高純氣體管道檢測方案[氣體工程]

一、氣體管道測試範圍:

      假定設備機臺需要進行測試的管路系統為二次配系統，包含：Special Gas System，特氣種類包括NH3、SiH4、1% PH3/H2、NF3、PH2；測試包含內容（五項測試）：保壓、氦氣檢漏、氧份、顆粒、水分；

Bulk Gas System，種類包括CDA、GN2；測試包含內容：吹掃、保壓；

Bulk Gas System，種類包括PN2、PAr、PHe；

測試包含內容：保壓、顆粒、氦氣檢漏、氧份、顆粒、水分。

二、測試項目及方法

1.保壓測試

a.測試目的

   確保管路輸送系統沒有明顯的洩漏及管路耐壓情況進行判斷，以便對管路系統進行氦測漏。

b.測試規則

測試時間為24小時，測試壓力不能小於設計壓力的1.5倍，經溫度糾正後的允許壓力降為不大於開始壓力的1%.

壓力變化方程式(考慮到溫度影響)

P2=測試結束壓力值  (PSIG)

P1=測試開始壓力值(PSIG)

T2=測試結束溫度值 (℃)

       T1=測試開始溫度值(℃)

Pta=考慮到溫度影響的壓力變化值；

 c.測試儀器

   保壓計。

d.測試前準備 

  在圖紙上標出要進行壓力測試的管路,以及保壓計的放置位置。測試中在管線上拆卸的任何部件都要在圖紙以及最後的測試報告中標出。測試開始之前，仔細的檢查管線以確保給系統增壓時的安全。保證所有已經安裝的配件的額定承受壓力都滿足或超過測試的壓力。拆除不滿足要求的配件和系統。

注意事項：

（1）在管線上拆卸的任何配件都要在圖紙以及最後的測試報告中標出。

（2）保證測試範圍內所有的閥門（包括調壓閥）都處於全開的狀態。

（3）保壓計應該位於調壓閥的進氣口一側，並且經調壓閥出去的壓力應該大於測試的壓力。

（4）系統測試時須含如下內容的標示牌：「 注意/系統壓力測試中/聯繫人」                       

e.測試方法

（1）讓保壓計與系統的隔離閥處於「關閉」狀態。

（2）將保壓計的管線支路壓力增加到 20 PSIG。

（3）慢慢打開隔離閥。

（4）每次增加 10 PSIG，緩慢的將系統壓力增加到最終測試壓力的50% 。觀察保壓計10 到15 分鐘，看系統有無洩漏。如保壓計顯示系統有洩漏，則減小系統壓力並處理漏點。重複上述操作。

（5）確認系統無任何洩漏後，慢慢的增加系統壓力到測試值，斷開氣源，最少觀察壓力表30 分鐘（二次配的管路為10 分鐘）看系統有無洩漏。

（6）在系統的壓力穩定並顯示無任何壓降後，在壓力測試報告中記錄測試開始時的溫度、時間和壓力值，並通知業主方代表到現場確認。

f.測試結束後注意事項

(1).在測試報告中記錄下測試的參數。將系統的壓力釋放，在進行氦測漏之前用純化氣體對系統進行持續的吹掃。

(2).重新連接已經拆卸的系統配件時，必須使用新的墊片，並觀察壓力表30分鐘（一次配管路），保證系統充滿壓力時連接點無洩漏。

(3).系統打壓時不要超過配件所能承受的壓力值。

(4).將壓力測試用的管線拆除，用堵頭來密封系統並使用新的墊片。

(5).萬一由溫度所引起的壓力下降超過了業主的要求，通過關閉測試範圍內的系統閥門來斷開所有的潛在漏點，觀察各個不同隔離部分的壓降。高純管路氣體不允許使用液體查漏 。 

(6).在將漏點隔離和修復之後，重複上述測試步驟。

g.具體測試步驟

CDA 2個點，封閉設備接頭，共同串聯保壓一次；

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）、NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）針對不同的氣體單獨保壓測試，封閉設備接頭，共同串聯保壓一次。

2．噴吹法氦質譜檢漏

a.測試目的

    利用氦質譜儀感測漏入系統中的微量的氦氣來測漏的，並根據檢測到的氦氣的量來確定漏率的大小，此法適用於所有的高純氣體和特殊氣體管路輸送系統。

  b.相關名詞及解釋

真空度：處於真空狀態下的氣體稀薄程度，通常用「真空度高」和「真空度低」來表示。

真空度單位：Torr 、Pa。

1託=1/760大氣壓=1毫米汞柱

1託=133.322帕

1帕=7.5×10-3託

漏率：密閉真空空間在外界標準大氣壓和單位時間內， 物質洩漏的速率。

漏率常用單位：Pa.m3/sec、mbar.l/sec、atm.cc/s

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

分子泵：通過高速旋轉的葉輪，當氣體分子與渦輪葉片相碰撞時就被驅向出氣口再由前級泵抽除。

 c.測試儀器

   氦質譜檢漏儀

d.測試前準備 

（1）系統成功的的通過了保壓檢漏。

（2）確認系統的所有部件都能承受得住真空狀態而不損壞。

（3）先對測漏儀本身閥組及連接管路進行漏率檢測。

（4）測漏儀與系統管路接通前，要將被測系統內的氣體釋放掉。

（5）緩緩打開測漏儀入口處的閥門，將測漏儀與管路系統隔離閥之間的管路抽真空，直至測漏儀顯示的背景漏率低於   1× 10-9 mbar.l/s。

（6）對連接管路上所有的焊道及機械連接處進行氦氣噴吹。

（7）確定連接管路沒有漏後，關閉測漏儀入口處的閥門。                  

e.測試方法

（1）確認系統上壓力表/計是可以承受負壓的複合型壓力表/計。如果不是，要把壓力表/計拆下來，並用堵頭封口。確認系統中所有的閥門和調壓閥都是全開的。

（2）通常氦檢漏工作需要兩個人，一個人噴吹氦氣，另一個人監視檢漏儀的指示。

（3）確認系統中的壓力0，如果系統中還有正壓，要先將系統中的氣體放掉。緩緩打開系統與檢漏儀的隔離閥。

（4）緩緩打開檢漏儀入口處的閥門，開始將系統抽成真空狀態。遵照檢漏儀的操作說明操作，直至達到可以檢測的狀態。

（5）記錄下檢漏儀的背景氦漏率，該背景氦漏率低於1 ×10-9 mbar.l/s以後，才可以進行噴吹工作。

（6）檢漏儀在檢測過程中不能做清零的動作。

注意：如果在檢漏測試以前，由於其它原因(如檢測或安裝不當)系統中被引入了氦氣或溼氣，則要用高純氮氣對管路系統進行吹掃，除去氦氣或溼氣以便於檢漏測試能順利完成。如果背景氦漏率在30 分鐘後仍無法降到低於1×10-9 mbar.l/s，測試人員可以在連接處噴吹氦氣來判斷哪裡是否有明顯的洩漏。如果沒有，關掉檢漏儀入口處的閥門，把系統重新充進高純氮氣，斷續吹掃系統中的每一個部分至少一次，然後將系統連續吹掃30分鐘後再重新作檢測。

（7）從最靠近檢漏儀的焊道或連接處開始檢測，將氦氣用噴槍噴吹到焊道或連接處，使得氦氣會停留在焊道或連接處一段時間，確認沒有洩漏後，進行下一個焊道或連接處的檢測，直到最後一個焊道或連接處。

（8）如果發現檢漏儀的指示值有上升的現象，待到檢漏儀讀值恢復正常後，重新檢測該焊道或連接處以確認其是否真的有漏，如果確認不是該焊道或連接處有漏，要依次檢測該焊道或連接處之前的焊道或連接處，直到找到漏點為止。

（9）直至所有的接點都被檢測到，檢測合格的接點要貼合格標誌。所有的接點都噴吹過氦氣後，繼續觀察檢漏儀的讀值10分鐘左右，確認讀值沒有異常後才可以將系統與儀器之間分離開。

（10）關閉檢漏儀入口處的閥門。如果每個接點的氦氣漏率都低於1× 10-9 mbar.l/s (mBar l/sec)，說明該系統的漏率是符合要求的。測試人員可以將檢測結果記錄在檢測報告裡了。

（11）關閉系統的隔離閥，將檢漏儀與系統分開。

注意：對高純管路及部件的操作要遵照業主相關規定，確保管路及部件沒有被汙染及損壞。

雙層管路的檢漏步驟：

（1）雙層管路的外管只有在內管安裝完畢並經檢測合格後才能焊接。

（2）雙層管路的外管的安裝不需要象安裝內管一樣嚴格要求潔淨品質，所以不需要做潔淨度檢測，但其密閉性檢測要求仍然要與內管一樣。

外管的氦質譜檢漏步驟，等同於上述檢漏步驟。

檢測完畢後，外管或者被抽成真空狀態(-30 in/hg)，或者被充進60PSIG的氮氣(如果管路附有加熱袋)，由於管路附有加熱帶，外管要充進60 PSIG 的氮氣 。繼續觀察外管上的壓力指示表/計 24 或 48 小時，確認壓力沒有變化。

g.具體測試步驟：

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）氣體單獨氦檢測試，封畢設備接頭，共同串聯一次完成氦檢。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）針對不同的氣體不同管道單獨氦檢測試；條件允許的情況，全部串聯同一種特氣設備接頭，共同串聯氦檢，需測試5次。

3．水分檢測

a.測試目的和驗收標準：

         露點檢測是指檢測高純氣體在輸送的過程中從管路系統中的水分含量濃度，分析儀能精確的測量出高純氣體裡的水分含量值，如果管路系統中沒有任何洩漏，水份會在管路內壁形成一層薄膜並緩慢的釋放出(蒸)汽體,造成比較嚴重的汙染問題。

系統正式供氣後, 工藝氣體中的水分含量值達到以上標準後,才能使用。 

國內某半導體廠氣體品質標準（僅供參考）

 b.測試儀器

   水分測試儀

c.測試前準備 

（1）將取樣點和吹掃氣體導入點在圖上標出。

（2）管路系統要先經過密閉性檢測和連續吹掃一段時間後在才能進行露點分析測試。

（3）過濾器已安裝；空壓機正常運轉； 氣體供應充足，測試時管道保證壓力在0.3MPa~0.8 MPa之間，管道潔淨度合格的前提下，取樣氣體流量應在0.5-5L/min測試管道氣體露點。         

d.測試方法

（1）選取各系統的最不利的用氣點（即系統內管路最長、走向最複雜的用氣點）進行測試，或經甲方工程主管指定用氣點進行抽樣測試用露點儀連接氣體管道採樣。用最短的內拋光不鏽鋼(EP)管 (1/8」或1/4」)連接管路系統和測試儀器。吹掃管路使用VCR連接方式。

（2）測試前做15～30次的循環淨化，連接儀器，按各儀器原廠規定設定各項參數。

（3）管路系統的水分含量降到驗收標準後的30分鐘內, 儀器的讀值必須是穩定的或呈下降趨勢。露點儀進行在線監測測量，當觀察到讀數滿足要求並穩定一段時間之後，即進行下一次測試，連續三次取平均值。

（4）分析儀器應該一直處在吹掃和正壓的狀態下。

g.具體測試步驟

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）設備接頭共同串聯，一次完成水分測試。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）針對不同的氣體不同管道單獨水分測試； 

四、管道潔淨度檢測

a.測試目的和標準

對高純氣體輸送系統微粒濃度的檢測

b.測試儀器

    1cf塵埃粒子計數器（0.1um）

c.測試前準備 

(1)在圖紙上標出微粒測試的管路, 並將取樣點和吹掃氣體導入點在圖上標出。

(2)將經過過濾的純淨氣體接入測試管路中, 調節流量, 確保流量不超過過濾器的額定流量。

(3)確保待測系統中的閥門和調壓閥處在開啟位置。                  

e.測試方法

（1）檢查系統內的氣體流速, 確保系統流量符合微粒測試的最小的速度要求。

(2)使用管徑至少是1/4」 的不鏽鋼EP管材和微粒儀相連。選取各系統的最不利的用氣點（即系統內管路最長、走向最複雜的用氣點）進行測試，或經甲方工程主管指定用氣點進行抽樣測試。

用塵埃粒子計數器連接氣體管道採樣。儀器布置示意圖如下：

 

塵埃粒子計數器進行在線監測測量，當觀察到讀數滿足要求並穩定一段時間之後，即停止測試。塵埃粒子測量在連續十個周期（1min為一個周期）合格之後停止測量。

(3)持續抽樣直到系統達到驗收標準。

測試完成

（1）把粒子計數器從系統中移走,然後降低系統的流量。

（2）在測試的完成後應保持系統或組件在正壓下或在吹掃狀態中。

（3）在微粒測試成功完成之後通知業主質量管理員。

測試失敗：經過測試,如果系統達不到驗收標準, 執行以下步驟來找出並解決問題。

（1）檢查入口過濾器

（2）把粒子計數器直接連接在已過濾過的氣源取樣管路中。如果微粒計數儀在20 分鐘內達到零.說明過濾器功能正常, 間歇性吹掃管路系統,重新測量直到系統到達驗收標準。

g.具體測試步驟

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）設備接頭共同串聯，一次完成顆粒測試。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）針對不同的氣體不同管道單獨顆粒測試；

5．氧檢測

a.測試目的和標準

b.測試儀器

    DELTA-F NANO-TRACE

c.測試前準備 ：

確認管路測試區段已通過保壓/耐壓及氦氣測漏並已做成記錄文件

TRACE GAS 質量測試:

(1) 連接TRACE GAS至微氧分析儀.

(2) 調整氣體壓力在10-60psig之間.

(3) 打開儀器電源.

(4) 根據原廠步驟，設定微氧分析儀.

(5) 通知監工人員到場後，才可正式進行測試

(6) 待儀器讀值穩定後, 即可通知監工人員到場, 並將TRACE GAS 之含氧值登錄於微氧測試記錄表上請其籤認。

管路含氧量測試:

(1) TRACE GAS 質量測試通過後, 立即將TRACE GAS連接到管路測試區段最上遊處的Sampling Valve。

(2) 自管路測試區段最下遊處的Sampling Valve連接樣本管線至微氧分析儀。

(3) 調整氣體壓力在10-60psig之間。

(4) 打開儀器電源(註：暖機須20分鐘，此時間剛好可做管線衝吹)

(5) 根據原廠步驟，設定微氧分析儀。

(6) 通知監工人員到場後，才可正式進行測試

(7) 待儀器讀值穩定後, 即可通知監工人員到場, 並將管路之含氧測試值登錄於微氧測試記錄表上請其籤認.

g.具體測試步驟

PN2（10）、Par（5）、PHe（1）設備接頭共同串聯，一次完成氧份測試。

NH3（5）、SiH4（5）、1% PH3/H2（5）、NF3（5）、PH2（5）針對不同的氣體不同管道單獨氧份測試；根據實際情況水分氧分可以接三通管一起完成測試。

三．儀器清單

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