實驗室氣路系統是保障科研實驗安全、穩定運行的核心基礎設施，其材料選型直接影響氣體純度、設備壽命及人員安全。
一、管道系統選型標準
1、材質選擇
高純氣體管道（純度≥99.99%）應采用316L不銹鋼BA級或EP級管道，內表面粗糙度≤0.37μm，以減少氣體吸附與雜質殘留。316L不銹鋼因含有鉻、鎳和鉬等合金元素，具有優異的耐腐蝕性和耐壓性，特別適合輸送高純氮氣、氫氣等氣體。
壓縮空氣管道宜采用不銹鋼管，氣體純度小于99.99%可采用無縫鋼管或熱鍍鋅無縫鋼管。乙炔等氣體管道不得采用純銅質材料和70%的銅合金，其他氣體管道可采用銅、碳鋼等材料。
2、規格參數
常用管道規格為1/4"至1/2"，壁厚0.88mm，最大承壓300bar。管道內表面處理值應小于0.37U，適用純度等級為5.0的氣體。根據氣體流量與壓力降計算管徑，確保系統壓力損失控制在合理范圍內。
3、連接方式
主干管采用全自動氬弧焊，氬氣保護純度≥99.999%，焊接速度0.3-0.5m/min。支管使用雙卡套接頭，硬化處理后卡套具備抗震抓力，螺帽鍍銀處理降低安裝扭矩。高純氣體管道應采用承插焊接，連接時不得使用不銹鋼焊絲，利用母材本身融化填滿焊縫。
二、閥門選型標準
1、閥門類型選擇
- 球閥：適用于純度小于99.9999%的氣體管道，法蘭連接可采用304不銹鋼球閥。球閥和蝶閥適用于控制管路氣體的開/關，壓力損失小，蝶閥適用于大型管道，球閥適用于小型管道。
- 隔膜閥和波紋管閥：適用于總雜質含量≤10ppm的輸氣管道。波紋管閥的嚴密性比球閥好，在氣體流過閥門時沒有與外環境接觸的填料，所以沒有滲漏現象。隔膜閥除了嚴密性與波紋管閥相當以外，還具有閥體死體積小、易吹除且污染少的特點，適用于對氣體純度和生產工藝要求極嚴格或危險性大的氣體。
- 減壓閥：一級減壓閥進氣壓力0-200bar，出氣壓力0-16bar；二級減壓閥進氣壓力0-16bar，出氣壓力0-6bar。316L不銹鋼材質，配備1/4" FNPT進出口螺紋與1/4" MNPT壓力表接口。
2、材質要求
閥門部件基本上都采用SS316L不銹鋼材質。對于總雜質含量≤1ppm純度要求的管道和風險較大的氣體管道，建議使用隔膜閥。閥門與氧氣接觸部分應采用非燃燒材料，密封圈應采用有色金屬、不銹鋼及聚四氟乙烯等材料，填料應采用經除油處理的石墨石棉或聚四氟乙烯。
三、關鍵組件選型標準
1、減壓閥系統
實驗室氣路系統應采用一級減壓閥（0-200bar→0-16bar）與二級減壓閥（0-16bar→0-6bar）串聯配置。減壓閥需具備壓力調節功能，將高壓氣源的氣體壓力降低到實驗設備所需的合適壓力，確保氣體在使用過程中的穩定性和安全性。
2、過濾系統
壓縮空氣管道需配置兩級過濾：第一級去除顆粒物，第二級吸附油分與水分，過濾精度達0.01μm。在氣體入口安裝10μm顆粒過濾器與活性炭吸附器，出口端設置0.01μm終端過濾器，定期更換濾芯并記錄壓差變化。
3、報警裝置
低壓報警器需支持多觸點數據輸出，蜂鳴閃光報警并顯示氣體名稱，防爆接線與自動切換系統聯動。采用電化學式探頭，檢測精度≤±3%FS，響應時間T90<30秒。可燃氣體探測器布置半徑≥3米，防爆等級IP67，支持SMS遠程報警與PLC聯動控制。
4、安全防護組件
- 防爆設施：助燃氣體管道法蘭連接處采用導體跨接，跨接電阻≤0.03Ω；靜電接地電阻≤10Ω，就近接入等電位接地箱。氫氣管道單獨設置防靜電接地，接地干線截面積≥16mm?銅纜。
- 泄漏監測：可燃氣體探測器布置半徑≥3米，防爆等級IP67，支持SMS遠程報警與PLC聯動控制。例如，氧濃度探頭監測值超限的時候，系統自動觸發聲光報警并切斷氣源。
5、連接件與接頭
采用316L不銹鋼光亮退火材質，雙卡套設計。硬化處理后卡套具備對管子的耐震力及高抓力，使管子在任何情形下不易松脫而造成危險。后卡套內部有凹槽，安裝時可以降低扭力，螺帽內部螺紋做鍍銀處理，具備安裝時必要的潤滑，延長螺紋壽命。
四、選型注意事項
1、安全性優先
所有材料選擇必須符合國家相關安全標準，特別是易燃易爆氣體（如氫氣、乙炔）的管道和閥門，必須采用專用防爆產品。氣瓶間需具備防爆墻與強制通風系統，換氣次數≥12次/小時。
2、經濟性與可靠性平衡
在滿足安全和技術要求的前提下，選擇性價比高的材料。不銹鋼管道雖然初期投資較高，但使用壽命長（可達20年），維護成本低，綜合性價比高。塑料管道（如PVC、PTFE）雖然價格便宜，但使用壽命較短（5-8年），僅適用于低壓輔助系統。
3、維護便利性
材料選擇應考慮后期維護的便利性。管道布置應便于檢查和維修，閥門應安裝在便于操作的位置。建立備件庫，儲備關鍵部件，包括不銹鋼管、卡套接頭、減壓器等，確保系統長期穩定運行。
4、系統兼容性
新舊系統改造或擴建時，需確保材料兼容性。選擇與原系統兼容或性能更優的材料，減少因材料差異帶來的問題。設計時應充分考慮新舊系統的接口對接問題，確保改造后的系統能夠無縫連接到原系統中。
五、質量控制與驗收
1、材料檢驗
所有材料進場前需進行質量檢驗，包括材質證書、性能測試報告等。不銹鋼管材化學成分需符合ASTM A269標準，硬度≤90HRB，內壁粗糙度Ra≤0.8μm。閥門及減壓器需進行100%氣密性測試，壓力為1.5倍工作壓力，保壓10分鐘無泄漏。
2、施工過程控制
焊接質量需進行100%射線檢測，Ⅰ級焊縫合格率≥98%，Ⅱ級焊縫不允許存在未熔合缺陷。管道組裝前需進行粒子計數測試（ISO14644-1 Class5級），安裝過程中端口采用塑料密封帽保護。
3、系統測試
壓力測試使用干燥氮氣進行1.5倍工作壓力保壓試驗，穩壓30分鐘壓降≤0.6%為合格。氣密性檢測采用肥皂水噴涂法檢查焊縫與接頭，氣泡產生率≤1個/分鐘；關鍵部位使用鹵素檢漏儀（靈敏度1ppm）復核。
實驗室氣路工程安裝材料選型需貫穿"安全優先、精準控制、智能管理"理念，從管道、閥門到關鍵組件的每個環節均需嚴格遵循ASME、GB等國際國內標準。通過合理的材料選型、嚴格的施工質量控制和完善的運維管理，可確保實驗室氣路系統長期穩定運行，為科研創新提供可靠的氣體保障。
