ข้อดีและข้อควรพิจารณาในการใช้ข้อต่อทองเหลืองสำหรับท่อประปาในที่พักอาศัยและเชิงพาณิชย์
ทองเหลืองเป็นวัสดุพิเศษสำหรับอุปกรณ์ประปาและวาล์วมานานกว่าศตวรรษ เนื่องจากความทนทาน ต้านทานการกัดกร่อน แปรรูปได้ และประสิทธิภาพการซีลที่เชื่อถือได้ อย่างไรก็ตามปริมาณตะกั่วในทองเหลืองที่มีขนาดเล็กแต่สามารถวัดได้ทำให้เกิดความกังวลด้านสุขภาพเกี่ยวกับความเหมาะสมสำหรับระบบน้ำดื่ม บทความนี้จะตรวจสอบเหตุผลที่อยู่เบื้องหลังการใช้ข้อต่อทองเหลืองอย่างแพร่หลายทั้งในระบบประปาที่อยู่อาศัยและอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังสำรวจความเสี่ยงในการชะล้างสารตะกั่ว วัสดุทางเลือกที่เหมาะสม และขั้นตอนเพื่อให้สามารถใช้ส่วนประกอบทองเหลืองสำหรับบริการน้ำดื่มได้อย่างปลอดภัย
เหตุใดข้อต่อทองเหลืองจึงเป็นทางเลือกดั้งเดิมสำหรับท่อประปา
ทองเหลือง ซึ่งเป็นโลหะผสมระหว่างทองแดงและสังกะสี นำเสนอส่วนผสมที่ลงตัวของคุณสมบัติของวัสดุ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการเลือกใช้เป็นวัสดุที่เหมาะสมตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1800 เป็นต้นมา เมื่อระบบท่อประปาภายในอาคารแพร่หลายมากขึ้น ข้อดีของทองเหลืองที่ครอบงำรวมถึง:
ความต้านทานการกัดกร่อน
ข้อต่อทองเหลืองไม่เป็นสนิมหรือสะสมคราบแร่ เช่น ชิ้นส่วนเหล็ก ทำให้การลำเลียงน้ำเป็นไปอย่างราบรื่น คราบทองแดงออกไซด์ทำให้พื้นผิวไม่เกิดปฏิกิริยาการกัดกร่อนเพิ่มเติม ช่วยรักษาประสิทธิภาพการไหลและป้องกันการรั่วไหล [1]
ความแข็งแรงและความทนทาน
ทองเหลืองหล่อมีความต้านทานแรงดึงสูงเกิน 400 MPa ทำให้สามารถทนต่อแรงดันต่อเนื่องได้ถึง 20 บาร์ และความผันผวนของอุณหภูมิจากการแช่แข็งถึง 150 องศา [2] ทองเหลืองไม่มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวจากความล้าหรือความเครียดจากค้อนน้ำตลอดอายุการใช้งานหลายทศวรรษ
ความสามารถในการแปรรูป
ทองเหลืองถูกตีขึ้นรูปอย่างง่ายดายและขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ที่เหมาะสมซึ่งจำเป็นสำหรับระบบประปา ช่วยให้สามารถสร้างเกลียวเรียวที่มีความแม่นยำซึ่งปิดผนึกได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่รั่วไหลหรือเสียรูป [3]
ความอ่อน
ความอ่อนตัวของทองเหลืองช่วยอำนวยความสะดวกในการดัดและขึ้นรูปเพื่อประดิษฐ์ข้องอและตัวต่อ นอกจากนี้ยังดูดซับแรงสั่นสะเทือนและต้านทานความเสียหายจากการแตกร้าวที่อาจเกิดขึ้น
ความต้านทานต่อการเกิดคราบจุลินทรีย์
พื้นผิวทองเหลืองยับยั้งการยึดเกาะและการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ตะไคร่น้ำ และเชื้อรา เมื่อเทียบกับเหล็กหรือพลาสติก ซึ่งจะช่วยชะลอการกัดกร่อนของจุลินทรีย์และรักษาคุณภาพน้ำ [4]
การพิจารณาเนื้อหาตะกั่วในข้อต่อทองเหลือง
การรวมตัวของตะกั่วเข้ากับทองเหลืองช่วยเพิ่มความสามารถในการแปรรูปโดยการหล่อลื่นเครื่องมือตัดและเศษในระหว่างการผลิต ในอดีต ท่อทองเหลืองมีตะกั่ว 2-8 เปอร์เซ็นต์ในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต อย่างไรก็ตาม การชะล้างสารตะกั่วลงในน้ำดื่มก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพอย่างมาก โดยเฉพาะกับเด็ก
ขีดจำกัดของกฎตะกั่วและทองแดงของ EPA ทำให้ข้อต่อทองเหลืองมีค่าสูงสุด {{0}}}.25 เปอร์เซ็นต์สำหรับส่วนประกอบใดๆ ที่สัมผัสกับน้ำดื่ม [5] กฎหมายของรัฐแคลิฟอร์เนียและเวอร์มอนต์ยังจำกัดตะกั่วที่อนุญาตไว้ที่ 0.1 เปอร์เซ็นต์ในท่อทองเหลือง องค์ประกอบทดแทนตะกั่ว ได้แก่ บิสมัท ซีลีเนียม เทลลูเรียม และซิลิกอนถูกผสมเป็นสูตรทองเหลืองไร้สารตะกั่วเพื่อให้ได้ความสามารถในการขึ้นรูปในขณะที่บรรลุขีดจำกัดของตะกั่วที่เข้มงวด [6]
ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการชะล้างตะกั่วจากชิ้นส่วนทองเหลือง
แม้ว่าทองเหลืองสมัยใหม่จะมีระดับตะกั่วที่ต่ำมาก แต่ปริมาณเล็กน้อยยังสามารถรั่วไหลลงสู่น้ำที่สัมผัสกับข้อต่อและวาล์วทองเหลืองได้ ไอออนตะกั่วจะถูกปล่อยออกมาเมื่อพื้นผิวภายในของข้อต่อสัมผัสกับน้ำที่อ่อนนุ่ม เป็นกรด หรือน้ำอุ่น [7] น้ำนิ่งในระบบท่อข้ามคืนช่วยเพิ่มการละลายของตะกั่ว
ตะกั่วที่บริโภคเข้าไปส่วนใหญ่จะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดและเนื้อเยื่อ ทำให้เกิดพิษเฉียบพลันและเรื้อรัง เด็กมีความเสี่ยงมากที่สุดเนื่องจากการสะสมตะกั่วในระดับต่ำอาจทำให้พัฒนาการทางระบบประสาทบกพร่องได้ ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ ได้แก่ การขาดความรู้ความเข้าใจ การเจริญเติบโตแคระแกร็น และความผิดปกติทางพฤติกรรม [8] ในขณะที่ผู้ใหญ่มีความไวน้อยกว่า สารตะกั่วสามารถเพิ่มความดันโลหิต ไตทำงานผิดปกติ และปัญหาเกี่ยวกับระบบสืบพันธุ์
EPA กำหนดให้ดำเนินการแก้ไขหากความเข้มข้นของตะกั่วเกิน 15 ส่วนต่อพันล้านในตัวอย่างน้ำประปามากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ในระบบน้ำ [5] อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญหลายคนแย้งว่าเกณฑ์นี้ควรต่ำกว่านี้เพื่อปกป้องสุขภาพของประชาชน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับทารก การเลือกวัสดุท่อประปาที่ปราศจากสารตะกั่วช่วยให้สามารถควบคุมแหล่งที่มาที่สำคัญเพื่อลดความเสี่ยงในการสัมผัสสารตะกั่ว
คำแนะนำสำหรับการใช้ส่วนประกอบท่อประปาทองเหลืองอย่างปลอดภัย
ข้อต่อทองเหลืองยังคงเหมาะสำหรับสายบริการที่จ่ายน้ำที่ไม่สามารถบริโภคได้เพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสารตะกั่ว สำหรับระบบประปาที่สามารถดื่มได้ มีหลายกลยุทธ์ที่สามารถอำนวยความสะดวกในการใช้ส่วนประกอบทองเหลืองอย่างปลอดภัย:
- เลือกทองเหลืองตะกั่วต่ำหรือไร้สารตะกั่วที่ได้รับการรับรองผ่านการทดสอบ NSF/ANSI 61 เมื่อทำได้ ซึ่งจะจำกัดโอกาสในการขายให้ต่ำกว่าเกณฑ์ 0.25 เปอร์เซ็นต์
- หลีกเลี่ยงข้อต่อทองเหลืองที่มีสารตะกั่วเกินร้อยละ 3 สำหรับบริการน้ำดื่ม ระดับสารตะกั่วที่สูงขึ้นจะเพิ่มความเสี่ยงในการชะล้าง
- ล้างก๊อกน้ำและฝักบัวเป็นเวลา 30 วินาทีหลังจากหยุดค้างคืนเพื่อล้างน้ำที่มีสารตะกั่วออกจากผิวท่อภายใน
- การวิเคราะห์ตะกั่วในตัวอย่างก๊อกเป็นระยะโดยห้องปฏิบัติการที่ผ่านการรับรอง ระบุปัญหาใด ๆ ที่จำเป็นต้องแก้ไข
- ใช้การบัดกรีแบบไม่ใช้สารตะกั่วในการปิดผนึกรอยต่อทั้งหมด เนื่องจากสารบัดกรีแบบใช้ตะกั่วอาจทำให้น้ำปนเปื้อนได้
วัสดุทางเลือกสำหรับฟิตติ้งโดยไม่ต้องกังวลเรื่องสารตะกั่ว
มีตัวเลือกโลหะที่ไม่ใช่โลหะและไร้สารตะกั่วมากมายสำหรับอุปกรณ์ประปาที่ไม่ไวต่อการชะล้างของตะกั่ว:
- ข้อต่อทองแดงไม่มีสารตะกั่วและใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับระบบน้ำดื่ม แต่ทองแดงมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากการกัดกร่อนมากกว่าทองเหลือง
- ข้อต่อพลาสติก PVC และ CPVC มีความทนทานและราคาไม่แพง แต่มีระดับแรงดันและอุณหภูมิต่ำกว่าทองเหลือง
- ข้อต่อสแตนเลสมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี แต่มีราคาแพงกว่าทองเหลืองมาก ควรใช้เกรดความเหนียว เช่น 316L
- ข้อต่อทองเหลืองปราศจากสารตะกั่วแม้ว่าทองแดงสูงจะลดการป้องกันการกัดกร่อน มีราคาสูงกว่าทองเหลืองถึงห้าเท่า
บทสรุป
ทองเหลืองเป็นวัสดุทางเลือกสำหรับอุปกรณ์ประปาและวาล์ว เนื่องจากส่วนผสมที่ไม่มีใครเทียบได้ของความแข็งแรง ความทนทานต่อการกัดกร่อน ความน่าเชื่อถือในการซีล และประสิทธิภาพการผลิต แม้ว่าทองเหลืองแบบดั้งเดิมจะมีสารตะกั่วในปริมาณเล็กน้อย แต่การปฏิบัติตามกฎระเบียบและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดทำให้สามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างปลอดภัยสำหรับบริการน้ำดื่ม ทองเหลืองไร้สารตะกั่วและวัสดุข้อต่อแบบอื่นยังเพิ่มตัวเลือกสำหรับการสร้างชุดประกอบท่อประปาไร้สารตะกั่วที่ทนทาน
อ้างอิง
[1] V. Ashworth et al., "ทองเหลืองเป็นวัสดุที่ปลอดภัยสำหรับการใช้งานท่อประปาในครัวเรือนหรือไม่?", วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีน้ำ: น้ำประปา, ฉบับที่. 17 ไม่ 5 หน้า 1537-1548 2017
[2] MIL-STD-777J, Schedule of Piping, Valves, Fittings, and Associated Piping Components for Naval Surface Ships, Department of Defense, United States of America, 30 ตุลาคม 2019
[3] JA Ginzel "การทบทวนสาเหตุของความล้มเหลวของเธรดท่อ" การวิเคราะห์ความล้มเหลวทางวิศวกรรม ฉบับที่ 35 หน้า 516-535, 2013
[4] K. Morvay และ F. Giles, "Prediction the Performance of Brass in Potable Water Plumbing Devices," The International Journal of Life Cycle Assessment, vol. 23 ไม่ 7, pp. 1297-1309, 2018.
[5] EPA, "Lead and Copper Rule," Code of Federal Regulations, 40 CFR 141.43
[6] CDA - Copper Development Association, "Lead-Free Brass Alloys," 2020.
[7] S. Schock และ K. Lytle, "การกัดกร่อนภายในและการควบคุมการสะสม" ในคุณภาพน้ำและการบำบัด, Letterman, RD, Ed. นิวยอร์ก: McGraw-Hill, 1999
[8] ATSDR, "Lead Toxicity: What Are the Phsiologic Effects of Lead Exposure?," US Department of Health and Human Services, 2020.
