فرآیند و ساخت سیستم آب فوق خالص

این مقاله بر اساس ساخت و ساز واقعی یک تاسیسات تولید آب فوق خالص با مقاومت بیش از 18.2 MΩ·cm، فرآیندهای اساسی تولید آب فوق خالص را معرفی می کند. تاکید ویژه ای بر مواد لوله کشی مورد استفاده در مراحل مختلف تصفیه آب دارد و گزارش مفصلی از نصب لوله کشی آب فوق خالص بر اساس تجربه عملی ارائه می دهد.

I. مروری بر سیستم آب فوق خالص
با توسعه صنعت الکترونیک، الزامات کیفیت آب در طول تولید و پردازش تراشه به طور فزاینده‌ای سخت‌گیرانه شده است. برای اطمینان از تولید مدارهای مجتمع فوق‌العاده بزرگ،-آب با خلوص بالا-در کنار-مواد خام، گازها و مواد شیمیایی با خلوص بالا-یک عامل حیاتی است. سیستم‌های آب فوق‌خالص، آب استاندارد شهری را به آب فوق‌خالص تبدیل می‌کنند که استانداردهای دقیقی در مورد محتوای یون و اندازه ذرات دارد.

به طور کلی، یک سیستم آب فوق خالص از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

منطقه تولید آب فوق خالص (بخش CUB)،

منطقه پرداخت و گردش آب فوق خالص (بخش FAB)

شبکه لوله کشی توزیع آب فوق خالص (مناطق مختلف استفاده در FAB).

منطقه تولید آب فوق خالص پیچیده ترین منطقه است و می توان آن را به سه بخش تقسیم کرد:

قبل از-درمان،

تصفیه اولیه،

تصفیه آب فوق خالص

بخش قبل از{0}}تصفیه عمدتاً شامل فیلتراسیون شنی و برج‌های کربن فعال می‌شود (برخی از تولیدکنندگان نیز مخازن واکنش و مخازن شناور هوای محلول را قبل از فیلتراسیون شنی اضافه می‌کنند).

بخش تصفیه اولیه عمدتاً شامل برج‌های تبادل آنیون/کاتیون، برج‌های گاززدایی (DG)، فیلترهای ایمنی، ضدعفونی‌کننده‌های UV، و واحدهای اسمز معکوس چند مرحله‌ای است.

بخش آب فوق خالص عمدتاً شامل MDG (ماژول‌های اکسیژن‌زدایی غشایی)، ضدعفونی‌کننده‌های TOC-UV، مبدل‌های یونی مختلط- بستر (MB) و فیلترهای نقطه استفاده-می‌باشد.

با این حال، از آنجایی که لوله‌کشی می‌تواند آب را در حین حمل و نقل به تجهیزات پردازش دوباره-آلوده کند، معمولاً یک سیستم پرداخت و گردش در داخل FAB نصب می‌شود. این سیستم بر روی واحدهای (MB) مختلط متمرکز شده است که با تجهیزات اولترافیلتراسیون (UF) تکمیل می‌شود تا ناخالصی‌های شسته‌شده در آب را از شبکه لوله‌کشی در طول توزیع به خطوط تولید حذف کند.

II. مواد لوله کشی که معمولاً در هر مرحله از سیستم آب فوق خالص استفاده می شود
انتخاب مواد لوله کشی مناسب برای سیستم های آب فوق خالص بسیار مهم است. انتخاب باید کیفیت آب را تضمین کند و در عین حال از نظر اقتصادی معقول باقی بماند. مواد لوله کشی رایج در سیستم های آب فوق خالص شامل PVC، SGP، SGP (RL)، SUS304، CPVC، SUS316 و PVDF هستند. لوله پی وی سی یا SUS304 معمولاً در مرحله پیش تصفیه تولید آب فوق خالص استفاده می شود. لوله‌کشی فولادی لاستیکی (SGP-RL) معمولاً برای اتصالات جانبی تجهیزات استفاده می‌شود، در حالی که لوله‌های SUS304 در اطراف ماشین‌آلات ارتعاشی مانند پمپ‌های آب استفاده می‌شوند. لوله کشی CPVC یا SUS304 برای خطوط جریان اصلی در مرحله تصفیه اولیه استفاده می شود. به دلیل فشار بالا، بخش بین پمپ فشار قوی{12} و واحد اسمز معکوس (RO) به لوله‌کشی SCH80 SUS304 و فلنج‌هایی با 2.0 مگاپاسکال نیاز دارد. از آنجایی که فرآیندهای RO نیازمند دمای آب خاصی هستند، مبدل‌های حرارتی معمولاً در بالادست واحد RO نصب می‌شوند و لوله‌کشی SUS304 باید در مجاورت آنها استفاده شود. لوله کشی SUS316 و CPVC به طور کلی برای خطوط جریان اصلی در مرحله تولید آب فوق خالص استفاده می شود. خطوط جریان اصلی در ناحیه گردش پولیش معمولاً از لوله‌های SUS316 (اتصالات جوشی که نیاز به نفوذ کامل/تشکیل مهره‌های جوش دوطرفه دارند) و لوله‌کشی PVDF استفاده می‌کنند، در حالی که لوله‌کشی CPVC برای خطوط بازیابی آب فوق‌العاده خالص استفاده می‌شود. لوله های PVC استاندارد برای خطوط تخلیه فاضلاب در تمام مراحل تصفیه آب فوق الذکر استفاده می شود. لوله‌کشی PVC مقاوم در برابر ضربه برای خطوط دوز شیمیایی (مانند خطوط اسیدها و قلیاها) در فرآیند تولید آب خالص مورد نیاز است. لوله کشی SUS304 برای سیستم نیتروژنی که به سیستم آب خالص خدمت می کند استفاده می شود، در حالی که لوله SUS316 برای خطوط نیتروژن در سیستم پرداخت آب فوق خالص استفاده می شود. لوله کشی SUS304 یا SGP عموماً برای سیستم های هوای فشرده که شیرهای پنوماتیک را تغذیه می کنند استفاده می شود. اگر از لوله کشی SGP استفاده می شود، قبل از ورود خط به هر تابلوی کنترل الکتریکی، باید یک فیلتر نصب شود.

III. ساخت سیستم آب فوق خالص

ساخت ایستگاه آب فوق خالص بزرگترین چالش را ارائه می دهد و شامل سه جزء اصلی است: تحویل و نصب تجهیزات، ساخت و نصب قفسه های لوله مشترک و نصب لوله کشی. هنگام جابجایی تجهیزات به داخل، باید یک برنامه بلند کردن دقیق آماده شود-به ویژه برای تجهیزات دارای اضافه وزن، بزرگ یا شکننده- تا از نصب بی پروا یا خطرناک جلوگیری شود. دو جنبه کلیدی در ساخت قفسه های پشتیبانی مشترک نیاز به توجه دارد: اول، اتصال بین قفسه و سازه مدنی باید قوی باشد و در حالت ایده آل از صفحات فولادی تعبیه شده استفاده شود. اگر به هر دلیلی امکان تعبیه قبلی وجود ندارد، باید از انکر بولت های شیمیایی برای محکم کردن تکیه گاه ها روی تیرها استفاده شود. پیچ های انبساط استاندارد و ساده مجاز نیستند. به هیچ عنوان نباید از صفحات آهنی و پیچ های انبساط ساده برای لنگر انداختن تکیه گاه ها به دال کف استفاده کرد. ثانیاً، کل قسمت قفسه لوله باید در یک سطح نگه داشته شود تا از خم شدن لوله یا آسیب ناشی از تنش ناهموار در نقاط تماس بین لوله و قفسه جلوگیری شود. با توجه به نصب لوله کشی در ایستگاه آب، در حالی که خطوط CDA، نیتروژن و مبدل حرارتی بخار یا آب سرد/گرم را می توان سیستم-به{10}}سیستم نصب کرد، نصب سایر لوله‌های ایستگاه به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود: لوله‌کشی قفسه‌ای و تجهیزات{11} لوله‌کشی مجاور. این دو بخش می توانند به طور همزمان در مرحله اولیه ساخت و ساز پیش بروند. هنگامی که بخش‌های مستقیم روی قفسه و لوله‌کشی که بلافاصله تجهیزات را احاطه می‌کند کامل شد، اتصال بین تجهیزات{14}}لوله‌کشی مجاور و لوله‌کشی قفسه باید برای تشکیل یک سیستم لوله‌کشی بسته اجرا شود. نصب لوله کشی سیستم آب فوق خالص به طور قابل توجهی با لوله کشی عمومی شهری متفاوت است. فراتر از اطمینان از هوابندی سیستم، یک نیاز حیاتی حفظ تمیزی لوله در طول فرآیند نصب است. در زیر، تکنیک‌های نصب خاص برای لوله‌کشی CPVC (پلی‌وینیل کلرید کلردار) و PVDF (پلی‌وینیلیدین فلوراید) در سیستم‌های آب فوق‌خالص را مورد بحث قرار می‌دهم.

IV. نصب لوله کشی CPVC و PVDF در سیستم های آب فوق خالص
مواد لوله کشی CPVC و PVDF الزامات سختگیرانه سیستم های آب فوق خالص را در مورد شستشوی یون های فلزی و کربن آلی، عدم وجود ذرات ریز و جلوگیری از رشد باکتری های زنده برآورده می کنند. از آنجایی که مواد و لوازم جانبی لوله‌کشی در محیط‌های{1} بسیار تمیز پردازش و بسته‌بندی می‌شوند، نصب آنها شامل مراحل خاصی است. برای لوله کشی CPVC، باید از چسب لوله پلاستیکی-ساخت ژاپنی "No. 85" استفاده شود. برش لوله باید با استفاده از اره نواری الکتریکی یا برش لوله دوار انجام شود. تا حد امکان باید از استفاده از اره های دستی اجتناب شود (زیرا برداشتن سوراخ ها در انتهای بریده شده مشکل است). فرزها در انتهای بریده شده باید به طور کامل برداشته شوند و یک پخ 2 تا 3 میلی متری باید روی انتهای لوله اعمال شود. این از خراشیدن چسب در حین اتصال{12}}در سوکت جلوگیری می‌کند. چسب باید به طور یکنواخت روی سطوح اتصال اتصالات لوله و لوله ها اعمال شود. قبل از اجرا، گرد و غبار سطحی را از سطح داخلی اتصالات و سطح بیرونی لوله‌ها با استفاده از یک پارچه سفید پاک کنید، سپس آنها را با یک پارچه پرز{15}آغشته به استون تمیز کنید. فراتر از این، حفظ پاکیزگی در حین نصب بسیار مهم است-این تفاوت اصلی بین نصب لوله‌های CPVC و لوله‌های PVC استاندارد است. به بیان دقیق، اتصال لوله CPVC باید در یک محیط اتاق تمیز انجام شود و اتصالات نهایی با استفاده از فلنج در سایت{19}} انجام شود. با این حال، به دلیل شرایط خاص سایت، برش، اتصال و نصب اغلب در سایت انجام می‌شود. در چنین مواردی، محل کار باید نسبتاً تمیز (عاری از گرد و غبار شدید) باشد. عملیات اتصال نباید مستقیماً روی زمین انجام شود. در عوض، یک پلت فرم ساخت اختصاصی باید استفاده شود. کارگران باید دستکش های تخصصی یکبار مصرف تمیز را بپوشند. دست زدن به دیواره های لوله داخلی با دست برهنه ممنوع است (زیرا روغن های پوستی که به دیواره داخلی منتقل می شوند به سختی شسته می شوند). هنگام قرار دادن لوله ها از یک کابل کش یا ابزار مشابه استفاده کنید و برای بررسی عمق کافی درج لوله را علامت بزنید. PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​باید به عنوان ماده آب بندی بین فلنج ها استفاده شود. لوله ها باید در حین نگهداری با قرار دادن آنها روی برزنت یا ورقه های پلاستیکی محافظت شوند.

سیستم های لوله کشی PVDF کاملاً به اتصالات جوشی متکی هستند. نظافت در حین کار و کنترل دقیق محیط نصب از اهمیت بالایی برخوردار است. جوش لوله PVDF باید در یک محفظه تمیز اختصاصی انجام شود. محیط عمومی اتاق نامناسب است. پرسنلی که وارد منطقه ساخت تمیز می شوند باید به کفش های تخصصی تبدیل شوند و انتهای لوله و اتصالات باید تا زمانی که داخل منطقه تمیز قرار نگیرند مهر و موم شوند. مواد بسته بندی برای اتصالات فقط باید بلافاصله قبل از نصب حذف شوند. دستکش های یکبار مصرف پی وی سی تمیز باید در حین جوشکاری پوشیده شوند و انتهای لوله ها باید قبل از شروع جوشکاری، چربی زدایی شده و با الکل ایزوپروپیل، اتانول یا استون تمیز شوند. فقط باید از پارچه‌های تمیز{6}}پرزدار برای تمیز کردن استفاده کرد و پارچه‌های کثیف باید سریعاً تعویض شوند. پرسنلی که به فرآیند جوشکاری کمک می کنند نیز باید دستکش نخی تمیز بپوشند. یک بازرسی بصری باید بلافاصله پس از اتمام هر جوش انجام شود. مهره جوش در اطراف محل اتصال باید از نظر ارتفاع یکنواخت و از سطح بیرونی لوله بیرون بزند. هنگامی که لوله PVDF جوش داده شد، انتهای لوله باید به سرعت قبل از انتقال به محل نصب، جایی که اتصالات فلنجی{10}}با استفاده از واشرهای PTFE{11}} استفاده می شود، آب بندی شود. در حین نصب، اندازه‌گیری‌های دقیق در محل{13}برای تهیه نقشه‌های دقیق ساخت و نصب انجام می‌شود و پس از آن پرسنل متخصص جوشکاری و ساخت را انجام می‌دهند. تیم‌های جوشکاری و نصب با مسئولیت‌های مشخصی برای به حداکثر رساندن کارایی عملیاتی کار می‌کنند.

V. نتیجه گیری
به‌طور خلاصه، ساخت سیستم‌های آب فوق‌العاده نه تنها مستلزم رعایت استانداردهای سخت‌گیر{0}}سیستم، بلکه مهم‌تر از آن، تمرکز بر تقویت «آگاهی از پاکیزگی» در میان پرسنل ساختمانی است. کارگران باید با وجدان پروتکل هایی را برای نصب لوله کشی تمیز دنبال کنند و وظایف را با توجه به الزامات خاص هر مرحله تصفیه آب انجام دهند. این رویکرد از آلودگی ناشی از شیوه‌های ساخت‌وساز نادرست جلوگیری می‌کند-که می‌تواند کیفیت آب را به خطر بیندازد، مشخصات مشتری را برآورده نکند، و منجر به حوادث مرتبط با کیفیت شود.