UHP气体管道材料介绍（转自）

原文来自于材料供应商

A 超纯,洁净管道系统

    20 多年前,半导体,集成电路,生物制药行业输送纯净介质(气体)的管路采用的管道还是普通的不锈钢管道,虽然管道的材料和安装成本较低,但良率(合格率)却很低。更严重的问题是:随着芯片集成度的提高,线宽的越来越小,对传输气体和介质的管路提出更高的要求,管路的质量成了制约芯片产量和集成度提高的瓶颈。就在那时,日本东北大学的一位教授就这些问题前往美国的一家芯片厂调研,针对这些问题,他联合日本的神户特殊钢厂共同研发适合传输高纯超高纯气体的不锈钢管道,经过多次研制,{zh1}成功研制出精炼母材经过特殊冷轧的BA 管(光亮退火不锈钢管),后在此基础上,又发明了EP 管。通过对管道系统的改进，芯片集成度，产量有了极大的提高，高科技产业在最近几年有了飞速发展。

B 超纯,洁净管道系统的真正含义

    半导体,集成电路,生物制约行业输送纯净介质(气体)的高纯管路是一种综合考虑组织安定性,耐蚀性,加工性的{zy}化不锈钢管。要确保系统中立,我们要强调表面粗糙度Ra 值和自身的洁净,使颗粒发生和堆积滞留得到有效抑止。为了确保可焊接性及焊接质量,要求保证尺寸公差,母材的化学成分.这样才能确保在焊接时降低烟气的发生,颗粒的产生及提高焊接部位的耐蚀性和平滑性。总而言之, 高纯管路既要有漂亮的外表 (外在的纯净), 又要有货真价实的材质 (内在的纯净)。

    1、外在的纯净,有别于传统不锈钢管道内外表面灰蒙蒙,凹凸不平的感觉,现在的超纯,洁净管道不仅有锃亮的外表,同时也有较好的内表面粗糙度, 以确保管道系统对传输的介质保持中立以及保证{zj0}的彻底吹扫及清洗性能, 现在工程师及技术人员常常提及的表面粗糙度Ra 值就是对管道系统内表面粗糙度的基本要求。为了确保自动轨道焊接的质量和效率,尺寸公差当然也是最基本的要求。

    2、内在的纯净指纯净的材质:真正意义上的超纯, 洁净管道仅有漂亮的内外表面是远远不够的,对管道系统的材质也有非常苛刻严格的要求,无论对化学成分和机械性能都有一定的定义。所以我们提到的纯净管道是由纯净的316L 制成,指不锈钢中的不纯物尽量降到一定范围内,非金属夹杂物以及气体成分控制在最小极限。

C 超纯, 洁净管道系统的制造

    1、母材的冶炼：常规的不锈钢是通过电炉溶解(EF)而成的。对化学成分有一定要求的话,还需要通过氢氧脱碳(AOD)或真空脱碳(VOD),通过这种精炼方式的材料化学成分在规定的范围内,特别是C, Mn, Si, P, S 等有害化学成分降到{zd1},才符合用来制造上述管道系统的母材(SINGLE MELT)。采用真空脱碳(VOD)制造的不锈钢坯,又经过真空电弧再溶解(VAR)处理,使得材料纯度更高并且不出现偏析,其性能特性更为优异,这种材料又称316L VAR(V1).用VOD材料,先用真空感应熔炼(VIM),然后再经过真空电弧再溶解(VAR)处理,通过这种特殊精炼方式使得材料的C, Mn, Si, P, S 及H,O 降到{zd1}, 这种材料又称VIM+VAR(V2)。由于精炼和特殊精炼的技术难度大,目前仅有日本极少数工厂拥有这种技术,如KOBE(神户特钢),新日铁的山阳特钢(SANYO),住友钢铁(SUMITOMO)等, 瑞典的SANDVIK 有AOD 和AOD+VAR 冶炼。所以市面上真正的VIM+VAR 的材料几乎全部都是由日本工厂生产的。由上述精炼和特殊精炼方法得到的母材（母管，棒材和板材）就是生产高纯管阀件的基础材料。目前市场上质量较高级的管阀件均由上述工厂提供母材。

    2、BA 管的轧制：BA 管是由日本工厂给出定义的,按这个定义:不锈钢管经过特殊冷轧表面粗糙度在特定值以下经光亮退火(BRIGHT ANNEALED)而成。xx的BA 管表面形态是退火态，没有经过任何机械或其他方式处理。经过机械抛光和其他方式处理{zh1}也光亮或表面粗糙度在特定值以下并非是真正意义上的BA 管。到目前为止,世界上有能力用特殊冷轧方式制造2”以上大口径薄壁BA 管只有日本3 家工厂(KOBE,SUMIKIN和KUZE)。2”以下批量制造BA 管除日本上述3 家外,还有日本的TSK,DAIDO.英国的FINETUBE,瑞典的SANDVIK,美国的PLYMOUTH.为了降低成本,现在市场上流通的1”以上大口径管道中的绝大部分并非由真正的BA 管制成,一般都是由焊管经机械抛光或其他方式处理制成的“准BA 管”。

    3、表面处理和清洗包装：BA 管经过超声波清洗，包装后便成为BA 管成品。为了更进一步提高管道内表面的粗糙度以及耐蚀性，用BA 管经过内表面电解抛光方式得到的管道叫EP 管。在细长管内要完成高质量的电解抛光需要有专门“Know-How”,目前拥有这种“Know-How”技术的厂商有欧洲的Dockweiler (Henkel),Sandvik(Calmo),日本的三爱(3A),以及美国的(AMI)。

C 超纯,洁净管道系统的制造商

    真正有能力提供高纯母材的工厂全球也只有为数不多的几个工厂,而且几乎全在日本,有能力进行特殊冷轧制造BA 管的工厂也不超过10 家（绝大部分也在日本）。由此，我们会发现市面上的所有品牌中仅有KOBE和SUMIKIN 是既有能力进行精炼和特殊精炼，也有能力进行特殊冷轧并制成成品BA 管（具有一贯生产能力）的二家工厂。KUZE 和PLYMOUTH 等虽无母材精炼和特殊精炼能力（不生产母材），但有能力进行特殊冷轧。除此以外，其他所谓的厂牌最多是一个“表面处理”工厂或者是一个“库存商”。就像有能力加工制造芯片的厂商很多，但有能力制造芯片母机（例如光刻机）却不多。很多所谓的高纯管道厂商二头看人脸色，原材料（BA 管）看母材生产厂的脸色，产品看客户和市场的脸色，担当着非常难堪的角色。二十年来，有些公司跌跌撞撞还在苦苦挣扎，有些公司訇然倒地早已无声无息（如AMI），还有些公司如昙花一现来去匆匆。

D 超纯,洁净管道系统的价格

    由于在母材冶炼，管道轧制，表面处理方面的技术垄断及工艺的复杂性，造成真正的高纯管路系统价格成本的高居不下。10 年前，{zpy}的BA 管至少在10USD/M，{zpy}的EP 管接近20USD/M，近几年由于生产规模的扩大，价格有所降低，但毕竟这方面的生产技术控制在少数工厂手中，xx产品的价格下调是非常有限的。我们会发现目前大多数产品价格仅为10 年前的一半左右，很多产品的价格接近甚至低于工业级产品，仔细去了解一下，我们发现很多产品并非xx的产品（但是这些产品却是xx的“xx”品牌），很多是偷工减料的，如有的原材料是普通的不锈钢，母管并非真正的BA 管，加工和检测工艺也被简化了。

E 超纯,洁净管道系统的神秘性

    在生物制约厂如果用镀锌管来输送介质是无法想象的,但事实上,我们目前每家每户每天生活用水都是用镀锌管来输送的。现在如果用一般的不锈钢管来输送气体介质也是无法想象的，但20 多年前输送纯净介质(气体)的管路采用的管道还是普通的不锈钢管道。

    现实中的工程师们很多往往缺少理智，建一个芯片厂无论什么系统，都要用价格昂贵的高纯管路系统（很多都选用EP 级，而且要选用最贵的品牌），似乎如果不这样用就无法生产出合格的芯片来。所以对那些象印钞厂一样的芯片厂，他们的设计往往是“尽善尽美”，用{zh0}的高纯管路用于哪怕是用工业级都没有问题的系统，这样他们的预算就成了一个天文数字。这些善良的工程师们把这些管路系统神秘化了。由于神秘，他们也失去了独立的思考和判断，除了崇拜，就是迷信。现实毕竟是现实，“摩尔法则”使电子产品的价格（无论芯片还是LCD/TFT）每隔一段时间降低一半,如果善良的工程师们还是以美好的愿望用天价的高纯管路系统生产出天价的电子产品，那市场也会将他们的产品象供奉神仙一样将他们的产品束之高阁。终于，很多工程师开始觉醒了，发现原来的很多设计存在严重的“质量过剩”，他们开始优化科学地设计高纯管路系统：在合适的场合用合适的材料！这并非简单地“从终点又回到起点”，重复20 多年前的原始工作（采用原始的普通不锈钢管道系统），这是市场竞争法则的结果。在高纯管路系统方面，也印证了“摩尔法则”，总体性能上升了，但价格成本却下来了。

F 超纯,洁净管道系统的市场新格局

    就像伟人走下神坛是凡人一样，随着我们对高纯管路系统了解的不断加深，超纯,洁净管道系统不再象以前那样神秘。市场也永远遵循竞争法则：适者生存！那些拥有核心技术的厂商，因为在关键的重要的场合非要使用他们的产品，尽管他们价高和寡，但他们仍然可以勉强生存。他们要提高市场占有率，关键要在不降低产品质量的前提下，通过优化和改进工艺来降低生产成本，同时降低利润率。那些没有核心技术的厂商，因为没有资格价高，所以只好不断地用降价来维持生计。他们的“准BA 管”“准EP 管”还有市场，只不过要不断地削减成本，因为他们的产品面临当地产品的竞争（事实上，他们的产品与当地产品相比除了LOGO 不一样之外没有太多的区别）。在上月美国旧金山举行的SEMICOM 展上,有很多来自美国一家洁净管道,管件生产厂的职员前往日本,韩国厂商的展台寻找就业机会,原因是美国半导体业非常不景气及公司在全球的业绩不佳,为了降低成本,削减美国的业务,所以大规模地栽减美国当地员工.据说,该公司在韩国的生产业务(韩国工厂的EP 旧生产线系早已倒闭的AMI 生产线)已大于美国本土的业务,该公司仅是名义上的美国公司. 该公司不生产母管, 只做后道处理( 清洗和包装等), 原来的母管从SANDVIK,PLYMOUTH,KOBE,RATH等工厂采购,现为了降低成本,很多母管改从韩国,台湾等地厂商采购（母管不再强调要用纯净的316L 材料）。据了解,前段时间,该公司还派人前往中国国内考察不锈钢管道工厂,希望能尽可能地降低采购成本。基于适者生存的市场竞争法则,很多市场上耳熟能详的品牌有的偃旗息鼓，悄然退出竞争，如美国的AMI,有的被其他公司收购，如BENKAN 被KITZ 收购，CARTEN 被FUJIKIN 收购，EVAL 和VERIFLO 被PARKER收购，MOTOYAMA 被HAM LET 收购，当然还有不少仍在苦苦挣扎。还有一些以前我们没有听说过的品牌，如韩国的TK，他们凭籍着在阀门管件方面的生产经验，生产规模以及对高纯管路系统产品的准确理解，努力扩大生产规模，降低生产成本，在最近的几年中成了这个行业中的一匹黑马，脱颖而出，无论在产品销售规模还是销售额方面都遥遥{lx1}于同行。