Informationsblad om temaer og nyheder indenfor gasser og gassystemer. Gastek Info Nr. 6 Side 1

Transkript

1 GASTEK INFO Nr. 6 Informationsblad om temaer og nyheder indenfor gasser og gassystemer. På efterfølgende sider tages følgende emner op: Partikler fra flasker, tanke og rørsystemer o Overfladeareal o Materialevalg o Koblinger Kontaktkoblinger Klemringskoblinger Skal gasser beskyttes mod varme, sol og stød? Filtre o Små porrer giver store gastab og urenheder o Informationsmøder / uddannelse Gastek Info Nr. 6 Side 1

2 Partikler fra flasker og tanke De nye teknologier og kravet om stadig mere ren gas, har nu sat fokus på hvilken type partikelstrøm, der kommer sammen med gassen. Det er en kendt sag, at kobberrør afgiver kobberpartikler og stålrør afgiver stålpartikler. Renhedskravet til gassen er tidligere blevet stillet fordi processen, analyseinstrumenterne eller celler/gener ikke kan tåle visse typer af forurening. Her er det ikke altid det generelle renhedsniveau af gassen, som er interessant. Ofte er de specifikke sporforureninger i gassen mere interessante, og i nogle tilfælde kan en gas i en dårligere kvalitet accepteres, hvis det sikres, at visse sporforureninger ikke forekommer. Her er det ikke kun renheden af gassen, som har betydning for slutresultatet. Det er også af stor betydning, hvilke krav til tæthed og indre renhed af de flasker eller tanke der tilsluttes rengassystemerne, som er hos kunderne. Derfor er man nødsaget til at få analyseret hvilke typer partikler man kan accepterer, og hvilke typer partikler man ikke kan acceptere. En trykflaske afgiver normalt mellem og partikler pr. kubikmeter gas af en størrelse på 5 μm eller mindre. Årsagen til det store partikelantal skyldes flere faktorer, som vi kort vil behandle: Overfladeareal på rørsystemet (rørdiameter) Stød og påvirkninger Varmepåvirkninger (molekylebevægelse på tværs af røret) Overfladeareal, stød og påvirkninger samt varmepåvirkninger Rengassystemer udføres ofte med små rørdiametre dels for at undgå de store overflader, men også for at få en finish, som sikrer rørsystemer mod partikeldannelse. Derfor er føringsveje for rengassystemet vitalt, og vi oplever at rengasrør med få samlinger og rør, som er plastbetrukket, har betydelige færre partikler i gasstrømmen, end rørsystemer uden plastikbeskyttelse. Eksempel på beskyttede rør. Kabelrør med 10 stk. rustfri stålrør beskyttet af kraftig tyk PVC. Rørene fås i ruller op til 500 m så antallet af samlinger og partikeldannelse minimeres. Gastek Info Nr. 6 Side 2

3 Det svageste led i gassystemet er ofte gasflaskerne, som af tekniske og praktiske årsager ikke kan håndteres, uden der dannes store mængder partikler. De stød og påvirkninger de tunge og store flasker bliver udsat for, gør det vanskeligt at minimere partikeltallet selv ved nye flasker. I nogle tilfælde kan det løses ved at der leveres de såkaldte kryotanke, hvor den indvendige beholder som opbevarer gassen, ikke bliver påvirket af stød og varme, som er den væsentlige årsag til partikeldannelse. 196 l. kryotanke for Argon i drift hos en af vore kunder. Materialevalg I mange sammenhænge er kobber partikler uønsket dels pga. kobber ikke er ønsket i kundens produkter, og dels at man ønsker at minimerer antallet af partikler i gasstrømmen, hvorfor man i stor udstrækning benytter rustfrit stål i rengasinstallationer. Herudover kan man også overfladebehandle rustfrit stål for at undgå en ujævn overflade og for at gøre arealet mindre i de store rør. Til meget partikelfølsomme installationer anvendes elektropolerede stålrør, som pakkes i renrum og forsegles i poser. Gastek Info Nr. 6 Side 3

4 Sammenføjningsmetoder For at sikre Deres rørsystem mod minimalt antal af partikler er sammenføjningsmetoderne og antallet heraf også vigtig. K.V. Gastekniks kabelrørsystem med 5-10 enkeltrør samlet i et kabel beskyttet af kraftig PVC, er som tidligere nævnt, et godt tiltag for at mindske antallet af partikler. Derudover anbefaler K.V. Gasteknik også altid, at alle sammenføjninger på rørsystemer for rene gasser udføres ved orbitalsvejsning. Det eneste sted samlinger med koblinger bør accepteres, er ved ventiler, tappesteder og gascentraler. Orbitalsvejsning Orbitalsvejsning er den bedst mulige sammenføjningsmetode, når det gælder om at minimere partikeldannelsen. Derudover sikrer man også dokumenteret ensartethed af alle samlingerne K.V. Gasteknik orbitalsvejser i dag alle distributionssystemer i rustfrie stålrør. Orbitalsvejsemaskinen har et specialbygget lille svejsehoved med gastæt rude, som er monteret over de rørender, som skal svejses sammen, således at svejsningen kan overvåges. Rørenderne er forinden blevet bearbejdet ved hjælp af et specialværktøj for at skabe helt plane kontaktflader. Beskyttelsesgas tilføres både under og kort tid efter svejsningen på både den indvendige og udvendige side af røret. Denne metode gør det muligt, at svejse under trange pladsforhold med samme høje kvalitet. Orbitalsvejsehoved Koblinger Når rustfri stålrør eller speciel rensede kobberrør anvendes i gasforsyningen findes der forskellige samlingsmetoder at vælge imellem. Faste rørforbindelser i rustfrit stål svejses altid sammen med computerstyret orbitalsvejsemaskine uanset gasarten, og fosfordioxiderede kobberrør sølvhårdloddes uden brug af flus. Der vil dog altid være et behov for koblinger mellem ventiler og rørforbindelser, herunder forsyningscentralen og tappestedet (point of use). Afhængig af gas og kvalitetskrav findes forskellige koblinger at vælge imellem. De mest anvendte i forbindelse med gasinstallationer er kontaktkobling (type VCR) eller klemringskoblinger (type Tylok). Disse er de bedst egnede ikke blot med hensyn til tæthed, men også med hensyn til antallet af partikler de danner i rørsystemet, når de monteres. Gastek Info Nr. 6 Side 4

5 Kontaktkoblinger ( f.eks. VCR). Denne type kobling er konstrueret for at opnå meget stor tæthed ( bar cm 3 /s). Til forskel fra klemringskoblingen, tætner denne type kobling ved hjælp af udskydende profiler i begge koblingshalvdele, som fra to sider presses ind i en metallisk pakning. På grund af sin konstruktion behøves ingen forskydning i koblingens længderetning ved montering ved montering hhv. demontering. Koblingen svejses til ventilhus, rør etc. VCR koblingen er en forholdsmæssig dyr kobling, som anvendes primært til gasinstallationer for ultra rene og korrosive eller giftige gasser. Klemringskoblinger. Som navnet antyder er denne kobling konstrueret så den klemmer omkring røret. Koblingen består af 4 stk. komponenter og fungerer ved, at 2 klemringe presses mod koblingsproppens koniske sæde af muffen, og derved klemmer om røret. Tæthed svarende til 10-6 bar cm 3 /s opnås, men forudsætter at røret opfylder snævre tolerancekrav mht. dimensioner og rundhed. Koblingen skrues i ventilhus etc. Klemringskoblinger er de mest benyttede i gasinstallationer mellem rør og rør eller en anden komponent. Klemringskoblinger i forskellig udformning. Klemringskobling Kontaktkobling (VCR) Gastek Info Nr. 6 Side 5

6 Skal gasser beskyttes mod varme, sol og stød? For en del år siden kunne alle lærlinge inden for metalfagene læse, at gasflasker med Acetylen (C 2 H 2 ) ikke måtte stå i bagende sol. Årsagen til man dengang opfordrede dem der arbejdede med Acetylen til at undgå disse påvirkninger, skyldes udelukkende personlig sikkerhed ved omgang med flasken. Acetylen er en meget svagt bundet molekyle og kan forårsage uheld hvis den udsættes for påvirkninger. Årsagen til at vi i dag i dette indlæg opfordrer til at beskytte gassen mod varme, sol og stød, skyldes ikke sikkerhedsmæssige årsager, som før i tiden, men derimod at vi på baggrund af de utallige kvalitetskontroller vi har foretaget på rengasser ved, at partikeldannelsen afhænger af samme faktorer. Filtre Filtre anvendes også i kampen mod at forhindre partikler i at strømme med gasarten. Valget af filtre afhænger af det slutresultat man vil opnå. Ved beskyttelse af en mekanisk funktion, er det ofte tilstrækkeligt at fjerne partikler i størrelsesordenen 2-3 μm med en udskylningsgrad på 99,99%. Dette kan opnås med både sintrede filtre og almindelige grovfiltre. Hvis det derimod er en kemisk proces eller et følsomt præparat, der skal beskyttes mod partiklernes påvirkning, kan det i visse tilfælde være nødvendigt, at filtrerer så langt ned som til 0,1 μm og en udskylningsgrad på 99,9999%. Filtre med en udskylningsgrad på 0,1 μm er opbygget med et for- og efterfilter af typen finfilter. Ved montage af filtre på rørsystemet, skal man være opmærksom på, at filtrene ikke forårsager diffusion af molekyler gennem det materiale, filtret er lavet af, idet diffusion er en vedvarende proces, som også kan ske gennem utætte koblinger elle porre i materialet. Illustration af Vedvarende diffusion af luftens ilt og vand ind i et rørsystem med Helium Luft med ppm H 2 O He Luft med ppm H 2 O He Helium O 2 H 2 O O 2 H 2 O O 2 O 2 O 2 H 2 O O 2 H 2 O Helium He Luft med 21% = ppm O 2 Luft med 21% = ppm O 2 Gastek Info Nr. 6 Side 6

7 Små porre giver store gastab og urenheder En anden og ligeså vigtig ting at være sikker på ved montage af filtret er adsorption. Adsorption kan være kemisk eller fysisk art. I kombination med diffusion kan påvirkningerne blive meget genererende, da adsorptionen forårsager at forureningen akkumuleres i anlægget. De molekyler som sætter sig fast i anlægget, kan under visse omstændigheder frigøres og periodevis forårsage en uventet forurening af gassen i anlægget. For at forstå hvor vigtigt det er, at systemet er tæt, gives her et eksempel. Forudsætninger: Tryk: 8 bar Porre: 0,03 mm Giver en lækrate på: Nitrogen: 2 cm 3 /s = 7,2 l/h Helium: 5 cm 3 /s = 18 l/h Selv et hul på 0,03 mm i diameter giver en anselig lækage. Den samlede mængde lækkende Helium bliver iht. eksemplet 158 m 3 på et år. Tilsyneladende små lækager giver altså store gastab selv over relativ kort tid. Lægger man alle små lækager fra samtlige paknings- og koblingsdele i et stort anlæg sammen, kan tabet blive anseeligt Et absolut tæt anlæg kan måske ikke bygges, men det er vigtigt at konstruktøren forstår opbygningskravene til disse gassystemer, for ellers vil det ikke lykkedes at få et tilfredsstillende anlæg. Informationsmøde / Uddannelse Der er mange spørgsmål i forbindelse med opbygning af rengassystemer, og derfor har vi i K.V. Gasteknik valgt at tilbyde kundetilpassede kurser eller, efter nærmere aftale, også individuelle rådgivning i såvel sikkerhed som anvendelsesmæssige spørgsmål i forbindelse med brugen af gasser. Gastek Info Nr. 6 Side 7