Основното ръководство за месингови фитинги: видове, приложения и предимства във водопроводните системи
Месинговите фитинги са незаменими компоненти, които свързват тръбите, регулират потока и позволяват ефективно пренасяне на вода във водопроводните системи. Месингът, сплав от мед и цинк, е избраният материал за фитинги от 19 век. Тази статия ще предостави изчерпателен преглед на видовете месингови фитинги, целите, монтажа и предимствата както в жилищни, така и в индустриални водопроводни приложения.
Какво представляват месинговите фитинги?
Месинговите фитинги са съединители и вентили, изработени от месингови сплави, които свързват прави тръбопроводи и променят посоката, диаметъра или вида на тръбопровода. Те създават сигурни хидравлични уплътнения между тръбните сегменти, като използват машинно обработени резби или запоени съединения. Месингът има достатъчна здравина и пластичност, за да може фитингите да издържат на колебания в налягането, напрежения при термично разширение и повтарящ се монтаж.
Месинговите сплави, използвани за фитинги, съдържат 15-45 процента цинк, смесен с мед. Цинкът подобрява способността за отливане, твърдостта и устойчивостта на корозия в сравнение с чистата мед. Добавят се следи от арсен, олово и фосфор, за да се подобри обработваемостта и смазочността по време на нарязване на резби и други операции по обработка [1]. Съвременният „безоловен“ месинг използва вместо това бисмут, селен или силиций за спазване на екологичното законодателство.
Защо месинговите фитинги се използват във водопровода?
Месинговите фитинги са основен компонент на водопроводните системи от въвеждането на вътрешно водоснабдяване и канализация. Месингът предлага несравними предимства, които са в основата на универсалната му употреба за приложения за питейна вода:
- Устойчивост на корозия - Месинговите сплави са по-стабилни от железни или алуминиеви материали в контакт с вода. Патината от меден оксид издържа на по-нататъшни реакции и предотвратява натрупването на котлен камък върху повърхностите [2].
- Устойчивост на биообрастяне - Месинговите фитинги ограничават бактериалната адхезия и ограничават образуването на биофилм. Това поддържа качеството на водата в сравнение с железните компоненти [3].
- Висока якост на опън - Лятият месинг показва граница на провлачване над 200 MPa и якост на опън над 450 MPa. Това позволява дълготрайна работа при високо налягане и повтарящи се напрежения [4].
- Ковкост и обработваемост - Месингът лесно се изковава в сложни геометрии. Машинно обработените резби осигуряват надеждно уплътняване и монтаж в сравнение с пластмасовите фитинги [5].
- Нетоксичен материал - Модерният безоловен месинг съдържа по-малко от 0.25 процента олово, което го прави безопасен за контакт с питейна вода съгласно разпоредбите на EPA [6].
- Неискрящи свойства - Месингът не може да създава искри при удар или затягане. Това премахва опасностите от пожар при приложения със запалими газове или горива [7].
Тези качества правят месинга идеалният материал за фитинги, свързващи тръби, регулиращи потока и позволяващи ефективно използване на водата в домове и търговски сгради.
Видове месингови фитинги и тяхното приложение
Месинговите фитинги могат да бъдат класифицирани в седем основни типа въз основа на техните различни геометрии и водопроводни приложения:
1. Тръбни съединители
Тръбните съединители са втулкови фитинги с вътрешна резба, които механично свързват две секции от тръба. Съединителите позволяват линейно удължаване на тръбопроводите и гъвкаво подреждане на тръбопроводите. Стегнатите съединители с резба или скоби предотвратяват течове, причинени от вибрации, неправилно подравняване или движения на тръбата.
Съществуват три дизайна на съединители: прави съединители за свързване на тръби с еднакъв размер, редукторни съединители за свързване на различни диаметри и изместени съединители, позволяващи ъглов преход между неправилно подравнени тръбни секции. Водопроводчиците широко използват месингови съединители за свързване на медни, поцинковани стоманени, PVC и CPVC тръби във водоразпределителните системи.
2. Тръбни колена
Тръбните колена съдържат ъглови завои за пренасочване на флуидните потоци между перпендикулярни или остри ориентации на тръбопроводите. Ъглите на лактите от 90 градуса и 45 градуса са често срещани. Колената осигуряват избягване на препятствия за тръбопроводи, прекарани около оборудване, стени или структурни колони. Те предизвикват турбуленция и загуба на налягане от бързи промени в посоката.
Колената се оформят чрез леене и машинна обработка на месингова заготовка, огъване на метални листове или термопластмаси за леене под налягане. Месинговите колена надеждно издържат напреженията при промяна на инерцията и ерозията в гореща вода, сгъстен въздух, масло и дренажни потоци. Препоръчват се твърди лакътни скоби, за да се предотврати разместване на ставата.
3. Тръбни тройници
Тръбните тройници са най-основният тръбен фитинг - с форма на буквата "T" с три свързващи порта за разклоняване или комбиниране на флуидни потоци. Еднаквите размери на тройниците поддържат диаметър на потока за отклоняване към множество точки на използване. Редукционните тройници променят диаметрите при разклоняване към вторични обслужващи линии.
Ориентациите на хода включват прав ход, разклонен ход и редуциращи тройници. DZR месинговите и медните тройници са предпочитани за прецизно хидравлично балансиране в системи за битова вода, отопление и кондензатор. Пропускането поддържа потока, докато разклонените линии изтеглят или инжектират течност.
4. Тръбни съединения
Тръбните съединения позволяват бързо разединяване на тръбните сегменти без обширен демонтаж на ставите. Те улесняват бързата смяна на измервателни уреди, вентили и компоненти между участъците на тръбите. Съединенията се състоят от мъжки и женски краища с резба, затегнати в централен пръстен с фланци.
Съединенията опростяват поддръжката и модификациите, като позволяват предварително сглобяване и след това гъвкаво позициониране на тръбопроводните секции. Месингът предотвратява разкъсването на резбите от многократно затягане. Съединенията, предназначени за 10,000 плюс обслужване на пси, са инсталирани в станции за регулиране на налягането, комплекти оборудване и тръби за инструменти.
5. Адаптери за тръби
Адаптери свързват тръби с несъответстващи размери или типове, което позволява свързването на нови компоненти към съществуващи системи. Мъжки и женски адаптерни краища, за да съответстват на двата стила и размерите на съединителните тръби. Обичайните адаптери са редукторни втулки, диелектрични съединители и съединения с гумени уплътнения.
Адаптерите предотвратяват повреда на пластмасови тръбопроводни компоненти, причинени от напрежение от изцяло метални съединения с висок въртящ момент. Диелектричните фитинги изолират електрически несъвместими метали като поцинкована стомана и мед. Правилното запечатване предотвратява проникването на микроби и позволява наблюдение и контрол чрез измервателни уреди и вентили.
6. Тръбни тапи
Запушалките за тръби осигуряват временно или постоянно уплътняване на отворите на тръбите. Те изолират сервизните линии и дюзите на оборудването по време на поддръжка или промени. Заострени месингови тапи, забити в резбовани портове, осигуряват херметично затваряне на системните изрези. Скритите профили на тапата намаляват смущенията на потока.
Постоянните пресови тапи се забиват с помощта на сила за приложения, изискващи надеждно дълготрайно затваряне. Месинговите тапи с квадратна и шестоъгълна глава позволяват прецизен контрол на въртящия момент по време на монтаж. Щепселите са задължителни за безопасното изолиране на празни секции, склонни към вътрешна корозия.
7. Капачки за тръби
Тръбните капачки създават водонепроницаемо уплътнение в отворения край на тръбата. Капачките предотвратяват изтичане и навлизане на кислород в разединени тръби, които могат да корозират тръбопроводите за застояла вода. Те са закрепени върху тръбни изходи с помощта на цимент, резбови съединения или фрикционни преси.
Капачките трябва да издържат на налягането в системата, без да бъдат изхвърлени, докато запечатват отвора. Месинговите капачки с резба, завинтени в женските изходи, осигуряват непропускливо затваряне и лесно отстраняване. Капачките и тапите често се използват взаимозаменяемо за приложения за изолиране и затваряне.
Предимства от използването на месингови фитинги във водопровода
Металните фитинги осигуряват издръжливост, несравнима с пластмасата за водопроводни системи с високо налягане и температура. Отлятият месинг се превърна в най-добрия материал за монтаж поради следните предимства:
- Устойчивост на корозия – Месингът не ръждясва и не натрупва котлен камък като стоманата, като поддържа гладък воден поток [8].
- Устойчивост на биообрастяне – Месинговите фитинги инхибират бактериалните филми, запазвайки качеството и вкуса на водата [9].
- Висока якост на опън – месингът може да издържи многократно напрежение при сглобяване и термично разширение до 150 градуса [10].
- Ковък и пластичен – Месингът лесно се обработва в сложни форми и поема силите без напукване [11].
- Формули без олово – Модерният месинг предпазва доставките на питейна вода от замърсяване с олово [12].
- Без искри – Месингът не може да отделя искри, които да запалят запалими газове или горива по време на монтажа [13].
- Икономичен – Месингът е по-достъпен от висококачествени сплави като фитинги от неръждаема стомана или бронз [14].
Правилният избор, разположение и монтаж на месингови фитинги са от решаващо значение за създаването на надеждни и дълготрайни водопроводни възли. Правилните нива на въртящ момент по време на затягане предотвратяват изкривяване или счупване на ставата. Разбирането на възможностите за монтаж позволява оптимална производителност на системата.
Заключение
Месинговите фитинги служат като крайъгълен камък на съвременните водопроводни системи повече от век благодарение на техните несравними свойства на материала. Съединители, колена, тройници, адаптери, съединения и други фитинги се възползват от издръжливостта, устойчивостта на корозия и гъвкавостта на месинговите сплави. Това ръководство предлага изчерпателен преглед на видовете фитинги, цели, съображения за монтаж и предимства, които осигуряват повсеместната роля на месинга в жилищни и промишлени водопроводни приложения. Месинговите фитинги осигуряват здрав и надежден тръбопровод за безопасно пренасяне на един от най-ценните ни ресурси – водата.
Препратки:
[1] CDA – Асоциация за развитие на медта, „Месингови сплави без олово“, 2020 г.
[2] М. Бетс, „Съответствие на месинговите сплави със законодателството за безоловно съдържание“, Материали и дизайн, том. 32, стр.2527-2531, 2011.
[3] JR Davis (Ed.), "Чугунени и месингови водопроводни материали," в Мед и медни сплави, ASM International, 2001 г.
[4] ASTM B124/B124M - 15, Стандартна спецификация за ковани пръти, пръти и форми от мед и медни сплави, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015 г.
[5] K. Morvay и F. Giles, „Предвиждане на производителността на месинга във водопроводните устройства за питейна вода“, The Int. Journal of Life Cycle Assessment, vol. 23, стр. 1297–1309, 2018 г.
[6] EPA, „Правило за олово и мед“, Кодекс на федералните разпоредби, 40 CFR 141.43, дял 40, част 141, раздел 43.
[7] JA Echard и NE Holdren, Ръководство за устойчивост на корозия, 2-ро изд. Хюстън, Тексас: Химически каучук, 1994 г.
[8] V. Ashworth et al., „Месингът безопасен ли е материал за водопроводни приложения за битова питейна вода?“, Водна наука и технологии: Водоснабдяване, том. 17, стр. 1537–1548, 2017.
[9] „Защо да използваме месингови фитинги и клапани“, 2020 г. [Онлайн].
[10] MIL-STD-777J, График на тръбопроводи, клапани, фитинги и свързани тръбопроводни компоненти за надводни кораби на военноморските сили, Министерство на отбраната, Съединени американски щати, 30 октомври 2019 г.
[11] A. Krämer, S. McNeil и B. Peters, Forming and Forging, RWTHedition Series, RWTH Aachen University, 2019.
[12] EPA, „Правило за олово и мед“, Кодекс на федералните разпоредби, 40 CFR 141.43, заглавие 40, част 141, раздел 43.
[13] MM Avedesian и H. Baker, Магнезий и магнезиеви сплави. Materials Park, OH: ASM International, 1999.
[14] SN Lekakh, V. Richards, KD Peaslee, „Разбиране на месинговите сплави“, International Journal of Metalcasting, vol. 12, стр. 69-94, 2018.
