电子洁净室工艺冷却水管材的选择简介

guolvfenlitech6

2021-09-06  环球过滤分离技术网   guolvfenlitech6

工艺冷却水主要应用于各种工艺设备的冷却。由于工艺设备内的冷却管道有很多为管径很细的毛细管道，为避免毛细管道的结垢，对工艺冷却水的水质也提出了相应的要求。

工艺冷却水管道主要有不锈钢管道及塑料管道两种。

（1）不锈钢管道

    根据工艺冷却水的水质要求，SS304不锈钢管即可满足要求，但是半导体、TFT行业通常采用纯水制备过程中产生的反渗透（RO）出水作为工艺冷却水的补充水源，而RO出水根据纯水制备工艺流程的不同其酸碱度也有所不同。当水的pH值呈中性或弱碱性时，可采用SS304不锈钢，当水的pH值呈酸时（RO出水在不加碱的情况下通常呈酸性），需采用抗酸性好的SS304L不锈钢。

    根据不同工程的调研发现，不锈钢管道的腐蚀均发生在接口处及管道的底部。分析其主要原因，接口腐蚀主要在于焊接过程中未采用氩弧焊接而造成的氧化层破坏，使氧化层下的不锈钢金属铬合物造成腐蚀。管道底部腐蚀主要是由于管道冲洗时采用自来水，而自来水中含有较多的余氯，冲洗后管道内的水未及时排空，造成了在局部管段的集水，当管道施工验收完毕后较长时间系统未投入运行，则容易造成不锈钢的氯腐蚀，不锈钢中的氯离子腐蚀是应力腐蚀，在“奥氏体不锈钢-CL”中，溶液中氧的存在是促进金属的钝化，而氯离子则破坏金属的钝化，同时进入裂缝的尖端，构成盐酸，使腐蚀加剧。

    所以不锈钢管道选择时需考虑一定的腐蚀余量，应至少选用壁厚等级为Sch-10S级的产品，并采用正确的焊接方式，且在管道冲洗后应将管道内的水放空、吹干。

（2）塑料管道

    根据工艺冷却水的水质要求，PVC管道即可满足要求。常用的PVC有两种，硬质聚氯乙烯（PVC-U）由聚乙烯单体聚合而成的一种热塑性高分子化合物；氯化聚氯乙烯（PVC-C）由聚氯乙烯树脂氯化得到的一种独特的聚合物。由于PVC管道有较强的耐腐蚀性，故而即使水质呈弱酸、弱碱性，也不会造成管道的腐蚀。

    但塑料管道需注意工作压力的问题，由于工艺设备内的冷却管道管径小而造成了较大的水头损失，故而，工艺冷却循环水系统的工作压力较高，在管道的选择时应根据应力计算确定管道的压力等级。特别需注意的一点是管道的压力等级并不等于设计管道的允许工作压力。管道应力公式：

式中：P为管道允许的工作压力（MPa）；

            d为管道外径（mm）；

            e为管道壁厚（mm）；

            C为设计系数；

            σ为管道应力（MPa）。

    以PN16 PVC-U管道为例，管径110 mm×8.1 mm，管道应力15.5 MPa，设计系数2.5，液体温度40℃。

    由此可见虽然管道的压力等级为PN16，但该管道的允许工作压力为9.86 MPa。

    因此，通常选择Sch80-PVC管应用于工艺冷却水系统。Sch-80为ASME（美国机械工程师协会）的壁厚标准，Sch就是“schedule”，管道的壁厚等级。Sch是设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000，并经圆整的数值。即：

Sch.＝P/〔ó〕t ×1000

式中：P为设计压力（MPa）；〔ó〕

    t为设计温度下材料的许用应力（Mpa）。

    管道表号（Sch）并不是壁厚，是一壁厚系列。

    同一管径，不同的管道表号，其壁厚不同。Sch愈大者管壁愈厚。

    PVC管道存在大口径管道难以采购，且施工困难的缺点，故而PVC管道通常可应用于小于DN100的支管，干管仍采用不锈钢管，两种管道采用法兰连接。由于小管径的Sch80-PVC管的价格较不锈钢管低，故而可节省投资。

    随着新型管材的大量推广和应用，在应用时应特别 注意管道的腐蚀性问题及管道接口问题。由于工艺冷却水通常采用RO出水或软化水作为补充水源，其存在一定的腐蚀性，管道内壁必须有足够的抗腐蚀性。很多管道本身抗腐蚀性没有问题，但管道接口处理不好容易造成接口处的腐蚀。比如，钢衬不锈钢管道，接口不能保证水不与非不锈钢部分的完全隔离；钢衬塑管道、钢涂塑管道，无论是丝扣连接、卡环连接、沟槽连接还是法兰连接均不能保证外层金属与水的完全隔离。

来源于：网络整理，侵权告删 www.guolvfenlitech.com