Предимствата и съображенията за използване на месингови фитинги за жилищни и търговски водопроводни инсталации
Месингът е бил предпочитаният материал за водопроводни фитинги и вентили повече от век поради своята издръжливост, устойчивост на корозия, обработваемост и надеждно уплътняване. Малкото, но измеримо съдържание на олово в месинга обаче поражда опасения за здравето относно неговата пригодност за системи за питейна вода. Тази статия разглежда обосновката зад широкото използване на месингови фитинги както в жилищни, така и в индустриални водопроводни приложения. Той също така изследва рисковете от излужване на олово, алтернативни монтажни материали и стъпки за безопасно използване на месингови компоненти за обслужване на питейна вода.
Защо месинговите фитинги са традиционният избор за водопровод?
Месингът, сплав от мед и цинк, предлага завладяваща комбинация от свойства на материала, които стимулират приемането му като предпочитан материал за монтаж от края на 1800 г. нататък, когато тръбопроводните вътрешни водопроводни инсталации се разпространяват. Предимствата, придаващи на месинга господстващо положение, включват:
Устойчивост на корозия
Месинговите фитинги не ръждясват и не натрупват минерални отлагания като железните компоненти, поддържайки гладкото пренасяне на водата. Патината от меден оксид пасивира повърхността срещу по-нататъшни корозионни реакции. Това запазва ефективността на потока и предотвратява течове [1].
Сила и издръжливост
Отлятият месинг показва висока якост на опън над 400 MPa, което му позволява да издържа на продължителни натоварвания под налягане до 20 бара и температурни колебания от замръзване до 150 градуса [2]. Месингът не е предразположен към напукване поради умора или напрежения от воден чук в продължение на десетилетия употреба.
Обработваемост
Месингът лесно се кове и обработва в разнообразна гама от геометрии на монтаж, необходими за водопроводни системи. Позволява създаването на прецизни заострени резби, които уплътняват надеждно без изтичане или деформация [3].
Ковкост
Ковкостта на месинга улеснява операциите по огъване и оформяне за производство на колена и адаптери. Той също така абсорбира вибрационните напрежения и издържа на потенциални повреди от напукване.
Устойчивост на биообрастяне
Месинговите повърхности възпрепятстват адхезията и растежа на бактерии, водорасли и гъбички в сравнение с желязото или пластмасата. Това забавя микробната корозия и запазва качеството на водата [4].
Съображения за съдържанието на олово в месинговите фитинги
Включването на олово в месинга подобрява обработваемостта чрез смазване на режещи инструменти и чипове по време на производството. В исторически план водопроводният месинг съдържа 2-8 процента олово за оптимизиране на производството. Извличането на олово в източниците на питейна вода обаче представлява значителна опасност за здравето, особено за децата.
Правилото за олово и мед на EPA ограничава оловото в месинговите фитинги до максимум {{0}}.25 процента за всички компоненти, влизащи в контакт с питейна вода [5]. Законите на Калифорния и Върмонт допълнително ограничават допустимото съдържание на олово до 0,1 процента във водопроводния месинг. Елементите за заместване на олово, включително бисмут, селен, телур и силиций, сега се смесват в безоловни месингови формули, за да се постигне обработваемост, като се спазват строги ограничения за олово [6].
Потенциални рискове от излугване на олово от месингови компоненти
Въпреки че съвременният месинг съдържа много ниски нива на олово, малки количества все още могат да се просмукват в стояща вода при контакт с месингови фитинги и клапани. Оловните йони се отделят, когато вътрешната повърхност на фитингите е изложена на мека, киселинна или топла вода [7]. Застоялата вода в тръбопроводната система през нощта увеличава максимално разтварянето на оловото.
Консумираното олово се абсорбира предимно в кръвния поток и тъканите, причинявайки остра и хронична токсичност. Децата са най-уязвими, тъй като дори ниското натрупване на олово може да увреди неврологичното развитие. Неблагоприятните ефекти включват когнитивни дефицити, забавен растеж и поведенчески разстройства [8]. Докато възрастните са по-малко чувствителни, оловото може да повиши кръвното налягане, бъбречна дисфункция и репродуктивни проблеми.
EPA изисква коригиращи действия, ако концентрациите на олово надхвърлят 15 части на милиард в повече от 10 процента от пробите от чешмяна вода във водоснабдителната система [5]. Много експерти обаче твърдят, че този праг трябва да бъде по-нисък, за да се защити общественото здраве, особено за кърмачетата. Изборът на безоловни водопроводни материали осигурява решаващ контрол на източника за минимизиране на рисковете от излагане на олово.
Препоръки за безопасна употреба на месингови водопроводни компоненти
Месинговите фитинги остават подходящи за обслужващи линии, доставящи непитейна вода, за да се избегне излагане на олово. За питейни водопроводни системи няколко стратегии могат да улеснят безопасното използване на месингови компоненти:
- Изберете месинг с ниско съдържание на олово или без съдържание на олово, сертифициран чрез тестване NSF/ANSI 61, когато е възможно. Това ограничава преднината под прага от 0.25 процента.
- Избягвайте месингови фитинги със съдържание на олово над 3 процента за всякакви услуги за питейна вода. По-високите нива на олово увеличават рисковете от излугване.
- Промиването на крановете и душовете за 30 секунди след застой през нощта изчиства водата, съдържаща олово, от вътрешните повърхности на тръбите.
- Периодичният анализ на олово в проби от чешми от сертифицирани лаборатории идентифицира всички проблеми, които се нуждаят от отстраняване.
- Използвайте припой без съдържание на олово за всички уплътнения на фуги, тъй като припоите на основата на олово също могат да замърсят водата.
Алтернативни монтажни материали без опасения за олово
Съществуват няколко неметални и безоловни метални опции за водопроводни фитинги, които не са податливи на излугване на олово:
- Медните фитинги не съдържат олово и се използват широко за системи за питейна вода. Но медта е податлива на по-голямо увреждане от корозия от месинга.
- PVC и CPVC пластмасовите фитинги са издръжливи и евтини, но имат по-ниски стойности на налягане и температура от месинговите.
- Фитингите от неръждаема стомана се отличават с устойчивост на корозия, но са много по-скъпи от месинга. Предпочитат се пластични класове като 316L.
- Бронзовите фитинги не съдържат олово, въпреки че високото съдържание на мед намалява защитата от корозия. Те струват до пет пъти повече от месинга.
Заключение
Месингът е служил като предпочитан материал за водопроводни фитинги и вентили, поради своята несравнима комбинация от здравина, устойчивост на корозия, надеждност на уплътнението и ефективност на производството. Докато традиционният месинг съдържа малки количества олово, спазването на разпоредбите и най-добрите практики позволява безопасното му използване за питейна вода. Безоловен месинг и алтернативни материали за фитинги също разширяват възможностите за създаване на издръжливи безоловни водопроводни възли.
Препратки
[1] V. Ashworth et al., „Месингът безопасен ли е материал за водопроводни приложения за битова питейна вода?“, Водна наука и технологии: Водоснабдяване, том. 17, бр. 5, стр. 1537-1548, 2017.
[2] MIL-STD-777J, График на тръбопроводи, клапани, фитинги и свързани тръбопроводни компоненти за военноморски надводни кораби, Министерство на отбраната, Съединени американски щати, 30 октомври 2019 г.
[3] JA Ginzel, „Преглед на причината за повреда на тръбната резба,“ Инженерен анализ на повредата, том. 35, стр. 516-535, 2013.
[4] K. Morvay и F. Giles, „Прогнозиране на производителността на месинга във водопроводните устройства за питейна вода“, The International Journal of Life Cycle Assessment, vol. 23, бр. 7, стр. 1297-1309, 2018.
[5] EPA, „Правило за олово и мед“, Кодекс на федералните разпоредби, 40 CFR 141.43.
[6] CDA – Асоциация за развитие на медта, „Месингови сплави без олово“, 2020 г.
[7] S. Schock и K. Lytle, "Вътрешна корозия и контрол на отлагането," в Качеството и обработката на водата, Letterman, RD, Ed. Ню Йорк: McGraw-Hill, 1999.
[8] ATSDR, „Оловна токсичност: Какви са физиологичните ефекти от излагането на олово?“, Министерство на здравеопазването и човешките услуги на САЩ, 2020 г.
