Pe baza construcției efective a unei instalații care produce apă ultrapură cu rezistivitate care depășește 18,2 MΩ·cm, acest articol prezintă procesele fundamentale ale producției de apă ultrapură. Acesta pune un accent deosebit pe materialele de conducte utilizate în diferitele etape ale tratării apei și oferă o prezentare detaliată a instalării conductelor de apă ultrapură bazată pe experiența practică.
I. Prezentare generală a sistemului de apă ultrapură
Odată cu dezvoltarea industriei electronice, cerințele privind calitatea apei în timpul producției și procesării cipurilor au devenit din ce în ce mai stricte. Pentru a asigura producția de circuite integrate la scară ultra-la scară mare-, apa de înaltă puritate- alături de materii prime, gaze și substanțe chimice- de puritate ridicată- este un factor critic. Sistemele de apă ultrapură transformă apa municipală standard în apă ultrapură care îndeplinește standarde riguroase privind conținutul de ioni și dimensiunea particulelor.
În general, un sistem de apă ultrapură constă din trei secțiuni principale:
Zona de producere a apei ultrapure (sectiunea CUB),
Zona de lustruire și circulație cu apă ultrapură (secțiunea FAB),
Rețea de conducte de distribuție a apei ultrapure (diverse zone de utilizare în cadrul FAB).
Zona de producere a apei ultrapure este cea mai complexă și poate fi subdivizată în trei părți:
pre{0}}tratament,
purificare primară,
Tratarea apei ultrapure.
Secțiunea de pre-tratare include în primul rând filtrarea cu nisip și turnuri cu cărbune activ (unii producători adaugă și rezervoare de reacție și rezervoare de flotație cu aer dizolvat înainte de filtrarea cu nisip);
Secțiunea de purificare primară include în principal turnuri de schimb de anioni/cationi, turnuri de degazare (DG), filtre de siguranță, sterilizatoare UV și unități de osmoză inversă cu mai multe-etape;
Secțiunea de apă ultrapură include în primul rând MDG (module de dezoxigenare cu membrană), sterilizatoare UV TOC-, schimbătoare de ioni cu pat mixt-(MB) și filtre de punct-de-utilizare.
Cu toate acestea, deoarece conductele pot re-contamina apa în timpul transportului către echipamentele de proces, un sistem de lustruire și circulație este de obicei instalat în FAB. Acest sistem se concentrează pe unități cu pat mixt-(MB) completate cu echipamente de ultrafiltrare (UF) pentru a îndepărta impuritățile scurse în apă din rețeaua de conducte în timpul distribuției către liniile de producție.
II. Materiale de conducte utilizate în mod obișnuit în fiecare etapă a sistemului de apă ultrapură
Selectarea materialelor potrivite pentru conducte este crucială pentru sistemele de apă ultrapură; alegerea trebuie să asigure calitatea apei rămânând în același timp rezonabilă din punct de vedere economic. Materialele de conducte utilizate în mod obișnuit în sistemele de apă ultrapură includ PVC, SGP, SGP (RL), SUS304, CPVC, SUS316 și PVDF. Conductele din PVC sau SUS304 sunt utilizate de obicei în timpul etapei de pretratare a producției de apă ultrapură. Conductele din oțel căptușite cu cauciuc-(SGP-RL) sunt în general utilizate pentru conexiunile laterale-de echipamente, în timp ce conductele SUS304 sunt utilizate în jurul utilajelor cu vibrații, cum ar fi pompele de apă; Conductele CPVC sau SUS304 sunt utilizate pentru liniile de curgere principale în timpul etapei de purificare primară. Datorită presiunii ridicate, secțiunea dintre pompa de-înaltă presiune și unitatea de osmoză inversă (RO) necesită conducte și flanșe SCH80 SUS304 cu o valoare nominală de 2,0 MPa. Deoarece procesele RO au cerințe specifice de temperatură a apei, schimbătoarele de căldură sunt de obicei instalate în amonte de unitatea RO, iar conductele SUS304 trebuie utilizate în apropierea lor. Țevile SUS316 și CPVC sunt utilizate în general pentru liniile de curgere principale în timpul etapei de producție a apei ultrapure. Principalele linii de curgere din zona de circulație a lustruirii utilizează de obicei conducte SUS316 (conexiuni sudate care necesită penetrare completă/formare de cordon de sudură-duble) și conducte PVDF, în timp ce conductele CPVC sunt utilizate pentru liniile de recuperare a apei ultrapure. Conductele standard din PVC sunt utilizate pentru liniile de evacuare a apelor uzate în toate etapele de tratare a apei menționate mai sus. Tuburile din PVC rezistente la impact sunt necesare pentru liniile de dozare chimică (cum ar fi cele pentru acizi și alcalii) în cadrul procesului de producție a apei pure. Conducta SUS304 este utilizată pentru sistemul de azot care deservește sistemul de apă pură, în timp ce tubulatura SUS316 este utilizată pentru liniile de azot în sistemul de lustruire cu apă ultrapură. Țevile SUS304 sau SGP sunt utilizate în general pentru sistemele de aer comprimat care alimentează supapele pneumatice; dacă se utilizează conducte SGP, trebuie instalat un filtru înainte ca linia să intre în orice panou de comandă electric.
III. Construcția sistemului de apă ultrapură
Construcția stației de apă ultrapură prezintă cea mai mare provocare și cuprinde trei componente principale: livrarea și instalarea echipamentelor, fabricarea și instalarea de rafturi de conducte comune și instalarea de conducte. Când mutați echipamentele, trebuie pregătit un plan detaliat de ridicare-în special pentru echipamentele supraponderale, supradimensionate sau fragile-pentru a evita strict practicile de instalare imprudente sau periculoase. Două aspecte cheie necesită atenție în timpul construcției de rafturi de sprijin comun: în primul rând, legătura dintre rafturi și structura civilă trebuie să fie robustă, utilizând în mod ideal plăci de oțel încorporate. Dacă pre-încastrarea nu este posibilă din orice motiv, trebuie utilizate șuruburi de ancorare chimice pentru a fixa suporturile de grinzi; nu sunt permise șuruburi standard, simple cu expansiune. Sub nicio formă nu trebuie folosite plăci de fier și șuruburi simple de expansiune pentru ancorarea suporturilor de placa de pardoseală. În al doilea rând, întreaga secțiune a suportului pentru țevi trebuie menținută la nivel pentru a preveni îndoirea țevii sau deteriorarea cauzată de solicitarea neuniformă la punctele de contact dintre țeavă și rafturi. În ceea ce privește instalarea conductelor la stația de apă, în timp ce conductele CDA, azot și schimbătorul de căldură pentru abur sau apă caldă/rece pot fi instalate sistem-pe-sistem, instalarea altor conducte de stație este împărțită în două părți principale: conducte de rack și echipamente-conducte adiacente. Aceste două părți pot continua simultan în faza inițială de construcție. Odată ce secțiunile drepte de pe rack și conductele care înconjoară imediat echipamentul sunt finalizate, conexiunea dintre conducta-adiacentă a echipamentului și conducta de rack trebuie realizată pentru a forma un sistem de conducte închis. Instalarea conductelor de sistem de apă ultrapură diferă semnificativ de cea a conductelor de utilități generale; dincolo de asigurarea etanșeității sistemului, o cerință critică este menținerea curățeniei conductelor pe tot parcursul procesului de instalare. Mai jos, voi discuta tehnicile specifice de instalare pentru conductele CPVC (Clorura de polivinil clorurat) și PVDF (fluorura de polivinilidenă) în sistemele de apă ultrapură.
IV. Instalarea conductelor CPVC și PVDF în sisteme de apă ultrapură
Materialele de conducte CPVC și PVDF îndeplinesc cerințele stricte ale sistemelor de apă ultrapură în ceea ce privește scurgerea ionilor metalici și a carbonului organic, absența particulelor fine și prevenirea creșterii bacteriene viabile. Deoarece materialele și accesoriile pentru conducte sunt procesate și ambalate în medii ultra-curate, instalarea lor implică proceduri specifice. Pentru conductele CPVC, trebuie utilizat adeziv pentru țevi din plastic fabricat-japonez „Nu. 85”. Tăierea țevilor trebuie efectuată folosind un ferăstrău electric cu bandă sau un tăietor rotativ de țevi; utilizarea ferăstrăilor de mână trebuie evitată ori de câte ori este posibil (deoarece ele lasă greu-de îndepărtat-bavurile de pe capetele tăiate). Bavurile de la capetele tăiate trebuie îndepărtate complet, iar la capătul țevii trebuie aplicată o teșitură de 2–3 mm. Acest lucru împiedică adezivul să fie răzuit în priză în timpul lipirii-o eroare care ar putea reduce suprafața de lipire și ar putea duce la scurgeri la îmbinare. Adezivul trebuie aplicat uniform pe suprafețele de lipire ale fitingurilor și țevilor. Înainte de aplicare, îndepărtați praful de suprafață de pe suprafața interioară a fitingurilor și de pe suprafața exterioară a țevilor folosind o cârpă albă, apoi degresați și curățați-le cu o cârpă fără scame-umezită cu acetonă. În plus, menținerea curățeniei în timpul instalării este esențială-aceasta este diferența principală între instalarea conductelor CPVC și cea a conductelor standard din PVC. Strict vorbind, lipirea țevilor CPVC ar trebui să fie realizată într-un mediu de cameră curată, cu conexiunile finale efectuate pe-santier folosind flanșe. Cu toate acestea, din cauza condițiilor specifice ale site-ului, tăierea, lipirea și instalarea au loc adesea pe-site. În astfel de cazuri, zona de lucru trebuie menținută relativ curată (fără praf greu). Operațiunile de lipire nu trebuie efectuate direct pe sol; în schimb, ar trebui utilizată o platformă de fabricație dedicată. Lucrătorii trebuie să poarte mănuși specializate de unică folosință pentru cameră curată; este interzisă atingerea pereților interiori ai țevii cu mâinile goale (deoarece uleiurile de piele transferate pe peretele interior sunt greu de spălat). Utilizați un extractor de cablu sau un instrument similar atunci când introduceți țevi și marcați țeava pentru a verifica adâncimea de introducere suficientă. PTFE (politetrafluoretilenă) trebuie utilizat ca material de etanșare între flanșe. Țevile trebuie protejate în timpul depozitării prin plasarea lor pe prelate sau folii de plastic.
Sistemele de conducte PVDF se bazează în întregime pe conexiuni sudate. Curățenia în timpul funcționării și controlul strict al mediului de instalare sunt primordiale. Sudarea țevilor PVDF trebuie efectuată într-o incintă curată dedicată; mediile generale ale camerei sunt nepotrivite. Personalul care intră în zona de fabricație curată trebuie să se schimbe în încălțăminte specializată, iar capetele conductelor și fitingurile trebuie să rămână sigilate până când se află în zona curată. Materialele de ambalare pentru fitinguri trebuie îndepărtate numai imediat înainte de instalare. În timpul sudării trebuie purtate mănuși curate din PVC de unică folosință, iar capetele țevilor trebuie degresate și curățate cu alcool izopropilic, etanol sau acetonă înainte de a începe sudarea. Pentru curăţare trebuie folosite numai cârpe-persive pentru cameră curată, iar cârpele murdare trebuie înlocuite prompt. Personalul care asistă în procesul de sudare trebuie să poarte și mănuși curate de bumbac. O inspecție vizuală trebuie efectuată imediat după finalizarea fiecărei suduri; cordonul de sudură din jurul îmbinării trebuie să fie uniform în înălțime și să iasă deasupra suprafeței exterioare a țevii. Odată ce țeava PVDF a fost sudată, capetele țevii trebuie sigilate imediat înainte de transportul la locul de instalare, unde sunt folosite conexiuni cu flanșe-folosind garnituri PTFE-. În timpul instalării, sunt efectuate măsurători precise-la fața locului pentru a produce desene detaliate de fabricație și instalare, după care personal specializat efectuează sudarea și fabricarea. Echipele de sudură și instalare operează cu responsabilități clar definite pentru a maximiza eficiența operațională.
V. Concluzie
În rezumat, construcția sistemelor de apă ultrapură necesită nu numai respectarea standardelor stricte de etanșeitate a sistemului-ci, mai important, accent pe stimularea „conștientizării curățeniei” în rândul personalului din construcții. Lucrătorii trebuie să urmeze cu conștiință protocoalele de instalare a conductelor curate și să execute sarcini în conformitate cu cerințele specifice fiecărei etape de tratare a apei. Această abordare previne contaminarea cauzată de practici de construcție necorespunzătoare-care altfel ar putea compromite calitatea apei, ar putea nu respecta specificațiile clientului și ar putea duce la incidente legate de calitate-.
