Въз основа на действителното изграждане на съоръжение, произвеждащо свръхчиста вода със съпротивление над 18,2 MΩ·cm, тази статия въвежда основните процеси за производство на свръхчиста вода. Той поставя специален акцент върху материалите за тръбопроводи, използвани на различни етапи от пречистването на вода, и предоставя подробна информация за инсталацията на тръбопроводи за свръхчиста вода въз основа на практически опит.
I. Преглед на системата за свръхчиста вода
С развитието на електронната индустрия изискванията за качеството на водата по време на производството и обработката на чипове стават все по-строги. За да се осигури производството на свръх-мащабни-интегрални схеми, висока-чистата вода-заедно с висока-чистота суровини, газове и химикали-е критичен фактор. Системите за свръхчиста вода превръщат стандартната общинска вода в ултрачиста вода, която отговаря на строги стандарти по отношение на йонно съдържание и размер на частиците.
Като цяло системата за свръхчиста вода се състои от три основни секции:
Зона за производство на свръхчиста вода (секция CUB),
Зона за полиране и циркулация на свръхчиста вода (FAB секция),
Тръбопроводна мрежа за разпределение на изключително чиста вода (различни области на използване в рамките на FAB).
Районът за производство на ултрачиста вода е най-сложният и може допълнително да бъде разделен на три части:
Предварителна-обработка,
Първично пречистване,
Пречистване на свръхчиста вода.
Разделът за -предварителна обработка основно включва пясъчна филтрация и кули с активен въглен (някои производители също добавят реакционни резервоари и резервоари за флотация на разтворен въздух преди пясъчната филтрация);
Секцията за първично пречистване включва основно кули за обмен на анион/катиони, кули за дегазация (DG), предпазни филтри, UV стерилизатори и много{0}}степенни модули за обратна осмоза;
Секцията за ултрачиста вода включва основно MDG (мембранни деоксигениращи модули), TOC-UV стерилизатори, йонообменници със смесен-слой (MB) и филтри-на-използване.
Въпреки това, тъй като тръбопроводите могат да -замърсят отново водата по време на транспортирането до оборудването за обработка, система за полиране и циркулация обикновено се инсталира във FAB. Тази система се съсредоточава върху агрегати със смесен-слой (MB), допълнени от оборудване за ултрафилтрация (UF) за отстраняване на примесите, излужени във водата от тръбопроводната мрежа по време на разпределението към производствените линии.
II. Материали за тръбопроводи, често използвани на всеки етап от системата за свръхчиста вода
Изборът на правилните тръбопроводни материали е от решаващо значение за системите за свръхчиста вода; изборът трябва да гарантира качеството на водата, като същевременно остава икономически разумен. Често използваните материали за тръбопроводи в системи за свръхчиста вода включват PVC, SGP, SGP (RL), SUS304, CPVC, SUS316 и PVDF. Тръбите от PVC или SUS304 обикновено се използват по време на етапа на предварителна обработка на производството на свръхчиста вода. Стоманени тръби с гумено покритие (SGP-RL) обикновено се използват за-странични връзки на оборудването, докато тръбите SUS304 се използват около вибриращи машини като водни помпи; CPVC или SUS304 тръбопроводи се използват за главните поточни линии по време на първичния етап на пречистване. Поради високото налягане участъкът между помпата за високо-налягане и модула за обратна осмоза (RO) изисква тръбопроводи SCH80 SUS304 и фланци, номинални за 2,0 MPa. Тъй като RO процесите имат специфични изисквания за температурата на водата, топлообменниците обикновено се инсталират нагоре по веригата на RO модула и в близост до тях трябва да се използват тръби SUS304. Тръбопроводите SUS316 и CPVC обикновено се използват за основните поточни линии по време на етапа на производство на свръхчиста вода. Основните линии на потока в циркулационната зона за полиране обикновено използват тръбопроводи SUS316 (заварени връзки, изискващи пълно проникване/оформяне на двустранно-заваряване) и PVDF тръбопроводи, докато CPVC тръбопроводи се използват за линии за възстановяване на свръхчиста вода. Стандартните PVC тръби се използват за тръбопроводи за отвеждане на отпадъчни води през всички гореспоменати етапи на пречистване на водата. Удар{25}}устойчивите PVC тръби са необходими за линиите за дозиране на химикали (като тези за киселини и основи) в рамките на процеса на производство на чиста вода. Тръбопроводът SUS304 се използва за азотната система, обслужваща системата за чиста вода, докато тръбопроводът SUS316 се използва за азотните линии в системата за полиране на свръхчиста вода. Тръбите SUS304 или SGP обикновено се използват за системи за сгъстен въздух, които захранват пневматични клапани; ако се използва тръбопровод SGP, трябва да се инсталира филтър, преди линията да влезе в който и да е електрически контролен панел.
III. Изграждане на система за свръхчиста вода
Изграждането на станцията за ултрачиста вода представлява най-голямото предизвикателство и се състои от три основни компонента: доставка и монтаж на оборудване, производство и монтаж на общи тръбни стелажи и тръбопроводна инсталация. Когато премествате оборудване, трябва да се подготви подробен план за повдигане-особено за оборудване с наднормено тегло, извънгабаритни размери или чупливо оборудване-, за да се избягват стриктно безразсъдни или опасни монтажни практики. Два ключови аспекта изискват внимание по време на изграждането на споделени опорни стелажи: първо, връзката между стелажа и строителната конструкция трябва да бъде здрава, като в идеалния случай се използват вградени стоманени плочи. Ако предварителното -вграждане не е възможно по някаква причина, трябва да се използват химически анкерни болтове за закрепване на опорите към гредите; стандартни, обикновени разширителни болтове не са разрешени. При никакви обстоятелства не трябва да се използват железни плочи и обикновени разширителни болтове за закрепване на опорите към подовата плоча. Второ, цялата секция на тръбната стойка трябва да се поддържа равна, за да се предотврати огъване на тръбата или повреда, причинена от неравномерно напрежение в точките на контакт между тръбата и стойката. Що се отнася до инсталацията на тръбопроводи във водната станция, докато линиите за CDA, азот и топлообменник пара или топла/студена вода могат да се монтират система-по-система, инсталирането на други тръбопроводи на станцията е разделено на две основни части: тръбопроводи в стелажи и тръбопроводи-съседни на оборудването. Тези две части могат да се извършват едновременно по време на началната фаза на строителството. След като правите секции на стелажа и тръбопроводите, непосредствено заобикалящи оборудването, са завършени, връзката между-съседните тръбопроводи на оборудването и тръбопроводите на стелажа трябва да се изпълни, за да се образува затворена тръбопроводна система. Инсталирането на тръбопроводи за ултрачиста вода се различава значително от тези на тръбопроводи за общи комунални услуги; освен осигуряването на херметичност на системата, критично изискване е поддържането на чистота на тръбите през целия процес на инсталиране. По-долу ще обсъдя специфичните техники за инсталиране на тръбопроводи от CPVC (хлориран поливинилхлорид) и PVDF (поливинилиден флуорид) в системи за свръхчиста вода.
IV. Монтаж на тръбопроводи от CPVC и PVDF в системи за ултрачиста вода
CPVC и PVDF тръбопроводните материали отговарят на строгите изисквания на системите за свръхчиста вода по отношение на излужването на метални йони и органичен въглерод, отсъствието на фини частици и предотвратяването на жизнеспособен бактериален растеж. Тъй като тръбопроводните материали и аксесоари се обработват и пакетират в ултра-чиста среда, тяхното инсталиране включва специфични процедури. За тръби от CPVC трябва да се използва японско-произведено лепило за пластмасови тръби „No. 85“. Рязането на тръби трябва да се извършва с помощта на електрически лентов трион или ротационен нож за тръби; използването на ръчни триони трябва да се избягва, когато е възможно (тъй като оставят трудни-за-отстраняване на неравности по отрязаните краища). Неравностите по отрязаните краища трябва да бъдат напълно отстранени и на края на тръбата трябва да се нанесе фаска от 2–3 mm. Това предотвратява остъргването на лепилото в гнездото по време на залепването-грешка, която може да намали площта на залепващата повърхност и да доведе до течове на фугата. Лепилото трябва да се нанася равномерно върху залепващите повърхности на тръбните фитинги и тръбите. Преди нанасяне отстранете повърхностния прах от вътрешната повърхност на фитингите и външната повърхност на тръбите с помощта на бяла кърпа, след това ги обезмаслете и почистете с кърпа без власинки, навлажнена с ацетон. Освен това, поддържането на чистота по време на монтажа е от решаващо значение-това е основната разлика между монтажа на CPVC тръбопроводи и този на стандартните PVC тръбопроводи. Строго погледнато, залепването на CPVC тръби трябва да се извършва в среда на чиста стая, като крайните връзки се правят на-на място с помощта на фланци. Въпреки това, поради специфичните условия на обекта, рязането, залепването и монтажът често се извършват на-на място. В такива случаи работната зона трябва да се поддържа относително чиста (без силен прах). Операциите по залепване не трябва да се извършват директно на земята; вместо това трябва да се използва специална платформа за производство. Работниците трябва да носят специални ръкавици за еднократна употреба в чисти помещения; докосването на вътрешните стени на тръбата с голи ръце е забранено (тъй като кожните масла, прехвърлени върху вътрешната стена, трудно се отмиват). Използвайте инструмент за теглене на кабели или подобен инструмент, когато поставяте тръби, и маркирайте тръбата, за да проверите достатъчната дълбочина на поставяне. PTFE (политетрафлуоретилен) трябва да се използва като уплътнителен материал между фланците. Тръбите трябва да бъдат защитени по време на съхранение, като се поставят върху брезент или пластмасово фолио.
PVDF тръбопроводните системи разчитат изцяло на заварени връзки. Чистотата по време на работа и стриктният контрол на инсталационната среда са от първостепенно значение. Заваряването на PVDF тръби трябва да се извършва в специално предназначено чисто заграждение; общата среда в стаята е неподходяща. Персоналът, влизащ в чистата производствена зона, трябва да се преоблече в специализирани обувки, а краищата на тръбите и фитингите трябва да останат запечатани, докато не попаднат в чистата зона. Опаковъчните материали за фитингите трябва да се отстраняват непосредствено преди монтажа. По време на заваряване трябва да се носят чисти PVC ръкавици за еднократна употреба, а краищата на тръбите трябва да бъдат обезмаслени и почистени с изопропилов алкохол, етанол или ацетон преди да започне заваряването. За почистване трябва да се използват само кърпи без мъх-за чисти помещения, а замърсените кърпи трябва да се сменят незабавно. Персоналът, който помага в процеса на заваряване, също трябва да носи чисти памучни ръкавици. Трябва да се извърши визуална проверка веднага след завършване на всяка заварка; заваръчният шев около фугата трябва да е еднакъв по височина и да стърчи над външната повърхност на тръбата. След като PVDF тръбите бъдат заварени, краищата на тръбите трябва да бъдат запечатани незабавно преди транспортирането до мястото на монтажа, където се използват фланцови връзки-използващи PTFE уплътнения-. По време на монтажа се правят прецизни -измервания на място, за да се изготвят подробни производствени и монтажни чертежи, след което специализиран персонал извършва заваряването и производството. Екипите за заваряване и монтаж работят с ясно определени отговорности, за да увеличат максимално оперативната ефективност.
V. Заключение
В обобщение, изграждането на системи за свръхчиста вода изисква не само спазване на стриктни стандарти-за херметичност на системата, но, което е по-важно, съсредоточаване върху насърчаването на „съзнание за чистота“ сред строителния персонал. Работниците трябва съвестно да следват протоколите за чиста инсталация на тръбопроводи и да изпълняват задачи в съответствие със специфичните изисквания на всеки етап на пречистване на водата. Този подход предотвратява замърсяване, причинено от неправилни строителни практики-които иначе биха могли да компрометират качеството на водата, да не отговарят на спецификациите на клиента и да доведат до инциденти,-свързани с качеството.
