高纯气体管道施工工艺标准

洁净厂房高纯气体管道施工工艺标准
目录
1、总则----------------------------------------------------------------------------------22
2、高纯气体的三个主要参数-------------------------------------------------------22
3、管道材料选择----------------------------------------------------------------------23
4、施工程序----------------------------------------------------------------------------25
5、图纸会审----------------------------------------------------------------------------26
6、工程测定----------------------------------------------------------------------------26
7、绘制管段图-------------------------------------------------------------------------26
8、材料检查确认----------------------------------------------------------------------27
9、保护气体的供给和管理-------------------------------------------------------- 30
10、管段预制--------------------------------------------------------------------------32
11、现场配管施工--------------------------------------------------------------------34
12、压力试验--------------------------------------------------------------------------39
13、系统吹扫--------------------------------------------------------------------------41
14、系统测试--------------------------------------------------------------------------42 附录1 露点、含湿量、绝对湿度换算表---------------------------------------45 附录2 洁净室及洁净区空气中悬浮粒子洁净度等级------------------------48 附录3 EP/BA管自动氩弧焊接钨棒尺寸表------------------------------------49
1.总则
1.1本标准适用于洁净厂房高纯气体管道配管施工。

1.2气体管道的干管，应敷设在上下技术夹层或技术夹道内，当与水、电管线共架时应设在其上部。

1.3当采用碳素钢支吊架、碳素钢管卡时必须是镀锌件，且不锈钢管道与其接触处应采用不产尘的非金属材料隔离。

1.4高纯气体管道的设计应符合下列要求：
a. 按气体流量、压力或生产工艺需要确定管径，气体管道最小管径不小于φ6×1mm；
b. 管道系统应尽量短；
c. 不应出现不易吹除的盲管、死角；
d. 管道系统应设必要的吹除口和测试取样口。

1.5气体管道穿过洁净室墙壁或楼板处的管段不应有焊缝。

管道与墙壁或楼板之间应采取可靠的密封措施，并用装饰板封堵。

1.6可燃气体和氧气管道的末端或最高点应设放散管。

放散管引至室外应高出屋脊1米，并应有防雨、防杂物侵入的措施。

可燃气体和氧气管道还应符合《洁净厂房设计规范》8.4安全技术措施的有关要求。

1.7高纯气体终端过滤器应设在靠近用气点处。

2.高纯气体的三个主要参数
所谓高纯气体管道的洁净技术控制，主要是指气体纯度、干燥度、洁净度的控制（即三度控制）。

2.1气体纯度指气体中杂质气氛的含量，通常用气体纯度的百分数表示，如99.9999%（俗称6个9），也可用杂质气氛含量的体积比ppm、ppb表示。

洁净厂房高纯气体管道系统建成的各个环节必须做到上流的合格气体流经厂房管道系统到达用气点的气体纯度仍能满足工艺对用气纯度的要求。

2.2干燥度气体中微量水分的含量，通常以露点表示，如露点-70℃，或以含湿量ppm表示，如含湿量2.584ppm。

（两者的转换见附录1）
2.3洁净度指气体中含有污染物粒子的数量，粒径为μm的粒子的个数，pc/m3。

高纯气体管道通常使用在洁净的生产环境当中，对应的洁净环境等级，在《洁净厂房设计规范GB50073-2001》中，直接采用国际标准ISO14644-1（详见附录2）
对高纯气体洁净度的控制，当设计未加特别注明时，施工中对洁净度的控制应与使用空间的洁净度等级保持一致，严防气体中的污染物粒子超过规定值，而造成管路系统或洁净生产空间的污染。

洁净厂房高纯气体管道的设计、施工管理，不同于一般工业气体管道，任何一个环节稍有失控，就可能影响输送气体的质量，从而导至无法生产出合格的产品。

3.管道材料选择
将高纯洁净气体输送到各用气点而不被污染，在很大程度上受管路诸多因素的影响，其中管材的选择显得十分重要。

3.1用于输送高纯气体的管道应具备以下性能
a. 管材的透气性要小；
b. 管材内表面吸附解吸气体的作用要小；
c. 内壁光滑、耐磨损；
d. 有良好的抗腐蚀性能；
e. 性能稳定，含碳量低。

3.2管道材料选择
管道材料由设计选定，自行设计时应遵守《洁净厂房设计规范》的有关规定。

a. 能满足上述3.1要求的管材，对于气体纯度在99.999%以上或在空气洁净度等级中1~6级洁净室内时，以316L内壁经电抛光的不锈钢管（EP）为最佳选择，由于施工现场条件限制，管材应在制造厂脱脂、清洗、干燥，并有双重膜包装，对于气体纯度为99.99%的洁净管道和干燥空气管道可选用内壁经机械抛光的304不锈钢管（BA）。

注：316L的国内对应牌号为00Cr17Ni14Mo2
304的国内对应牌号为0Cr18Ni9
b. 阀门及其它附件的选择
阀门及其它附件的材质应与管材选用原则一致，在采用不锈钢管材的管路系统中，不得采用铜材质的阀门，为确保阀门及管道系统的严密性和介质不受污染，应采用两端为焊接连接的无填料波纹管阀或隔膜阀。

对于系统终端采用螺纹连接时，应采用VCR卡套连接；非焊接连接的垫片，对于氢、氧管道应采用金属垫片，其它高纯介质管道可采用聚四氟乙烯垫片，三通、弯头应采用与管材同材质的成品，为适应公司现有自动焊头的施焊条件，订货应注明对颈长L的要求（见下表）
4. 施工程序
管子外径 （mm ） L （mm ） 图示 6~19.05 25.4~63.5 76.2~114.3 ≥36 ≥48 ≥55
图 纸 会 审 工 程 测 定 绘制管段图 设置预制洁净房 材料检查确认 管 段 预 制 现 场 配 管
压 力 试 验 系 统 吹 扫 系 统 测 试 整理竣工资料 交 工
支吊点划线 支吊架制作 支吊架安装
5.图纸会审
图纸会审应着重解决以下问题，为绘制管段图做好准备。

a.图纸是否出自注册设计单位；
b.设计选材能否满足介质纯度、干燥度、洁净度要求；
c.用气工艺设备位置是否最终确定；
d.管道走向应排除与其他管线打架现象，并最终确定走向；
e.各支管三通位置的确定；
f.管道支吊型式及支吊架材质的选定；
g.检测口、吹扫口和放散管（氢气）位置的选定；
h.氢、氧管道防静电接地的型式。

6.工程测定
将土建专业提供的基准标高和基准轴线，用测量仪器移值到安装场所墙柱的适当位置，并作出标识，以此确定管道所处位置。

如与建筑结构发生矛盾时，再与有关方面协商调整，但最终应反映（应）到竣工图上。

7.绘制管段图
7.1凡施工图已提供透视图的，可利用透视图作为管段图，无透视图时应在施工前绘制管段图。

7.2不可将几个管道系统绘制在一张图上，一个小系统，可绘制在一张图纸上，大系统可分段绘制在几张图上，但应标出连接符号。

7.3无论是利用透视图还是自绘管段图均应标注各管段直径、长度、标高和阀门、三通、法兰等的位置，还应分别标出预制组件的焊口（即死口）和现场焊接的焊口（即活口）位置，并在图中顺序标出焊口号。

7.4图中标注的各项尺寸应是现场实测的尺寸。

7.5对一个系统分段予制的原则是：
a.尽可能减少现场（安装场所）焊接的焊口数，大量的焊接工作尽可能在预制间完成；
b.现场焊接的焊口应设在便于操作的位置；
c.予制组件的大小应尽可能大一些，但不可无限制的大，既要考虑预制房面积的限制，也要考虑搬运安装所经通道和门洞的限制。

7.6洁净厂房内高纯气体管道的预制场所，其洁净要求应与管道安装场所的洁净度要求一致，否则将很难控制所预制的管道不受污染，因此预制房的搭建是不容忽视的。

管道可能安装在不同洁净等级的房间，应按安装场所的最高洁净等级的要求来搭建预制房。

7.7预制房应尽可能在厂房暂不使用的房间内搭设，当不具备这种条件时，可就近先搭设符合挡风挡雨要求的临时建筑，再在其内搭设临时预制洁净室（房）。

预制房的长、宽、高应能满足预制工作的要求。

一般宜采用长×宽×高=7.2米×3.6米×2.2米的规格，用防静电厚塑料膜围护，采用FFU 或高效过滤器及低压风机用风管连通（要有调节阀，以获得必要的室内正压），完成上送风、下侧四周排风的空调系统。

室内要有充足的照明。

8.材料检查确认
本检查为在现场接收管材、零部件时，验证是否满足订货书要求而进行的外观检查和确认。

8.1供检查的环境
到货的材料应是有双层薄膜包装的洁净材料。

材料从接收开始，不得受到污染。

a. 外包装完好情况的检查，在非洁净区进行，但在折除外包装后应立
即搬入洁净厂房或预制加工洁净房内；
b. 内包装的开封必须在洁净室或预制加工洁净房内进行，以确保材料不受污染。

检查完成后，对暂不用的材料应立即重新用薄膜袋包装密封并置于洁净区妥善保管。

8.2检查对象
a. 管材
b. 管子附件（三通、弯头、变径管等）
c. 阀类（阀门、减压阀等）
d. 计器类（压力计、压力传感器、压力线圈等）
e. 设备类制成品（筒、箱、阀盒等）
8.3检查项目
○：全数检查
△：抽查5%
×：不检查
8.4外观检查和质量要求
8.4.1管路系统的管材、阀门和所有附件，必须严格按设计要求选购，不得随意更改或代换。

8.4.2管材到货后应置于室内精心保管，杜绝露天堆放、日晒雨淋。

8.4.3到货的管材，两端应有塑料密封帽密封严密，无破损和脱落；有双层塑料薄膜密封包装，不得有破损。

8.4.4阀门、管件应有塑料袋密封包装，无破损。

8.4.5管子、阀门、管件等，使用前按10.1、10.2、10.3的要求切实进行下列外观检查：
a.管子直径、壁厚符合订货要求，且壁厚均匀；
b.管子应平直、圆滑、无局部凹陷、无压入物、无刮伤、碰伤和挤压等缺陷；
c.无裂纹、缩孔、折叠、重皮和凸筋等缺陷；
d.无锈蚀、锈斑等痕迹；
e.内表面的粗糙度是否符合设计要求，螺纹是否有损、保护是否良好；
f.内表面是否有尘埃、油脂，确认管子是否已经净化处理；
g.内面电抛光薄壁不锈钢管的进货要有出厂合格证书和相关材质证明。

当进货的管材受到质疑时，应抽取各种规格的管材，在管子的任何部位，随机切下60mm长的管段，并沿轴向剖开，在显微镜下对照样板验证内表面的相对粗糙度Rmax是否符合设计要求，是否与出厂文件中所标注的内容与精度相符，净化处理是否符合要求；
h.查看管子外包装和管端密封帽是否有效；
i.法兰的密封面应平整、光滑，不得有毛刺及径向沟槽，凹凸法兰应嵌合准确，凸面的高度不得小于凹槽的深度；
j.非金属垫片应质地柔软、无老化及分层现象，表面不得有折损及皱纹等缺陷；金属垫片表面不得有裂纹、凹槽、毛刺、径向划痕及锈斑等缺
陷。

8.5不合格品的处置
经检查若不能符合质量要求时，应予退货或经商定留作降级使用。

8.6验收后的保管
经检查验收后，在规定的仓库或现场妥善保管，材料库应是专用库房，不得和其它物资混放，管子、管件、阀门要分类保管。

9.保护气体的供给和管理
9.1气体供给装置
保护气体为高纯氩气，其纯度指标不得低于管道系统要求的纯度，氩气的供给采用低温液化气容器或高压瓶装氩气。

系统装置见下图（其中虚线框内的装置，在采用液氩时才配置）：
蒸
发
器
9.2供给管理
9.2.1在供给联箱上安装水分计，以确认、记录气体的供给纯度
9.2.2保护气体供给开始后，保持连续通气，以确保配管内的纯度。

9.2.3流量控制
a. 焊前吹除可参照下图选择流量和吹除时间
5 10 15 L/min
c. 施工过程中，间断作业时（如夜间），仍应保持一定的通气量，可按焊接通气量的1/4通气。

9.3气体供给管理记录
定期检查气体供给情况：
a. 供给联箱：气体纯度（水分）、供给压力，并记下记录时间；
b. 气瓶：剩余量、压力、使用情况，并记下记录时间。

10.管段预制
10.1预制环境及其管理
10.1.1为保持预制件的洁净度，管段预制应在预制洁净室内进行
10.1.2为保持预制环境的洁净度，以下各条规定应每日进行一次检查，并保持记录。

a. 按拟定的必须的室内洁净等级，保持FFU运转正常，工作有效；
b. 作业人员应着洁净服、洁净鞋、洁净帽、洁净手套进行作业；
c. 洁净服、洁净鞋、洁净帽要经常保持清洁；
d. 洁净室内由专人进行作业，作业人员最多为6人；
e. 洁净室内设专用吸尘器，作业中如产生尘埃，应彻底清扫，作业完后必须全面清扫一次；
f. 洁净室内必须设置灭火装置，至少应设置手轮式二氧化碳灭火器二个；
g. 洁净室内不得堆放与预制加工无关的物资；
h. 下班时必须进行检查，并切断电源。

10.2管子切断
10.2.1切断机具
a.小管径（φ6~12.7mm）不锈钢管用管子割刀；
b.大管径（大于φ12.7mm）不锈钢管用GF锯。

10.2.2切断要求
a. 使用专用固定夹具实施切断作业；
b. 进行管子切断作业。

要有不低于系统输送介质纯度的氮气或氩气经过滤器通过管内，确保管内洁净度；
c. 使用管子前，不得过早提前开启端部封帽；
d. 切割好的管子要放置在货架或管子专用搁架上。

10.3管子剖口加工：见下图
采用成品弯头。

10.4.2加工要求
a. 小管径弯头的弯曲半径R应等于或大于管外径的5倍；
b. 弯头加工，要在管端用密封帽保护的状态下进行。

10.5焊接
10.5.1焊接采用整套全自动钨极氩弧焊接设备，无焊丝自熔焊接，其工艺详见企标《电抛光薄壁不锈钢管焊接工艺标准》
10.5.2焊接工作应由经过培训合格的人员担任
10.5.3焊接参数的设定，应执行“作业指导书”，经试焊，其焊口经焊接指导者和检验员确认符合质量要求时，才能从事该规格管子的正式焊接，中途不得任意改变参数。

10.5.4每天上班施焊作业前都要进行试焊，直至合格才能从事当天的焊接工作，并保留合格的试件。

10.5.5每焊完一个焊口，应用细不锈钢丝刷（φ0.25mm不锈钢丝，刷丝整体高度15mm）趁热时清除表面痕迹。

10.5.6焊接用的钨棒规格应与焊头、管子外径相匹配，钨棒起弧端与管外壁间距离应在0.75mm~1.75mm范围内（见附录3）。

10.5.7焊前应用氩气彻底吹除，调整到焊接通氩量后，在施焊过程中要始终保持氩气流通。

10.5.8管段焊接完成后，立即加盖密封管帽。

11.现场配管施工
支吊架安装无误后，将预制好的管段及当日需用的直管搬入安装现场，上架、调整、组对、通氩、点焊、自动焊接。

11.1配管施工顺序
确认作业场所的环境状态
预制的管段和直管上架、调整、组对
按各焊口的焊接顺序，自上流端通入保护Ar
对大于φ12.7的管道对接实施点焊
制成焊口样品，以确认焊接参数
自上流端开始实施自动焊接
进行焊口外观检查
11.2确认作业环境
11.2.1场所
下列气候场所，原则上不能进行配管施工作业。

气温：-10℃以下
湿度：90%以上
风速：对风速超过1m/s的环境要有防风对策
11.2.2保持作业环境的对策
a. 设置局部洁净单元在现场配管施工环境很差的场合，为保证焊接部位的洁净度而设置局部洁净单元（如焊接套筒）
b. 防风对策为挡风和维持周围环境而设置挡风板。

强风场所，由现场监督人判断，中止施工。

c. 检查脚手架现场配管施工用的脚手架，不安全时，要进行加固。

11.3配管安装调整
支吊架安装完成后，将预制好的管段和当日用的直管搬入现场，顺序上管架安装、调整好标高，注意在焊接前不要取下两端的密封帽。

11.4通保护氩气
11.4.1取下调整好的管子的上流端部的管帽，同时安上带小孔的管帽（或在原管帽上划一小孔），通入保护氩气。

保护气体入口保护气体出口
11.4.2取掉下流端管帽
保护气体入口
11.4.3管与管的对接
保护气体入口管子对接
护氩气；
e.每点焊完一个焊口后，待表面温度降低，重新贴一密封带，正式焊接时再撕下胶带，直接用自动焊头固定实施焊接；
11.6自动焊接条件的确认
11.6.1焊接试件的作成
为获得自动氩弧焊接的良好效果，在正式焊接前作成合格的试件，获得最佳焊接参数。

11.6.2试件作成要领
a. 每逢下列情况应焊出合格试件，才能正式焊接。

•作业日的上午、下午开始作业前（一日二次）
•配管口径、壁厚、材质、管件改变时
•作业中产生缺陷时
•焊机本身的条件、状态改变时
b. 作业者必须经本专业BA、EP管配管自动氩弧焊接的培训，持证上岗。

c. 质量检验人应是经培训合格的本专业技术、检验人员或外国专家。

11.6.3记录
根据焊机的特性，编制出各种管径、壁厚的基本焊接参数表，以该参数为基础，设定试件的焊接参数，在焊接试件的过程中，可根据焊口存在的缺陷，调整焊接参数，直至焊接出合格的焊口，此时得出的参数，作为正式施焊的参数。

a. 配管焊接施工管理记录
将配管焊接参数记入施工管理记录（含基本焊接参数、试件）。

b. 试件检验表
作成每件试件的检验记录和试件一并保存。

11.7自动氩弧焊接
11.7.1焊接条件确认后，自系统上流端逐个焊口进行焊接。

b.直线性好；
c.整个园周焊口成形均匀一致；
d.焊口内侧平直、光洁，外侧环状波纹均匀美观（允许有细微的凹状或凸状）；
e.无可见的瑕疵、疵点、裂纹、气孔、夹渣等现象；
f.无斑渍、氧化。

12.压力试验
12.1洁净厂房内的高纯气体管道不允许采用水压试验，只能采用气压试验。

气压试验压力应为设计压力的1.15倍（真空管道的试验压力应为0.2MPa）。

但当管道的设计压力大于0.6MPa时，必须有设计文件规定或拟定试验方案经建设单位同意，方可进行气压试验。

12.2试验介质除危险、易燃气体管道（如氧气、氢气）采用高纯氮气外，其它介质管道（如氮气、氩气、干燥空气等）可用本底气体或高纯氮气进行试验。

12.3压力试验时，应逐步缓慢增压，当压力升至0.2MPa时，暂停升压，进行一次全面检查，如无压降和泄漏现象，再将压力升至试验压力的50%，如未发现异样情况或泄漏，继续按试验压力的10%逐级升压，每级稳压3min，直至试验压力。

稳压10min，将压力降至设计压力，停压时间应根据查漏工作需要而定，以设计规定的发泡剂检验，无规定时，用中性皂液检验，无泄漏为合格。

12.4气密性试验
气密性试验介质，与压力试验相同。

试验工作可在压力试验结束后连续进行，试验压力为设计压力，试验时间为24小时，实行24小时连续监视，试验开始就要记录起始压力值和起始环境温度及有关情况，然后每隔1小时检查记录一次。

检查重点是焊口、阀门填料函、法兰、丝扣连接处等，用发泡剂检查，最终考虑环境温度变化等因素。

无压力降、无泄漏为合格。

12.5泄漏性试验
a.高纯气体管道中属于危险、易燃气体的管道必须在上述试验结束后，进行泄漏性试验，但上述试验结束后未经拆卸的该类管道系统可不进行泄
漏性试验；
b.试验介质宜用氮气；
c.试验压力应为设计压力；
d.泄漏试验可结合调试工作一并进行；
e.检验重点为阀门填料函、法兰或螺纹连接处等，以发泡剂检验不泄漏为合格。

13.系统吹扫
压力试验结束后，投运之前，应用上述试压用的同种高纯气体对输配
扰动，从而使系统中的杂质重新分布，又由于系统中存在着滞区，滞区中的滞气不易甚至不能被吹扫气流所扰动，只有完全依靠浓度差为动力，以极缓慢的速度向洁净的本底气体扩散，逐步降低杂技的浓度，经过较长时间的吹扫，从而将杂质逐步裹带出系统。

这种方式对于不锈钢材质的高纯气体管道效果尤为明显。

13.2间断吹扫方式这种方式适用于大系统，由于阀门多、连接件多，管路系统分枝复杂，所以整个系统的滞区也多，对这类系统仅采用连续吹扫方式，既费气又费时，效果也不太好，而采用间断吹扫方式，即“加压—泄压”的方式，效果要明显得多，即将本底气体自系统起始端导入，使整个吹扫系统达到允许承受的较高压力，以较高速度冲刷系统各处，造成较强烈的扰动，滞区的滞气得以重新分布，然后快速泄压，使系统压力接近大气压。

再重新“加压—泄压”，返复进行6~8次，即可取得显著的效果。

13.3以上吹扫的真实效果只能由“纯度测试”得出，因此，该吹扫工序可视为“纯度测试”前期工作，亦可在“纯度测试”时进行。

14.系统测试
系统测试项目主要有尘埃颗粒检测、水分（露点）检测、氧分检测、油分检测等，需要做哪些项目的检测、要求达到的指标，应以设计文件为依据，或由建设单位根据工艺要求在施工合同中提出。

常做的检测项目的检测要求如下。

14.1露点检测
14.1.1可采用目视露点仪或其它类型的精确度不低于±3℃的电子数字露点仪。

14.1.2若采用目视露点仪，必须严格遵守《电子级气体中痕量水分子测定
法—目视露点法》SJ2799-87；采用其它类型的露点仪，必须严格遵守相关的操作手册。

14.1.3应检测在大气压下，气体中的水蒸汽达到饱时的温度，若仪器测量值为非大气压下的压力露点，则应换算成大气压下的露点温度。

14.1.4采样管应用小口径电抛光不锈钢管或厚壁聚四氟乙烯管，用焊接或VCR接头连接，确保严密不漏。

14.1.5调节流量应使用死空间小的不锈钢阀门。

14.1.6检测前，系统应经过充分吹扫。

14.1.7采用目视露点仪时，至少应取三次测定值的算术平均值作为分析结果；采用其它类型露点仪时，应待显示数稳定3min后，读取测定值。

露点、含湿量、绝对温度换算表见附录1
14.2颗粒检测
14.2.1采用采样量大于0.1CFM的高压激光粒子计数器或配有专用高压扩散器的激光粒子计数器检测，粒子计数器的最小粒径及粒子通道须满足检测要求。

14.2.2采样管采用小口径电抛光不锈钢管（避免使用易吸附气体、尘埃的非金属管），用焊接或VCR接头连接，确保严密不漏。

14.2.3采样管越短越好，检测0.1~1μm粒径时，采样管长不应超过15m；检测2~ 5μm粒径时，采样管长不应超过3m。

14.2.4采样管、高压扩散器，使用前应经充分吹扫。

14.2.5对于使用前需要预热的粒子计数器，应经一定时间的预热。

14.2.6每个用气点采样一次，最小采样量由下试计算：
最小采样量=20/级别浓度上限
例：某系统设计要求≥0.3μm，颗粒度＜3个/L
则最小采样量=20/3=6.67L
应选用有0.3μm粒径通道的粒子计数器作最小6.67L的采样测试。

附录1
露点、含湿量、绝对湿度换算表
附录2
洁净室及洁净区空气中悬浮粒子洁净度等级
附录3。