As أشباه الموصلاتمع تطور تقنيات الإلكترونيات الدقيقة نحو أداء وتكامل أعلى، تُفرض متطلبات أعلى على نقاء الغازات الإلكترونية الخاصة. تُعدّ تقنية أنابيب الغاز عالية النقاء جزءًا أساسيًا من نظام إمداد الغاز عالي النقاء، وهي التقنية الأساسية لتوصيل الغازات عالية النقاء التي تُلبي المتطلبات إلى نقاط استخدام الغاز مع الحفاظ على جودة عالية.
تتضمن تقنية الأنابيب عالية النقاء التصميم الصحيح للنظام واختيار تجهيزات الأنابيب والمواد المساعدة والبناء والتركيب والاختبار.
01المفهوم العام لأنابيب نقل الغاز
يجب نقل جميع الغازات عالية النقاء والنظافة إلى نقطة الغاز النهائية عبر خطوط الأنابيب. ولتلبية متطلبات جودة عملية الغاز، عند التأكد من مؤشر تصدير الغاز، من الضروري الاهتمام باختيار المواد وجودة بناء نظام الأنابيب. فبالإضافة إلى دقة معدات إنتاج أو تنقية الغاز، تتأثر دقة نظام الأنابيب بشكل كبير بعوامل عديدة. لذلك، يجب أن يتوافق اختيار الأنابيب مع مبادئ صناعة التنقية ذات الصلة، وأن يُحدد نوع مادة الأنابيب في الرسومات.
02أهمية خطوط الأنابيب عالية النقاء في نقل الغاز
أهمية خطوط الأنابيب عالية النقاء في نقل الغاز عالي النقاء. أثناء عملية صهر الفولاذ المقاوم للصدأ، يمتص كل طن حوالي 200 غرام من الغاز. بعد معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، لا تلتصق الملوثات المختلفة على سطحه فحسب، بل تمتص أيضًا كمية معينة من الغاز في شبكته المعدنية. عند مرور تيار هواء عبر خط الأنابيب، يعود جزء الغاز الذي يمتصه المعدن إلى تيار الهواء ويلوث الغاز النقي.
عندما يكون تدفق الهواء في الأنبوب متقطعًا، يُشكّل الأنبوب امتصاصًا للضغط على الغاز المارّ. عند توقف تدفق الهواء، يُشكّل الغاز الممتصّ بواسطة الأنبوب تحليلًا لانخفاض الضغط، ويدخل الغاز المُحلّل أيضًا إلى الغاز النقيّ في الأنبوب كشوائب.
في الوقت نفسه، تُنتج دورة الامتصاص والتحليل كمية معينة من المسحوق المعدني على السطح الداخلي للأنبوب. تُلوث جزيئات الغبار المعدني هذه أيضًا الغاز النقي في الأنبوب. تُعد هذه الخاصية في الأنبوب بالغة الأهمية. لضمان نقاء الغاز المنقول، لا يُشترط أن يتمتع السطح الداخلي للأنبوب بنعومة فائقة فحسب، بل يجب أن يتمتع أيضًا بمقاومة عالية للتآكل.
عندما يكون للغاز خصائص تآكلية قوية، يجب استخدام أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل. وإلا، ستظهر بقع تآكل على السطح الداخلي للأنبوب نتيجةً للتآكل. في الحالات الشديدة، تتقشر قطع معدنية كبيرة أو حتى تثقب، مما يُلوث الغاز النقي المنقول.
03مادة الأنابيب
يجب اختيار مادة الأنبوب وفقًا لاحتياجات الاستخدام. تُقاس جودة الأنبوب عادةً بخشونة سطحه الداخلي. كلما انخفضت الخشونة، قلّ احتمال حمله للجسيمات. تُقسّم الأنابيب عمومًا إلى ثلاثة أنواع:
واحد هوأنبوب EP من الدرجة 316L، المصقولة كهربائيًا (التلميع الكهربائي). تتميز بمقاومتها للتآكل وخشونة سطحها المنخفضة. Rmax (أقصى ارتفاع من القمة إلى الوادي) حوالي 0.3 ميكرومتر أو أقل. تتميز بأعلى مستوى من التسطح، ولا يسهل تكوين تيارات إيدي دقيقة. أزل الجسيمات الملوثة. يجب توصيل غاز التفاعل المستخدم في العملية بهذا المستوى.
واحد هودرجة البكالوريوس 316Lأنبوب مُعالج بتقنية برايت أنيل، ويُستخدم غالبًا للغازات التي تلامس الشريحة ولكنها لا تشارك في تفاعل العملية، مثل GN2 وCDA. أحد هذه الأنابيب هو أنبوب AP (التلدين والالتقاط)، وهو غير مُعالج بشكل خاص، ويُستخدم عادةً لمجموعتين من الأنابيب الخارجية التي لا تُستخدم كخطوط إمداد غاز.
04 بناء خطوط الأنابيب
تُعد معالجة فوهة الأنبوب من أهم النقاط في تقنية البناء هذه. تُجرى عمليات قطع الأنابيب وتجهيزها مسبقًا في بيئة نظيفة، مع ضمان عدم وجود أي آثار ضارة أو تلف على سطحها قبل القطع. يجب إجراء الاستعدادات اللازمة لتطهير خط الأنابيب بالنيتروجين قبل فتحه. يُستخدم اللحام أساسًا لتوصيل أنابيب نقل وتوزيع الغاز عالية النقاء والنظافة ذات التدفق العالي، ولكن لا يُسمح باللحام المباشر. يجب استخدام وصلات التغليف، ويجب ألا يتغير هيكل مادة الأنبوب المستخدمة أثناء اللحام. في حال لحام مادة ذات محتوى كربوني مرتفع جدًا، فإن نفاذية الهواء لجزء اللحام ستؤدي إلى تغلغل الغاز داخل الأنبوب وخارجه، مما يُدمر نقاء وجفاف ونظافة غاز النقل، مما يؤدي إلى عواقب وخيمة ويؤثر على جودة الإنتاج.
باختصار، بالنسبة لأنابيب نقل الغاز عالي النقاء وأنابيب نقل الغاز الخاصة، يجب استخدام أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي النقاء ومعالج بشكل خاص، مما يجعل نظام الأنابيب عالي النقاء (بما في ذلك خطوط الأنابيب، وتجهيزات الأنابيب، والصمامات، وVMB، وVMP) يشغل مهمة حيوية في توزيع الغاز عالي النقاء.
وقت النشر: ٢٦ نوفمبر ٢٠٢٤