آیا می توانیم اتصالات برنجی را برای خطوط آب انتخاب کنیم؟

مزایا و ملاحظات استفاده از اتصالات برنجی برای لوله کشی مسکونی و تجاری

برنج به دلیل دوام، مقاومت در برابر خوردگی، ماشین‌کاری و عملکرد آب‌بندی قابل اعتماد، بیش از یک قرن است که ماده ترجیحی برای اتصالات و شیرآلات لوله‌کشی بوده است. با این حال، مقدار کمی سرب اما قابل اندازه‌گیری در برنج نگرانی‌های بهداشتی را در مورد مناسب بودن آن برای سیستم‌های آب آشامیدنی ایجاد می‌کند. این مقاله به بررسی دلیل استفاده گسترده از اتصالات برنجی در هر دو کاربرد لوله کشی مسکونی و صنعتی می پردازد. همچنین خطرات شسته شدن سرب، مواد جایگزین جایگزین و مراحلی را برای امکان استفاده ایمن از اجزای برنجی برای سرویس آب آشامیدنی بررسی می‌کند.

چرا اتصالات برنجی انتخاب سنتی برای لوله کشی است؟

برنج، آلیاژی از مس و روی، ترکیب قانع‌کننده‌ای از خواص مواد را ارائه می‌دهد که باعث شد تا از اواخر دهه 1800 به بعد با گسترش لوله‌کشی داخلی لوله‌کشی، به عنوان ماده مناسب انتخاب شود. مزایای برتری برنج عبارتند از:

مقاومت در برابر خوردگی
اتصالات برنجی زنگ نمی زند یا رسوبات معدنی مانند اجزای آهن را جمع نمی کند و انتقال آب صاف را حفظ می کند. پتینه اکسید مس سطح را در برابر واکنش های خوردگی بیشتر غیرفعال می کند. این کار راندمان جریان را حفظ می کند و از نشت جلوگیری می کند [1].

استحکام و دوام
برنج ریخته گری استحکام کششی بالایی بیش از 400 مگاپاسکال از خود نشان می دهد که آن را قادر می سازد در برابر بارهای فشار پایدار تا 20 بار و نوسانات دما از انجماد تا 150 درجه مقاومت کند [2]. برنج در طول چندین دهه استفاده در معرض شکستگی ناشی از خستگی یا فشارهای چکش آب نیست.

ماشین کاری
برنج به راحتی در طیف متنوعی از هندسه های اتصال مورد نیاز برای سیستم های لوله کشی آهنگری و ماشینکاری می شود. این امکان ایجاد رزوه های مخروطی دقیق را فراهم می کند که بدون نشتی یا تغییر شکل به طور قابل اعتماد مهر و موم می شوند [3].

چکش خواری
چکش خواری برنج، عملیات خمش و شکل دهی را برای ساخت زانوها و آداپتورها تسهیل می کند. همچنین تنش های ارتعاشی را جذب می کند و در برابر آسیب احتمالی ترک مقاومت می کند.

مقاومت در برابر رسوب زیستی
سطوح برنجی در مقایسه با آهن یا پلاستیک از چسبندگی و رشد باکتری ها، جلبک ها و قارچ ها جلوگیری می کند. این امر خوردگی میکروبی را کند می کند و کیفیت آب را حفظ می کند [4].

ملاحظات محتوای اصلی در اتصالات برنجی

ادغام سرب در برنج با روانکاری ابزارهای برش و براده ها در طول تولید، ماشین کاری را بهبود می بخشد. از لحاظ تاریخی، برنج لوله کشی حاوی 2-8 درصد سرب برای بهینه سازی ساخت بود. با این حال، شستشوی سرب در منابع آب آشامیدنی خطرات قابل توجهی برای سلامتی به ویژه برای کودکان ایجاد می کند.

قانون سرب و مس EPA سرب را در اتصالات برنجی تا حداکثر 25/0 درصد {{0}} برای هر قطعه ای که با آب آشامیدنی تماس می گیرد [5] محدود می کند. قوانین کالیفرنیا و ورمونت سرب مجاز را به 0.1 درصد در برنج لوله کشی محدود می کند. عناصر جایگزین سرب از جمله بیسموت، سلنیوم، تلوریم و سیلیکون اکنون در فرمول‌های برنجی بدون سرب برای دستیابی به قابلیت ماشین‌کاری در حالی که محدودیت‌های سرب دقیق را رعایت می‌کنند، ترکیب می‌شوند [6].

خطرات بالقوه شستشوی سرب از اجزای برنجی

در حالی که برنج مدرن حاوی سطوح بسیار کم سرب است، اما مقادیر کم آن همچنان می تواند در تماس با اتصالات و شیرآلات برنجی به آب راکد نفوذ کند. یون های سرب زمانی آزاد می شوند که سطح داخلی اتصالات در معرض آب نرم، اسیدی یا گرم قرار گیرد [7]. آب راکد در داخل سیستم لوله در طول شب انحلال سرب را به حداکثر می رساند.

سرب مصرفی در درجه اول به جریان خون و بافت ها جذب می شود و باعث مسمومیت حاد و مزمن می شود. کودکان بیشتر آسیب پذیر هستند زیرا حتی تجمع کم سرب نیز می تواند رشد عصبی را مختل کند. اثرات نامطلوب شامل نقایص شناختی، توقف رشد و اختلالات رفتاری است [8]. در حالی که بزرگسالان حساسیت کمتری دارند، سرب می تواند فشار خون، اختلال عملکرد کلیه و مشکلات تولید مثل را افزایش دهد.

اگر غلظت سرب از 15 قسمت در میلیارد در بیش از 10 درصد نمونه های آب لوله کشی در یک سیستم آبی تجاوز کند، EPA اقدامات اصلاحی را الزامی می کند [5]. با این حال، بسیاری از کارشناسان استدلال می کنند که این آستانه برای محافظت از سلامت عمومی، به ویژه برای نوزادان، باید کمتر باشد. انتخاب مواد لوله کشی بدون سرب کنترل منبع حیاتی را برای به حداقل رساندن خطرات قرار گرفتن در معرض سرب فراهم می کند.

توصیه هایی برای استفاده ایمن از قطعات لوله کشی برنجی

اتصالات برنجی برای خطوط خدماتی که آب غیر آشامیدنی را تامین می‌کنند مناسب هستند تا از قرار گرفتن در معرض سرب جلوگیری شود. برای سیستم های لوله کشی قابل شرب، چندین استراتژی می تواند استفاده ایمن از اجزای برنجی را تسهیل کند:

- در صورت امکان، برنجی با سرب کم یا بدون سرب را انتخاب کنید که از طریق آزمایش NSF/ANSI 61 گواهی شده است. این امر منجر به پایین‌تر از آستانه 0.25 درصدی را محدود می‌کند.

- از اتصالات برنجی با محتوای سرب بالای 3 درصد برای هر سرویس آب آشامیدنی خودداری کنید. سطوح بالاتر سرب خطرات شستشو را افزایش می دهد.

- شستشوی شیرها و دوش ها به مدت 30 ثانیه پس از رکود یک شبه، آب حاوی سرب را از سطوح داخلی لوله پاک می کند.

- تجزیه و تحلیل دوره‌ای سرب در نمونه‌های شیر توسط آزمایشگاه‌های تایید شده، هرگونه مشکلی را که نیاز به اصلاح دارد شناسایی می‌کند.

- از لحیم کاری غیر سربی برای آب بندی تمام اتصالات استفاده کنید، زیرا لحیم های سرب نیز می توانند آب را آلوده کنند.

مواد جایگزین جایگزین بدون نگرانی سرب

چندین گزینه فلزی غیر فلزی و بدون سرب برای اتصالات لوله کشی که مستعد شستشوی سرب نیستند وجود دارد:

- اتصالات مسی فاقد سرب هستند و به طور گسترده برای سیستم های آب آشامیدنی استفاده می شوند. اما مس نسبت به برنج مستعد آسیب خوردگی بیشتر است.

- اتصالات پلاستیکی PVC و CPVC بادوام و ارزان هستند اما دارای درجه بندی فشار و دمای کمتری نسبت به برنج هستند.

- اتصالات فولادی ضد زنگ از نظر مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند اما بسیار گرانتر از برنج هستند. گریدهای شکل پذیر مانند 316L ترجیح داده می شوند.

- اتصالات برنزی بدون سرب هستند، اگرچه محتوای بالای مس آن محافظت در برابر خوردگی را کاهش می دهد. قیمت آنها تا پنج برابر بیشتر از برنج است.

نتیجه

برنج به دلیل ترکیب بی نظیری از استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت اطمینان آب بندی و کارایی ساخت، به عنوان ماده انتخابی برای اتصالات و شیرآلات لوله کشی عمل کرده است. در حالی که برنج سنتی حاوی مقادیر کمی سرب است، پیروی از مقررات و بهترین شیوه ها امکان استفاده ایمن از آن را برای خدمات آب آشامیدنی فراهم می کند. برنج بدون سرب و مواد اتصالات جایگزین نیز گزینه‌هایی را برای ایجاد مجموعه‌های لوله‌کشی بدون سرب بادوام گسترش می‌دهند.

منابع

[1] V. Ashworth و همکاران، "آیا برنج یک ماده ایمن برای کاربردهای لوله کشی آب آشامیدنی خانگی است؟"، علم و فناوری آب: تامین آب، جلد. 17، شماره 5، ص. 1537-1548، 2017.

[2] MIL-STD-777J، برنامه لوله‌کشی، شیرها، اتصالات، و اجزای لوله‌کشی مرتبط برای کشتی‌های سطحی نیروی دریایی، وزارت دفاع، ایالات متحده آمریکا، 30 اکتبر 2019.

[3] JA Ginzel، "بررسی علت خرابی نخ لوله"، تجزیه و تحلیل شکست مهندسی، جلد. 35، ص. 516-535، 2013.

[4] K. Morvay and F. Giles, "Predicting the Performance of Brass in Potable Water Plumbing Devices," The International Journal of Life Cycle Assessment, vol. 23، شماره 7، ص. 1297-1309، 2018.

[5] EPA، "قاعده سرب و مس"، کد مقررات فدرال، 40 CFR 141.43.

[6] CDA - انجمن توسعه مس، "آلیاژهای برنج بدون سرب"، 2020.

[7] S. Schock و K. Lytle، "Internal Corrosion and Deposition Control" در کیفیت و تصفیه آب، Letterman، RD، Ed. نیویورک: مک گراو هیل، 1999.

[8] ATSDR، "مسمومیت سرب: اثرات فیزیولوژیکی قرار گرفتن در معرض سرب چیست؟"، وزارت بهداشت و خدمات انسانی ایالات متحده، 2020.