Материјали за арматури во системи за вода за пиење

Системите за производство, дистрибуција и користење на вода за пиење во земјите кои се грижат за здравјето на населението (на пример, државите од ЕУ) мора да ги исполнуваат најстрогите норми за хигиена на водата за пиење и загадување на водата со тешки метали. За да стигне водата за пиење до крајниот корисник со задоволителен квалитет, треба сите елементи во синџирот, од фабриката за вода па до домашните инсталации, да се изведени во согласност со дефинираните стандарди, а целата опрема што се вградува во синџирот да биде со пропишан квалитет.

Еден од клучните елементи кои влијаат на квалитетот на водата се арматурите кои се вградуваат во водоводната мрежа, не само заради квалитетот на производството, туку и заради материјалите од кои се изработени арматурите. Последните одливни места во системот, кои се најблиску до крајниот корисник, по правило, се најважните во однос на квалитетот. Затоа, главна тема на овој напис ќе бидат материјалите што се користат од кои би требало да бидат произведени вентилите и славините во домашните инсталации, со цел да се обезбеди квалитетна вода која корисникот ја внесува директно во организмот. Исто така, ќе бидат анализирани и некои лоши материјали од кои се изработуваат арматурите, кои, за жал, во голем број се користат во инсталациите во нашата земја, пред сè да се постигне што е можно пониска цена, без да се води сметка за квалитетот на водата и здравјето на потрошувачите. Низ конкретни бројки ќе видиме и каде настанува разликата во цена помеѓу квалитетната и неквалитетната арматура.

За почеток, да видиме од кој материјал треба да бидат произведени материјалите за арматурите за вода за пиење. Строгите европски стандарди за тестирање на квалитетот на водата за пиење при минување низ арматурата ISO 17294-2 дефинираат еден метал кој го задоволува квалитетот на водата во однос на испуштањето тешки метали во водата, а тоа е DZR месингот. Обичниот месинг е легура која најчесто се состои од околу 60% бакар, 38% цинк + 2% примеси од други метали (кои не влијаат многу на квалитетот на месинг). DZR месингот е исто така легура на бакар, т.е. месинг во кој се додадени адитиви против децинкување. Децинкување е процес на одвојување цинк од месингот поради хемиската реакција на хлорот и кислородот од водата која тече низ месинганата арматура. Ова се случува бидејќи цинкот е многу активен елемент и има слаби врски, поради што е високо реактивен. Децинкувањето резултира во два негативни аспекти. Прво, металот слабее - имено, главната функција на цинкот како составна компонента на месингот е да и ја подобри затегнувачката цврстина на легурата, тврдоста и да ја подобри отпорноста на оксидација. Со постојано одвојување на цинкот, месингот со тек на време ги губи својствата, што може да доведе до пукање на арматурата. Другиот неповолен аспект на децинкувањето е здравствениот; имено, долгорочното внесување цинк кој допрел до водата за пиење може да предизвика многу сериозни последици по здравјето на луѓето, бидејќи тој е всушност тежок метал. Со цел да се избегне забуна, проблемот со цинкот настанува кај долготрајното внесување зголемени дози. Доколку се внесува според рецепт или преку храната (на пример, јунешко месо), цинкот има позитивен ефект на зголемување на функцијата на имунолошкиот систем кај човекот, но проблемот е во дози поголеми од 100 mg/ден во период подолг од 7 дена. Кога со години се внесува вода со зголемена количина цинк во организмот, може да се јават лоши последици за здравјето на целиот организам, особено на бубрезите. Друг аспект е што при одвојувањето на цинкот материјалот станува порозен, така што и другите метали се одвојуваат и влегуваат во водата за пиење, на пример, оловото. Покрај тоа, кога материјалот станува порозен, а површините рапави, тој станува идеално живеалиште за бактерии кои вообичаено се наоѓаат во водата и пружа можност за раст и размножување. Адитивите кои се додаваат во DZR месингот хемиски го врзуваат цинкот во легура и не дозволуваат негово испуштање во водата за пиење, а со тоа и водата која минува низ таквите арматури не е опасна по здравјето.

За жал, еден метал многу често се среќава на нерегулираните пазари, а неговата единствена предност е пониската цена на арматурите во однос на месинганите, особено во однос на арматурите од DZR месинг. Тоа е легурата со трговско име шпиалтер (Spialter). Во литературата може да се најде и под името ZAMAC, а тој назив е всушност кратенка од составните метали од кои се состои легурата: Z - цинк (Zn), A - алуминиум (Al), МА - магнезиум (Mg) и С - бакар (Cu).

Составот, според градбените елементи, е следнава: 70% цинк, 4-6% алуминиум, 3% бакар, 0.025% магнезиум + примеси на други метали, кои незначително ги менуваат својствата на легурата. Важно е да се спомне дека во шпиалтерот нема адитиви против децинкување, па со оглед на фактот дека цинкот е основниот метал со удел од 70%, може да се заклучи дека кај арматурите направени од шпиалтер децинкувањето е исклучително интензивно. Ова, се разбира, се изразува преку двата нејзини негативни ефекти – арматурите од шпиалтер поради децинкувањето бргу деградираат, што често доведува до пукање и создава проблеми во инсталацијата. Другиот ефект од негативното внесување цинк во телото на човекот кај овие арматури не е потребно дополнително да се коментира. Сепак, во многу случаи, за жал, цената ги „протуркува“ таквите арматури, така што на место е да прокоментираме и да направиме мала анализа на односот на цената на DZR месингот и шпиалтерот, т.е. што е тоа што арматурата направена од еден метал ја прави поскапа во однос на другата.

Првата работа е цената на основните метали на меѓународните пазари на метали (Лондонска берза), каде можат да се споредат цените на металите кои доминираат, т.е. преовладуваат во легурата и со тоа ја дефинираат трговската цена на легурата - бакар (во DZR месингот застапен е 60%) и цинк (во шпиалтерот е застапен со 70%). Последниот квартален просек на цената на бакарот е $7,731.63/тон, а цената на цинкот е $1,966.16/тон. Според ова се гледа дека, ако во пресметката се земе само цената на материјалите, легурите на база на бакар се многу поскапи од легурите базирани на цинк.

Се разбира, во пресметката ќе ја земеме во предвид и технологијата на изработка. И двете арматури се прават со лиење или ковање. И за двата технолошки процеси, материјалот треба да се загрее – за лиење да се стопи, а за ковање да се загрее до точка на пластичност. Температурата на топење на DZR месингот е околу 950 °C, додека точката на топење на шпиалтерот е помеѓу 379 и 390 °C. Гледаме дека за топење, т.е. за првата технолошка фаза – лиење – е потребно да се потроши речиси три пати повеќе енергија за да се одлие DZR месингот во споредба со шпиалтерот. Следната технолошка фаза, која прави разлика во цената и која ја земаме во пресметката, е машинската обработка, т.е. секоја арматура треба да се нареже, издупчи, избруси итн. Трошоците за производство се економски многу тесно поврзани со набавката, трошоците и одржувањето на алатот. Колку е помек металот кој се обработува механички, т.е. колку му е помала специфичната тежина (густина), толку е помал трошокот на алат и производствените трошоци значително се намалуваат. Специфичната тежина (густина) на DZR месингот е 8.5 g/cm3, додека специфичната тежина (густина) на шпиалтерот е 6.7 g/cm3, па затоа е евидентно дека трошоците за машинската обработка на шпиалтерот се значително пониски во споредба со месингот. Кога сме веќе кај специфичната тежина, добро е да се спомне дека ова е најлесниот начин за брза комерцијална проценка на квалитетот на арматурата - едноставно, поквалитетна е онаа која е потешка (и поради дебелината на ѕидовите, но и поради разликата во специфичните тежини на квалитетните и неквалитетните материјали). Исто така, важно е да се истакне дека и тука демне една доста голема опасност, а тоа е дека многу кинески производители намерно додаваат олово во фазата на добивање на легурата шпиалтер поради силниот комерцијален аргумент за врската меѓу квалитетот и тежината. Со ова тие ја зголемуваат специфичната тежина, но и дополнително го омекнуваат шпиалтерот. Имено, оловото е доста мек метал и кога се додава во легури на други метали тие метали омекнуваат и со тоа се намалуваат трошоците за машинска обработка. Негативното влијание на оловото, како еден од најопасните тешки метали, врз здравјето на луѓето не е потребно да се коментира.

Нормата ISO 17294-2 ги дефинира максималните вредности на тешките метали (вклучувајќи го и оловото), кои водата за пиење смее да ги содржи:

• Олово (<0,025 mg/литар)
• Никел (<0.02 mg/литар)
• Хром (<0,05 mg/литар)
• Манган (<0,05 mg/литар)

Во смисла на хигиенската исправност на водата за пиење, легурите на бакар се поприфатливи од легурите на цинкот:

• Бакарот е еден од најдобрите антибактериски и антифунгални метали
• Арматурите од бакар имаат помазни ѕидови од арматурите од шпиалтер кој има грануларна структура
• Бакарните легури се многу поотпорни на различните вредности на pH вредноста на водата во однос на легурите од цинк
• Легурите од бакар се токму оној материјал кој се препорачува за употреба за да се намали можноста за појава на опасната бактерија легионела

Од сето горенаведено, ги увидовме огромните предности кои ги имаат арматурите од DZR месинг во однос на хемиската и бактериолошката исправност на водата со тешки метали, во однос на арматурите од полоши метали (на пример, шпиалтер).

Постои уште еден фактор кој ја фаворизира употребата на DZR месингот во однос на шпиалтерот кој се однесува на механичката отпорност на металите да поднесат притисок на водата во инсталацијата. Тоа е коефициент - модул на еластичност – кој кај месингот е околу 30% поголем отколку кај шпиалтерот. Тој ја дефинира поголемата еластичност на месингот во однос на шпиалтерот, а со тоа овозможува поголема отпорност на ефектите од притисокот на флуидот во арматурата.

Исто така, месингот е похомоген метал, кој има подобри карактеристики за обработка во однос на шпиалтерот, кој има зрнеста структура, што резултира со поголема рапавост на контактните површини на металот со водата и поголема можност за појава на примеси во одливката. Сè што наведовме погоре укажува дека стандардите за квалитет на арматурите за вода за пиење, кои се строго пропишани и уште построго контролирани во земјите на ЕУ, не се само мртво слово, туку се наменети за заштита на здравјето на крајниот потрошувач.