洁净厂房高纯气体输配管道选材原则

      洁净厂房中的气体管道是指气体压力≤0.8Mpa的氢气、氧气、氮气、压缩空气、燃气等一般气体和高纯气体管道及真空管道。其具体的安装要求可参考JGJ71-1990《洁净室施工及验收规范》的有关规定。

      为了保证将高纯度、高洁净的气体送至用气点，不仅取决于制气和净化设备的精度，在很大程度上还受到管路系统诸多因素的影响，因此，管材的选择应恪守下列原则，并应在设计图上注明管材材质。

1．渗透性小

      又称为透气性。气体从高压一侧透过材料向低压一侧流动的现象称为渗透。气体的渗透量与材料两侧的压差和材料的截面积成正比。高纯气体中的水分是以ppm、ppb、ppt来计量的，由于选材不当，会使管外的水分、氧等杂质渗入管内，污染高纯度的气体。表1是不同材料的渗透性的一组实测数据。

表1 不同材料对氧的渗透

2．出气率低

      在材料晶格内部或晶格间存在着某些气体杂质，如氮、碳氢化合物等。在高纯气体的输送过程中，这些杂质气体会缓慢地释放出来，污染高纯气体，尤其是要求杂质含量达ppb级的高纯气体更易被污染。所以选材时要选用出气率低的材料，如低碳不锈钢管，且内表面应经进一步的处理，进一步降低出气率。

3．吸附性能差

    水分等杂质是极性分子，吸附性很强，橡胶、塑料或一些粗糙的表面均极易吸附水分等杂质。所以使用吸附性能好的材料输送高纯气体会污染高纯气体。表2列出不同管道材料的吸附性和渗透性。可见，凡是与高纯气体接触的部分均不得使用橡胶、塑料制品。

表2 不同管道材料渗透性、吸附性比较

4．内表面光滑、耐磨损

      管材的这一特性对输送高纯气体至为重要。管材内表面的光滑度高，可以防止污染粒子和水汽在管内滞留和吸附，耐磨性好可以减少管材本身在高速气流的冲刷（击）下产生的金属粉末，避免高纯气体的污染。表3对铜管和不锈钢管在高速气流冲刷下的产尘量作了比较。可见，不锈钢管的耐磨性优于铜管。

表3 管材含尘量比较

 5．耐腐蚀

      在生产工艺中，使用腐蚀性强的气体时必须选用耐腐蚀的不锈钢管，不得使用普通无缝钢管或镀锌钢管，不然会污染高纯气体。   

6．管材的性能稳定，在焊接处理时管材组织不发生变化

      在输送大流量的高纯气体时，管道的连接，原则上全部采用焊接。这就要考虑管材在焊接时，受高温热影响的部位不能发生组织变化，含碳量过高的钢管在高温下会析出碳，产生局部腐蚀应力，增加了焊接部位的渗透性（透气性），破坏了输送气体的纯度、干燥度和洁净度，使得先前的一切努力付诸东流。所以选用低碳钢管如316L不锈钢管就合适多了。另外，镀锌钢管的焊接会破坏镀锌层，如在焊后将管内外实施补镀锌，其实际操作恰是极不容易，补镀如不完美，反而加速该处的腐蚀速度。因此高纯度气体管道不得使用镀锌钢管。