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浅谈水表表壳材质

浅谈水表表壳材质

作者:xt    来源:未知    发布时间:2019-03-27 19:53    浏览量:

0 引言 随着经济的发展,人口的增加,不少地区水源短缺,有的城市饮用水水源污染严重,居民生活饮用水安全受到威胁。2007年7月1日,由国家标准委和卫生部联合发布的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)强制性国家标准和13项生活饮用水卫生检验国家标准正式实施。生活饮用水水质标准和卫生三项基本要求之一就是水中所含化学物质及放射性物质不得对人体健康产生危害,要求水中的化学物质及放射性物质不引起急性和慢性中毒及潜在的远期危害(致癌、致畸、致突变作用)。本标准不仅规定了生活饮用水水质和水源水质的卫生要求,也对生活饮用水输配水设备的提出了卫生要求。 水表作为与生活饮用水直接接触的计量器具,其构成材质不应物理析出或者化学反应析出有害物质,污染生活饮用水。 1 水表概述 水表是一种测量生产和生活用水流量的仪表,从1825年英国的克路斯发明了真正具有仪表特征的平衡罐式水表以来,从**初的机械式水表到如今的智能水表已有近二百年的历史。带机械机构的水表大体可分为三大零部件,即表壳、机芯和表罩;不带机械结构的新智能水表用电子计量装置完全代替机芯部分,如电磁水表、射流水表等。表壳是容纳水的型腔,而机芯是接触式计量装置,因而表壳和机芯的材质必定和计量用水的水质息息相关。 2 水表表壳材质概述 目前市场上正在运行的水表,其表壳材质大体有灰口铸铁、球墨铸铁、铸铅黄铜、ABS塑料、尼龙塑料、PPO塑料、铸钢和铝合金等,也有处于开发或者小批量生产阶段的新材质表壳,如陶瓷、焊接不锈钢和PSF塑料的表壳。水表表壳**初采用铸铁材质,后来相继出现了铸铜、工程塑料、铝合金和不锈钢的材质。 3 各种表壳材质特点 3.1 铸铁水表表壳 铸铁水表表壳价格低廉、强度和韧度高,但无论是采用灰口铸铁还是球墨铸铁材质,其成型和加工工艺都比较繁琐,并且由于腐蚀生锈而存在二次污染。有实验证明,铁锈**直接、危害**的就是对人类肝脏的损害。因此,强制性水表安全规则要求在去年(2010年)淘汰灰铸材料的铁壳水表;而只建议大口径水表的表壳采用球墨铸铁材料。 3.2 铸铜水表表壳 铸铜水表表壳主要优点是机械性能好,制造工艺简单。 中华人民共和国城镇建设行业标准CJ 266-2008《饮用水冷水水表安全规则》规定铸铜表壳的材质是铸造铅黄铜。铸造铅黄铜表壳与铸铁表壳的成型工艺类同,但更容易加工。然而,这几年铜原料价格飞涨,一是直接导致铜制表壳成本猛增;二是在户外安装容易被盗窃。并且,铸铜表壳中的铅容易析出,从而导致饮用水的重金属污染。另外,我国是一个铜资源缺乏的国家,并且铜的冶炼需要耗费大量的能源,与节能减排的政策不相符。 铸铜表壳氧化产生的铜绿,其毒性一直不存在权威统一的定论。一般认为铜绿有毒,是因为它会与胃中的盐酸反应生成铜离子而造成重金属中毒。但据《少年百科知识报》(1987.12.19.)报道,日本伸铜协会委托东京大学医学部卫生学教研室的丰川行平教授在1962年进行的“铜绿的长期动物实验(急慢性毒性)”的研究试验证明,铜绿紧密地附着在铜表面,不溶于冷热水,具有极高的稳定性。即使将铜绿碾成粉末注入人体内,人体也不会吸收,人体会通过自然反应,将其排出体外。古人使用铜器作为餐具就是铜绿无毒的**证明。 3.3 铝合金水表表壳 铝合金水表表壳采用压铸工艺,成型特点明显,产品外表美观,原料丰富,生产成本低,机械性能好。但其硬化层容易受到外力而剥落或受损,导致有金属物析出。医学研究表明,铝离子过量摄入会影响人体对铁、钙等成份的吸收,导致骨质疏松、贫血,甚至影响神经细胞的发育,引起痴呆。 另外,裸露的铝合金极易腐蚀而产生白色的铝锈,从而影响产品的质量。 3.4 工程塑料水表表壳 工程塑料水表表壳虽然普遍存在机械强度偏低,刚性差、易老化、冷脆和蠕变等问题,但其制品成本低、制造方便、无毒无污染、耐腐蚀、不生锈、不结垢、重量轻,卫生环保。 1998年,上海水表厂在国内开创了使用ABS工程塑料表壳水表的先河,并安全运行于上海地区低压的水管网。但是这种普通的工程塑料不适用于压力大,环境恶劣的地区,因此没有被大面积推广。如今,世界各大塑料原料供应商都在研发能弥补普通工程塑料问题的新塑料材料,如德国巴斯夫的玻纤增强尼龙,具有很强的机械强度和很小的蠕变。因此,采用工程塑料作为水表表壳的材质是未来着重发展的方向,这也符合国家节能减排的政策。 3.5 不锈钢水表表壳 不锈钢水表表壳机械性能好,耐酸碱;在高低温环境下不会产生腐蚀物和渗出物,无二次污染,卫生环保。 不锈钢水表表壳可分为铸造件和焊接件。铸造件存在不易加工、制造成本高的缺点,因而目前尚未形成大批量的生产能力。焊接件是新开发的不锈钢水表表壳类型,具有可成型、可互换,壁厚均匀,强度高等优点。 4 水表表壳用不锈钢的选择 由于水表表壳直接与饮用水接触,因此目前国内正在研发和使用的不锈钢水表表壳材质基本采用食品工业和家庭用品级的304不锈钢(按美国ASTM不锈钢牌号表示法)。但随着时代的发展,人们希望不锈钢器皿和餐具除具有不锈、光洁如新的特点外,**还具有防霉变、抗菌、杀菌功能。 众所周知,有些金属,如银、铜、铋等具有抗菌、杀菌效果。所谓抗菌不锈钢,就是在不锈钢中加入适量的具有抗菌效果的元素(如铜、银),生产出的钢材经抗菌性热处理后,具有稳定的加工性能和良好的抗菌性能。 研究表明:铁素体和马氏体不锈钢对黄色葡萄球菌和大肠杆菌的减菌率为100%,奥氏体不锈钢的减菌率99%。抗菌不锈钢与同类不锈钢相比,耐蚀性能有增无减,物理性能基本相当,力学性能稍有变化:铁素体不锈钢的屈服强度和杯突稍有提高,其它性能大致相当;马氏体不锈钢屈服强度、抗拉强度和硬度均有明显提高,伸长率有所下降;奥氏体钢屈服强度和硬度稍有提高,其它性能相当。不锈钢中加入铜对热加工不利,对冷加工利大于弊。抗菌不锈钢与同类不锈钢相比,拉拔塑性和承受深度冷加工的能力明显改善,但马氏体不锈钢强度(硬度)明显提高带来的模具损坏明显增多。奥氏体不锈钢则随铜量的增加,奥氏体稳定性能提高,冷加工强化减缓,钢可承受更大加工率的冷加工,钢的冷墩和深冲性能大幅度提高,钢也由弱磁转变为无磁。 5 总结 不锈钢水表表壳是在工程塑料水表壳性能完全满足工况之前**的铸铁水表壳替代品。在成本允许的情况下,水表表壳应采用具有不锈钢优点和良好抗菌性能的抗菌不锈钢材质,特别是零件采用冷冲压成型的焊接型不锈钢水表表壳。 (杭州水表有限公司 郑玉斌 讯)

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