特種氣體是指那些在特定領域中應用的,對氣體有特殊要求的純氣、高純氣或由高純單質氣體配制的二元或多元混合氣。
特種氣體在半導體領域具有廣泛的應用,是半導體生產過程中的重要原料之一。隨著國內半導體及光伏行業的快速發展,對于高純氣體尤其是高純特種氣體的需求量及氣體質量要求越來越高。而特種氣體大都具有有毒、易燃易爆、高腐蝕性、高氧化性等性質,如NF3、ClF3、C4F6、SiH4等。因此如何安全、穩定、可靠地貯存和輸送特種氣體越來越受到企業重視,進而對特種氣體的包裝、使用提出了很高的要求。我們通過以下幾個方面了解下特種氣體鋼瓶的一些常識。
一、特種氣體鋼瓶分類
特種氣體容器(氣瓶)常見尺寸有3L或D、8L或D1、16L或C、44L或B、49L或A、470L或Y瓶、950L或T瓶,其中T鋼瓶和Y鋼瓶屬于大宗特氣容器,此外,大宗特氣容器還包括集裝格和長管拖車等。
二、鋼瓶氣體分類
鋼瓶內裝氣體可分為永久氣體和液化氣體。
永久氣體:臨界溫度低于-10℃的氣體,經高壓壓縮仍處于氣態。如H2、N2、Ar、He等,這類氣體儲存在設計壓力大于或者等于12MPa的高壓氣瓶中。
液化氣體:臨界溫度大于或等于-10℃,經高壓壓縮轉為液態并與其蒸汽處于平衡狀態。臨界溫度在-10℃~70℃的稱為高壓液化氣體,如CO2。臨界溫度大于70℃的氣體稱為低壓液化氣體,如NH3。
三、鋼瓶組件及標簽

鋼瓶組件包括:
1.鋼瓶帽
2.鋼瓶閥手柄
3.鋼瓶閥包裝螺母
4.泄壓裝置
5.客戶使用連接螺紋(CGA)
6.鋼瓶帽連接螺紋
7.CGA堵頭
8.DOT編號
9.鋼瓶序列號
10.初次水壓測試日期
氣瓶標簽內容包括:1.危險概述,2.危險標志,3.氣體分子式,4.氣體名稱,5.UN號及相應的運輸規則,6.使用說明,7.氣體供應商的名字和地址。
根據《GB16804-2011氣體警示標簽》中規定,將瓶裝介質的主要危險性及次要危險性根據GB16163及《聯合國關于危險物品運輸的建議書 規章范本》確定分類:
上述危險性標志附圖如下,標志詳細規格參照《GB16804-2011氣體警示標簽》中規定。
圖2 危險性標識樣式
如果某一種第2類氣體具有一種或多種次要危險性,應根據表2中的規定使用標簽:
四、鋼瓶檢查使用
氣瓶檢查應做到以下幾點:
1.每次收到氣瓶時,都必須對每個鋼瓶進行檢查。此操作應在良好通風和照明的區域進行
2.首先必須了解相關的氣體特性
3.應穿戴好合適的PPE
4.固定氣瓶防止傾倒,清潔氣瓶
5.檢查鋼瓶外觀、標記和各種標簽
6.檢查鋼瓶包裝
7.檢查閥門區域是否有泄漏現象
8.對照公司采購的氣瓶規格檢查產品信息
其中,氣瓶閥門檢查需要注意:
1.保險金屬栓(主要是毒性、腐蝕性氣體)
2.檢查閥門的外觀顏色
3.任何銹蝕、綠色液體或白色沉淀、變色等的跡象均表明有泄漏。
4.必要時須做泄漏檢驗。
鋼瓶使用時應注意:
1.使用前核對氣體名稱
2.檢查損壞和臟污狀況
3.使用正確的連接方式
4.安裝及緊固出口密封
5.開瓶閥時慢開
6.用空后完全關閉閥門
五、特種氣體的潔凈包裝
只注重高純氣體的研制與生產,不注意研究高純氣體嚴格的潔凈包裝,后果是十分嚴重的,在充裝和使用高純氣體時可能受到三次污染,使氮、氧等雜質含量增大一個數量級以上。
啟開鋼瓶閥門后,在線生產的高純氣體通過閥門流入鋼瓶。因兩者壓差很大,氣體在閥體中產生射流現象,空氣便不斷地順著閥桿被射流抽吸而進入充氣鋼瓶。這就引起了高純氣體在包裝過程中的第一次沾污。裝瓶的氣流速度越大,其沾污的程度就越嚴重。
進入鋼瓶的氣體受到壓縮而使其本身溫度上升,致使它更容易遭受瓶壁塵埃和粗糙表面吸附物的沾污。這可認為是高純氣體在包裝中的第二次沾污。
用戶在使用這些已被沾污二次的“高純氣體”時,氣體從鋼瓶經瓶閥流入用戶的工作系統。同樣是射流的原因,少量空氣順著閥桿被抽吸與高純氣體一起進入工作系統。這就是通用高純氣體由于包裝的原因所引起的第三次沾污。
因此未來滿足特種氣體鋼瓶的潔凈包裝要求,對鋼瓶瓶閥和內壁都有著很高的要求。就鋼瓶閥而言,其趨向是由傳統的活瓣式、聯結式結構向隔膜式或波紋管式等全封密結構方向發展。容器用閥往往都采用日本的膜片式DSG型、美國的CGA型和DISS型鋼瓶閥或國產GQ膜片式氣瓶閥。
特種氣體對鋼瓶閥一般有如下特殊要求:
1.鋼瓶閥既要耐高壓,又要耐真空。因為高純氣體在充入鋼瓶之前,必須對鋼瓶進行潔凈處理。潔凈處理的最后一道工序是超級干燥,即在加熱狀態下,將鋼瓶抽真空數小時,以脫除瓶內殘留的空氣和痕量水份(正常真空度應達到10-2~10-3mmHg)。
2.鋼瓶閥體和閥件應能對所充裝的特氣有相應的耐腐蝕性,以防止腐蝕造成氣體變質、鋼瓶閥損壞和氣體泄漏。
3.鋼瓶閥在開關過程中,在閥桿處不能有瞬間泄漏,以防滲入雜質或著火和中毒。
4.鋼瓶內壁都采用拋光、化學鍍層、涂料涂層等手段進行嚴格的潔凈處理,最大限度地減少氣體在瓶體內受瓶壁塵埃和其吸附雜質的沾污。