6.2 管材及附件

6.2.1  除了纯度与干燥度的控制外，洁净室的洁净度级别，是我们控制管道系统输送气体污染物粒子量级的重要依据。气体管道系统供气质量符合洁净室的等级要求，就能够满足工艺气体洁净度对粒子污染物的控制要求。

关于管材选配原则，是这样考虑的：

1  管材的透气性要小。

1)对于不同材质的管道，其透气性能不同，如果管材本身透气性较大，而安装中不恰当地作了选用，那么，无论采取任何处理手段去除污染，都将无济于事。管材透气性见表1。

防止大气中氧的渗透和腐蚀，不锈钢管和铜管最佳。对700mm长管路中水分的测定，见表2。

2)气体中的水分主要来自管路系统，而管路系统中的水分，在很大程度上受周边环境湿度的影响，渗透对管路内的气质有很大破坏力。普通铜管内表面对杂质，尤其对水分的活性很高，因此，当使用这类管材时，切忌用溶剂或化学药品清洗，而应当用纯净气体吹扫。

3)由于管道安装的环境可能在室外，即使在室内，环境空气也有一定的湿度，对铜管也有一定的影响，所以，使用铜管时，对铜管的吹扫时间应当延长，一般为不锈钢管的8～20倍，否则难以达到应有的效果。

4)不锈钢管材的活性比铜管差，所以对要求较高的高纯、洁净气体来说，不锈钢管是一种较为理想的管材，对于在1～5级洁净室内，采用316L不锈钢管(对应国产品牌00Cr17Ni14Mo2)。

5)对于6～9级管路系统，视要求的高低可以采用316或者304不锈钢管(对应国产品牌分别为0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni9)。 

6)对氧气管路系统应根据使用条件和周边状况，可采用铜管。压缩空气管道，干燥度在-20℃与-40℃时，采用不锈钢管304(0Cr18Ni9)。

2  管材内表面吸附、解吸气体的作用要小。

在不锈钢熔炼制材过程中，每吨可吸收大约200g的气体。

所以，不锈钢材加工完毕，不仅其表面粘有各种污染物，而且在其金属晶格内也吸留有一定量的气体。这样，当管路中有气流通过时，金属所吸留的这部分气体会重新进入气流中，污染纯净气体。尤其当管内气流为不连续流动时，这类材料的作用好比吸附剂，通过气流时，管材对所通过的气体形成压力下吸附，气流停止通过时，管材所吸附的气体又形成降压解析，而解析的气体同样作为杂质进入管内纯净气体中。同时，吸附、解析周而复始，使得管材内表面金属也会产生一定的粉末，这种金属粉尘粒子同样污染管内纯净的气体。

3  保持管材内表面光滑、耐磨损。

管材的这一特性至关重要，为了确保输送的气体的纯净度，不仅要求管材内表面有极高的光滑度，而且应当具有很高的耐磨特性。

这样，既防止污染粒子及湿气在管壁滞留，管材本身在气流的高速冲刷(击)下，由于磨阻损耗低，也避免了管材的金属粉末进入气流中，造成气体的污染。不锈钢管和铜管的不同见表3。

2)为提高内表面的相对粗糙度，要在管材生产工艺中加以解决，如特殊拉拔(光亮退火)、内面电抛光等，比起在施工过程中加以处理要有效和可靠，因此要使用成品专用管，一般不能在现场加工、处理使用。

4  具有良好的抗腐蚀性能。

在生产工艺中，使用腐蚀性较强的气体时，必须选用耐腐蚀的不锈钢管材作配管，否则，管材将会由于腐蚀而在内表面产生腐蚀斑，严重时会出现大片金属锈班剥离甚至导致管道穿孔，从而污染输配的纯净气体。这种场合不得使用普通无缝钢管或镀锌焊接钢管。

5  在焊接处理时管材组织不发生变化。

大流量的高纯、高洁净度气体输配管道的连接，原则上全部采用焊接，因此要求采用的管材在施焊时组织不发生变化。如果选用钢管，则低碳钢管材(316L)较为适宜，否则，含碳过高的材料在焊接时，受焊接热影响的部位可析出炭来，从而产生局部腐蚀应力，造成焊接部位的透气，使得管内外气体的相互渗透，破坏输送气体的纯度、干燥度和洁净度，导致各项努力全部失去意义。

6.2.2  洁净室内的管材有具使用的特殊性，从进货、验证、保存、下料、焊接、装配、试压、吹除、运行等工序都有着严格的要求。所有这些内容与程序，都是管道系统质量的技术保障措施，因此，条文规定比较详细，以下几点应特别注意：

1  洁净管材十分珍贵，进货不能像普通管材那样随意码放，不仅要保持外观的清洁、包装纸完好，更要防止磕碰，更重要的是保持内表面的粗糙度与光滑不受破坏。

2  管端头的密封罩盖，甚至管外壁的包装纸都应完好无损，否则便成为施工单位的保管失职。

3  由于特殊拉拔工艺生产的内表面“光亮退火BA”管材及内面“电研磨抛光的EP”管材，加工工艺复杂，价格昂贵。市场“内壁光滑洁净管”效果良莠不齐，不仅与国外的水平差距较大，国内各厂家的产品效果也相差甚远，必须进行相应的粗糙度的检测，验证其可靠性与真实性，确保施工起点高，从源头消除隐患，确保洁净室内相应级别的管道施工质量。因此，随机抽检内表面的粗糙度是否与设计相符、是否与出厂参数相符，是洁净管道施工的一项重要的程序。

系统内表面加以处理，对减少管材自身可能造成的污染十分有效，目前，研磨、电抛光是管材内表面处理的最佳方式，如果在机械加工后经电抛光，则管路系统内表面的粗糙度会得到较大的改善(见表5)，为确保输送气体的质量经过管道输送不发生变化增大了可靠性。

6.2.5  管路附件材质最低应与主管材质一致，在采用铜材的管路系统中，可以采用不锈钢材质的管路附件，而在采用不锈钢材质的管路系统中，不得采用低于主管材的铜材质的管路附件。而且，凡是与应用气体接触的管路系统，均不得含有塑料制件。

不锈钢管的耐磨性能优于铜管，在气流冲刷下产生的金属粉尘相对也少，对洁净度要求高的场合使用不锈钢管316L、316、304，不得采用铜管材。

铜管内表而对杂质，尤其对水分的活性很高，因此，当使用这类管材时，切忌用溶剂或化学药品清洗，而应当用纯净气体吹扫，清洗也比不锈钢材难度大。

而且在微电子生产中，个别生产工艺，如砷化镓的操作，为了防止产生器件电阻，不允许使用铜质管路及其附件。

由于管道安装的环境空气也有一定的湿度，对铜管也有一定的影响，所以，使用铜管时，对铜管的吹扫时间应当延长，一般为不锈钢管的8～20倍。