أهمية أنابيب الغاز عالية النقاء لأشباه الموصلات

As أشباه الموصلاتومع تطور تقنيات الإلكترونيات الدقيقة نحو أداء وتكامل أعلى، تزداد متطلبات نقاء الغازات الإلكترونية الخاصة. وتُعدّ تقنية أنابيب الغاز عالي النقاء جزءًا أساسيًا من نظام إمداد الغاز عالي النقاء، فهي التقنية الرئيسية لتوصيل الغازات عالية النقاء التي تلبي متطلبات نقاط الاستخدام مع الحفاظ على جودتها العالية.

تشمل تقنية الأنابيب عالية النقاء التصميم الصحيح للنظام، واختيار وصلات الأنابيب والمواد المساعدة، والبناء والتركيب والاختبار.

01 المفهوم العام لأنابيب نقل الغاز

يجب نقل جميع الغازات عالية النقاء والنقاء إلى نقطة التوزيع النهائية عبر خطوط الأنابيب. ولضمان تلبية متطلبات جودة معالجة الغاز، وعند التأكد من مؤشر تصدير الغاز، يصبح من الضروري إيلاء اهتمام أكبر لاختيار المواد وجودة بناء نظام الأنابيب. فبالإضافة إلى دقة معدات إنتاج أو تنقية الغاز، تتأثر جودة نظام الأنابيب بشكل كبير بالعديد من العوامل. لذا، يجب أن يلتزم اختيار الأنابيب بمبادئ صناعة التنقية ذات الصلة، مع تحديد مادة الأنابيب في الرسومات الهندسية.

02- أهمية خطوط الأنابيب عالية النقاء في نقل الغاز

أهمية خطوط الأنابيب عالية النقاء في نقل الغاز عالي النقاء: خلال عملية صهر الفولاذ المقاوم للصدأ، يمتص كل طن حوالي 200 غرام من الغاز. بعد معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، لا تلتصق به الملوثات المختلفة فحسب، بل يمتص أيضًا كمية معينة من الغاز في بنيته المعدنية. عند مرور تيار هواء عبر خط الأنابيب، يعود جزء من الغاز الممتص إلى تيار الهواء، ملوثًا الغاز النقي.

عندما يكون تدفق الهواء في الأنبوب متقطعًا، يتشكل ضغط امتزاز على الغاز المار عبر الأنبوب. وعندما يتوقف تدفق الهواء، يتشكل ضغط امتزاز على الغاز الممتص، ويدخل هذا الغاز المُحلل أيضًا إلى الغاز النقي في الأنبوب كشوائب.

في الوقت نفسه، تتسبب دورة الامتزاز والتحليل في إنتاج كمية معينة من المسحوق المعدني على السطح الداخلي للأنبوب. وتلوث جزيئات هذا الغبار المعدني الغاز النقي داخل الأنبوب. وتُعد هذه الخاصية للأنبوب بالغة الأهمية. ولضمان نقاء الغاز المنقول، لا يُشترط فقط أن يتمتع السطح الداخلي للأنبوب بنعومة فائقة، بل يجب أن يتمتع أيضًا بمقاومة عالية للتآكل.

عندما يكون للغاز خصائص تآكلية قوية، يجب استخدام أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ. وإلا، ستظهر بقع تآكل على السطح الداخلي للأنبوب نتيجةً للتآكل. وفي الحالات الشديدة، قد تنفصل قطع كبيرة من المعدن أو حتى تثقب الأنابيب، مما يؤدي إلى تلوث الغاز النقي المنقول.

مادة الأنابيب 03

يجب اختيار مادة الأنبوب وفقًا لاحتياجات الاستخدام. تُقاس جودة الأنبوب عمومًا بمدى خشونة سطحه الداخلي. فكلما انخفضت الخشونة، قلّ احتمال تراكم الجزيئات. تُصنّف الأنابيب عمومًا إلى ثلاثة أنواع:

أحدهما هوأنبوب من الدرجة EP 316Lتمت معالجة هذا السطح بالتلميع الكهربائي. وهو مقاوم للتآكل وذو خشونة سطحية منخفضة. يبلغ أقصى ارتفاع بين القمة والقاع (Rmax) حوالي 0.3 ميكرومتر أو أقل. يتميز بأعلى درجة من التسطيح، ويصعب تكوين تيارات دوامية دقيقة عليه. يجب إزالة الجزيئات الملوثة. ينبغي ضخ غاز التفاعل المستخدم في العملية عند هذا المستوى.

واحد هوBA grade 316Lيُستخدم نوعان من الأنابيب، أحدهما معالج بتقنية التلدين اللامع، ويُستخدم عادةً للغازات التي تتلامس مع الرقاقة ولكنها لا تشارك في تفاعل العملية، مثل غاز ثاني أكسيد النيتروز (GN2) وغاز ثاني أكسيد الكربون (CDA). أما النوع الآخر فهو أنبوب AP (التلدين والتشكيل)، وهو غير معالج خصيصًا ويُستخدم عادةً لمجموعات الأنابيب الخارجية المزدوجة التي لا تُستخدم كخطوط إمداد غاز.

04 إنشاء خطوط الأنابيب

تُعدّ معالجة فوهة الأنبوب إحدى النقاط الرئيسية في هذه التقنية الإنشائية. يتم قطع الأنابيب وتجهيزها مسبقًا في بيئة نظيفة، مع ضمان خلو سطح الأنبوب من أي علامات ضارة أو تلف قبل القطع. يجب تجهيز الأنبوب لضخ النيتروجين قبل فتحه. من حيث المبدأ، يُستخدم اللحام لربط أنابيب نقل وتوزيع الغاز عالية النقاء والنظافة ذات التدفق الكبير، ولكن اللحام المباشر غير مسموح به. يجب استخدام وصلات التغليف، ويُشترط ألا يتغير تركيب مادة الأنبوب المستخدمة أثناء اللحام. في حال لحام مادة ذات محتوى كربوني مرتفع، فإن نفاذية الهواء في منطقة اللحام ستؤدي إلى تسرب الغاز من داخل الأنبوب وخارجه، مما يُخلّ بنقاء الغاز وجفافه ونظافته، الأمر الذي سيؤدي إلى عواقب وخيمة ويؤثر على جودة الإنتاج.

باختصار، بالنسبة لخطوط أنابيب نقل الغاز عالي النقاء والغاز الخاص، يجب استخدام أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي النقاء معالجة خصيصًا، مما يجعل نظام خطوط الأنابيب عالي النقاء (بما في ذلك خطوط الأنابيب ووصلات الأنابيب والصمامات وVMB وVMP) يضطلع بمهمة حيوية في توزيع الغاز عالي النقاء.