高纯气体管道检测

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2021-09-17   环球过滤分离技术网  nanopure8

一、气体管道测试范围:

      假定设备机台需要进行测试的管路系统为二次配系统，包含：Special Gas System，特气种类包括NH3、SiH4、1% PH3/H2、NF3、PH2；测试包含内容（五项测试）：保压、氦气检漏、氧份、颗粒、水分；

Bulk Gas System，种类包括CDA、GN2；测试包含内容：吹扫、保压；

Bulk Gas System，种类包括PN2、PAr、PHe；

测试包含内容：保压、颗粒、氦气检漏、氧份、颗粒、水分。

二、测试项目及方法

1.保压测试

a.测试目的

   确保管路输送系统没有明显的泄漏及管路耐压情况进行判断，以便对管路系统进行氦测漏。

b.测试规则

测试时间为24小时，测试压力不能小于设计压力的1.5倍，经温度纠正后的允许压力降为不大于开始压力的1%.

压力变化方程式(考虑到温度影响)

        P2=测试结束压力值  (PSIG)

        P1=测试开始压力值(PSIG)

        T2=测试结束温度值 (℃)

       T1=测试开始温度值(℃)

        Pta=考虑到温度影响的压力变化值；

c.测试仪器

   保压计。

d.测试前准备

  在图纸上标出要进行压力测试的管路,以及保压计的放置位置。测试中在管线上拆卸的任何部件都要在图纸以及最后的测试报告中标出。测试开始之前，仔细的检查管线以确保给系统增压时的安全。保证所有已经安装的配件的额定承受压力都满足或超过测试的压力。拆除不满足要求的配件和系统。

注意事项：

（1）在管线上拆卸的任何配件都要在图纸以及最后的测试报告中标出。        

（2）保证测试范围内所有的阀门（包括调压阀）都处于全开的状态。

（3）保压计应该位于调压阀的进气口一侧，并且经调压阀出去的压力应该大于测试的压力。

（4）系统测试时须含如下内容的标示牌：“ 注意/系统压力测试中/联系人”                       

e.测试方法

（1）让保压计与系统的隔离阀处于“关闭”状态。

（2）将保压计的管线支路压力增加到 20 PSIG。

（3）慢慢打开隔离阀。

（4）每次增加 10 PSIG，缓慢的将系统压力增加到最终测试压力的50% 。观察保压计10 到15 分钟，看系统有无泄漏。如保压计显示系统有泄漏，则减小系统压力并处理漏点。重复上述操作。

（5）确认系统无任何泄漏后，慢慢的增加系统压力到测试值，断开气源，最少观察压力表30 分钟（二次配的管路为10 分钟）看系统有无泄漏。

（6）在系统的压力稳定并显示无任何压降后，在压力测试报告中记录测试开始时的温度、时间和压力值，并通知业主方代表到现场确认。

f.测试结束后注意事项

(1).在测试报告中记录下测试的参数。将系统的压力释放，在进行氦测漏之前用纯化气体对系统进行持续的吹扫。

(2).重新连接已经拆卸的系统配件时，必须使用新的垫片，并观察压力表30分钟（一次配管路），保证系统充满压力时连接点无泄漏。

(3).系统打压时不要超过配件所能承受的压力值。

(4).将压力测试用的管线拆除，用堵头来密封系统并使用新的垫片。

(5).万一由温度所引起的压力下降超过了业主的要求，通过关闭测试范围内的系统阀门来断开所有的潜在漏点，观察各个不同隔离部分的压降。高纯管路气体不允许使用液体查漏 。

(6).在将漏点隔离和修复之后，重复上述测试步骤。

g.具体测试步骤

CDA 2个点，封闭设备接头，共同串联保压一次；

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）、NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）针对不同的气体单独保压测试，封闭设备接头，共同串联保压一次。

2．喷吹法氦质谱检漏

a.测试目的

    利用氦质谱仪感测漏入系统中的微量的氦气来测漏的，并根据检测到的氦气的量来确定漏率的大小，此法适用于所有的高纯气体和特殊气体管路输送系统。

  b.相关名词及解释

真空度：处于真空状态下的气体稀薄程度，通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。

真空度单位：Torr 、Pa。

1托=1/760大气压=1毫米汞柱

1托=133.322帕

1帕=7.5×10-3托

漏率：密闭真空空间在外界标准大气压和单位时间内， 物质泄漏的速率。

漏率常用单位：Pa.m3/sec、mbar.l/sec、atm.cc/s

                       10 Pa.m3/sec=1 mbar.l/sec=1 atm.cc/s

分子泵：通过高速旋转的叶轮，当气体分子与涡轮叶片相碰撞时就被驱向出气口再由前级泵抽除。

c.测试仪器

   氦质谱检漏仪

d.测试前准备

（1）系统成功的的通过了保压检漏。

（2）确认系统的所有部件都能承受得住真空状态而不损坏。

（3）先对测漏仪本身阀组及连接管路进行漏率检测。

（4）测漏仪与系统管路接通前，要将被测系统内的气体释放掉。

（5）缓缓打开测漏仪入口处的阀门，将测漏仪与管路系统隔离阀之间的管路抽真空，直至测漏仪显示的背景漏率低于   1× 10-9 mbar.l/s。

（6）对连接管路上所有的焊道及机械连接处进行氦气喷吹。

（7）确定连接管路没有漏后，关闭测漏仪入口处的阀门。                  

e.测试方法

（1）确认系统上压力表/计是可以承受负压的复合型压力表/计。如果不是，要把压力表/计拆下来，并用堵头封口。确认系统中所有的阀门和调压阀都是全开的。

（2）通常氦检漏工作需要两个人，一个人喷吹氦气，另一个人监视检漏仪的指示。

（3）确认系统中的压力0，如果系统中还有正压，要先将系统中的气体放掉。缓缓打开系统与检漏仪的隔离阀。

（4）缓缓打开检漏仪入口处的阀门，开始将系统抽成真空状态。遵照检漏仪的操作说明操作，直至达到可以检测的状态。

（5）记录下检漏仪的背景氦漏率，该背景氦漏率低于1 ×10-9 mbar.l/s以后，才可以进行喷吹工作。

（6）检漏仪在检测过程中不能做清零的动作。

注意：如果在检漏测试以前，由于其它原因(如检测或安装不当)系统中被引入了氦气或湿气，则要用高纯氮气对管路系统进行吹扫，除去氦气或湿气以便于检漏测试能顺利完成。如果背景氦漏率在30 分钟后仍无法降到低于1×10-9 mbar.l/s，测试人员可以在连接处喷吹氦气来判断哪里是否有明显的泄漏。如果没有，关掉检漏仪入口处的阀门，把系统重新充进高纯氮气，断续吹扫系统中的每一个部分至少一次，然后将系统连续吹扫30分钟后再重新作检测。

（7）从最靠近检漏仪的焊道或连接处开始检测，将氦气用喷枪喷吹到焊道或连接处，使得氦气会停留在焊道或连接处一段时间，确认没有泄漏后，进行下一个焊道或连接处的检测，直到最后一个焊道或连接处。

（8）如果发现检漏仪的指示值有上升的现象，待到检漏仪读值恢复正常后，重新检测该焊道或连接处以确认其是否真的有漏，如果确认不是该焊道或连接处有漏，要依次检测该焊道或连接处之前的焊道或连接处，直到找到漏点为止。

（9）直至所有的接点都被检测到，检测合格的接点要贴合格标志。所有的接点都喷吹过氦气后，继续观察检漏仪的读值10分钟左右，确认读值没有异常后才可以将系统与仪器之间分离开。

（10）关闭检漏仪入口处的阀门。如果每个接点的氦气漏率都低于1× 10-9 mbar.l/s (mBar l/sec)，说明该系统的漏率是符合要求的。测试人员可以将检测结果记录在检测报告里了。

（11）关闭系统的隔离阀，将检漏仪与系统分开。

注意：对高纯管路及部件的操作要遵照业主相关规定，确保管路及部件没有被污染及损坏。

双层管路的检漏步骤：

（1）双层管路的外管只有在内管安装完毕并经检测合格后才能焊接。

（2）双层管路的外管的安装不需要象安装内管一样严格要求洁净品质，所以不需要做洁净度检测，但其密闭性检测要求仍然要与内管一样。

外管的氦质谱检漏步骤，等同于上述检漏步骤。

检测完毕后，外管或者被抽成真空状态(-30 in/hg)，或者被充进60PSIG的氮气(如果管路附有加热袋)，由于管路附有加热带，外管要充进60 PSIG 的氮气 。继续观察外管上的压力指示表/计 24 或 48 小时，确认压力没有变化。

g.具体测试步骤：

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）气体单独氦检测试，封毕设备接头，共同串联一次完成氦检。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）针对不同的气体不同管道单独氦检测试；条件允许的情况，全部串联同一种特气设备接头，共同串联氦检，需测试5次。

3．水分检测

a.测试目的和验收标准：

         露点检测是指检测高纯气体在输送的过程中从管路系统中的水分含量浓度，分析仪能精确的测量出高纯气体里的水分含量值，如果管路系统中没有任何泄漏，水份会在管路内壁形成一层薄膜并缓慢的释放出(蒸)汽体,造成比较严重的污染问题。

系统正式供气后, 工艺气体中的水分含量值达到以上标准后,才能使用。

国内某半导体厂气体品质标准（仅供参考）

b.测试仪器

   水分测试仪

c.测试前准备

（1）将取样点和吹扫气体导入点在图上标出。

（2）管路系统要先经过密闭性检测和连续吹扫一段时间后在才能进行露点分析测试。

（3）过滤器已安装；空压机正常运转； 气体供应充足，测试时管道保证压力在0.3MPa~0.8 MPa之间，管道洁净度合格的前提下，取样气体流量应在0.5-5L/min测试管道气体露点。         

d.测试方法

（1）选取各系统的最不利的用气点（即系统内管路最长、走向最复杂的用气点）进行测试，或经甲方工程主管指定用气点进行抽样测试用露点仪连接气体管道采样。用最短的内抛光不锈钢(EP)管 (1/8”或1/4”)连接管路系统和测试仪器。吹扫管路使用VCR连接方式。

（2）测试前做15～30次的循环净化，连接仪器，按各仪器原厂规定设定各项参数。

（3）管路系统的水分含量降到验收标准后的30分钟内, 仪器的读值必须是稳定的或呈下降趋势。露点仪进行在线监测测量，当观察到读数满足要求并稳定一段时间之后，即进行下一次测试，连续三次取平均值。

（4）分析仪器应该一直处在吹扫和正压的状态下。

g.具体测试步骤

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）设备接头共同串联，一次完成水分测试。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）针对不同的气体不同管道单独水分测试；

四、管道洁净度检测

a.测试目的和标准

对高纯气体输送系统微粒浓度的检测

b.测试仪器

    1cf尘埃粒子计数器（0.1um）

c.测试前准备

(1)在图纸上标出微粒测试的管路, 并将取样点和吹扫气体导入点在图上标出。

(2)将经过过滤的纯净气体接入测试管路中, 调节流量, 确保流量不超过过滤器的额定流量。

(3)确保待测系统中的阀门和调压阀处在开启位置。                  

e.测试方法

（1）检查系统内的气体流速, 确保系统流量符合微粒测试的最小的速度要求。

(2)使用管径至少是1/4” 的不锈钢EP管材和微粒仪相连。选取各系统的最不利的用气点（即系统内管路最长、走向最复杂的用气点）进行测试，或经甲方工程主管指定用气点进行抽样测试。

用尘埃粒子计数器连接气体管道采样。仪器布置示意图如下：

尘埃粒子计数器进行在线监测测量，当观察到读数满足要求并稳定一段时间之后，即停止测试。尘埃粒子测量在连续十个周期（1min为一个周期）合格之后停止测量。

(3)持续抽样直到系统达到验收标准。

测试完成

（1）把粒子计数器从系统中移走,然后降低系统的流量。

（2）在测试的完成后应保持系统或组件在正压下或在吹扫状态中。

（3）在微粒测试成功完成之后通知业主质量管理员。

测试失败：经过测试,如果系统达不到验收标准, 执行以下步骤来找出并解决问题。

（1）检查入口过滤器

（2）把粒子计数器直接连接在已过滤过的气源取样管路中。如果微粒计数仪在20 分钟内达到零.说明过滤器功能正常, 间歇性吹扫管路系统,重新测量直到系统到达验收标准。

g.具体测试步骤

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）设备接头共同串联，一次完成颗粒测试。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）针对不同的气体不同管道单独颗粒测试；

5．氧检测

a.测试目的和标准

b.测试仪器

    DELTA-F NANO-TRACE

c.测试前准备 ：

确认管路测试区段已通过保压/耐压及氦气测漏并已做成记录文件

TRACE GAS 质量测试:

(1)        连接TRACE GAS至微氧分析仪.

(2)        调整气体压力在10-60psig之间.

(3)        打开仪器电源.

(4)        根据原厂步骤，设定微氧分析仪.

(5)        通知监工人员到场后，才可正式进行测试

(6)        待仪器读值稳定后, 即可通知监工人员到场, 并将TRACE GAS 之含氧值登录于微氧测试记录表上请其签认。

管路含氧量测试:

(1)        TRACE GAS 质量测试通过后, 立即将TRACE GAS连接到管路测试区段最上游处的Sampling Valve。

(2)        自管路测试区段最下游处的Sampling Valve连接样本管线至微氧分析仪。

(3)        调整气体压力在10-60psig之间。

(4)        打开仪器电源(注：暖机须20分钟，此时间刚好可做管线冲吹)

(5)        根据原厂步骤，设定微氧分析仪。

(6)        通知监工人员到场后，才可正式进行测试

(7)        待仪器读值稳定后, 即可通知监工人员到场, 并将管路之含氧测试值登录于微氧测试记录表上请其签认.

g.具体测试步骤

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）设备接头共同串联，一次完成氧份测试。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）针对不同的气体不同管道单独氧份测试；根据实际情况水分氧分可以接三通管一起完成测试。

三．仪器清单

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