Завод дуже великих інтегральних схем проекту 909 року — це великий будівельний проект електронної промисловості моєї країни протягом дев'ятої п'ятирічки з виробництва мікросхем з шириною лінії 0,18 мікрона та діаметром 200 мм.
Технологія виробництва дуже великих інтегральних схем включає не лише високоточні технології, такі як мікрообробка, але й висуває високі вимоги до чистоти газу.
Постачання газу для проекту 909 здійснюється спільним підприємством Praxair Utility Gas Co., Ltd. зі Сполучених Штатів та відповідних сторін у Шанхаї для спільного створення заводу з виробництва газу. Завод з виробництва газу розташований поруч із заводською будівлею проекту 909 та займає площу приблизно 15 000 квадратних метрів. Вимоги до чистоти та вихідної потужності різних газів...
Високочистий азот (PN2), азот (N2) та високочистий кисень (PO2) виробляються шляхом розділення повітря. Високочистий водень (PH2) виробляється електролізом. Аргон (Ar) та гелій (He) закуповуються на аутсорсингу. Квазігаз очищається та фільтрується для використання в Проекті 909. Спеціальний газ постачається в балонах, а шафа для газових балонів розташована в допоміжному цеху заводу з виробництва інтегральних схем.
Інші гази також включають систему CDA чистого сухого стисненого повітря з об'ємом використання 4185 м3/год, точкою роси під тиском -70°C та розміром частинок газу не більше 0,01 мкм у точці використання. Система стисненого повітря для дихання (BA), об'єм використання 90 м3/год, точка роси під тиском 2℃, розмір частинок газу в точці використання не більше 0,3 мкм, система технологічного вакууму (PV), об'єм використання 582 м3/год, ступінь вакууму в точці використання -79993 Па. Система очисного вакууму (HV), об'єм використання 1440 м3/год, ступінь вакууму в точці використання -59995 Па. Повітряне компресорне та вакуумне насосне приміщення розташовані на заводській території проекту 909.
Вибір матеріалів для труб та аксесуарів
Газ, що використовується у виробництві НВІС, має надзвичайно високі вимоги до чистоти.Газопроводи високої чистотиЗазвичай використовуються в чистих виробничих середовищах, і контроль їхньої чистоти повинен відповідати або перевищувати рівень чистоти використовуваного простору! Крім того, в чистих виробничих середовищах часто використовуються газопроводи високої чистоти. Чистий водень (PH2), кисень високої чистоти (PO2) та деякі спеціальні гази є легкозаймистими, вибухонебезпечними, такими, що підтримують горіння, або токсичними газами. Якщо система газопроводів неправильно спроектована або матеріали вибрані неправильно, чистота газу, що використовується в точці подачі газу, не тільки знизиться, але й вийде з ладу. Він відповідає вимогам процесу, але його використання небезпечне та спричинить забруднення чистого заводу, впливаючи на безпеку та чистоту чистого заводу.
Гарантія якості високочистого газу в точці використання залежить не лише від точності виробництва газу, очисного обладнання та фільтрів, але й значною мірою залежить від багатьох факторів у трубопровідній системі. Якщо ми покладаємося на обладнання для виробництва газу, очисне обладнання та фільтри, то просто неправильно встановлювати нескінченно вищі вимоги до точності, щоб компенсувати неправильну конструкцію газопровідної системи або вибір матеріалів.
Під час проектування проекту 909 ми дотримувалися «Кодексу проектування чистих установок» GBJ73-84 (чинний стандарт - GB50073-2001), «Кодексу проектування станцій стисненого повітря» GBJ29-90, «Кодексу проектування кисневих станцій» GB50030-91, «Кодексу проектування водневих та кисневих станцій» GB50177-93 та відповідних технічних заходів щодо вибору матеріалів для трубопроводів та аксесуарів. «Кодекс проектування чистих установок» визначає вибір матеріалів для трубопроводів та клапанів наступним чином:
(1) Якщо чистота газу перевищує або дорівнює 99,999%, а точка роси нижча за -76°C, слід використовувати трубу з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованою внутрішньою стінкою або трубу з нержавіючої сталі OCr18Ni9 (304) з електрополірованою внутрішньою стінкою. Клапан має бути діафрагмовим або сильфонним.
(2) Якщо чистота газу перевищує або дорівнює 99,99%, а точка роси нижча за -60°C, слід використовувати трубу з нержавіючої сталі OCr18Ni9 (304) з електрополірованою внутрішньою стінкою. За винятком сильфонних клапанів, які слід використовувати для трубопроводів для горючих газів, для інших газопроводів слід використовувати кульові клапани.
(3) Якщо точка роси сухого стисненого повітря нижча за -70°C, слід використовувати трубу з нержавіючої сталі OCr18Ni9 (304) з полірованою внутрішньою стінкою. Якщо точка роси нижча за -40℃, слід використовувати трубу з нержавіючої сталі OCr18Ni9 (304) або гарячеоцинковану безшовну сталеву трубу. Клапан має бути сильфонним або кульовим.
(4) Матеріал клапана повинен бути сумісним з матеріалом з'єднувальної труби.
Відповідно до вимог технічних умов та відповідних технічних заходів, під час вибору матеріалів для трубопроводів ми враховуємо переважно такі аспекти:
(1) Повітропроникність матеріалів труб повинна бути невеликою. Труби з різних матеріалів мають різну повітропроникність. Якщо вибрати труби з більшою повітропроникністю, забруднення неможливо видалити. Труби з нержавіючої сталі та мідні труби краще запобігають проникненню та корозії кисню в атмосфері. Однак, оскільки труби з нержавіючої сталі менш активні, ніж мідні труби, мідні труби більш активні, пропускаючи вологу з атмосфери всередину своїх внутрішніх поверхонь. Тому при виборі труб для газопроводів високої чистоти труби з нержавіючої сталі повинні бути першим вибором.
(2) Внутрішня поверхня матеріалу труби адсорбується, що має незначний вплив на аналіз газу. Після обробки труби з нержавіючої сталі певна кількість газу затримується в її металевій решітці. Коли газ високої чистоти проходить через неї, ця частина газу потрапляє в повітряний потік і спричиняє забруднення. Водночас, внаслідок адсорбції та аналізу, метал на внутрішній поверхні труби також утворює певну кількість порошку, що спричиняє забруднення газу високої чистоти. Для трубопровідних систем з чистотою вище 99,999% або рівнем ppb слід використовувати труби з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L).
(3) Зносостійкість труб з нержавіючої сталі краща, ніж у мідних труб, а металевий пил, що утворюється внаслідок ерозії повітряним потоком, відносно менший. Виробничі цехи з підвищеними вимогами до чистоти можуть використовувати труби з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) або труби з нержавіючої сталі OCr18Ni9 (304), мідні труби використовувати не можна.
(4) Для трубопровідних систем із чистотою газу вище 99,999% або рівня ppb чи ppt, або в чистих приміщеннях із рівнями чистоти повітря N1-N6, зазначеними в «Кодексі проектування чистих фабрик», надчисті труби абоНадчисті труби EPслід використовувати. Чиста «чиста трубка з надгладкою внутрішньою поверхнею».
(5) Деякі спеціальні газопровідні системи, що використовуються у виробничому процесі, містять висококорозійні гази. Труби в цих трубопровідних системах повинні використовувати корозійностійкі труби з нержавіючої сталі. В іншому випадку труби будуть пошкоджені внаслідок корозії. Якщо на поверхні з'являться плями корозії, не можна використовувати звичайні безшовні сталеві труби або оцинковані зварні сталеві труби.
(6) У принципі, всі з'єднання газопроводів повинні бути звареними. Оскільки зварювання оцинкованих сталевих труб руйнує оцинкований шар, оцинковані сталеві труби не використовуються для трубопроводів у чистих приміщеннях.
Беручи до уваги вищезазначені фактори, для проекту &7& було обрано такі труби та клапани для газопроводів:
Труби системи високочистого азоту (PN2) виготовлені з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з сильфонних клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Труби азотної (N2) системи виготовлені з низьковуглецевої нержавіючої сталі марки 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з сильфонних клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Труби системи високочистого водню (PH2) виготовлені з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з сильфонних клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Труби системи високочистого кисню (PO2) виготовлені з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з сильфонних клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Труби аргонової (Ar) системи виготовлені з низьковуглецевої нержавіючої сталі марки 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованими внутрішніми стінками, а також використовуються сильфонні клапани з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Труби гелієвої (He) системи виготовлені з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з сильфонних клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Труби системи чистого сухого стисненого повітря (CDA) виготовлені з труб з нержавіючої сталі OCr18Ni9 (304) з полірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з сильфонних клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Трубопроводи системи стисненого повітря для дихання (СПП) виготовлені з труб з нержавіючої сталі OCr18Ni9 (304) з полірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з кульових клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
Труби технологічної вакуумної (PV) системи виготовлені з труб UPVC, а клапани — з вакуумних дросельних заслінок з того ж матеріалу.
Труби системи очищення вакуумом (HV) виготовлені з труб UPVC, а клапани — з вакуумних дросельних заслінок з того ж матеріалу.
Труби спеціальної газової системи виготовлені з низьковуглецевої нержавіючої сталі 00Cr17Ni12Mo2Ti (316L) з електрополірованими внутрішніми стінками, а клапани виготовлені з сильфонних клапанів з нержавіючої сталі з того ж матеріалу.
3 Будівництво та монтаж трубопроводів
3.1 Розділ 8.3 «Кодексу проектування чистих виробничих будівель» передбачає такі положення щодо з’єднань трубопроводів:
(1) Трубні з'єднання повинні бути зварними, але гарячеоцинковані сталеві труби повинні бути різьбовими. Герметизуючий матеріал різьбових з'єднань повинен відповідати вимогам статті 8.3.3 цієї специфікації.
(2) Труби з нержавіючої сталі слід з'єднувати аргонодуговим зварюванням та стиковим зварюванням або зварюванням у розтруб, але газопроводи високої чистоти слід з'єднувати стиковим зварюванням без позначок на внутрішній стінці.
(3) З'єднання між трубопроводами та обладнанням повинно відповідати вимогам до підключення обладнання. Під час використання шлангових з'єднань слід використовувати металеві шланги.
(4) З'єднання між трубопроводами та клапанами повинно відповідати наступним правилам
① Герметизуючий матеріал, що з'єднує газопроводи високої чистоти та клапани, повинен використовувати металеві прокладки або подвійні втулки відповідно до вимог виробничого процесу та характеристик газу.
②Герметизуючим матеріалом на різьбовому або фланцевому з'єднанні має бути політетрафторетилен.
3.2 Відповідно до вимог технічних умов та відповідних технічних заходів, з'єднання газопроводів високої чистоти слід максимально зварювати. Під час зварювання слід уникати прямого стикового зварювання. Слід використовувати муфти труб або готові з'єднання. Муфти труб повинні бути виготовлені з того ж матеріалу та з гладкою внутрішньою поверхнею, що й труби. Під час зварювання, щоб запобігти окисленню зварювальної частини, у зварювальну трубу слід подавати чистий захисний газ. Для труб з нержавіючої сталі слід використовувати аргонодугове зварювання, і в трубу слід подавати аргон такої ж чистоти. Необхідно використовувати різьбове з'єднання. Під час з'єднання фланців для різьбових з'єднань слід використовувати наконечники. За винятком кисневих та водневих труб, для яких слід використовувати металеві прокладки, для інших труб слід використовувати прокладки з політетрафторетилену. Нанесення невеликої кількості силіконової гуми на прокладки також буде ефективним. Це посилить ефект герметизації. Аналогічні заходи слід вживати під час фланцевих з'єднань.
Перед початком монтажних робіт проводиться детальний візуальний огляд труб,фітинги, клапани тощо повинні бути виконані. Внутрішню стінку звичайних труб з нержавіючої сталі слід протравити перед встановленням. Труби, фітинги, клапани тощо кисневих трубопроводів повинні бути суворо заборонені від контакту з маслом і повинні бути ретельно знежирені відповідно до відповідних вимог перед встановленням.
Перед встановленням та введенням системи в експлуатацію, систему транспортування та розподілу трубопроводів слід повністю продути високочистим газом, що подається. Це не тільки видаляє частинки пилу, які випадково потрапили в систему під час встановлення, але й виконує осушувальну функцію в системі трубопроводів, видаляючи частину газу, що містить вологу, поглиненого стінкою труби та навіть матеріалом труби.
4. Випробування трубопроводу під тиском та приймання
(1) Після встановлення системи необхідно провести 100% радіографічний контроль труб, що транспортують високотоксичні рідини у спеціальних газопроводах, і їхня якість не повинна бути нижчою за II рівень. Інші труби підлягають вибірковому радіографічному контролю, і коефіцієнт вибіркового контролю повинен бути не менше 5%, якість не повинна бути нижчою за III клас.
(2) Після проходження неруйнівного контролю слід провести випробування під тиском. Для забезпечення сухості та чистоти трубопровідної системи не можна проводити гідравлічне випробування під тиском, а слід використовувати пневматичне випробування під тиском. Випробування повітряним тиском слід проводити з використанням азоту або стисненого повітря, що відповідає рівню чистоти чистого приміщення. Випробувальний тиск у трубопроводі повинен бути в 1,15 раза більшим за розрахунковий тиск, а випробувальний тиск у вакуумному трубопроводі повинен становити 0,2 МПа. Під час випробування тиск слід поступово та повільно збільшувати. Коли тиск підвищиться до 50% від випробувального тиску, якщо не виявлено жодних аномалій або витоків, продовжуйте поступово збільшувати тиск на 10% від випробувального тиску та стабілізуйте тиск протягом 3 хвилин на кожному рівні, доки не буде досягнуто випробувального тиску. Стабілізуйте тиск протягом 10 хвилин, потім зменшіть тиск до розрахункового тиску. Час зупинки тиску слід визначати відповідно до потреб виявлення витоків. Піноутворювач кваліфікується, якщо немає витоків.
(3) Після того, як вакуумна система пройде випробування під тиском, вона також повинна провести 24-годинне випробування на ступінь вакууму відповідно до проектної документації, а коефіцієнт підвищення тиску не повинен перевищувати 5%.
(4) Випробування на герметичність. Для трубопровідних систем класу ppb та ppt, згідно з відповідними специфікаціями, відсутність витоку слід вважати кваліфікованою, але випробування на кількість витоку використовується під час проектування, тобто випробування на кількість витоку проводиться після випробування на герметичність. Тиск є робочим тиском, і тиск зупиняється на 24 години. Середньогодинний витік менше або дорівнює 50 ppm, як кваліфіковано. Розрахунок витоку здійснюється наступним чином:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
У формулі:
Витік за годину (%)
P1 – Абсолютний тиск на початку випробування (Па)
P2 – Абсолютний тиск наприкінці випробування (Па)
T1 – абсолютна температура на початку випробування (K)
T2 – абсолютна температура наприкінці випробування (K)
Час публікації: 12 грудня 2023 р.