هل يمكننا اختيار تركيبات نحاسية لخطوط المياه

مزايا واعتبارات استخدام التركيبات النحاسية للسباكة السكنية والتجارية

لقد كان النحاس هو المادة المفضلة لتجهيزات السباكة والصمامات لأكثر من قرن بسبب متانته ومقاومته للتآكل وإمكانية تشغيله وأداء إحكامه الموثوق. ومع ذلك ، فإن محتوى الرصاص الصغير ولكن القابل للقياس في النحاس يثير مخاوف صحية بشأن ملاءمته لأنظمة مياه الشرب. تبحث هذه المقالة في الأساس المنطقي وراء الاستخدام الواسع النطاق للتركيبات النحاسية في كل من تطبيقات السباكة السكنية والصناعية. كما يستكشف مخاطر ترشيح الرصاص ، ومواد التركيب البديلة ، وخطوات تمكين الاستخدام الآمن للمكونات النحاسية لخدمة مياه الشرب.

لماذا تعتبر التركيبات النحاسية الخيار التقليدي لأعمال السباكة؟

تقدم النحاس ، وهي سبيكة من النحاس والزنك ، مزيجًا مقنعًا من خصائص المواد التي حفزت على اعتمادها كمواد تركيب مفضلة من أواخر القرن التاسع عشر فصاعدًا حيث انتشرت أنابيب السباكة الداخلية. تشمل المزايا التي تمنح النحاس هيمنته ما يلي:

المقاومة للتآكل
لا تصدأ التركيبات النحاسية أو تتراكم فيها الرواسب المعدنية مثل مكونات الحديد ، مما يحافظ على نقل المياه بسلاسة. يخمد الزنجار أكسيد النحاس السطح ضد المزيد من تفاعلات التآكل. هذا يحافظ على كفاءة التدفق ويمنع التسرب [1].

القوة والمتانة
يُظهر النحاس المصبوب قوة شد عالية تتجاوز 400 ميجا باسكال ، مما يمكّنه من تحمل أحمال الضغط المستمر حتى 20 بار وتقلبات درجات الحرارة من التجمد إلى 150 درجة [2]. النحاس ليس عرضة لفشل التكسير من التعب أو إجهاد المطرقة المائية على مدى عقود من الاستخدام.

آلية
يتم تشكيل النحاس الأصفر وتشكيله بسهولة في مجموعة متنوعة من الأشكال الهندسية اللازمة لأنظمة السباكة. يسمح بإنشاء خيوط مدببة دقيقة تغلق بشكل موثوق دون تسرب أو تشوه [3].

تطويع
تسهل مرونة النحاس الأصفر عمليات الانحناء والتشكيل لتصنيع الأكواع والمحولات. كما أنه يمتص ضغوط الاهتزازات ويقاوم أضرار التشقق المحتملة.

مقاومة الحشف الحيوي
تمنع الأسطح النحاسية التصاق ونمو البكتيريا والطحالب والفطريات مقارنة بالحديد أو البلاستيك. يؤدي ذلك إلى إبطاء التآكل الجرثومي والحفاظ على جودة المياه [4].

اعتبارات محتوى الرصاص في التركيبات النحاسية

يعمل دمج الرصاص في النحاس على تحسين التشغيل الآلي من خلال تشحيم أدوات القطع والرقائق أثناء التصنيع. تاريخيًا ، احتوى نحاس السباكة على 2-8 في المائة يؤدي إلى تحسين التصنيع. ومع ذلك ، فإن تسرب الرصاص في إمدادات المياه الصالحة للشرب يشكل خطراً كبيراً على الصحة ، وخاصة بالنسبة للأطفال.

تحدد قاعدة الرصاص والنحاس في وكالة حماية البيئة (EPA) الرصاص في التركيبات النحاسية بحد أقصى {0}. 25 بالمائة لأي مكونات تلامس مياه الشرب [5]. تقيد قوانين كاليفورنيا وفيرمونت كذلك الرصاص المسموح به بنسبة 0.1 في المائة في السباكة النحاسية. يتم الآن مزج عناصر استبدال الرصاص بما في ذلك البزموت والسيلينيوم والتيلوريوم والسيليكون في تركيبات نحاسية خالية من الرصاص لتحقيق إمكانية التشغيل الآلي مع تلبية حدود الرصاص الصارمة [6].

المخاطر المحتملة لنض الرصاص من مكونات النحاس الأصفر

بينما يحتوي النحاس الحديث على مستويات منخفضة جدًا من الرصاص ، لا يزال بإمكان كميات صغيرة أن تتسرب إلى المياه الراكدة عند ملامستها للتركيبات والصمامات النحاسية. يتم إطلاق أيونات الرصاص عندما يتعرض السطح الداخلي للتركيبات لماء ناعم أو حامضي أو دافئ [7]. يزيد الماء الراكد داخل نظام الأنابيب طوال الليل من انحلال الرصاص.

يُمتص الرصاص المستهلك في المقام الأول في مجرى الدم والأنسجة ، مما يسبب سمية حادة ومزمنة. الأطفال هم الأكثر عرضة للخطر لأن تراكم الرصاص المنخفض يمكن أن يضعف النمو العصبي. تشمل التأثيرات الضائرة العجز المعرفي ، وتوقف النمو ، والاضطرابات السلوكية [8]. في حين أن البالغين أقل حساسية ، يمكن أن يؤدي الرصاص إلى زيادة ضغط الدم ، واختلال وظائف الكلى ، ومشاكل الإنجاب.

تفرض وكالة حماية البيئة اتخاذ إجراءات تصحيحية إذا تجاوزت تركيزات الرصاص 15 جزءًا في المليار في أكثر من 10 بالمائة من عينات مياه الصنبور في نظام المياه [5]. ومع ذلك ، يرى العديد من الخبراء أن هذه العتبة يجب أن تكون أقل لحماية الصحة العامة ، وخاصة للأطفال الرضع. يوفر اختيار مواد السباكة الخالية من الرصاص تحكمًا بالغ الأهمية في المصادر لتقليل مخاطر التعرض للرصاص.

توصيات للاستخدام الآمن لمكونات السباكة النحاسية

تظل التركيبات النحاسية مناسبة لخطوط الخدمة التي تزود المياه غير الصالحة للشرب لتجنب أي تعرض للرصاص. بالنسبة لأنظمة السباكة الصالحة للشرب ، يمكن أن تسهل عدة استراتيجيات الاستخدام الآمن للمكونات النحاسية:

- اختر النحاس الخالي من الرصاص أو الخالي من الرصاص المعتمد عبر اختبار NSF / ANSI 61 كلما أمكن ذلك. يؤدي هذا إلى تقييد العميل المحتمل تحت 0. عتبة 25 بالمائة.

- تجنب الوصلات النحاسية التي يزيد محتواها من الرصاص عن 3 في المائة لأي خدمة مياه شرب. تزيد مستويات الرصاص المرتفعة من مخاطر النض.

- تنظيف الحنفيات والاستحمام لمدة 30 ثانية بعد الركود الليلي يزيل المياه المحتوية على الرصاص من أسطح الأنابيب الداخلية.

- التحليل الدوري لعينات الحنفية من قبل مختبرات معتمدة يحدد أي مشاكل تحتاج إلى معالجة.

- استخدام اللحام غير المحتوي على الرصاص في جميع عمليات إحكام الربط ، حيث يمكن أن يؤدي الجنود المحتويون على الرصاص أيضًا إلى تلويث المياه.

مواد تركيب بديلة بدون مخاوف من الرصاص

توجد العديد من الخيارات المعدنية غير المعدنية والخالية من الرصاص لتركيبات السباكة غير المعرضة لترشيح الرصاص:

- لا تحتوي التركيبات النحاسية على الرصاص وتستخدم على نطاق واسع في أنظمة مياه الشرب. لكن النحاس عرضة لضرر تآكل أكبر من النحاس.

- تعتبر التركيبات البلاستيكية PVC و CPVC متينة وغير مكلفة ولكن لها ضغط ودرجة حرارة أقل من النحاس.

- تجهيزات الفولاذ المقاوم للصدأ تتفوق في مقاومة التآكل ولكنها أغلى بكثير من النحاس. يفضل استخدام درجات الدكتايل مثل 316L.

- التركيبات البرونزية خالية من الرصاص على الرغم من أن المحتوى النحاسي العالي يقلل من الحماية من التآكل. تكلفتها تصل إلى خمسة أضعاف تكلفة النحاس الأصفر.

خاتمة

لقد تم استخدام النحاس كمواد مفضلة لتركيبات السباكة والصمامات نظرًا لمزيجها الذي لا مثيل له من القوة ومقاومة التآكل وموثوقية الختم وكفاءة التصنيع. بينما يحتوي النحاس التقليدي على كميات صغيرة من الرصاص ، فإن الالتزام باللوائح وأفضل الممارسات يتيح استخدامه الآمن لخدمة مياه الشرب. كما يعمل النحاس الخالي من الرصاص ومواد التركيبات البديلة على توسيع الخيارات لإنشاء تركيبات سباكة متينة خالية من الرصاص.

مراجع

[1] V. Ashworth et al. ، "هل النحاس مادة آمنة لتطبيقات السباكة بمياه الشرب المنزلية؟" ، Water Science and Technology: Water Supply ، vol. 17 ، لا. 5 ، ص. 1537-1548 ، 2017.

[2] MIL-STD -777 J ، جدول الأنابيب والصمامات والتركيبات ومكونات الأنابيب المرتبطة بالسفن السطحية البحرية ، وزارة الدفاع ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 30 أكتوبر 2019.

[3] JA Ginzel ، "مراجعة سبب فشل خيط الأنبوب ،" تحليل الفشل الهندسي ، المجلد. 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 ، لا. 7 ، ص. 1297-1309 ، 2018.

[5] وكالة حماية البيئة ، "قاعدة الرصاص والنحاس ،" قانون اللوائح الفيدرالية ، 40 CFR 141.43.

[6] CDA - جمعية تنمية النحاس ، "سبائك نحاسية خالية من الرصاص" ، 2020.

[7] S. Schock and K. Lytle ، "التحكم في التآكل والترسيب الداخلي ،" في جودة المياه ومعالجتها ، ليترمان ، أر دي ، إد. نيويورك: ماكجرو هيل ، 1999.

[8] وكالة ATSDR ، "سمية الرصاص: ما هي الآثار الفسيولوجية للتعرض للرصاص؟" ، وزارة الصحة والخدمات البشرية الأمريكية ، 2020.