一、概要
實驗室或工廠純水管路系統(tǒng)在設計生產(chǎn)過程中，核心工藝/設備(除鹽系統(tǒng))的選擇是關鍵，輔助工藝/設備(有機物去除，脫氣系統(tǒng))的運用也越來越定式化。隨著大規(guī)模集成電路(IC芯片)行業(yè)的快速發(fā)展，超純水設備的終端管道設計和材質(zhì)選擇，乃至整個系統(tǒng)的管道設計和材質(zhì)選擇越發(fā)受到重視且要求日益嚴格。
中國電子行業(yè)超純水國家標準
二、超純水設備管道材質(zhì)
超純水系統(tǒng)管道材質(zhì)選擇，要考慮內(nèi)部和外部的問題，內(nèi)部就是水質(zhì)對管路的腐蝕和管道材質(zhì)微量元素析出，外部就是運行環(huán)境。目前超純水系統(tǒng)中最常用的管道材質(zhì)有如PVC、不銹鋼、ABS及PVDF等。
(一)PVC管
PVC管是純水系統(tǒng)中最主要也是最常見的管道，它具有良好的耐腐蝕性能，可以承受高純度的水流，確保水質(zhì)不受污染。PVC(聚氯乙烯)是氯乙烯單體(VCM)在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑或在光、熱作用下按自由基聚合反應機理聚合而成的聚合物。
1.UPVC(硬質(zhì)聚氯乙烯)管
UPVC以PVC原料加入一定量的固體添加劑(無增塑劑)組成的混合物，稱之為硬質(zhì)聚氯乙烯(簡稱UPVC)。我們通常講的PVC管道，一般指的就是UPVC管道。
2.CPVC(氯化聚氯乙烯)管
CPVC是由聚氯乙烯(PVC)再次氯化改性而成的高分子材料，PVC樹脂經(jīng)過氯化后，氯含量由56.7%提高到63-69%，使化學穩(wěn)定性增加，純水設備從而提高了材料的耐熱性、耐酸、堿、鹽、氧化劑等的腐蝕;其熱變形溫度和機械性能均高于UPVC許多。
兩者在水處理工程中都是常見的管道材質(zhì)，相對于UPVC而言,CPVC的耐高溫耐腐蝕能力更強,但是價格也略高。UPVC(管道)的管壁相對光滑，排水阻力較小，在一般情況下性價比更高，常用于純水設備的預處理及反滲透階段。
3.clean-PVC(高潔凈PVC)管
Clean-PVC也叫HP-PVC(高潔凈PVC)，原料為PVC的改性，也叫脫油聚氯乙烯，顏色為深黑色，專門用于電阻率15-18M超純水的輸送。
超純水在制備超純水后，要求輸送管道不能有析出物對超純水形成二次污染，否則將導致被清洗的芯片或電子設備受到污染而報廢。金屬管道不可避免有金屬離子析出，只有塑料管道較少(塑料材質(zhì)管道需要控制TOC析出)。此類管道大多是安裝在純水車間的純水設備及純水車間到各用水車間上，連接方式也是粘接，需要clean-PVC專用膠水。
備注：CPVC(PVC-C表述更精準)，clean-PVC，clear-PVC(PVC透明管)，三者都可以簡稱為CPVC很容易混淆。所以在超純水系統(tǒng)中，一般終端管道說的CPVC指的是clean-PVC，但是為了防止糾紛，盡量注釋清楚。
(二)不銹鋼管
不銹鋼管也是純水設備最常見的管道之一。不銹鋼在純水設備系統(tǒng)中具有抗腐蝕性好，衛(wèi)生性能高，耐高溫性等特點，所以不管是在應對內(nèi)部水質(zhì)還是外部運行環(huán)境方面都比較有優(yōu)勢。但是，受限于不銹鋼材質(zhì)本身，考慮到金屬析出，一般不選擇不銹鋼材質(zhì)作為超過15M以上超純水產(chǎn)水輸送管道。
常見的不銹鋼管道材質(zhì)為304不銹鋼和316(316L和316LN)不銹鋼。304跟316L不銹鋼的主要區(qū)別為：
①在牌號方面。304不銹鋼牌號為0Cr18Ni9，而316L不銹鋼的牌號為022Cr17Ni12Mo2。
②在成分方面。與304不銹鋼相比，316L不銹鋼所含有的元素更豐富一些。316L不銹鋼降低了鉻(Cr)、碳(C)的成分而增加鎳(Ni)、鉬(Mo)的成分，使得其抗腐蝕性及耐高溫性得到增強。
③在性能方面。304不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕及耐高溫性能;加工性能較好，韌性佳，在使用溫度-196℃～800℃條件下不會產(chǎn)生熱處理硬化現(xiàn)象;具有良好的加工性能和可焊性;與304不銹鋼相比，316L不銹鋼防銹性能更優(yōu)秀，尤其可在苛刻條件下使用比如海水或化工環(huán)境。
④在成本方面。316L不銹鋼比304不銹鋼的成本較高。
304不銹鋼跟316L不銹鋼材質(zhì)對照表
在純化水設備中，一般二級RO產(chǎn)水前的裝置采用304不銹鋼材質(zhì)，二級RO產(chǎn)水后的裝置可采用304或316L不銹鋼材質(zhì)。而注射用水設備在高溫系統(tǒng)中管道內(nèi)容易產(chǎn)生紅銹，為提高系統(tǒng)抗腐蝕能力，設備一般采用316L材質(zhì)而不是304材質(zhì)。
(三)ABS管
ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)管，具有耐熱性良好，能抗腐蝕等特性，而且無毒無味，衛(wèi)生干凈，但傳熱性能差，不適合有陽光暴曬的地方。在純水設備應用場景中和UPVC管道高度重合，價格略高于UPVC管道。
(四)PTFE和PVDF管
PVDF和PTFE都是熱塑性材料，它們的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)不同，因此具有不同的用途和優(yōu)缺點
PVDF是聚偏二氟乙烯的縮寫，與聚四氟乙烯(PTFE)非常相似。PVDF比PTFE更堅韌，更抗沖擊其強度更高。PVDF的耐化學性很好，可以在許多化學品中使用，易于成型和加工，適合用于制造容器、管道和閥門等工業(yè)設備。此外，它還具有良好的耐熱性，可承受高溫高壓環(huán)境，適用于超純水輸送、高性能電線電纜、氣體儲存等場合。
PVDF
PTFE是四氟乙烯聚合而成的聚合物，非常著名。它是一種惟一能與氟化氫共存的聚合物，也是惟的能夠在氧化氫中溶解的熱固性塑料。PTFE有很好的耐腐蝕性和抗粘性能，可以承受極低溫度，同時具有極高的絕緣性能和化學穩(wěn)定性。因此PTFE廣泛用于周轉(zhuǎn)容器、化學流量計、膜過濾器和密封件等使用材料高要求的領域。
總之，PVDF和PTFE在不同的領域應用廣泛，具有各自獨特的優(yōu)點。選擇材料應該根據(jù)具體的工程需求和物理狀況進行評估，以選擇最合適的材料。PTFE比PVDF價格更高，雖然后者相對于clean-PVC已經(jīng)貴了2-5倍。
三、Clean-PVC 和PVDF的到底怎么選?
通過上述信息匯總，我們對超純水設備的管道材質(zhì)選擇有了一個簡單的概念，基本匯總?cè)缦拢?/p>
預處理階段：UPVC/ABS/304不銹鋼管
反滲透階段：UPVC/ABS/304/316L不銹鋼管
純化水：316L不銹鋼/clean-PVC/PVDF管
超純水：clean-PVC/PVDF/PTFE管
當下國內(nèi)客戶在15M以上超純水輸送階段選材大多選用clean-PVC或者PVDF材質(zhì)管道。高手之間比的就是內(nèi)功，我們來看一下超純水階段最關鍵的管道析出物對比，客戶根據(jù)自身需求選擇合適自己的管道。
PVDF和clean-PVC析出物對比表
備注：雖然超純水設備客戶大多都財大氣粗，但是考慮到很多應用場景都會涉及到循環(huán)管道，管道的使用量動輒好幾百米甚至幾千米，成本因素也是參考標準之一。
