淺談水表表殼材質(zhì)

0 引言 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，不少地區(qū)水源短缺，有的城市飲用水水源污染嚴(yán)重，居民生活飲用水安全受到威脅。2007年7月1日，由**標(biāo)準(zhǔn)委和衛(wèi)生部聯(lián)合發(fā)布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）強(qiáng)制性**標(biāo)準(zhǔn)和13項(xiàng)生活飲用水衛(wèi)生檢驗(yàn)**標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施。生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生三項(xiàng)基本要求之一就是水中所含化學(xué)物質(zhì)及放射性物質(zhì)不得對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，要求水中的化學(xué)物質(zhì)及放射性物質(zhì)不引起急性和慢性中毒及潛在的遠(yuǎn)期危害（致癌、致畸、致突變作用）。本標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了生活飲用水水質(zhì)和水源水質(zhì)的衛(wèi)生要求，也對(duì)生活飲用水輸配水設(shè)備的提出了衛(wèi)生要求。 水表作為與生活飲用水直接接觸的計(jì)量器具，其構(gòu)成材質(zhì)不應(yīng)物理析出或者化學(xué)反應(yīng)析出有害物質(zhì)，污染生活飲用水。 1 水表概述 水表是一種測(cè)量生產(chǎn)和生活用水流量的儀表，從1825年英國(guó)的克路斯發(fā)明了真正具有儀表特征的平衡罐式水表以來(lái)，從*初的機(jī)械式水表到如今的智能水表已有近二百年的歷史。帶機(jī)械機(jī)構(gòu)的水表大體可分為三大零部件，即表殼、機(jī)芯和表罩；不帶機(jī)械結(jié)構(gòu)的新智能水表用電子計(jì)量裝置**代替機(jī)芯部分，如電磁水表、射流水表等。表殼是容納水的型腔，而機(jī)芯是接觸式計(jì)量裝置，因而表殼和機(jī)芯的材質(zhì)必定和計(jì)量用水的水質(zhì)息息相關(guān)。 2 水表表殼材質(zhì)概述 目前市場(chǎng)上正在運(yùn)行的水表，其表殼材質(zhì)大體有灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鉛黃銅、ABS塑料、尼龍塑料、PPO塑料、鑄鋼和鋁合金等，也有處于開(kāi)發(fā)或者小批量生產(chǎn)階段的新材質(zhì)表殼，如陶瓷、焊接不銹鋼和PSF塑料的表殼。水表表殼*初采用鑄鐵材質(zhì)，后來(lái)相繼出現(xiàn)了鑄銅、工程塑料、鋁合金和不銹鋼的材質(zhì)。 3 各種表殼材質(zhì)特點(diǎn) 3.1 鑄鐵水表表殼 鑄鐵水表表殼價(jià)格低廉、強(qiáng)度和韌度高，但無(wú)論是采用灰口鑄鐵還是球墨鑄鐵材質(zhì)，其成型和加工工藝都比較繁瑣，并且由于腐蝕生銹而存在二次污染。有實(shí)驗(yàn)證明，鐵銹*直接、危害*大的就是對(duì)人類(lèi)肝臟的損害。因此，強(qiáng)制性水表安全規(guī)則要求在去年（2010年）淘汰灰鑄材料的鐵殼水表；而只建議大口徑水表的表殼采用球墨鑄鐵材料。 3.2 鑄銅水表表殼 鑄銅水表表殼主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械性能好，制造工藝簡(jiǎn)單。 中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ 266-2008《飲用水冷水水表安全規(guī)則》規(guī)定鑄銅表殼的材質(zhì)是鑄造鉛黃銅。鑄造鉛黃銅表殼與鑄鐵表殼的成型工藝類(lèi)同，但更容易加工。然而，這幾年銅原料價(jià)格飛漲，一是直接導(dǎo)致銅制表殼成本猛增；二是在戶(hù)外安裝容易被盜竊。并且，鑄銅表殼中的鉛容易析出，從而導(dǎo)致飲用水的重金屬污染。另外，我國(guó)是一個(gè)銅資源缺乏的**，并且銅的冶煉需要耗費(fèi)大量的能源，與節(jié)能減排的政策不相符。 鑄銅表殼氧化產(chǎn)生的銅綠，其毒性一直不存在權(quán)威統(tǒng)一的定論。一般認(rèn)為銅綠有毒，是因?yàn)樗鼤?huì)與胃中的鹽酸反應(yīng)生成銅離子而造成重金屬中毒。但據(jù)《少年百科知識(shí)報(bào)》（1987.12.19.）報(bào)道，日本伸銅協(xié)會(huì)委托東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部衛(wèi)生學(xué)教研室的豐川行平教授在1962年進(jìn)行的“銅綠的長(zhǎng)期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)（急慢性毒性）”的研究試驗(yàn)證明，銅綠緊密地附著在銅表面，不溶于冷熱水，具有極高的穩(wěn)定性。即使將銅綠碾成粉末注入人體內(nèi)，人體也不會(huì)吸收，人體會(huì)通過(guò)自然反應(yīng)，將其排出體外。古人使用銅器作為餐具就是銅綠無(wú)毒的*好證明。 3.3 鋁合金水表表殼 鋁合金水表表殼采用壓鑄工藝，成型特點(diǎn)明顯，產(chǎn)品外表美觀，原料豐富，生產(chǎn)成本低，機(jī)械性能好。但其硬化層容易受到外力而剝落或受損，導(dǎo)致有金屬物析出。醫(yī)學(xué)研究表明，鋁離子過(guò)量攝入會(huì)影響人體對(duì)鐵、鈣等成份的吸收，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、貧血，甚至影響神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)育，引起癡呆。 另外，裸露的鋁合金極易腐蝕而產(chǎn)生白色的鋁銹，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 3.4 工程塑料水表表殼 工程塑料水表表殼雖然普遍存在機(jī)械強(qiáng)度偏低，剛性差、易老化、冷脆和蠕變等問(wèn)題，但其制品成本低、制造方便、無(wú)毒無(wú)污染、耐腐蝕、不生銹、不結(jié)垢、重量輕，衛(wèi)生環(huán)保。 1998年，上海水表廠在國(guó)內(nèi)開(kāi)創(chuàng)了使用ABS工程塑料表殼水表的先河，并安全運(yùn)行于上海地區(qū)低壓的水管網(wǎng)。但是這種普通的工程塑料不適用于壓力大，環(huán)境惡劣的地區(qū)，因此沒(méi)有被大面積推廣。如今，世界各大塑料原料供應(yīng)商都在研發(fā)能彌補(bǔ)普通工程塑料問(wèn)題的新塑料材料，如德國(guó)巴斯夫的玻纖增強(qiáng)尼龍，具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和很小的蠕變。因此，采用工程塑料作為水表表殼的材質(zhì)是未來(lái)著重發(fā)展的方向，這也符合**節(jié)能減排的政策。 3.5 不銹鋼水表表殼 不銹鋼水表表殼機(jī)械性能好，耐酸堿；在高低溫環(huán)境下不會(huì)產(chǎn)生腐蝕物和滲出物，無(wú)二次污染，衛(wèi)生環(huán)保。 不銹鋼水表表殼可分為鑄造件和焊接件。鑄造件存在不易加工、制造成本高的缺點(diǎn)，因而目前尚未形成大批量的生產(chǎn)能力。焊接件是新開(kāi)發(fā)的不銹鋼水表表殼類(lèi)型，具有可成型、可互換，壁厚均勻，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。 4 水表表殼用不銹鋼的選擇 由于水表表殼直接與飲用水接觸，因此目前國(guó)內(nèi)正在研發(fā)和使用的不銹鋼水表表殼材質(zhì)基本采用食品工業(yè)和家庭用品級(jí)的304不銹鋼（按美國(guó)ASTM不銹鋼牌號(hào)表示法）。但隨著時(shí)代的發(fā)展，人們希望不銹鋼器皿和餐具除具有不銹、光潔如新的特點(diǎn)外，*好還具有防霉變、抗菌、殺菌功能。 眾所周知，有些金屬，如銀、銅、鉍等具有抗菌、殺菌效果。所謂抗菌不銹鋼，就是在不銹鋼中加入適量的具有抗菌效果的元素（如銅、銀），生產(chǎn)出的鋼材經(jīng)抗菌性熱處理后，具有穩(wěn)定的加工性能和良好的抗菌性能。 研究表明：鐵素體和馬氏體不銹鋼對(duì)黃色葡萄球菌和大腸桿菌的減菌率為100%，奧氏體不銹鋼的減菌率99%?？咕讳P鋼與同類(lèi)不銹鋼相比，耐蝕性能有增無(wú)減，物理性能基本相當(dāng)，力學(xué)性能稍有變化：鐵素體不銹鋼的屈服強(qiáng)度和杯突稍有提高，其它性能大致相當(dāng)；馬氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和硬度均有明顯提高，伸長(zhǎng)率有所下降；奧氏體鋼屈服強(qiáng)度和硬度稍有提高，其它性能相當(dāng)。不銹鋼中加入銅對(duì)熱加工不利，對(duì)冷加工利大于弊。抗菌不銹鋼與同類(lèi)不銹鋼相比，拉拔塑性和承受深度冷加工的能力明顯改善，但馬氏體不銹鋼強(qiáng)度（硬度）明顯提高帶來(lái)的模具損壞明顯增多。奧氏體不銹鋼則隨銅量的增加，奧氏體穩(wěn)定性能提高，冷加工強(qiáng)化減緩，鋼可承受更大加工率的冷加工，鋼的冷墩和深沖性能大幅度提高，鋼也由弱磁轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)磁。 5 總結(jié) 不銹鋼水表表殼是在工程塑料水表殼性能**滿足工況之前*佳的鑄鐵水表殼替代品。在成本允許的情況下，水表表殼應(yīng)采用具有不銹鋼優(yōu)點(diǎn)和良好抗菌性能的抗菌不銹鋼材質(zhì)，特別是零件采用冷沖壓成型的焊接型不銹鋼水表表殼。 (杭州水表有限公司 鄭玉斌 訊)