Nitơ 99,9% và 99,999%: Khi nào cần độ tinh khiết cao hơn?

Khi mua khí Nitơ cho nhà máy, bộ phận mua hàng có thể nhận được những báo giá ghi độ tinh khiết 99,9%, 99,99% hoặc 99,999%. Các con số khá gần nhau, nhưng mức tạp chất tương ứng lại chênh lệch đáng kể.

Liệu chọn Nitơ tinh khiết cao hơn có luôn giúp sản xuất tốt hơn? Câu trả lời phụ thuộc vào yêu cầu của thiết bị, mức độ nhạy của quy trình và loại tạp chất cần kiểm soát.

Mức phù hợp là mức đáp ứng yêu cầu tại điểm sử dụng, với giới hạn tạp chất rõ ràng và khả năng cung cấp ổn định. Chỉ nhìn tỷ lệ phần trăm Nitơ chưa đủ để quyết định.

Nitơ 99,9% và 99,999% khác nhau bao nhiêu?

Nếu độ tinh khiết được công bố theo tỷ lệ thể tích hoặc mol, và phần còn lại được tính là tổng tạp chất, có thể quy đổi như sau:

ppm là “phần triệu”. Trong bảng này, 1 ppm tương ứng một phần trong một triệu phần hỗn hợp khí, trên cùng cơ sở đo.

Như vậy, giới hạn phần còn lại của Nitơ 99,999% thấp hơn 100 lần so với Nitơ 99,9%. Đây là sự khác biệt về mức tạp chất cho phép, không có nghĩa hiệu quả sản xuất sẽ tăng 100 lần.

Bảng trên cũng không cho biết phần còn lại gồm những chất nào. Để hiểu đúng, cần xem cách nhà cung cấp xác định độ tinh khiết, các thành phần được tính hoặc loại trừ và giới hạn tạp chất riêng.

Ví dụ, không thể mặc định Nitơ 99,9% chứa đúng 1.000 ppm Oxy. Phần còn lại có thể gồm nhiều thành phần; lượng Oxy thực tế cần được xác định bằng thông số hoặc kết quả phân tích.

Vì sao phải xem giới hạn tạp chất riêng?

Hai sản phẩm cùng ghi Nitơ 99,999% chưa chắc có bộ thông số giống nhau.

Một quy trình có thể đặc biệt nhạy với Oxy, trong khi quy trình khác cần kiểm soát hơi nước hoặc hydrocarbon. Vì vậy, ngoài hàm lượng N₂, hồ sơ kỹ thuật có thể cần các chỉ tiêu sau:

Cách công bố đồng thời độ tinh khiết và giới hạn từng tạp chất được sử dụng trong tài liệu khí chuyên dụng. Chẳng hạn, Airgas công bố riêng các chỉ tiêu O₂, H₂O và THC cho dòng Nitơ LaserPLUS Ultra 99,999%. Đây là ví dụ về cách đọc thông số, không phải thông số sản phẩm của SIGVN. Tài liệu Airgas

Một lưu ý khi đọc báo giá: Kết quả đo Oxy dư không tự động chứng minh tổng độ tinh khiết của khí. Muốn suy ra hàm lượng N₂, cần hiểu phương pháp tính và cách xử lý các thành phần khác.

Khi nào cần cân nhắc Nitơ tinh khiết cao hơn?

Khi nhà sản xuất thiết bị quy định rõ chất lượng khí

Tài liệu của thiết bị là điểm bắt đầu đáng tin cậy để lựa chọn khí.

Ví dụ, hướng dẫn Agilent 490 Micro GC quy định khí mang có độ tinh khiết tối thiểu 99,999%, đồng thời đưa ra yêu cầu về độ khô, hạt bụi và hệ thống cấp khí. Tài liệu còn đề cập việc cân nhắc cấp khí tốt hơn cho phân tích hàm lượng thấp. Hướng dẫn Agilent 490 Micro GC

Điều đó không có nghĩa mọi thiết bị phân tích đều dùng Nitơ 99,999%. Loại khí, cấp chất lượng và yêu cầu lọc phải phù hợp với đúng model và phương pháp phân tích.

Nếu tài liệu yêu cầu một giới hạn Oxy hoặc hơi nước cụ thể, báo giá chỉ ghi “Nitơ tinh khiết cao” vẫn chưa đủ thông tin để xác nhận phù hợp.

Khi công đoạn nhạy với Oxy hoặc hơi nước

Với quy trình có yêu cầu nghiêm ngặt về bầu khí quyển, cần chuyển câu hỏi “mua Nitơ bao nhiêu phần trăm?” thành những câu hỏi cụ thể hơn:

• Oxy tối đa cho phép tại điểm sử dụng là bao nhiêu?
• Hơi nước tối đa cho phép là bao nhiêu?
• Yêu cầu này áp dụng liên tục hay chỉ trong một giai đoạn?
• Đo tại đầu nguồn, đầu vào thiết bị hay bên trong buồng công nghệ?

Không nên gán một cấp Nitơ duy nhất cho toàn bộ ngành điện tử, pin hoặc xử lý nhiệt. Các công đoạn trong cùng một nhà máy có thể có yêu cầu khác nhau.

Khi chất lượng mép cắt laser là tiêu chí nghiệm thu

Trong cắt nóng chảy bằng laser, Nitơ được sử dụng để hỗ trợ đẩy kim loại nóng chảy khỏi khe cắt và bảo vệ vùng cắt khỏi môi trường xung quanh. TRUMPF mô tả việc sử dụng khí trơ để tạo mép cắt không có lớp oxit. Tài liệu TRUMPF

Tuy nhiên, độ tinh khiết không phải yếu tố duy nhất quyết định chất lượng cắt. Khi lựa chọn nguồn Nitơ, cần đồng thời đối chiếu:

• Vật liệu và chiều dày tấm.
• Yêu cầu bề mặt mép cắt.
• Thông số khí do nhà sản xuất máy quy định.
• Áp suất, lưu lượng và khả năng duy trì khi máy vận hành.
• Kết quả thử cắt trên sản phẩm thực tế.

Nếu mép cắt chưa đạt, cần đánh giá cả máy, thông số vận hành và hệ thống cấp khí trước khi kết luận phải nâng độ tinh khiết.

Khi nào chưa có cơ sở để chọn 99,999%?

Nếu cấp khí hiện tại đã đáp ứng thông số thiết bị, kết quả sản phẩm và yêu cầu kiểm soát chất lượng, việc nâng lên 99,999% cần có mục tiêu cụ thể.

Đó có thể là giảm một loại lỗi đã xác định, đáp ứng quy trình mới hoặc cải thiện độ ổn định đã được kiểm chứng qua thử nghiệm. Chọn cấp cao hơn chỉ vì có nhiều chữ số 9 chưa phải căn cứ kỹ thuật.

Ngược lại, cũng không nên mặc định 99,9% phù hợp với mọi công việc thổi khí, đuổi khí hoặc tạo môi trường trơ. Mức chấp nhận phụ thuộc vào chất cần bảo vệ và điều kiện vận hành.

Ví dụ minh họa: Một công đoạn yêu cầu O₂ không vượt quá 5 ppm. Báo giá Nitơ 99,999% với phần tạp chất tổng theo phép tính tối đa 10 ppm chưa đủ để xác nhận yêu cầu O₂ ≤ 5 ppm. Cần thêm giới hạn Oxy riêng trong hồ sơ chất lượng.

Với thực phẩm, “tinh khiết cao” chưa đủ để xác nhận phù hợp

Khí dùng tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm hoặc trong đóng gói cần được đánh giá theo yêu cầu chất lượng dành cho mục đích đó. Không thể chỉ dựa vào dòng chữ 99,999% để kết luận khí phù hợp sử dụng cho thực phẩm.

Tài liệu Parker phân biệt yêu cầu chất lượng Nitơ cho đóng gói thực phẩm và đề cập việc xác định thành phần khí trong bao bì thành phẩm. Đây là hai khía cạnh cần được xem xét cùng nhau. Tài liệu Parker về Nitơ cho MAP

Với dây chuyền đóng gói, cần đánh giá cả oxy dư trong bao bì, độ kín, đặc tính màng và điều kiện bảo quản. Nâng độ tinh khiết khí đầu vào không thay thế việc kiểm soát các yếu tố này.

Khí đầu nguồn đạt chuẩn, vì sao tại máy vẫn có thể không đạt?

Chất lượng khí cần được duy trì suốt đường đi từ nguồn cấp đến thiết bị.

Một hệ thống không phù hợp có thể đưa thêm hơi nước, không khí hoặc chất bẩn vào dòng khí. Các điểm cần xem xét gồm vật liệu ống, độ sạch bộ điều áp, đầu nối, cách thay bình và tình trạng bộ lọc.

Agilent lưu ý rằng với hệ thống Micro GC được nêu trong tài liệu, không khí có thể khuếch tán qua ống nhựa và ảnh hưởng đến kết quả phân tích; hãng yêu cầu sử dụng đường ống kim loại sạch phù hợp. Yêu cầu cụ thể này cho thấy việc lựa chọn đường cấp khí phải đi cùng yêu cầu thiết bị. Hướng dẫn Agilent

Vì vậy, nếu khí tại điểm dùng không đạt, nên kiểm tra theo chuỗi:

Hồ sơ khí đầu nguồn → thiết bị điều áp → đường ống và đầu nối → bộ lọc → phép đo tại điểm sử dụng.

Phương pháp lấy mẫu và khả năng đo cũng phải phù hợp với mức tạp chất cần kiểm tra. Một phép đo Oxy đơn lẻ không đánh giá được tất cả các chỉ tiêu chất lượng khí.

Khi xây dựng hoặc cải tạo hệ thống, doanh nghiệp có thể tham khảo thêm các yếu tố trong thiết kế đường ống khí công nghiệp cho nhà xưởng.

Cần gửi thông tin gì khi đặt mua Nitơ?

Để nhà cung cấp đề xuất đúng sản phẩm, bộ phận mua hàng nên phối hợp với kỹ thuật và QA/QC chuẩn bị:

Nếu yêu cầu COA — Certificate of Analysis, phiếu chứng nhận phân tích, cần làm rõ tài liệu gắn với lô hay bình khí nào, chỉ tiêu nào được phân tích và thông tin nào là giới hạn cam kết.

Đồng thời, nên phân biệt COA với bảng thông số sản phẩm và SDS. Bảng thông số mô tả yêu cầu chất lượng; SDS cung cấp thông tin an toàn hóa chất, không thay thế hồ sơ xác nhận độ tinh khiết.

Câu hỏi thường gặp

Nitơ 99,999% có hoàn toàn không chứa Oxy không?

Không. Tỷ lệ này không có nghĩa Oxy bằng 0. Cần xem giới hạn O₂ riêng và kết quả phân tích phù hợp.

Có thể thay Nitơ 99,999% bằng 99,9% để giảm chi phí không?

Chỉ nên xem xét sau khi đối chiếu yêu cầu thiết bị, giới hạn tạp chất và xác nhận chất lượng quy trình. Với yêu cầu đã được phê duyệt, việc đổi cấp khí cần được đánh giá trước khi áp dụng.

Khí Nitơ lỏng có luôn tinh khiết hơn khí đóng chai không?

Không thể kết luận từ trạng thái cung cấp. Cần so sánh thông số chất lượng của từng sản phẩm và cách duy trì chất lượng đến điểm sử dụng.

Chỉ kiểm tra Oxy có đủ để xác nhận Nitơ 99,999% không?

Không đủ để xác nhận toàn bộ chất lượng nếu chưa có cơ sở về các thành phần khác. Hơi nước, hydrocarbon và những tạp chất liên quan đến ứng dụng vẫn cần được xem xét.

Chọn độ tinh khiết theo yêu cầu thực tế của nhà máy

Nitơ 99,9% và 99,999% khác biệt đáng kể về giới hạn phần tạp chất còn lại. Tuy nhiên, quyết định mua khí cần dựa trên ba yếu tố: yêu cầu của quy trình, giới hạn từng tạp chất và chất lượng tại điểm sử dụng.

Khi ba yếu tố này được xác định rõ, doanh nghiệp có cơ sở để lựa chọn cấp khí phù hợp và so sánh báo giá trên cùng yêu cầu kỹ thuật.

Bạn đang xác định nguồn khí Nitơ cho nhà máy? Hãy gửi SIGVN thông tin ứng dụng, yêu cầu chất lượng, áp suất và lưu lượng để trao đổi phương án cung cấp phù hợp.

SIGVN – Total Gas Solution
Website: sigvn.com
Hotline: 0937 200 655