純水是電子、電力、醫藥、食品、石油、化工等工業部門所必須的基礎材料之一，尤其被廣泛使用于電子工業的電子元件、電真空器件、顯像管、半導體器件等生產中。隨著電子技術的迅速發展，對純水的質量要求日益提高，需用量也大幅度增加。面對這種狀況，人們首先把注意力放在采用先進的制造工藝和設備，并輔以科學的管理上面，但往往忽視了另一重要環節——純水輸送系統。該系統如設計不當，就會使使用點處的純水水質大大降低，為此作者想通過對此問題的簡要討論，引起人們的重視。

1 管材選擇

高純水被污染的原因，一是來自外界雜質的引入，二是系統內各種材料中所含污染物的溶出。

因管道材質造成純水水質下降主要有以下兩點：

(1)管道材質中的不純物質溶解于高純水中致使水中陽、陰離子增加、電阻率下降以及TOC增大。

(2)因管道內壁不光滑及接頭、閥門等原因造成細菌滯留繁殖以及其他顆粒的聚積，致使水中微粒增加。

為了減少上述不利因素的影響，應選用可萃性低、內壁光滑的管道并盡可能減少接頭及管件的凹凸不平。當然也要根據純水水質的級別進行選材，并注意材料的價格等，要統籌兼顧。

根據材質的不同，高純水配管主要可分為有機系配管和不銹鋼配管兩大類。 有機系配管的品種常見的包括聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯(PP)，丙烯腈-丁乙烯-苯乙烯(ABS)，聚偏二氟乙烯(PVDF)等4種。

 

有機配管材質對高純水水質的影響，目前尚無完整的比較資料及可靠的測試數據報道。各國有各自的選用習慣，例如美國多采用PVC管，英國多采用ABS管，而歐洲一些國家則常用PP管。PVDF管大多用于水質要求特別高的純水精處理系統。

目前國內各種管材的使用現狀是：

1.1 PVC管

PVC管是高純水中使用最廣泛的管道材料，普遍引進美國SPEARS公司的SCH80PVC管道(SCH80為SCHEDULE NUMBER80的簡寫，為美國標準管子號)。由于PVC管采用承插粘接，故對管外徑公差要求較嚴格，它的另一個弱點是不能耐臭氧(O3)和高溫，使用時要引起足夠的注意。

1.2 PP管

PP管盡管在常溫下各種雜質溶出量較低，亦能耐一定的溫度，但隨溫度的上升，Na+、SO2-4溶出量成倍增加。國內尚無可用于純水的PP管，許多引進項目中采用國外的PP管。

1.3 ABS管

ABS管在純水系統中已有一定范圍的使用，國內亦有廠家生產DN15～DN150的ABS管道、閥門及配件，但對它的評價各說不一，尚未定論。因此，訂貨和安裝前務必要對廠家產品質量認真檢驗。在使用中，從英國ALGA公司引進的純水系統多數配套ABS管。

1.4 PVDF管

目前普遍認為PVDF管在商品有機配管中是性能穩定且對純水水質污染最小的管材，特別具有耐溫、耐H2O2、O3和耐UV照射的優點。最大的不足是價格昂貴，為PVC管的5～10倍，因此目前僅用于純水精處理系統的管道中，現國內個別合資和獨資集成電路工廠中已有使用實例。

1.5 不銹鋼配管

不銹鋼配管材質通常選用0Cr18Ni9(304L)和00Cr7Ni14Mo2(316L)兩種牌號。它們之間的主要區別在于后者加入2%的鉬，從而在技術性能上比前者優越，特別對非氧化性酸和熱的有機酸、氯化物的耐腐蝕性比單純的鉻、鎳不銹鋼要好得多，抗孔蝕能力也會大大增強。

無論選用哪種牌號的不銹鋼管，均應進行表面處理，以減少金屬溶出量和提高內表面光潔度。特別對焊縫處必要時應進行酸洗和鈍化處理。 目前，在水質級別不太高的大型電子純水系統(如彩色顯像管生產線)大多采用304L不銹鋼管，而在醫藥工業高純水系統均用316L不銹鋼管。

2 配管設計的特點

純水輸送和分配管道系統是整個純水系統的重要組成部分，該系統將中央純水站制出的高質量純水以盡量小的水質降幅輸送給每一個使用地點。但由于水的純度很高，極易受到污染，而用水點較分散又無規律且變化幅度大等，給純水的盡可能的保質輸送帶來相當大的難度。目前配管設計中出現的兩大難題是：

(1)如何保持較高的管道設計流速，即在管道系統壓力損失允許的情況下管內流速盡量大，以防管內細菌繁殖和微粒沉積。

(2)如何防止純水管道系統內產生滯水、短路和逆向流動現象。

經過不斷地探索和實踐，現從設計角度提出幾種可供選擇的途徑：

①設計采用純水循環系統，并必須24h連續運行，以杜絕管內產生死水。

②為使運行中無論純水使用多少都能保證純水處于流動狀態，循環附加流量應為設計流量的50%～100%。

③應保證純水管道流速。純水循環干管最小流速宜大于1.5m/s，支管流速宜大于1.0m/s。

④對接使用點支管應盡量縮短，以減少死水管段。有文獻報道支管長度不宜超過30倍管徑長度。

⑤循環管道宜采用雙管布置方式，即有獨立的給水管和回水管的純水循環管道系統。

目前純水循環管道系統的布置常用的有3種：

(1)單管布置方式。

 

這種布置方式在閥門關閉時，支管部分易產生滯留，它將影響其后面管道的水質。同時，當供水區域較大，用水點較多時，由于循環管道過長會造成末端壓差較大。因此，它僅限于在較小的、水質要求不太高的純水輸送系統中采用為好。

(2)雙管布置方式。

 

這種布置方式克服了單管布置方式的缺點。因此對一些大型純水系統，且水質要求較高的場合可采用這種布置方式。

(3)多層廠房純水循環管道系統。

 

應該指出，無論選用哪一種布置方式，在具體設計中都應注意以下兩點：

(1)循環干管布置時應力求靠近每一根支管閥門處，因為該處易產生細菌繁殖、微粒的蓄積和放出、離子及有機物的溶出等，從而使水質劣化的可能性最大。

(2)支管閥門應放在雜質不易滯流的位置，清洗設備在使用中要避免閥門時開時閉，處于常開狀態為佳。以避免閥門開啟時由于管道內有滯留物而使水質受到影響。

3 管道清洗

管道清洗對能否在使用點獲得合格的高純水水質極為重要，水質要求越高，對清洗要求就越嚴格。

管道清洗工作通常包括出廠或安裝前的清洗和運轉調試前的清洗兩部分。清洗液配方視選用管道的材質而有所不同。清洗方式一般采用循環清洗與靜水浸泡相結合。

浸泡是使化學清洗液與鐵銹氧化皮層等充分接觸反應，而循環清洗的目的是利用循環液流動的沖刷作用將被清洗表面的已疏松的雜物和反應剝離的雜物從管道內帶走。

對于管道清洗工作，國內已積累了一定的經驗，并可由專門的化學清洗公司提供服務。以下僅以兩個電子工廠純水輸送系統為實例，分別對不銹鋼管和PVC管的清洗工藝和具體步驟作一簡要討論。

3.1 某彩色顯像管廠純水輸送系統(不銹鋼管)

該輸送系統水質要求電阻率≥10MΩ . cm (25℃)，管材為304L不銹鋼，單管布置方式，循環干管直徑100mm，總長度約1 000m。運轉幾年來，水質滿足了工藝要求。

3.1.1 安裝前的清洗

吹掃 用鋼絲綁扎白布在管內表面來回拉擦，直至管內腔擦凈為止；

脫脂 用四氯化碳原液充入管內，來回循環，除凈管內油漬；

溫水洗 先用2%～3%濃度、溫度為40℃～50℃的洗滌劑或肥皂液在管內進行動態洗凈，洗凈后用40℃～50℃溫水沖洗，沖凈為止；

干燥 用無油干燥熱壓縮空氣或用凈化壓縮空氣吹干，并嚴格檢查是否有污染物；

封閉 用干凈塑料布加入松套法蘭盤之間封口；

酸洗和鈍化處理 對有銹蝕的管、閥件，在溫水洗后應進行酸洗和鈍化處理，并須用自來水沖洗至中性；

脫脂 管道焊縫內壁去掉氧化膜后，應再用四氯化碳脫脂，85℃熱水洗，干燥后密封管口待裝，如發現有銹蝕現象，在干燥前還應進行酸洗和鈍化處理。 酸洗液配方按體積比為硝酸15%、氫氟酸1%、水84%，將管道浸泡15min(溶液溫度為49℃～60℃)。

鈍化液配方按體積比為硝酸5%、重鉻酸鉀2%、水93%將管道浸泡20min(溶液溫度為常溫)。

另外，作為沖洗使用的自來水，其Cl-含量應小于25mg/L，沖洗水流速不低于1.5m/s。

3.1.2 運轉調試前的清洗

在運轉調試前須先對已安裝的純水輸送系統作水壓試驗，合格后方可進行清洗；

使用純水站供應的純水進行沖洗，直至使用點出水達到規定的出水要求。 3.2 某研究所純水輸送系統(PVC管)

該輸送系統水質要求電阻率≥15MΩ . cm (25℃)，管材為SCH80PVC管，循環干管直徑32mm，總長度為250m。通過試運轉，水質滿足了工藝要求。 3.2.1 安裝前的清洗

由于該所采用的PVC管是引進的，因此到貨的管道在出廠前均已清洗后封裝，故一般在安裝前可不考慮清洗，對個別被污染的管件、閥件可采取下列步驟進行清洗：

用1%～2%堿(NaOH)溶液刷洗，以去除油脂類污垢，并用自來水沖洗至中性； .在1%～2%鹽酸(HCl)溶液中浸泡2h～4h，除去銹、金屬離子及氧化物，再用水沖至中性；

干燥 用凈化壓縮空氣吹干，然后用干凈塑料布封裝。 3.2.2 運轉調試前的清洗

在運轉調試前須先對已安裝的純水輸送系統作水壓試驗，合格后方可進行；

用3%～5%雙氧水進行管路循環清洗40min，以達到消毒殺菌目的；

使用純水站供應的純水或反滲透水沖洗管道內殘留藥液，直至使用點出水水質達到規定的水質要求。

4 管道安裝要求

不銹鋼管或有機配管的安裝要求，雖已有可遵照的金屬管道或PVC管施工及驗收規范，但由于管道內輸送的介質為高純水，因此在安裝中除應參照現有規范所通常規定的要求外，還應注意以下幾點：

4.1 選用不銹鋼管作純水管材

氬弧焊接時，要求內焊縫表面光滑，無氧化現象，焊表縫及尺寸面缺陷容許值應符合規定要求，法蘭連接時，法蘭墊片宜用聚四氟乙烯；

由于焊接時受熱，金相結構會發生變化，如處理不當在焊縫區域易產生銹蝕和鐵離子溶出，因此盡可能采用冷作工藝和減少焊縫量，以降低這種影響；

不銹鋼托架安裝時，應防止不銹鋼與碳鋼接觸，管道與支架接觸處應墊入不銹鋼片、不含氯離子的塑料片或橡膠墊片；

管道安裝完成后，應進行嚴密性試驗，以防接頭漏氣，影響水質。 4.2 選用有機配管作純水管材

管道在安裝前應保持清潔、平整、防止彎曲，特別應處理掉管端鋸過后留下的毛刺等物，并用干凈抹布把管端與管件上應上膠部分擦干凈；

PVC粘接前，應注意管端與管件對插是否合適，以防太松或太緊，并作好上膠件記號并標注其尺寸；

上膠時，膠水涂敷應均勻并快速插入管件內直至底部，并保持壓緊半分鐘，以防管子滑出，然后用干凈抹布將管子與管件間多余膠水擦干凈；

安裝完成后應進行嚴密性試驗，以防接頭漏氣滲入各種氣體影響水質；

管道支架一定要固定牢靠，支架間距嚴格按規范要求執行，管道支架接觸處應設橡膠墊片，穿樓板處要加套管