫生学的要求。

根 据 YS/T650 和 GB/T14976 标 准,医用气体工程 中常用管材规格 , 见表 1。

表1 TP2 TU1铜管与OCr18Ni9不锈钢管

常用管道规格

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(三)机械性能

管材的机械性能决定了其加工性能和施工安装方式,铜管与不锈钢管的力学性能差异决定了铜管与不锈钢管的不同机械性能,对管道的施工安装影响也不一样 TP2 TU1铜管与OCr18Ni9不锈钢管的力学性能见表 2。

TP2、TU1 铜管与 0Cr18Ni9 不锈钢管的

力学性能对比

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由表 2 可知,不锈钢管的机械性能要优于铜管,其抗拉强度、硬度均远高于铜管,能承受较强的内、外部荷载,施工时管道表面质量易于保护,管道支架间距大,管道稳定性好,当管道公称直径大于 DN40 时,管道支架间距优势明显。相比不锈钢管,铜管则容易产生夹伤、锤痕、凹坑等机械损伤,管道易弯曲、变形,施工时应注意保护管道,合理设置管道支撑件。铜管与不锈钢管的水平管道支架最大间距对比,见表 3。

医用气体管道系统具有分支管多的显著特点,一所综合医院往往超过几千只医用气体终端,根据目前市场上气体终端的技术规格,与终端连接的医用气体支管一般不超过 DN15。铜管屈服强度低,冷状态下易于弯管,小于 DN20 的半硬铜管弯头可采用手动弯管器现场弯制替代成品弯头,施工简单、减少焊缝、安装效率高。以北京地区某 500 床、建筑面积 7 万平方的医院为例,各种规格的医用气体管道总长度约24.2km, 其 中 DN10管道长度约8.2km,DN15 管道长度约 10.8km, 小于DN20 的支管占整个管道系统工程量比例高达 78.5%。可见,采用铜管比不锈钢管能显著减小施工难度,提高工程进度。

医院是功能复杂的公共建筑,需配套的公共辅助设施多,走廊吊顶内除布置有医用气体管道外,还有大量的电力、通信、冷水、热水、消防、空调、通风等各种管线。受吊顶高度、管线间距、施工工具等因素制约,医用气体管道安装时,经常发生施工人员利用管材的塑性而不按施工规范强行施工。所以,在选择医用气体管材时有必要考虑管材与管件连接处的扭曲因素,铜管相比不锈钢管柔韧性好、适应性强,可以弥补施工中的不足。

(四)耐腐蚀性

医用气体管道工况条件稳定,实际工程中一般不对管道采取额外的防腐蚀措施,管道的耐腐蚀能力完全依赖管材自身的化学特性实现。铜管与不锈钢管是两种化学特性截然不同的管材,不同的化学成分决定引起腐蚀的工况条件的差 异。TP2、TU1 铜 管 与 0Cr18Ni9 不 锈钢管的化学成分分别见表 3、表4。

表3 

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表4

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由表3可知,TP2、TU1铜管中铜成分含量占99%,铜管的耐腐蚀性主要依赖铜本身的化学特。铜管长期暴露在大气环境,铜与氧气反应生成氧化亚铜(CuO,在铜管表面形成致密的保护,保护内部的铜不再氧。但在潮湿环境,二氧化、二氧化碳、硫化氢会与氧化铜发生反应生成碱性碳酸铜(CuCO3.

(Cu(OH)2,俗称铜绿,铜绿的产生会加剧铜管的腐蚀。,由于铜对氧化剂的钝化作用较,水中溶解氧也是铜管腐蚀的一大因素。

由表4可知,0Cr18Ni9不锈钢管中镍成分含8-11%,铬成分含量17-19%,其耐腐蚀性主要依靠镍。与铜管一,当不锈钢管长期暴露在大气环境中,镍、铬与氧气反应生成氧化镍(NiO、氧化铬(Cr2O3氧化铁铬(FeO.Cr2O3,在管道表面形成致密的氧化物,可有效阻止氧化反应继续深。一旦这种氧化物膜受到破,管道表面将发生锈,形成疏松的氧化铁,管道耐腐蚀能力将减弱。

0Cr18Ni9不锈钢是非超低碳不锈,其碳成分含量于0.03%,通过固溶处理后方具备良好的耐腐蚀性能。不锈钢管焊接,焊缝两侧被加热至400-910度,达晶间腐蚀敏化,这时晶间的铬和碳化合生成Cr23C6固溶体中沉,在晶间产生贫铬,容易发生晶间腐蚀。,不锈钢管道虽然整体耐腐蚀性能优,但是焊接还是会使焊缝及热影响区的耐腐蚀性能大大下,管道强度和延性明显下,甚至发生晶粒脱。为了防止不锈钢管焊接后出现晶间腐蚀的情,一般需进行退火处理消除晶间腐蚀倾,但因受施工现场条件限制却很少采。另外选用超低碳不锈钢或含钛等稳定性化学元素的不锈,可以防止晶间腐,但这大幅度增加了管材成本。

医用气体管道室内一般敷设在专用管井或走廊吊顶,外部工况条件稳,管道外部腐蚀较,以内部腐蚀为。无论铜管还是不锈钢,其内部腐蚀程度主要由医用气体的化学特性和气体品质决。对于正压管道,根据药典以及其他相关规范的要,医用氧、医用压缩空气等正压气体性质稳,露点温度基本小于-20℃, 管道内部腐蚀甚。对于医用真空等负压管,管内介质呈气液多相变、组分复、甚至含有病毒等微生物,容易引发管道内部腐。由于铜管对氧化剂的钝化作用弱于不锈钢,其内部腐蚀程度大于后,但是铜离子具有抑制细菌和病毒的作,有利于吸引废气的安全排,从卫生防疫和环保的角度考,医用真空管道的管材优先考虑选用铜管。

(五)焊接工艺

焊缝质量的好坏是影响管道安全运行的关键因素,根据医用气体管道特性,为保证管道良好的密闭性,管道与管道、管道与附件之间的连接均采用惰性气体保护下的焊接连接。铜管连接时,为提高焊缝连接强度和严密性,采用承插式硬钎焊连接。不锈钢管道采用氩弧焊或等离子焊,可有效消除管道氧化现象,形成清洁焊缝,并防止管道内产生氧化颗粒物。(对比两种焊接工艺优缺点)

二、经济分析

(一)管材价格

出于项目成本控、市场竞争等因,业主和医用气体工程承包商往往选用性价比较高的管材来实施项目。近几,国内对铜和不锈钢的需求持续上,铜管和不锈钢管价格也不断拉,由于铜和镍的原材料价格波动,笔者仅根据20157月的北京地区金属交易市场价格,对医用气体铜管和不锈钢管作经济性比较。

从目前的市场报价情况来看,医用气体铜管的价格取当日铜现货均价和铜管加工费二者之和,加工费包含脱脂费用;不锈钢管的价格为管材价格和脱脂价格二者之和。管道规格按表1统计,管材脱脂要求均以满足YS/T650标准为前提,TP2铜管与0Cr18Ni9不锈钢无缝管的7月份市场均价见表5。由表5可知,除DN10、DN15的管材外,DN32以上的不锈钢管折合每米单价远低于铜管,单价对比见图1

表 5

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图1

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(二)工程实例

以北京地区某500床、建筑面积7万平方米的一家三甲医院为例,就医用气体管材采用铜管和不锈钢管作简单经济比较,管材直接费用见表6。由图1和表6可知,简单折合每米单价,铜管平均价格约是不锈钢管的1.5~2倍,而实际工程中,小于DN32的小口径管材用量比例高,管材单价接近,管材直接费用铜管仅比不锈钢管高出23%。由于三通、弯头等管件的生产工艺差别,目前市场上不锈钢管件比铜管件价格高出约1~1.5倍。综合对比后,医用气体管材选用不锈钢管比铜管在经济性上只略具优势。

表6

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三、发展情况

目前,国内涉及医用气体系统管材选用的规范主要有 YY/T 0186 -94《医用中心供氧系统通用技术条件》、YY/T 0187-94《医用中心吸引系统通用技术条件》和GB50333-2002《医院洁净手术部建筑技术规范》,相关条文归纳如下 :压缩气体管路选用不锈钢管和脱氧铜管,真空系统管路可采用镀锌钢管和非金属管。笔者调研了国内部分三甲医院和医用气体工程公司,知悉目前国内医用气体管材基本上以铜管和不锈钢管为主,部分负压管路采用镀锌钢管和 PVC 管。镀锌钢管因其耐腐蚀性差、易泄漏等缺点,正逐步被铜管和不锈钢管替代。PVC 管因质量可控性差,耐火极限不能满足消防要求,仅能有限使用。由于施工难度低、施工质量可靠,在洁净手术部、ICU 等重要医疗场所,医用气体管材基本上选用铜管。根据《医用气体工程技术规范》征求意见稿的相关条文,医用气体管材均应采用无缝不锈钢管或无缝铜管,鉴于铜管材的诸多优秀特性,尤其是在满足卫生学要求上,规范建议采用无缝铜管。可见,选用铜管作为医用气体管材已是未来医院建设的趋势。

在 欧美等发达国 家,在医用气体系统设 计、安 装等方面已有非常完整的设计导则和技术标 准,如 HTM02-01、ISO 73961-1、BSEN737、NFPA99C等,在这些标准中铜管是医用气体系统的指定或首推管材。我国YS/T650标准的技术指标也完全符合HTM02-01、 ISO73961-1、BSEN737、NFPA99C等标准的要求。

随着国内医院建设水平和管理理念的提高,医用气体系统的重要性得到了更为广泛的关注,无论是工艺设计、设备选型,还是系统安装,均逐步与国际接轨。对比国内、外的发展情况,铜管在医用气体工程中的应用将越来越普及。

四、结束语

铜管和不锈钢管均具有较好的强度、良好的耐腐蚀性能和加工性能,均可作为医用气体管道的优质管材选用,不建议采用镀锌钢管和非金属管道。

不锈钢管与铜管相比具有更好的强度、刚度、耐腐蚀性和经济性,但在使用中焊接难度大,有害残留不易清除,难以满足卫生学要求。在有外部荷载影响和外部腐蚀等恶劣工况下,不锈钢管相比铜管具有更长的工作寿命。

铜管对现场施工条件适应性强、施工难度低、安装效率高,有专门针对医用气体系统的铜管标准,整体施工质量优于不锈钢管,并具有抑制细菌和病毒的作用,是国际医用气体标准中指定或首推管材,在国内应推广使用。

鉴于国内医用气体工程建设的现状,不锈钢管依然会有比较广泛的应用,希望相关部门也能够及早出台专门针对医用气体系统的不锈钢管材标准,以满足细分市场的不同需求。

参考文献

[1]YS/T650-2007 医用气体和真空用无缝铜管[S].北京:中国标准出版社,2008

[2]GB/T18033-2007无缝铜水管和铜气管[S].北京:中国标准出版社,2007

[3]GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管[S].北京:中国标准出版社,2002

[4]YY/T 0186-94医用中心供氧系统通用技术条件[S].北京:国家医药管理局,1995

[5]YY/T 0187-94医用中心吸引系统通用技术条件[S].北京:国家医药管理局,1995

[6]GB50333-2002医院洁净手术部建筑技术规范[S].北京:中国计划出版社,2002

本文作者:北京积水潭医院  张 昊

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