Na podlagi dejanske konstrukcije objekta za proizvodnjo ultra čiste vode z upornostjo, ki presega 18,2 MΩ·cm, ta članek predstavlja temeljne procese proizvodnje ultra čiste vode. Poseben poudarek daje cevnim materialom, ki se uporabljajo na različnih stopnjah čiščenja vode, in zagotavlja podroben opis napeljave cevi za ultra čisto vodo na podlagi praktičnih izkušenj.
I. Pregled sistema ultra čiste vode
Z razvojem elektronske industrije postajajo zahteve glede kakovosti vode med proizvodnjo in predelavo čipov vse strožje. Da bi zagotovili proizvodnjo izjemno-velikih-integriranih vezij, je zelo-čista voda-poleg visoko-čistih surovin, plinov in kemikalij-ključni dejavnik. Sistemi za ultra čisto vodo pretvorijo standardno komunalno vodo v ultra čisto vodo, ki izpolnjuje stroge standarde glede vsebnosti ionov in velikosti delcev.
Na splošno je sistem ultra čiste vode sestavljen iz treh glavnih delov:
Proizvodno območje ultračiste vode (odsek CUB),
Območje poliranja in kroženja ultračiste vode (FAB del),
Cevovodno omrežje za distribucijo ultra čiste vode (različna področja uporabe znotraj FAB).
Območje proizvodnje ultra čiste vode je najbolj kompleksno in ga je mogoče nadalje razdeliti na tri dele:
Pred-obdelava,
Primarno čiščenje,
Ultra čista voda.
Oddelek za -predobdelavo vključuje predvsem filtracijo s peskom in stolpe z aktivnim ogljem (nekateri proizvajalci pred filtracijo s peskom dodajo tudi reakcijske rezervoarje in rezervoarje za flotacijo raztopljenega zraka);
Oddelek primarnega čiščenja vključuje predvsem stolpe za anionsko/kationsko izmenjavo, stolpe za razplinjevanje (DG), varnostne filtre, UV sterilizatorje in več{0}}stopenjske enote za reverzno osmozo;
Oddelek za ultračisto vodo vključuje predvsem MDG (membranske deoksigenacijske module), TOC-UV sterilizatorje, mešane-slojne (MB) ionske izmenjevalnike in--filtre za uporabo.
Ker pa lahko cevovodi ponovno-onesnažijo vodo med transportom do procesne opreme, je sistem za poliranje in kroženje običajno nameščen v FAB. Ta sistem je osredotočen na enote z mešano-plastjo (MB), dopolnjene z opremo za ultrafiltracijo (UF) za odstranjevanje nečistoč, izluženih v vodo iz cevnega omrežja med distribucijo do proizvodnih linij.
II. Materiali za cevovode, ki se običajno uporabljajo na vsaki stopnji sistema ultra čiste vode
Izbira pravih materialov za cevi je ključnega pomena za sisteme z izjemno čisto vodo; izbira mora zagotoviti kakovost vode in hkrati ostati ekonomsko razumna. Običajno uporabljeni materiali za cevi v sistemih za ultra čisto vodo vključujejo PVC, SGP, SGP (RL), SUS304, CPVC, SUS316 in PVDF. Cevi iz PVC ali SUS304 se običajno uporabljajo v fazi predobdelave pri proizvodnji ultračiste vode. Z gumo{6}}obložene jeklene cevi (SGP-RL) se običajno uporabljajo za-stranske povezave opreme, medtem ko se cevi SUS304 uporabljajo okoli vibrirajočih strojev, kot so vodne črpalke; Cevi CPVC ali SUS304 se uporabljajo za glavne pretočne linije med primarno stopnjo čiščenja. Zaradi visokega tlaka odsek med visokotlačno-črpalko in enoto za reverzno osmozo (RO) zahteva cev SCH80 SUS304 in prirobnice za 2,0 MPa. Ker imajo procesi RO posebne zahteve glede temperature vode, so izmenjevalniki toplote običajno nameščeni pred enoto RO, v njihovi bližini pa je treba uporabiti cev SUS304. Cevi SUS316 in CPVC se na splošno uporabljajo za glavne pretočne linije med fazo proizvodnje ultračiste vode. Glavne pretočne linije v obtočni coni za poliranje običajno uporabljajo cevi SUS316 (varjeni priključki, ki zahtevajo popolno penetracijo/dvostransko-tvorbo zvara) in cevi iz PVDF, medtem ko se cevi iz CPVC uporabljajo za linije za rekuperacijo ultra čiste vode. Standardne PVC cevi se uporabljajo za odvodne vode v vseh prej omenjenih stopnjah čiščenja vode. Za dozirne linije za kemikalije (kot so tiste za kisline in alkalije) v procesu proizvodnje čiste vode so potrebne -na udarce odporne PVC cevi. Cevi SUS304 se uporabljajo za dušikov sistem, ki služi sistemu čiste vode, medtem ko se cevi SUS316 uporabljajo za dušikove vode v sistemu za poliranje ultračiste vode. Cevi SUS304 ali SGP se običajno uporabljajo za sisteme stisnjenega zraka, ki napajajo pnevmatske ventile; če se uporabljajo cevi SGP, je treba namestiti filter, preden napeljava vstopi v katero koli električno nadzorno ploščo.
III. Konstrukcija sistema ultra čiste vode
Izgradnja postaje za ultračisto vodo predstavlja največji izziv in obsega tri glavne komponente: dobavo in montažo opreme, izdelavo in montažo skupnih cevnih regalov ter montažo cevovodov. Pri premikanju opreme je treba pripraviti podroben načrt dviganja-zlasti za pretežko, preveliko ali lomljivo opremo-, da se strogo izognete nepremišljenim ali nevarnim nameščanjem. Med gradnjo skupnih podpornih regalov je treba posvetiti pozornost dvema ključnima vidikoma: prvič, povezava med regalom in gradbeno konstrukcijo mora biti robustna, v idealnem primeru z uporabo vdelanih jeklenih plošč. Če pred-vgradnja iz kakršnega koli razloga ni mogoča, je treba uporabiti kemične sidrne vijake za pritrditev nosilcev na nosilce; standardni, preprosti raztezni vijaki niso dovoljeni. V nobenem primeru ne smete uporabiti železnih plošč in preprostih razteznih vijakov za pritrditev nosilcev na talno ploščo. Drugič, celoten del regala za cevi mora biti raven, da se prepreči upogibanje cevi ali poškodbe zaradi neenakomerne napetosti na kontaktnih točkah med cevjo in regalom. Glede namestitve cevovodov na vodni postaji, medtem ko je mogoče cevi za CDA, dušik in izmenjevalnik toplote, paro ali toplo/hladno vodo namestiti sistem-za-sistemom, je namestitev drugih cevovodov postaje razdeljena na dva glavna dela: cevovod v stojalu in cevovod-opreme. Ta dva dela se lahko izvajata hkrati v začetni fazi gradnje. Ko so ravni odseki na omari in cevi, ki neposredno obdajajo opremo, dokončani, je treba izvesti povezavo med-sosednjimi cevmi opreme in cevmi omare, da se tvori zaprt cevni sistem. Namestitev cevovodov sistema za ultračisto vodo se bistveno razlikuje od napeljave splošnih cevovodov; poleg zagotavljanja zrakotesnosti sistema je ključna zahteva vzdrževanje čistosti cevi skozi celoten postopek namestitve. Spodaj bom razpravljal o posebnih tehnikah namestitve za cevovode iz CPVC (kloriran polivinilklorid) in PVDF (poliviniliden fluorid) v sistemih za ultra čisto vodo.
IV. Montaža cevi iz CPVC in PVDF v sisteme za ultračisto vodo
Materiali za cevi iz CPVC in PVDF izpolnjujejo stroge zahteve sistemov za ultra čisto vodo glede izpiranja kovinskih ionov in organskega ogljika, odsotnosti drobnih delcev in preprečevanja rasti sposobnih bakterij. Ker so cevni materiali in dodatki obdelani in pakirani v ultra-čistih okoljih, njihova namestitev vključuje posebne postopke. Za cevi iz CPVC je treba uporabiti japonsko-"No. 85" lepilo za plastične cevi. Rezanje cevi je treba izvesti z električno tračno žago ali rotacijskim rezalnikom cevi; uporabi ročnih žag se je treba izogibati, kadar koli je to mogoče (saj na odrezanih konicah pustijo-te-odstranljive brazde). Zareze na odrezanih koncih je treba temeljito odstraniti, na koncu cevi pa nanesti 2–3 mm robove. To preprečuje strganje lepila v vtičnico med lepljenjem-napako, ki bi lahko zmanjšala površino lepljenja in povzročila puščanje na spoju. Lepilo je treba enakomerno nanesti na lepilne površine cevnih nastavkov in cevi. Pred nanosom z belo krpo odstranite površinski prah z notranje površine fitingov in zunanje površine cevi, nato jih razmastite in očistite s krpo, ki ne pušča vlaken, navlaženo z acetonom. Poleg tega je vzdrževanje čistoče med namestitvijo ključnega pomena-to je glavna razlika med namestitvijo CPVC cevi in namestitvijo standardnih PVC cevi. Strogo gledano je treba lepljenje cevi iz CPVC izvajati v čistem okolju, s končnimi povezavami na-gradišču s prirobnicami. Vendar pa zaradi posebnih pogojev na lokaciji rezanje, lepljenje in namestitev pogosto potekajo na-gradbišču. V takšnih primerih mora biti delovno območje razmeroma čisto (brez močnega prahu). Postopki lepljenja se ne smejo izvajati neposredno na tleh; namesto tega je treba uporabiti namensko platformo za izdelavo. Delavci morajo nositi specializirane rokavice za čisti prostor za enkratno uporabo; dotikanje notranjih sten cevi z golimi rokami je prepovedano (saj se kožna olja, ki se prenesejo na notranjo steno, težko sperejo). Pri vstavljanju cevi uporabite vlečenje kabla ali podobno orodje in označite cev, da preverite zadostno globino vstavljanja. PTFE (politetrafluoroetilen) je treba uporabiti kot tesnilni material med prirobnicami. Cevi je treba med skladiščenjem zaščititi tako, da jih položite na ponjave ali plastično folijo.
PVDF cevni sistemi se v celoti zanašajo na varjene povezave. Čistoča med delovanjem in strog nadzor okolja namestitve sta najpomembnejša. Varjenje PVDF cevi je treba izvajati v namenskem čistem ohišju; splošno okolje prostora ni primerno. Osebje, ki vstopa v čisto proizvodno območje, se mora preobuti v specializirano obutev, konci cevi in priključki pa morajo ostati zaprti, dokler niso znotraj čistega območja. Embalažni material za armature je treba odstraniti le tik pred montažo. Med varjenjem je treba nositi čiste PVC rokavice za enkratno uporabo, pred začetkom varjenja pa je treba konce cevi razmastiti in očistiti z izopropilnim alkoholom, etanolom ali acetonom. Za čiščenje uporabljajte samo krpe za čistilne prostore, ki ne puščajo vlaken, umazane krpe pa je treba nemudoma zamenjati. Osebje, ki pomaga pri varjenju, mora nositi tudi čiste bombažne rokavice. Vizualni pregled je treba izvesti takoj po vsakem varjenju; zvar okoli spoja mora biti enakomeren po višini in štrleti nad zunanjo površino cevi. Ko so cevi iz PVDF zvarjene, je treba konce cevi takoj zapreti pred transportom na mesto namestitve, kjer se uporabljajo prirobnične povezave-z uporabo tesnil iz PTFE-. Med namestitvijo se izvedejo natančne-meritve na kraju samem za izdelavo podrobnih risb izdelave in namestitve, nato pa specializirano osebje izvede varjenje in izdelavo. Ekipe za varjenje in montažo delujejo z jasno opredeljenimi odgovornostmi za čim večjo učinkovitost delovanja.
V. Sklep
Če povzamemo, gradnja sistemov za ultračisto vodo ne zahteva le upoštevanja strogih standardov -tesnosti sistema, temveč, kar je še pomembneje, osredotočenost na spodbujanje »zavedanja o čistoči« med gradbenim osebjem. Delavci morajo vestno upoštevati protokole za čisto namestitev cevi in izvajati naloge v skladu s posebnimi zahtevami vsake stopnje čiščenja vode. Ta pristop preprečuje kontaminacijo, ki jo povzročijo nepravilne gradbene prakse-ki bi sicer lahko ogrozile kakovost vode, ne bi izpolnjevale specifikacij strank in povzročile-kakovosti povezane incidente.
