Đầu nối VCR, là thành phần kết nối chính xác không thể thiếu trong hệ thống chân không và chất lỏng có độ tinh khiết cao{0}}, chất lượng lắp đặt của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất bịt kín, độ ổn định và tuổi thọ sử dụng của hệ thống. Dựa trên các thông số kỹ thuật có thẩm quyền trong ngành và kinh nghiệm thực tế về kỹ thuật, bài viết này sắp xếp một cách có hệ thống quy trình lắp đặt, các điểm chính về kỹ thuật và phương pháp kiểm soát chất lượng của đầu nối VCR, cung cấp hướng dẫn vận hành được tiêu chuẩn hóa cho các kỹ thuật viên kỹ thuật trong các lĩnh vực như chất bán dẫn, dược phẩm sinh học và vật lý năng lượng-cao.
I. Đặc tính kỹ thuật và nguyên lý làm việc của đầu nối VCR
Khớp VCR (Phớt bán kính khớp nối chân không) sử dụng công nghệ bịt kín mặt gioăng kim loại. Thông qua cơ chế khóa liên động của các ren bên trong và bên ngoài, nó ép miếng đệm kim loại để trải qua biến dạng dẻo, tạo thành một lớp đệm -kim loại không bị rò rỉ-với-con dấu kim loại. Ưu điểm cốt lõi của nó như sau:
1. Hiệu suất niêm phong tuyệt vời:Nó có thể đạt được độ rò rỉ bằng 0 trong phạm vi chân không đến áp suất cao, với tốc độ rò rỉ thấp hơn 1×10⁻¹¹ Pa·m³/s
2. Phạm vi nhiệt độ rộng:Nhiệt độ làm việc bao gồm -200 độ đến 600 độ, phù hợp với điều kiện khắc nghiệt.
3. Tái sử dụng và có thể tháo rời:Bằng cách sử dụng thiết kế miếng đệm kim loại có thể thay thế, nó cho phép tháo rời nhiều lần mà không ảnh hưởng đến hiệu suất bịt kín.
4. Độ sạch cao:Các bộ phận trải qua quá trình-đánh bóng và làm sạch bằng điện, với độ nhám bề mặt Ra ≤ 0,2 μm, đáp ứng yêu cầu về độ sạch LỚP 1 của ngành bán dẫn.
II. Chuẩn bị trước khi cài đặt và nhận dạng thành phần
2.1 Tiêu chuẩn kiểm tra tính toàn vẹn của thành phần:
Thành phần đầu nối VCR bao gồm: Thân đầu nối (Gland):chia thành loại dài (Ống dài) và loại ngắn (Ống ngắn);
đai ốc có ren trong và ngoài (Đai ốc Nam/Nữ):cần phân biệt giữa thông số kỹ thuật hệ mét (ví dụ:{1}}mm) và hệ đo lường Anh (ví dụ:. 1/4");
gioăng kim loại (Gasket):được chia thành loại-có móng (Được giữ lại) và loại không có-móng vuốt-(Không được giữ lại); vật liệu bao gồm thép không gỉ 316L, hợp kim gốc niken-(chẳng hạn như C-276), hợp kim đồng, v.v.; sự phù hợp của đường kính ống, độ dày thành và vật liệu phải được xác nhận.
2.2 Dụng cụ và chuẩn bị môi trường:
Công cụ đặc biệt:Cờ lê cố định hai đầu (kích thước lỗ phải khớp với đầu lục giác của đai ốc), cờ lê giới hạn mômen xoắn (độ chính xác ±3%)
thiết bị kiểm tra:Máy dò rò rỉ khối phổ helium chân không (độ nhạy ≥ 1×10⁻¹² Pa·m³/s), bơm kiểm tra áp suất (0-10MPa)
yêu cầu về môi trường:Độ sạch trên LỚP 10000, nhiệt độ 15-25 độ , độ ẩm ≤ 60%, bảo vệ cá nhân: Bộ đồ toàn thân không bụi-, găng tay nitrile, kính bảo hộ
III. Quy trình cài đặt được tiêu chuẩn hóa
3.1
Cắt và mặt bích-xử lý sơ bộ đường ống:Sử dụng máy cắt ống chuyên dụng để cắt nguội đảm bảo độ vuông góc của mặt cuối ≤ 0,5°, không có gờ,
điều trị giảm căng thẳng lớp oxy hóa:Thực hiện xử lý ủ trong phạm vi 100mm của khu vực hàn để loại bỏ ứng suất xử lý cơ học.
Xác minh làm sạch:Sử dụng phương pháp làm sạch siêu âm trichloroethylene (tần số 40kHz, thời gian 15 phút), sau đó thổi và làm khô bằng khí nitơ có độ tinh khiết cao-(cấp 9N).
3.2
Lắp ráp thành phần:-Lắp trước đai ốc ren ngoài vào đầu ống cần hàn, đảm bảo đầu bắt đầu của ren cách đầu ống ≥ 5mm.
Quá trình hàn:Hàn rãnh tự động (khuyến nghị): Sử dụng hàn TIG xung, có độ tinh khiết argon ≥ 99,999%, tốc độ dòng khí bảo vệ phía sau 8-10L/phút.
Các thông số chính:Dòng điện 80-120A, tốc độ hàn 150-200mm/phút, nhiệt độ giữa các lớp ≤ 150 độ.
Lắp đặt miếng đệm:Với miếng đệm móng: Chèn vào rãnh bịt kín của thân khớp để đảm bảo các móng được nhúng hoàn toàn. Không có gioăng kẹp: Đặt phẳng lên bề mặt bịt kín của đai ốc ren trong, tránh bị nghiêng hoặc gập.
3.3
Căn chỉnh và khóa định vị ban đầu:Vặn các đai ốc ren ngoài và ren trong lại với nhau bằng tay cho đến khi chúng tiếp xúc với nhau.
Ghi lại góc ban đầu và điều khiển mômen:Miếng đệm làm bằng thép không gỉ/niken{0}}: Mômen khóa cuối cùng 15-20N·m (tương ứng với vòng quay 1/8).
Vòng đệm hợp kim đồng:Mô-men xoắn khóa cuối cùng 10-15N·m (tương ứng với vòng quay 1/4 vòng). Kiểm tra dấu: Dùng bút đánh dấu không bụi vẽ một đường thẳng liên tục trên đầu lục giác của đai ốc để đảm bảo góc quay đúng quy định.
IV. Những điểm chính để kiểm soát chất lượng lắp đặt
4.1
Kiểm tra trực quan của quá trình:Xác nhận rằng miếng đệm không bị lệch, ren vít không bị hư hỏng và mối hàn không có lỗ khí hoặc vết nứt.
Xác minh:Dùng thước đo góc để đo góc quay với độ lệch cho phép là ±5°.
Kiểm tra rò rỉ:
Kiểm tra áp suất dương:Khí helium 5 bar, duy trì áp suất trong 30 phút và độ giảm áp suất phải ≤ 0,5%.
Kiểm tra chân không:Hút đến 1×10⁻⁶ Pa, và số đọc của máy đo khối phổ helium phải là ≤ 1×10⁻¹⁰ Pa·m³/s.
4.2
Phân tích các khiếm khuyết thường gặp
1. Loại lỗi:Rò rỉ đệm
Nguyên nhân sâu xa:Góc lắp đặt không đủ/Hư hỏng miếng đệm
Giải pháp :Cài đặt lại và thay thế miếng đệm
2. Loại lỗi: Khóa chủ đề
Nguyên nhân sâu xa:Ảnh hưởng nhiệt hàn / Bôi trơn không đủ
Giải pháp :Làm nguội trong 24 giờ sau khi hàn, sử dụng chất bôi trơn MoS₂
3. Loại khuyết tật:Vết nứt hàn
Nguyên nhân sâu xa:Nhiệt độ giữa các lớp quá cao/Độ tinh khiết của khí bảo vệ không đủ
Giải pháp :Kiểm soát chặt chẽ thông số hàn, sử dụng khí argon cấp 5N
V. Thông số kỹ thuật lắp đặt cho các điều kiện đặc biệt
5.1 For high-temperature systems (>400 độ ), các miếng đệm hợp kim làm từ niken{1}}(chẳng hạn như Inconel 625) được chọn. Các miếng đệm bọc than chì được sử dụng làm con dấu phụ. Sau khi hàn, xử lý dung dịch (giữ ở 1050 độ trong 1 giờ, làm nguội bằng nước) được thực hiện.
5.2 Trong môi trường rung động, các thiết bị-chống nới lỏng (chẳng hạn như đai ốc đôi, vòng đệm lò xo) được lắp đặt. Phần ống mềm được sử dụng để cách ly nguồn rung. Việc kiểm tra mô-men xoắn thường xuyên được tiến hành (3 tháng một lần).
5.3 Đối với hệ thống dược phẩm sinh học, tiêu chuẩn ASME BPE được triển khai để xử lý bề mặt. Sử dụng quy trình đánh bóng điện phân (độ nhám bề mặt Ra ≤ 0,08 μm). Sau khi lắp đặt, việc vệ sinh và khử trùng trực tuyến bằng CIP/SIP được thực hiện.
VI. Hướng dẫn bảo trì và tái sử dụng
Các miếng đệm mới phải được thay thế mỗi lần chúng được tháo rời và lắp đặt. Việc sử dụng lại các chủ đề bị cấm. Sửa ren: Sử dụng bộ dụng cụ sửa ren (như Helicoil) để xử lý ren bị mòn. Yêu cầu bảo quản: Các thành phần phải được bảo quản trong môi trường nitơ khô với độ ẩm tương đối 30%. Đánh giá tuổi thọ: Nên tiến hành kiểm tra kim loại 5 năm một lần để đánh giá mức độ ăn mòn giữa các hạt.
VII. Các trường hợp ứng dụng trong ngành
Trong quá trình xây dựng nhà máy sản xuất wafer 12 inch, hệ thống phân phối khí đặc biệt được xây dựng bằng khớp nối VCR đã đạt được: Tỷ lệ rò rỉ: < 1×10⁻⁹ Pa·m³/s Hiệu suất lắp đặt: Thời gian lắp đặt cho một khớp nối ≤ 8 phút Chi phí bảo trì: Giảm 65% so với kết nối hàn truyền thống
Phần kết luận:
Việc lắp đặt chính xác các khớp nối VCR là mắt xích quan trọng trong việc đảm bảo độ tin cậy của hệ thống. Bằng cách tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình đã được chuẩn hóa, triển khai-kiểm soát chất lượng quy trình đầy đủ và kết hợp các công nghệ phát hiện tiên tiến, chất lượng kết nối có thể được cải thiện đáng kể và tuổi thọ của hệ thống có thể được kéo dài. Khi các quy trình bán dẫn tiến tới nút 3nm, yêu cầu về độ chính xác lắp đặt cho các khớp nối VCR sẽ tiếp tục tăng. Kỹ thuật viên kỹ thuật cần liên tục tối ưu hóa các thông số quy trình để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ kết nối lên một tầm cao mới.
