909-asis labai didelio masto integrinių grandynų gamyklos projektas yra svarbus mano šalies elektronikos pramonės statybos projektas pagal Devintąjį penkmečio planą, skirtas gaminti lustus, kurių linijos plotis yra 0,18 mikrono, o skersmuo – 200 mm.
Labai didelių integrinių grandynų gamybos technologija apima ne tik didelio tikslumo technologijas, tokias kaip mikroapdirbimas, bet ir kelia aukštus dujų grynumo reikalavimus.
909 projektui skirtas didmenines dujas tiekia bendra įmonė, kurią Šanchajuje įkūrė Jungtinių Valstijų bendrovė „Praxair Utility Gas Co., Ltd.“, siekdama kartu įkurti dujų gamybos gamyklą. Dujų gamybos gamykla yra greta 909 projekto gamyklos pastato ir užima maždaug 15 000 kvadratinių metrų plotą. Įvairių dujų grynumo ir išeigos reikalavimai
Didelio grynumo azotas (PN2), azotas (N2) ir didelio grynumo deguonis (PO2) gaminami oro atskyrimo būdu. Didelio grynumo vandenilis (PH2) gaminamas elektrolizės būdu. Argonas (Ar) ir helis (He) perkami iš išorės. Kvazi-dujos yra išvalomos ir filtruojamos, kad būtų naudojamos 909 projekte. Specialios dujos tiekiamos balionuose, o dujų balionų spinta yra integruotų grandynų gamybos gamyklos pagalbinėse dirbtuvėse.
Kitos dujos taip pat apima švaraus ir sauso suslėgto oro CDA sistemą, kurios naudojimo tūris yra 4185 m3/h, slėgio rasos taškas yra -70 °C, o dalelių dydis dujose naudojimo vietoje yra ne didesnis kaip 0,01 μm. Įkvėpimo suslėgto oro (BA) sistema, naudojimo tūris 90 m3/h, slėgio rasos taškas 2 ℃, dalelių dydis dujose naudojimo vietoje yra ne didesnis kaip 0,3 μm, proceso vakuuminė (PV) sistema, naudojimo tūris 582 m3/h, vakuumo laipsnis naudojimo vietoje -79993 Pa. Valymo vakuuminė (HV) sistema, naudojimo tūris 1440 m3/h, vakuumo laipsnis naudojimo vietoje -59995 Pa. Oro kompresorių patalpa ir vakuuminio siurblio patalpa yra 909 projekto gamyklos teritorijoje.
Vamzdžių medžiagų ir priedų pasirinkimas
VLSI gamyboje naudojamoms dujoms keliami itin aukšti švaros reikalavimai.Didelio grynumo dujotiekiaipaprastai naudojami švarioje gamybos aplinkoje, o jų švaros kontrolė turėtų atitikti arba būti aukštesnė už naudojamos erdvės švaros lygį! Be to, švarioje gamybos aplinkoje dažnai naudojami didelio grynumo dujotiekiai. Grynas vandenilis (PH2), didelio grynumo deguonis (PO2) ir kai kurios specialios dujos yra degios, sprogios, degimą palaikančios arba toksiškos dujos. Jei dujotiekio sistema netinkamai suprojektuota arba netinkamai parinktos medžiagos, ne tik sumažės dujų taške naudojamų dujų grynumas, bet ir jos suges. Jos atitinka proceso reikalavimus, tačiau yra nesaugios naudoti ir teršia švarią gamyklą, paveikdamos švarios gamyklos saugą ir švarą.
Didelio grynumo dujų kokybės garantija naudojimo vietoje priklauso ne tik nuo dujų gamybos, valymo įrangos ir filtrų tikslumo, bet ir nuo daugelio vamzdynų sistemos veiksnių. Jei pasikliaujame dujų gamybos įranga, valymo įranga ir filtrais, tiesiog neteisinga taikyti be galo didesnius tikslumo reikalavimus, siekiant kompensuoti netinkamą dujų vamzdynų sistemos projektavimą ar medžiagų pasirinkimą.
909 projekto projektavimo procese vadovavomės „Švarių įrenginių projektavimo kodeksu“ GBJ73-84 (dabartinis standartas yra (GB50073-2001)), „Suslėgto oro stočių projektavimo kodeksu“ GBJ29-90, „Deguonies stočių projektavimo kodeksu“ GB50030-91, „Vandenilio ir deguonies stočių projektavimo kodeksu“ GB50177-93 ir atitinkamomis techninėmis priemonėmis, skirtomis vamzdynų medžiagoms ir priedams parinkti. „Švarių įrenginių projektavimo kodekse“ vamzdynų medžiagos ir vožtuvai pasirenkami taip:
(1) Jei dujų grynumas yra didesnis arba lygus 99,999 %, o rasos taškas yra žemesnis nei -76 °C, turėtų būti naudojamas 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turintis nerūdijančio plieno vamzdis (316L) su elektropoliruota vidine sienele arba OCr18Ni9 nerūdijančio plieno vamzdis (304) su elektropoliruota vidine sienele. Vožtuvas turėtų būti diafragminis arba silfoninis vožtuvas.
(2) Jei dujų grynumas yra didesnis arba lygus 99,99 %, o rasos taškas yra žemesnis nei -60 °C, turėtų būti naudojamas OCr18Ni9 nerūdijančio plieno vamzdis (304) su elektropoliruota vidine sienele. Išskyrus silfoninius vožtuvus, kurie turėtų būti naudojami degių dujų vamzdynuose, kitų rūšių dujotiekiuose turėtų būti naudojami rutuliniai vožtuvai.
(3) Jei sauso suslėgto oro rasos taškas yra žemesnis nei -70 °C, reikia naudoti nerūdijančio plieno vamzdį OCr18Ni9 (304) su poliruota vidine sienele. Jei rasos taškas yra žemesnis nei -40 ℃, reikia naudoti nerūdijančio plieno vamzdį OCr18Ni9 (304) arba karštai cinkuotą besiūlį plieninį vamzdį. Vožtuvas turėtų būti silfoninis arba rutulinis vožtuvas.
(4) Vožtuvo medžiaga turi būti suderinama su jungiamojo vamzdžio medžiaga.
Pagal specifikacijų reikalavimus ir atitinkamas technines priemones, renkantis vamzdynų medžiagas, daugiausia atsižvelgiame į šiuos aspektus:
(1) Vamzdžių medžiagų oro pralaidumas turėtų būti mažas. Skirtingų medžiagų vamzdžiai turi skirtingą oro pralaidumą. Jei pasirenkami didesnio oro pralaidumo vamzdžiai, teršalų pašalinti nepavyks. Nerūdijančio plieno ir variniai vamzdžiai geriau apsaugo nuo atmosferoje esančio deguonies prasiskverbimo ir korozijos. Tačiau kadangi nerūdijančio plieno vamzdžiai yra mažiau aktyvūs nei variniai vamzdžiai, variniai vamzdžiai aktyviau praleidžia atmosferoje esančią drėgmę į jų vidinius paviršius. Todėl renkantis vamzdžius didelio grynumo dujotiekiams, pirmiausia reikėtų rinktis nerūdijančio plieno vamzdžius.
(2) Vamzdžio medžiagos vidinis paviršius yra adsorbuojamas ir turi nedidelį poveikį dujų analizei. Apdorojus nerūdijančio plieno vamzdį, tam tikras kiekis dujų išlieka jo metalinėje gardelėje. Kai praeina labai grynos dujos, ši dujų dalis pateks į oro srautą ir sukels taršą. Tuo pačiu metu dėl adsorbcijos ir analizės metalas ant vidinio vamzdžio paviršiaus taip pat išskirs tam tikrą kiekį miltelių, kurie užterš labai grynas dujas. Vamzdynų sistemoms, kurių grynumas viršija 99,999 % arba ppb, turėtų būti naudojamas 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turintis nerūdijančio plieno vamzdis (316L).
(3) Nerūdijančio plieno vamzdžių atsparumas dilimui yra geresnis nei varinių vamzdžių, o oro srauto erozijos metu susidarančių metalo dulkių yra santykinai mažiau. Gamybos cechuose, kuriems keliami aukštesni švaros reikalavimai, galima naudoti 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies išskiriančio nerūdijančio plieno vamzdžius (316L) arba OCr18Ni9 nerūdijančio plieno vamzdžius (304), varinių vamzdžių naudoti negalima.
(4) Vamzdynų sistemoms, kurių dujų grynumas viršija 99,999 % arba ppb ar ppt, arba švariose patalpose, kurių oro švarumo lygis yra N1–N6, nurodytas „Švarios gamyklos projektavimo kodekse“, naudojami itin švarūs vamzdžiai arbaEP itin švarūs vamzdžiaiturėtų būti naudojamas. Švarus „švarus vamzdelis su itin lygiu vidiniu paviršiumi“.
(5) Kai kurios specialios dujotiekio sistemos, naudojamos gamybos procese, yra labai korozinės dujos. Šių dujotiekio sistemų vamzdžiai turi būti pagaminti iš korozijai atsparaus nerūdijančio plieno. Priešingu atveju vamzdžiai bus pažeisti dėl korozijos. Jei paviršiuje atsiranda korozijos dėmių, negalima naudoti įprastų besiūlių plieninių vamzdžių arba cinkuotų suvirintų plieninių vamzdžių.
(6) Iš principo visos dujotiekio jungtys turėtų būti suvirinamos. Kadangi suvirinant cinkuoto plieno vamzdžius bus pažeistas cinkuotas sluoksnis, cinkuoto plieno vamzdžiai nenaudojami vamzdžiams švariose patalpose.
Atsižvelgiant į aukščiau išvardytus veiksnius, &7& projekte parinkti šie dujotiekio vamzdžiai ir vožtuvai:
Didelio grynumo azoto (PN2) sistemos vamzdžiai pagaminti iš 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turinčio nerūdijančio plieno vamzdžių (316L) su elektropoliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoninių vožtuvų.
Azoto (N2) sistemos vamzdžiai pagaminti iš 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turinčio nerūdijančio plieno vamzdžių (316L) su elektropoliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoninių vožtuvų.
Didelio grynumo vandenilio (PH2) sistemos vamzdžiai pagaminti iš 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turinčio nerūdijančio plieno vamzdžių (316L) su elektropoliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoninių vožtuvų.
Didelio grynumo deguonies (PO2) sistemos vamzdžiai pagaminti iš 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turinčio nerūdijančio plieno vamzdžių (316L) su elektropoliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoninių vožtuvų.
Argono (Ar) sistemos vamzdžiai gaminami iš 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turinčio nerūdijančio plieno vamzdžių (316L) su elektropoliruotomis vidinėmis sienelėmis, naudojami tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoniniai vožtuvai.
Helio (He) sistemos vamzdžiai pagaminti iš 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turinčio nerūdijančio plieno vamzdžių (316L) su elektropoliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoninių vožtuvų.
Švaraus ir sauso suspausto oro (CDA) sistemos vamzdžiai pagaminti iš OCr18Ni9 nerūdijančio plieno vamzdžių (304) su poliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoninių vožtuvų.
Kvėpavimo suslėgto oro (BA) sistemos vamzdžiai pagaminti iš OCr18Ni9 nerūdijančio plieno vamzdžių (304) su poliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno rutulinių vožtuvų.
Proceso vakuuminės (PV) sistemos vamzdžiai pagaminti iš UPVC vamzdžių, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos pagamintų vakuuminių drugelių vožtuvų.
Valymo vakuuminės (HV) sistemos vamzdžiai pagaminti iš UPVC vamzdžių, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos pagamintų vakuuminių drugelių vožtuvų.
Specialios dujų sistemos vamzdžiai pagaminti iš 00Cr17Ni12Mo2Ti mažai anglies turinčio nerūdijančio plieno vamzdžių (316L) su elektropoliruotomis vidinėmis sienelėmis, o vožtuvai – iš tos pačios medžiagos nerūdijančio plieno silfoninių vožtuvų.
3 Vamzdynų tiesimas ir montavimas
3.1 „Švarios gamyklos pastatų projektavimo kodekso“ 8.3 skyriuje nustatytos šios vamzdynų jungčių nuostatos:
(1) Vamzdžių jungtys turi būti suvirintos, tačiau karštai cinkuoti plieniniai vamzdžiai turi būti srieginiai. Srieginių jungčių sandarinimo medžiaga turi atitikti šios specifikacijos 8.3.3 straipsnio reikalavimus.
(2) Nerūdijančio plieno vamzdžiai turėtų būti sujungiami argono lankiniu suvirinimu ir suvirinimu užpakalinėmis jungtimis arba lizdinėmis jungtimis, tačiau didelio grynumo dujotiekiai turėtų būti sujungiami suvirinimu užpakalinėmis jungtimis be žymių ant vidinės sienelės.
(3) Vamzdynų ir įrangos jungtis turi atitikti įrangos prijungimo reikalavimus. Naudojant žarnų jungtis, reikia naudoti metalines žarnas.
(4) Vamzdynų ir vožtuvų jungtys turi atitikti šiuos reglamentus
① Sandarinimo medžiagai, jungiančiai didelio grynumo dujotiekius ir vožtuvus, turėtų būti naudojami metaliniai tarpikliai arba dvigubi antgaliai, atsižvelgiant į gamybos proceso reikalavimus ir dujų savybes.
②Srieginės arba flanšinės jungties sandarinimo medžiaga turi būti politetrafluoretilenas.
3.2 Pagal specifikacijų reikalavimus ir atitinkamas technines priemones, didelio grynumo dujotiekių jungtys turėtų būti kuo labiau suvirinamos. Suvirinimo metu reikėtų vengti tiesioginio suvirinimo. Turi būti naudojamos vamzdžių įvorės arba gatavos jungtys. Vamzdžių įvorės turi būti pagamintos iš tos pačios medžiagos ir vidinio paviršiaus lygumo kaip ir vamzdžiai. Lygiai, suvirinimo metu, siekiant išvengti suvirinimo detalės oksidacijos, į suvirinimo vamzdį turėtų būti įleidžiamos grynos apsauginės dujos. Nerūdijančio plieno vamzdžiams turėtų būti naudojamas argono lankinis suvirinimas, o į vamzdį turėtų būti įleidžiamos tokio paties grynumo argono dujos. Turi būti naudojama srieginė arba srieginė jungtis. Jungiant flanšus, srieginėms jungtims turėtų būti naudojami antgaliai. Išskyrus deguonies ir vandenilio vamzdžius, kuriems turėtų būti naudojamos metalinės tarpinės, kitiems vamzdžiams turėtų būti naudojamos politetrafluoretileno tarpinės. Nedidelis silikoninės gumos kiekis tarpinėms taip pat bus veiksmingas. Tai sustiprins sandarinimo efektą. Panašių priemonių reikėtų imtis ir flanšų jungtims.
Prieš pradedant montavimo darbus, atliekamas išsamus vamzdžių vizualinis patikrinimas,jungiamosios detalės, vožtuvai ir kt. turi būti nuriebalinti. Įprastų nerūdijančio plieno vamzdžių vidinės sienelės prieš montavimą turi būti marinuotos. Deguonies vamzdynų vamzdžiai, jungiamosios detalės, vožtuvai ir kt. turi būti griežtai apsaugoti nuo alyvos ir prieš montavimą turi būti griežtai nuriebalinti pagal atitinkamus reikalavimus.
Prieš įrengiant ir pradedant naudoti sistemą, perdavimo ir paskirstymo vamzdynų sistema turi būti visiškai prapūsta tiekiamomis didelio grynumo dujomis. Tai ne tik pašalina dulkių daleles, kurios netyčia pateko į sistemą montavimo metu, bet ir atlieka džiovinimo funkciją vamzdynų sistemoje, pašalindama dalį drėgmės turinčių dujų, kurias sugėrė vamzdžio sienelė ir net vamzdžio medžiaga.
4. Vamzdynų slėgio bandymas ir priėmimas
(1) Įrengus sistemą, turi būti atliktas 100 % vamzdžių, kuriais transportuojami labai toksiški skysčiai specialiuosiuose dujotiekiuose, radiografinis patikrinimas, o jų kokybė negali būti žemesnė nei II lygis. Kitiems vamzdžiams turi būti taikoma imčių radiografinė patikra, o imčių patikrinimo santykis turi būti ne mažesnis kaip 5 %, o kokybė negali būti žemesnė nei III klasė.
(2) Atlikus neardomąjį patikrinimą, reikia atlikti slėgio bandymą. Siekiant užtikrinti vamzdynų sistemos sausumą ir švarą, hidraulinio slėgio bandymo atlikti negalima, o reikia naudoti pneumatinį slėgio bandymą. Oro slėgio bandymas turėtų būti atliekamas naudojant azotą arba suslėgtą orą, atitinkantį švarios patalpos švaros lygį. Vamzdynų bandymo slėgis turėtų būti 1,15 karto didesnis už projektinį slėgį, o vakuuminio vamzdyno bandymo slėgis turėtų būti 0,2 MPa. Bandymo metu slėgis turėtų būti palaipsniui ir lėtai didinamas. Kai slėgis pakyla iki 50 % bandymo slėgio, jei nerandama jokių nukrypimų ar nuotėkių, slėgis palaipsniui didinamas po 10 % bandymo slėgio ir slėgį stabilizuojama 3 minutes kiekviename lygyje, kol pasiekiamas bandymo slėgis. Slėgį stabilizuojama 10 minučių, tada sumažinkite slėgį iki projektinio slėgio. Slėgio sustabdymo laikas turėtų būti nustatomas atsižvelgiant į nuotėkių aptikimo poreikius. Jei nėra nuotėkio, putojanti medžiaga laikoma tinkama naudoti.
(3) Kai vakuuminė sistema išlaiko slėgio bandymą, ji taip pat turėtų atlikti 24 valandų vakuumo laipsnio bandymą pagal projektavimo dokumentus, o slėgio lygis neturėtų būti didesnis nei 5%.
(4) Nuotėkio bandymas. PPB ir ppt klasės vamzdynų sistemoms, remiantis atitinkamomis specifikacijomis, nuotėkis neturėtų būti laikomas tinkamu, tačiau projektuojant naudojamas nuotėkio kiekio bandymas, t. y. nuotėkio kiekio bandymas atliekamas po sandarumo bandymo. Slėgis yra darbinis slėgis, o slėgis sustabdomas 24 valandoms. Vidutinis valandinis nuotėkis yra mažesnis arba lygus 50 ppm, kaip tinkama. Nuotėkio apskaičiavimas yra toks:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Formulėje:
Valandinis nuotėkis (%)
P1 – absoliutus slėgis bandymo pradžioje (Pa)
P2 – absoliutus slėgis bandymo pabaigoje (Pa)
T1 – absoliuti temperatūra bandymo pradžioje (K)
T2 – absoliuti temperatūra bandymo pabaigoje (K)
Įrašo laikas: 2023 m. gruodžio 12 d.