Những ưu điểm và cân nhắc khi sử dụng phụ kiện bằng đồng thau cho hệ thống nước dân dụng và thương mại
Đồng thau là vật liệu ưu tiên cho các phụ kiện ống nước và van trong hơn một thế kỷ nhờ độ bền, khả năng chống ăn mòn, khả năng gia công và hiệu suất bịt kín đáng tin cậy. Tuy nhiên, hàm lượng chì nhỏ nhưng có thể đo lường được trong đồng thau làm tăng mối lo ngại về sức khỏe về tính phù hợp của nó đối với các hệ thống nước uống được. Bài viết này xem xét lý do đằng sau việc sử dụng rộng rãi các phụ kiện bằng đồng thau trong các ứng dụng hệ thống ống nước dân dụng và công nghiệp. Nó cũng khám phá các rủi ro rò rỉ chì, vật liệu lắp thay thế và các bước để cho phép sử dụng an toàn các bộ phận bằng đồng thau cho dịch vụ nước uống.
Tại sao các phụ kiện bằng đồng thau là sự lựa chọn truyền thống cho hệ thống ống nước?
Đồng thau, một hợp kim của đồng và kẽm, mang đến sự kết hợp hấp dẫn của các đặc tính vật liệu đã thúc đẩy việc sử dụng nó làm vật liệu phù hợp được lựa chọn từ cuối những năm 1800 trở đi khi hệ thống ống nước trong nhà phát triển. Những lợi thế mang lại cho đồng thau sự thống trị của nó bao gồm:
Chống ăn mòn
Các phụ kiện bằng đồng thau không bị rỉ sét hoặc tích tụ cặn khoáng như các bộ phận bằng sắt, giúp duy trì khả năng vận chuyển nước trơn tru. Lớp gỉ đồng oxit thụ động hóa bề mặt chống lại các phản ứng ăn mòn tiếp theo. Điều này bảo tồn hiệu quả dòng chảy và ngăn ngừa rò rỉ [1].
Sức mạnh và độ bền
Đồng thau đúc thể hiện độ bền kéo cao vượt quá 400 MPa, cho phép nó chịu được tải áp suất duy trì lên đến 20 bar và biến động nhiệt độ từ đóng băng đến 150 độ [2]. Đồng thau không dễ bị nứt do mỏi hoặc ứng suất búa nước trong nhiều thập kỷ sử dụng.
khả năng gia công
Đồng thau dễ dàng được rèn và gia công thành nhiều loại hình học phù hợp cần thiết cho hệ thống ống nước. Nó cho phép tạo ra các ren thuôn chính xác có khả năng bịt kín đáng tin cậy mà không bị rò rỉ hoặc biến dạng [3].
dẻo dai
Tính dễ uốn của đồng thau tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động uốn và tạo hình để chế tạo khuỷu tay và bộ điều hợp. Nó cũng hấp thụ các ứng suất rung động và chống lại thiệt hại nứt vỡ tiềm ẩn.
Chống bám bẩn sinh học
Bề mặt đồng thau ức chế sự bám dính và phát triển của vi khuẩn, tảo và nấm so với sắt hoặc nhựa. Điều này làm chậm quá trình ăn mòn của vi sinh vật và bảo vệ chất lượng nước [4].
Cân nhắc về hàm lượng chì trong các phụ kiện bằng đồng thau
Việc kết hợp chì vào đồng thau giúp cải thiện khả năng gia công bằng cách bôi trơn các dụng cụ cắt và phoi trong quá trình sản xuất. Trong lịch sử, đồng thau ống nước chứa 2-8 phần trăm chì để tối ưu hóa quá trình chế tạo. Tuy nhiên, chì rò rỉ vào nguồn cung cấp nước uống được gây nguy hiểm đáng kể cho sức khỏe, đặc biệt là đối với trẻ em.
Quy tắc về chì và đồng của EPA giới hạn chì trong các phụ kiện bằng đồng thau ở mức tối đa {{0}}.25 phần trăm đối với bất kỳ thành phần nào tiếp xúc với nước uống [5]. Luật của California và Vermont còn hạn chế thêm chì cho phép ở mức 0,1 phần trăm trong đồng thau ống nước. Các nguyên tố thay thế chì bao gồm bismuth, selen, Tellurium và silicon hiện được pha trộn vào các công thức đồng thau không chì để đạt được khả năng gia công trong khi đáp ứng các giới hạn chì nghiêm ngặt [6].
Rủi ro tiềm ẩn của việc rò rỉ chì từ các bộ phận bằng đồng thau
Mặc dù đồng thau hiện đại chứa hàm lượng chì rất thấp, nhưng một lượng nhỏ vẫn có thể ngấm vào nước đọng khi tiếp xúc với các phụ kiện và van bằng đồng thau. Các ion chì được giải phóng khi bề mặt bên trong của phụ kiện tiếp xúc với nước mềm, có tính axit hoặc ấm [7]. Nước đọng trong hệ thống đường ống qua đêm sẽ tối đa hóa quá trình hòa tan chì.
Chì tiêu thụ chủ yếu được hấp thụ vào máu và các mô, gây nhiễm độc cấp tính và mãn tính. Trẻ em dễ bị tổn thương nhất vì lượng chì tích tụ thậm chí ở mức thấp cũng có thể làm suy giảm sự phát triển thần kinh. Các tác dụng phụ bao gồm thiếu hụt nhận thức, chậm phát triển và rối loạn hành vi [8]. Trong khi người lớn ít nhạy cảm hơn, chì có thể làm tăng huyết áp, rối loạn chức năng thận và các vấn đề sinh sản.
EPA yêu cầu hành động khắc phục nếu nồng độ chì vượt quá 15 phần tỷ trong hơn 10 phần trăm mẫu nước máy trong hệ thống nước [5]. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng ngưỡng này nên thấp hơn để bảo vệ sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là trẻ sơ sinh. Lựa chọn vật liệu ống nước không chì giúp kiểm soát nguồn quan trọng để giảm thiểu rủi ro tiếp xúc với chì.
Các khuyến nghị để sử dụng an toàn các bộ phận của hệ thống ống nước bằng đồng thau
Các phụ kiện bằng đồng thau vẫn phù hợp với các đường dây dịch vụ cung cấp nước không uống được để tránh tiếp xúc với chì. Đối với các hệ thống đường ống dẫn nước uống được, một số chiến lược có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng an toàn các bộ phận bằng đồng thau:
- Chọn đồng thau có hàm lượng chì thấp hoặc không có chì được chứng nhận qua thử nghiệm NSF/ANSI 61 bất cứ khi nào có thể. Điều này hạn chế lượng chì dưới ngưỡng 0.25 phần trăm.
- Tránh sử dụng các phụ kiện bằng đồng thau có hàm lượng chì trên 3 phần trăm đối với bất kỳ dịch vụ nước uống nào. Mức chì cao hơn làm tăng rủi ro rò rỉ.
- Xả vòi nước và vòi hoa sen trong 30 giây sau khi nước đọng qua đêm sẽ làm sạch nước có chứa chì trên bề mặt đường ống bên trong.
- Phân tích định kỳ chì trong các mẫu vòi do các phòng thí nghiệm được chứng nhận xác định bất kỳ vấn đề nào cần khắc phục.
- Sử dụng chất hàn không chì cho tất cả các mối nối bịt kín, vì chất hàn có chì cũng có thể làm nhiễm bẩn nước.
Vật liệu lắp thay thế không lo ngại về chì
Một số tùy chọn kim loại phi kim loại và không chứa chì tồn tại cho các phụ kiện ống nước không dễ bị rò rỉ chì:
- Các phụ kiện bằng đồng không chứa chì và được sử dụng rộng rãi cho các hệ thống nước uống được. Nhưng đồng dễ bị ăn mòn hơn đồng thau.
- Phụ kiện nhựa PVC và CPVC bền và rẻ tiền nhưng có áp suất và nhiệt độ định mức thấp hơn so với đồng thau.
- Phụ kiện bằng thép không gỉ vượt trội về khả năng chống ăn mòn nhưng đắt hơn nhiều so với đồng thau. Các loại dẻo như 316L được ưa thích hơn.
- Các phụ kiện bằng đồng không chứa chì mặc dù hàm lượng đồng cao làm giảm khả năng chống ăn mòn. Chúng đắt gấp năm lần so với đồng thau.
Phần kết luận
Đồng thau đã từng là vật liệu được lựa chọn cho các phụ kiện ống nước và van nhờ sự kết hợp vô song giữa độ bền, khả năng chống ăn mòn, độ tin cậy bịt kín và hiệu quả chế tạo. Mặc dù đồng thau truyền thống chứa một lượng nhỏ chì, nhưng việc tuân thủ các quy định và thực hành tốt nhất cho phép sử dụng an toàn đồng thau cho dịch vụ nước uống. Đồng thau không chì và các vật liệu phụ kiện thay thế cũng mở rộng các tùy chọn để tạo ra các cụm ống nước không chì bền.
Người giới thiệu
[1] V. Ashworth và cộng sự, "Đồng thau có phải là vật liệu an toàn cho các ứng dụng dẫn nước sinh hoạt không?", Khoa học và Công nghệ nước: Cấp nước, tập. 17, không. 5, trang 1537-1548, 2017.
[2] MIL-STD-777J, Lịch trình đường ống, van, phụ kiện và các thành phần đường ống liên quan cho tàu nổi của hải quân, Bộ Quốc phòng, Hoa Kỳ, ngày 30 tháng 10 năm 2019.
[3] JA Ginzel, "Đánh giá nguyên nhân gây ra lỗi ren ống," Phân tích lỗi kỹ thuật, tập. 35, trang 516-535, 2013.
[4] K. Morvay và F. Giles, "Dự đoán hiệu suất của đồng thau trong các thiết bị dẫn nước uống được," Tạp chí Quốc tế về Đánh giá Vòng đời, tập. 23, không. 7, trang 1297-1309, 2018.
[5] EPA, "Quy tắc Chì và Đồng," Bộ luật Quy định Liên bang, 40 CFR 141.43.
[6] CDA - Hiệp hội phát triển đồng, "Hợp kim đồng thau không chì", 2020.
[7] S. Schock và K. Lytle, "Kiểm soát lắng đọng và ăn mòn bên trong," trong Chất lượng và xử lý nước, Letterman, RD, Ed. New York: McGraw-Hill, 1999.
[8] ATSDR, "Độc tính chì: Tác động sinh lý của việc tiếp xúc với chì là gì?", Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Hoa Kỳ, 2020.
