909 Projesi Çok Büyük Ölçekli Entegre Devre Fabrikası, Dokuzuncu Beş Yıllık Plan döneminde ülkemiz elektronik sektörünün 0,18 mikron hat genişliğinde ve 200 mm çapında çip üretmeyi amaçlayan büyük bir inşaat projesidir.
Çok büyük ölçekli entegre devrelerin üretim teknolojisi, mikro işleme gibi yüksek hassasiyetli teknolojileri içermesinin yanı sıra, gaz saflığı konusunda da yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır.
Proje 909 için toplu gaz tedariki, ABD'li Praxair Utility Gas Co., Ltd. ile Şanghay'daki ilgili taraflar arasında ortak bir gaz üretim tesisi kurmak için kurulan bir ortak girişim tarafından sağlanmaktadır. Gaz üretim tesisi, yaklaşık 15.000 metrekarelik bir alanı kaplayan 909 projesi fabrika binasının bitişiğindedir. Çeşitli gazların saflık ve çıkış gereksinimleri
Yüksek saflıkta azot (PN2), azot (N2) ve yüksek saflıkta oksijen (PO2) hava ayırma ile üretilir. Yüksek saflıkta hidrojen (PH2) elektroliz ile üretilir. Argon (Ar) ve helyum (He) dışarıdan satın alınır. Yarı gaz, Proje 909'da kullanılmak üzere saflaştırılır ve filtrelenir. Özel gaz şişelerde tedarik edilir ve gaz şişesi dolabı entegre devre üretim tesisinin yardımcı atölyesinde bulunur.
Diğer gazlar arasında, kullanım hacmi 4185 m3/h, basınç çiğlenme noktası -70 °C ve kullanım noktasında gazdaki parçacık boyutu en fazla 0,01 um olan temiz kuru basınçlı hava CDA sistemi de bulunmaktadır. Solunum basınçlı hava (BA) sistemi, kullanım hacmi 90 m3/h, basınç çiğlenme noktası 2℃, kullanım noktasında gazdaki parçacık boyutu 0,3 um'den büyük değildir, proses vakum (PV) sistemi, kullanım hacmi 582 m3/h, kullanım noktasında vakum derecesi -79993 Pa. Temizleme vakum (HV) sistemi, kullanım hacmi 1440 m3/h, kullanım noktasında vakum derecesi -59995 Pa. Hava kompresör odası ve vakum pompası odası, 909 projesi fabrika alanında bulunmaktadır.
Boru malzemeleri ve aksesuarlarının seçimi
VLSI üretiminde kullanılan gazın temizlik gereksinimleri son derece yüksektir.Yüksek saflıkta gaz boru hatlarıgenellikle temiz üretim ortamlarında kullanılır ve temizlik kontrolleri, kullanılan alanın temizlik seviyesiyle tutarlı veya daha yüksek olmalıdır! Ek olarak, yüksek saflıkta gaz boru hatları genellikle temiz üretim ortamlarında kullanılır. Saf hidrojen (PH2), yüksek saflıkta oksijen (PO2) ve bazı özel gazlar yanıcı, patlayıcı, yanmayı destekleyici veya zehirli gazlardır. Gaz boru hattı sistemi uygunsuz şekilde tasarlanırsa veya malzemeler uygunsuz şekilde seçilirse, yalnızca gaz noktasında kullanılan gazın saflığı azalmakla kalmaz, aynı zamanda başarısız olur. İşlem gereksinimlerini karşılar, ancak kullanımı güvenli değildir ve temiz fabrikaya kirliliğe neden olur, temiz fabrikanın güvenliğini ve temizliğini etkiler.
Kullanım noktasında yüksek saflıktaki gazın kalitesinin garantisi yalnızca gaz üretiminin, arıtma ekipmanının ve filtrelerin doğruluğuna bağlı değildir, aynı zamanda boru hattı sistemindeki birçok faktörden de büyük ölçüde etkilenir. Gaz üretim ekipmanına, arıtma ekipmanına ve filtrelere güvenirsek, uygunsuz gaz boru sistemi tasarımını veya malzeme seçimini telafi etmek için sonsuz derecede daha yüksek hassasiyet gereksinimleri empoze etmek basitçe yanlıştır.
909 projesinin tasarım sürecinde, “Temiz Tesislerin Tasarım Kodu” GBJ73-84 (geçerli standart (GB50073-2001)), “Basınçlı Hava İstasyonlarının Tasarım Kodu” GBJ29-90, “Oksijen İstasyonlarının Tasarım Kodu” GB50030-91, “Hidrojen ve Oksijen İstasyonlarının Tasarım Kodu” GB50177-93 ve boru hattı malzemeleri ve aksesuarlarının seçimi için ilgili teknik önlemleri takip ettik. “Temiz Tesislerin Tasarım Kodu” boru hattı malzemelerinin ve vanaların seçimini aşağıdaki şekilde şart koşmaktadır:
(1) Gaz saflığı %99,999 veya daha fazlaysa ve çiğlenme noktası -76°C'den düşükse, elektro-parlatılmış iç duvara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik boru (316L) veya elektro-parlatılmış iç duvara sahip OCr18Ni9 paslanmaz çelik boru (304) kullanılmalıdır. Vana, diyafram vanası veya körük vanası olmalıdır.
(2) Gaz saflığı %99,99 veya daha fazla ve çiğlenme noktası -60°C'den düşükse, elektro-cilalanmış iç duvara sahip OCr18Ni9 paslanmaz çelik boru (304) kullanılmalıdır. Yanıcı gaz boru hatları için kullanılması gereken körüklü vanalar hariç, diğer gaz boru hatları için küresel vanalar kullanılmalıdır.
(3) Kuru basınçlı havanın çiğlenme noktası -70°C'den düşükse, cilalı iç cidarlı OCr18Ni9 paslanmaz çelik boru (304) kullanılmalıdır. Çiğlenme noktası -40℃'den düşükse, OCr18Ni9 paslanmaz çelik boru (304) veya sıcak daldırma galvanizli dikişsiz çelik boru kullanılmalıdır. Vana körüklü vana veya küresel vana olmalıdır.
(4) Vana malzemesi, bağlantı borusu malzemesiyle uyumlu olmalıdır.
Boru hattı malzemelerini seçerken şartname gereklilikleri ve ilgili teknik önlemlere göre esas olarak aşağıdaki hususları dikkate alıyoruz:
(1) Boru malzemelerinin hava geçirgenliği küçük olmalıdır. Farklı malzemelerden yapılmış boruların farklı hava geçirgenlikleri vardır. Daha fazla hava geçirgenliğine sahip borular seçilirse, kirlilik giderilemez. Paslanmaz çelik borular ve bakır borular, atmosferdeki oksijenin nüfuz etmesini ve korozyonunu önlemede daha iyidir. Ancak, paslanmaz çelik borular bakır borulardan daha az aktif olduğundan, bakır borular atmosferdeki nemin iç yüzeylerine nüfuz etmesine izin vermede daha aktiftir. Bu nedenle, yüksek saflıktaki gaz boru hatları için boru seçerken, paslanmaz çelik borular ilk tercih olmalıdır.
(2) Boru malzemesinin iç yüzeyi adsorbe edilir ve gazın analizinde küçük bir etkiye sahiptir. Paslanmaz çelik boru işlendikten sonra, metal kafesinde belirli bir miktarda gaz tutulacaktır. Yüksek saflıktaki gaz geçtiğinde, gazın bu kısmı hava akışına girecek ve kirliliğe neden olacaktır. Aynı zamanda, adsorpsiyon ve analiz nedeniyle, borunun iç yüzeyindeki metal de belirli bir miktarda toz üretecek ve yüksek saflıktaki gaza kirliliğe neden olacaktır. %99,999'un veya ppb seviyesinin üzerinde saflığa sahip boru sistemleri için 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik boru (316L) kullanılmalıdır.
(3) Paslanmaz çelik boruların aşınma direnci bakır borulardan daha iyidir ve hava akışı erozyonu ile oluşan metal tozu nispeten daha azdır. Temizlik konusunda daha yüksek gereksinimleri olan üretim atölyeleri 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borular (316L) veya OCr18Ni9 paslanmaz çelik borular (304) kullanabilir, bakır borular kullanılmamalıdır.
(4) Gaz saflığı %99,999'un üzerinde veya ppb veya ppt seviyelerine sahip boru sistemleri veya "Temiz Fabrika Tasarım Kodu"nda belirtilen N1-N6 hava temizlik seviyelerine sahip temiz odalarda, ultra temiz borular veyaEP ultra temiz borularkullanılmalıdır. “Ultra pürüzsüz iç yüzeye sahip temiz tüp”ü temizleyin.
(5) Üretim sürecinde kullanılan özel gaz boru hattı sistemlerinin bazıları son derece aşındırıcı gazlardır. Bu boru hattı sistemlerindeki borularda boru olarak korozyona dayanıklı paslanmaz çelik borular kullanılmalıdır. Aksi takdirde borular korozyon nedeniyle hasar görecektir. Yüzeyde korozyon lekeleri oluşursa, sıradan dikişsiz çelik borular veya galvanizli kaynaklı çelik borular kullanılmamalıdır.
(6) Prensip olarak, tüm gaz boru hattı bağlantıları kaynaklanmalıdır. Galvanizli çelik boruların kaynaklanması galvanizli tabakayı tahrip edeceğinden, galvanizli çelik borular temiz odalardaki borular için kullanılmaz.
Yukarıdaki faktörler göz önüne alındığında &7& projesinde seçilen doğalgaz boru hattı boruları ve vanaları şu şekildedir:
Yüksek saflıkta azot (PN2) sistem boruları, elektro-parlatılmış iç duvarlara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borulardan (316L) yapılmıştır ve vanalar aynı malzemeden yapılmış paslanmaz çelik körüklü vanalardan yapılmıştır.
Azot (N2) sistem boruları, elektro-parlatılmış iç duvarlara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borulardan (316L) yapılmıştır ve vanalar aynı malzemeden yapılmış paslanmaz çelik körüklü vanalardan yapılmıştır.
Yüksek saflıkta hidrojen (PH2) sistem boruları, elektro-parlatılmış iç duvarlara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borulardan (316L) yapılmıştır ve vanalar aynı malzemeden yapılmış paslanmaz çelik körüklü vanalardan yapılmıştır.
Yüksek saflıkta oksijen (PO2) sistemi boruları, elektro-cilalı iç duvarlara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borulardan (316L) yapılmıştır ve vanalar aynı malzemeden yapılmış paslanmaz çelik körüklü vanalardan yapılmıştır.
Argon (Ar) sistem boruları, elektro-parlatılmış iç cidarlara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borulardan (316L) üretilir ve aynı malzemeden paslanmaz çelik körüklü vanalar kullanılır.
Helyum (He) sistem boruları, elektro-parlatılmış iç duvarlara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borulardan (316L) imal edilmiştir ve vanalar aynı malzemeden paslanmaz çelik körüklü vanalardan imal edilmiştir.
Temiz kuru basınçlı hava (CDA) sistemi boruları, cilalı iç duvarlara sahip OCr18Ni9 paslanmaz çelik borulardan (304) yapılmıştır ve vanalar aynı malzemeden yapılmış paslanmaz çelik körüklü vanalardan yapılmıştır.
Solunum basınçlı hava (BA) sistemi boruları, cilalı iç duvarlara sahip OCr18Ni9 paslanmaz çelik borulardan (304) yapılmıştır ve vanalar aynı malzemeden yapılmış paslanmaz çelik küresel vanalardan yapılmıştır.
Proses vakum (PV) sistem boruları UPVC borulardan, vanalar ise aynı malzemeden üretilen vakum kelebek vanalarından üretilmektedir.
Temizleme vakum (HV) sistemi boruları UPVC borulardan, vanaları ise aynı malzemeden üretilen vakum kelebek vanalarından oluşmaktadır.
Özel gaz sisteminin boruları, elektro-parlatılmış iç duvarlara sahip 00Cr17Ni12Mo2Ti düşük karbonlu paslanmaz çelik borulardan (316L) yapılmıştır ve vanalar aynı malzemeden yapılmış paslanmaz çelik körüklü vanalardan yapılmıştır.
3 Boru hatlarının inşası ve montajı
3.1 “Temiz Fabrika Binası Tasarım Kodu”nun 8.3. Bölümü, boru hattı bağlantıları için aşağıdaki hükümleri öngörmektedir:
(1) Boru bağlantıları kaynaklı olmalı, ancak sıcak daldırma galvanizli çelik borular dişli olmalıdır. Dişli bağlantıların sızdırmazlık malzemesi, bu şartnamenin 8.3.3. maddesinin gerekliliklerine uygun olmalıdır.
(2) Paslanmaz çelik borular, argon ark kaynağı ve uçtan kaynak veya soket kaynağı ile birleştirilmelidir, ancak yüksek saflıktaki gaz boru hatları, iç duvarda iz kalmayacak şekilde uçtan kaynak ile bağlanmalıdır.
(3) Boru hatları ile ekipman arasındaki bağlantı, ekipmanın bağlantı gereksinimlerine uygun olmalıdır. Hortum bağlantıları kullanılırken, metal hortumlar kullanılmalıdır.
(4) Boru hatları ile vanalar arasındaki bağlantı aşağıdaki düzenlemelere uygun olmalıdır
① Yüksek saflıktaki gaz boru hatlarını ve vanalarını birbirine bağlayan sızdırmazlık malzemesi, üretim prosesinin ve gaz özelliklerinin gereksinimlerine göre metal contalar veya çift bilezikler kullanılmalıdır.
②Dişli veya flanşlı bağlantılarda sızdırmazlık malzemesi politetrafloroetilen olmalıdır.
3.2 Şartname gereksinimlerine ve ilgili teknik önlemlere göre, yüksek saflıktaki gaz boru hatlarının bağlantıları mümkün olduğunca kaynaklanmalıdır. Kaynak sırasında doğrudan uçtan kaynak yapmaktan kaçınılmalıdır. Boru kovanları veya bitmiş bağlantılar kullanılmalıdır. Boru kovanları, borularla aynı malzemeden ve iç yüzey düzgünlüğünden yapılmalıdır. kaynak sırasında, kaynak parçasının oksidasyonunu önlemek için, kaynak borusuna saf koruyucu gaz verilmelidir. Paslanmaz çelik borular için, argon ark kaynağı kullanılmalı ve boruya aynı saflıkta argon gazı verilmelidir. Dişli bağlantı veya dişli bağlantı kullanılmalıdır. Flanşları birleştirirken, dişli bağlantılar için ferüller kullanılmalıdır. Metal conta kullanması gereken oksijen boruları ve hidrojen boruları hariç, diğer borular politetrafloroetilen conta kullanmalıdır. Contalara az miktarda silikon kauçuk uygulanması da etkili olacaktır. Sızdırmazlık etkisini artırın. Flanş bağlantıları yapılırken de benzer önlemler alınmalıdır.
Montaj çalışmalarına başlamadan önce boruların detaylı görsel muayenesi,bağlantı parçaları, vanalar, vb. yapılmalıdır. Sıradan paslanmaz çelik boruların iç duvarı, montajdan önce asitlenmelidir. Oksijen boru hatlarının boruları, bağlantı parçaları, vanaları, vb. kesinlikle yağdan yasaklanmalı ve montajdan önce ilgili gerekliliklere göre kesinlikle yağdan arındırılmalıdır.
Sistem kurulup kullanıma alınmadan önce, iletim ve dağıtım boru hattı sistemi teslim edilen yüksek saflıktaki gazla tamamen temizlenmelidir. Bu, yalnızca kurulum süreci sırasında sisteme yanlışlıkla düşen toz parçacıklarını üflemekle kalmaz, aynı zamanda boru hattı sisteminde kurutma rolü de oynar, boru duvarı ve hatta boru malzemesi tarafından emilen nem içeren gazın bir kısmını giderir.
4. Boru hattı basınç testi ve kabulü
(1) Sistem kurulduktan sonra, özel gaz boru hatlarında yüksek derecede zehirli sıvılar taşıyan boruların %100 radyografik muayenesi yapılacak ve kaliteleri Seviye II'den düşük olmayacaktır. Diğer borular örnekleme radyografik muayenesine tabi tutulacak ve örnekleme muayene oranı %5'ten az olmayacak, kaliteleri Sınıf III'ten düşük olmayacaktır.
(2) Tahribatsız muayeneden geçtikten sonra basınç testi yapılmalıdır. Boru sisteminin kuruluğunu ve temizliğini sağlamak için hidrolik basınç testi yapılmamalı, bunun yerine pnömatik basınç testi kullanılmalıdır. Hava basınç testi, temiz odanın temizlik seviyesine uygun nitrojen veya basınçlı hava kullanılarak yapılmalıdır. Boru hattının test basıncı tasarım basıncının 1,15 katı, vakum boru hattının test basıncı ise 0,2 MPa olmalıdır. Test sırasında basınç kademeli ve yavaş bir şekilde artırılmalıdır. Basınç test basıncının %50'sine çıktığında herhangi bir anormallik veya sızıntı bulunmazsa basıncı test basıncının %10'u oranında adım adım artırmaya devam edin ve test basıncına ulaşana kadar her seviyede basıncı 3 dakika sabitleyin. Basıncı 10 dakika sabitleyin, ardından basıncı tasarım basıncına düşürün. Basınç durdurma süresi sızıntı tespiti ihtiyaçlarına göre belirlenmelidir. Sızıntı yoksa köpürtücü madde niteliklidir.
(3) Vakum sistemi basınç testini geçtikten sonra, tasarım belgelerine göre 24 saatlik bir vakum derecesi testi de yapılmalı ve basınçlandırma oranı %5'ten fazla olmamalıdır.
(4) Sızıntı testi. İlgili özelliklere göre ppb ve ppt sınıfı boru hattı sistemleri için, hiçbir sızıntı nitelikli olarak kabul edilmemelidir, ancak sızıntı miktarı testi tasarım sırasında kullanılır, yani sızıntı miktarı testi hava sızdırmazlık testinden sonra gerçekleştirilir. Basınç çalışma basıncıdır ve basınç 24 saat boyunca durdurulur. Ortalama saatlik sızıntı, nitelikli olarak 50ppm'den az veya ona eşittir. Sızıntının hesaplanması aşağıdaki gibidir:
A=(1-P2T1/P1T2)*100/T
Formülde:
A-saatlik sızıntı (%)
P1-Testin başlangıcındaki mutlak basınç (Pa)
P2-Test sonunda mutlak basınç (Pa)
T1-test başlangıcındaki mutlak sıcaklık (K)
T2-testin sonundaki mutlak sıcaklık (K)
Yayınlanma zamanı: 12-Aralık-2023