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氣體管路系統工程/氣體管路系統/氣體管路工程/氣體管路工程設計/氣體管路安裝

       獨立鋼瓶分散供氣模式已經難以滿足儀器設備增加的需求，同時分散供氣帶來的實驗室布局混亂，鋼瓶的頻繁更換也對實驗室的管理和維護造成了困難。為保證實驗室分析測試所用氣體的正常供應和安全使用，有必要設計并鋪設專門的氣體管道，集中進行供氣。

     實驗室供氣系統主要有氣源切換系統、管道系統、調壓系統、用氣點監控及報警系統組成。對于一些易燃易爆氣體，可能在設計和施工過程中稍有差異，必須加入氣體回火防止器等安全控制裝置。一些特殊使用環境，還要求有管道吹掃系統和排空系統。

     氣體管件在安裝時，施工原則是應盡可能地以連續式且無接口的方式進行，這樣可以減少使用接頭的數量，降低潛在的氣體泄漏風險。管件與管件間的連接最好以軌道式自動焊接法（Orbital Welding）來接合，對于不銹鋼的焊接要采用氬弧焊，并向施焊管內通入同等純度的氬氣，這樣可以確保連接的品質，并防止管件內壁因不當的焊接而沉積碳，從而造成氣體管件的污染。管件與各種配件之間的連接要以金屬面對金屬面密封（Metal to metal face seal）的方式進行。

     特殊氣體，比較常用的氣體管路連接的接頭方式有VCR 和Swagelok兩種，具體選用形式應根據生產工藝對高純度氣體的用氣要求和氣體本身特性進行選擇。一般情況下，VCR式的接頭主要用在制程氣體以及危險氣體的傳輸上，管路連接后接頭里面的墊圈（Gasket）將會適度變形以確保管路每秒低于10 -9cc的氦氣泄漏率（Leakage Rate）。不過在接合時要避免因拴得太緊而導致不銹鋼墊圈過度變形造成接合不良或氣體外泄。Swagelok 接頭通常用在惰性氣體、氮氣以及CDA等氣體的傳輸上，因為這些氣體可以容許一定的外泄率，所以不常用成本較高且須焊接的VCR式接頭。總的來說，管件的安裝原則是應盡可能減少管件的長度、接頭和閥件的數量，因為大多數的危險氣體的泄漏都發生在施工不當的接頭和閥件接合處。

（1）易燃性氣體：把自燃、易燃、可燃氣體等都定義為這類氣體。如常溫下的SiH4氣體只要與空氣接觸就會燃燒，當環境溫度達到一定時，PH3與B2 H6等氣體也會產生自燃。可燃易燃氣體都有一定的著火燃燒爆炸范圍，即上限、下限值。此范圍越大的氣體起爆炸燃燒危險性就越高，如B 2H6的爆炸上限為98%，爆炸下限為0.9%。屬于易燃氣體有H 2,NH3,PH3,DCS,ClF3 。

（2）毒性氣體（Toxic Gas）：半導體制造行業中使用的氣體很多都是對人體有害、有毒的。其中又以AsH3, B 2H6,PH3等氣體的毒性最大，它們的閾限值TLV（Threshold Limited Valve）分別只有50×10-9,100×10 -9,300×10-9。這些氣體在工作環境中的允許濃度極微，因此在貯存、輸送以及使用的過程中都要求特別的小心。一般都應該采取特定的技術措施來控制使用這些氣體。NO, C4F6,C5F8 ,NF3,CH 3F等都屬于毒性氣體。

（3）腐蝕性氣體（Corrosive Gas）：這些腐蝕性氣體通常同時也兼有較強的毒性。腐蝕性氣體在干燥狀態下一般不易侵蝕金屬，但在遇到水的環境下就顯示出很強的腐蝕性，如HCl, HF, PCl3, SiF4,ClF3，WF6等。

（4）惰性氣體(Inert Gas)： 惰性氣體本身一般不會直接對人體產生傷害，在氣體傳輸過程中，相對于安全上的要求不如以上其他氣體嚴格。但惰性氣體具有窒息特性，在密閉空間若發生泄漏會使人窒息而造成工傷事故。屬于這類的氣體有C2 F6,CF4,SF6,CHF 3等。

（5）氧化性氣體（Oxide Gas）：這類氣體有較強的氧化性，一般同時具有其他特性，如毒性或腐蝕性等。屬于這類的氣體有ClF3 ,Cl2,NF3等。