大宗供气系统-盖斯帕克

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大宗供气系统系统概述：

大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成，其中供气系统又可细分为气源、纯化和品质监测等几个部分。通常在设计中将气源设置在独立于生产厂房(FAB)之外的气体站(GasYard)。主要适用于:Semiconductor、TFT、Sun Solar等工厂特气的集中供气。

供气方式

1)液氮储罐，用槽车定期进行充灌，高压的液态气体经蒸发器(Vaporizer)蒸发为气态后，供工厂使用。一般的半导体工厂用气量适中时这种方式较为合适，这也是目前采用最多的一种方式。

2)采用空分装置现场制氮。这适用于N2用量很大的场合。集成电路芯片制造厂多采用此方式供气，而且还同时设置液氮储罐作备用。

大宗气供体应系统功能特点

1.大宗气体供应系统采用全自动PLC控制器，彩色触摸屏;气体面板采用气动阀门和压力传感器，可实现自动切换，自动氮气吹扫，自动真空辅助放空;多重安全防护措施，泄漏侦测，远程紧急切断;专用氮气吹扫起源等等。特种气体采用独立气源，多用点采用VMB或VMP分路供应，VMB或VMP采用支路气动阀，氮气吹扫，真空辅助排空等。由于BSGS气源总量大，多采用独立的气体房，独立的抽风系统。

2.大宗气体一般包括GN2, PN2, CDA (HPCDA), 和PO2. PH2, PHe, PAr。

3.工艺流程：大型储罐气源→气化→过滤→增压→过滤→纯化→减压→管道传输→VMB→用气点。

4.大宗气体使用SUS304 和SUS316 的材料。

大宗供气系统应用领域

1.大宗特气供气系统主要针对大规模量产的8-12英寸(1英寸=25.4毫米)超大规模集成电路厂(气体种类包括SiH4、N2O、2、 C2F6、 NH3等)，100MW以上的太阳能电池生产线(气体种类包括NH3)，发光二极管的磊晶工序线(气体种类包括NH3)、5代以上液晶显示器工厂(气体种类包括SIH4、CL2、NH3、NF3)等、光纤(气体种类包括SiCl4)、硅材料外延生产线(气体种类包括HCL)等行业。它们的投资规模巨大，采用最先进的工艺制程设备，用气需求量大，对稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产提出最严格的要求。

2.这些工厂的特种气体的供给，除了普通钢瓶(50L及以下)包装的特种气体外，还有多种类的特种气体都普遍采用大包装容器，由此它们被称为大宗特气，包括Y-钢瓶（450L），T-钢瓶（980L），集装格（940L），ISO罐（22,500L），鱼雷车（13,400L）等。

二、大宗气体管道安装

1.概述

根据气体需求选择合适的管道、阀件和配件。所有的进口材料应该被目视检查。

¨ 检查包装;

¨ 检查(尺寸, 材料, 配件, 种类,数量, 检测报告);

¨ 所以的材料应该恰当的保存在库房里，根据尺寸和类型分类放置在货架上;

¨ 所有的材料进出应该正确的记录，每周更新库存量;

2.大宗气体管线安装

现场安装管道和配件按照工作指导书来执行，主要步骤如下：

¨ 按照客户认可的图纸来施工;

¨ 根据施工图纸领取材料;

¨ 按照焊接程序做出焊接样品，并且保护焊接样品以备检查;

¨ 只有被认证合格的焊工才可以去焊接管道;

¨ 按照施工图和焊接程序去准备、切割和焊接管道;

¨ 完成的焊道必须被清楚的标识以便于追踪;标识应该有焊工的名字、焊接日期、焊机。

3.焊接程序

a. 基本要求是所有的焊工必须通过自动轨道焊接认证;

b. 做焊样：

¨ 焊工每天在焊机开始之后必须做焊样，但质量人员检查并认为焊样合格后，这个焊工能够使用这个焊机去焊接管道。

¨ 焊工每天关机焊机之前必须做一个焊样，只有当这个焊样是好的时候，意味着今天的焊接是好的;若样品有缺陷，再做一个样品，若做了三个样品都失败，于是查看和切割最后一个焊点，直到找到一个完美的焊点的时候，意味着焊接是好的。

¨ 当有如下状况时，重新做一个焊样:

更换钨棒;

更换焊把;

焊接程序升级;

更换电源;

更换不同尺寸的管材.

¨ 使用同样的焊接气体去做焊样和正式的焊接管道;

¨ 必须在每个样品上记录日期、焊工、焊机，并且保存每一个样品为了将来检查。

c. 焊接判断

¨ 旱道偏差: < 15% 管壁厚.

¨ 焊点超出表面: <15% 管壁厚.

¨ 超出焊点检查: 表面是光滑的并且在表面上没有孔洞.

¨ 颜色和氧化物: 表面没有任何氧化物，并且是无色的。

d. 现场焊接

¨ 焊工必须戴手套;

¨ 使用不锈钢管道从钢瓶里传送焊接气体到焊接管道上，并且有过滤器使焊接气体更纯净;

¨ 焊接之前，必须用焊接气体吹扫焊接管道，尽力赶走焊接管道里所有的空气，以消除管道被氧化。

¨ 焊接前，必须恰当的设定焊接气体的压力和流量，并且流量是稳定的;

¨ 焊接完成后，继续保持一点焊接气体在焊接管道内目的是消除氧化和污染;

¨ 焊工必须在焊接管路上记录日期、焊工的名字、焊机和焊接记录以便于在将来查看。

¨ 质量管制工程师发现缺陷的焊点时，焊工应该立即更改并在焊接管路上标注“R”。

三、大宗气体管路测试

1.介绍

气体管道测试包括保压测试、氦泄露测试、颗粒测试、水氧测试，目的是管路安装的质量并确保供应气体到机台，所有测试项目必须得到质量检测确认。

2.保压测试

目的是验证焊接管道能承受需求压力。

¨ 测试之前检查管路的内容如下：

管道水平和垂直;

管路标签正确并容易查看;

按照设计图纸，管道尺寸和类型是正确的;

阀门和表是处于好的状态，容易开阀，容易读表的读数。

管道支撑满足要求;

管道有警告标识.

¨ 测试管路，

用纯化的N2来给管路加压，持压15分钟，观察保压计读数是否有下降。这就是所说的保留测试。欲先测试确保管线压力稳定和证实管线没有大的泄露。若发现泄露，系统必须卸压来维修。泄露点被修好后，重新再加压15分钟，重复这些步骤直到系统通过这个测试。在压力保压报告纸上记录系统名称、开始时间、温度和压力。

若压差(ΔP)小于2psi, 测试是合格;若压差(ΔP)大于2psi，查看原因并重新做测试。当保压测试满足测试标准的时候，释放压力并重新连接吹扫管线保持管道洁净。整理报告并准备进行下一个测试步骤。

3.氦测漏检测

因为有些时候一些管线能通过保压测试，但是会有可能有泄露，因为太小在压力测试过程中而不能被检测到，氦测漏能检测到任何可能存在的泄露。有两种测试方法，一种是内测法，另外一种是外测法。

¨ 测试前检查内容如下：

检查氦测漏机的可靠性;

检查氦气的纯度;

管线有警告标示.

¨ 内测法：

这种方法是最普通的测试方法在最新建造的超高纯气体管道系统里。对于最近建的超高纯管道系统，这种方式是最常采用。对于这种测试，第一步，管线必须被抽真空，当气体管线泄漏率达到1*10-9atm.cc/sec时，第二步是用喷枪喷氦气到所有焊缝和机械连接处。当一个焊缝喷过氦气后，等待一个短暂的时间后，允许氦气达到管线内，进入氦气检测器内。若氦气进入到泄漏的管线中时，氦气检测器将发出警报。当气体管线被发现有一个泄漏时，停止测试，维修泄露点，管线必须重新进行压力测试。在完成这个过程后，氦测漏测试完成后，记录测试结果在氦测漏报告上。完成测试后，连接吹扫管线进行吹扫保持管内洁净。

¨ 外测法：

有一些仪器抽真空时，容易被损坏。因此内测法不可以使用，当氦气管线的一部分已经供应氦气时，因为氦气是一个轻的气体，可能通过隔离阀到新的氦气管线里。在这些状况下，我们必须执行外测法测试。

测试方法是超高纯氦气将填充到气体管线里。压力达到管线工作压力时，所有的焊接点和机械连接处用塑胶包起来。用传感器检查焊缝和机械连接头。若有泄漏检测器将发出警报。

4.颗粒测试

氦测漏结束后，下一步是执行管线颗粒测试，这个测试检测气体微尘颗粒在管路中含量是否达到可接受的标准。

¨ 测试前检查内容如下：

确认将要被测试的管路已经被完全吹扫干净了;

查看颗粒测试仪的校正日期;

确认被测试的管路是否有分支;

确认REF值是否在要求的范围内;

在显示屏上设定好测试的间隔时间和管路名称;

管路有警告标识。