KWWA D 109 한국상하수도협회규격 STANDARD 수도용비스무트청동주물 Bismuth Bronze Castings for Water Works
표준화 심사위원회 성명소속 ( 위원장 ) 김영환홍익대학교 ( 위원 ) 곽기주 KOTRIC 인증센터 김동식한국기기유화시험연구원 박화수국민대학교 윤준용한양대학교 이광호기술표준원 이상율서울특별시상수도사업본부 ( 간사 ) 조순열한국상하수도협회
한국상하수도협회 KWWA 수도용비스무트청동주물 D 109 : 2007 Bismuth Bronze Castings for Water Works 1. 적용범위이규격은사형주조, 금형주조, 원심주조, 정밀주조등 ( 연속주조를제외한다 ) 에의해제조된수도용비스무트청동주물 ( 이하, 주물이라한다 ) 에대하여규정한다. 2. 인용 규격 다음에나타낸규격은이규격에인용됨으로써규정일부를구성하거나관 련이되는규격이다. 이러한인용규격은그최신판을적용한다. KS B 0801 금속재료인장시험편 KS B 0802 금속재료인장시험방법 KS B 02 50 주조품 - 치수공차및절삭여유방식 KS D 0002 비철금속재료의검사통칙 KS D 1651 구리제품및구리합금의분석방법통칙 KS D 1884 구리및구리합금의아연정량방법 KS D 1887 구리및구리합금의규소분석방법 KS D 1888 구리및구리합금의인정량방법 KS D 1889 구리및구리합금의알루미늄정량방법 KS D 1892 구리및구리합금의철정량방법 KS D 1893 구리및구리합금의구리정량방법 KS D 1894 구리및구리합금의주석분석방법 KS D 1895 구리및구리합금의납정량방법 KS D 1897 구리및구리합금의니켈정량방법 KS D 1898 구리합금의 X선형광분광분석방법 KS D 602 4 구리및구리합금주물 KS D I SO 5956 구리및구리합금의안티모니분석방법 - 로다민 B 분광법 KS D I SO 5959 구리및구리합금의비스무트분석방법 - 디에틸디티오카바메이트분광법 1
3. 종류및기호주물의종류및기호는화학성분과주조법에의하여표 1 과같이구분한다. 표 1 종류및기호 종류기호합금계주조법의구분 합금의특색 참 고 용도예 비스무트 Cu-Sn-Zn 청동주물 1종 CAC1001 -Bi계 비스무트 Cu-Sn-Zn 청동주물 2종 CAC1002 -Bi계 사형주조금형주조원심주조정밀주조 납용출량은거의없다. 기계적급수장치기구류 ( 밸브류, 이음성질, 내압성은 CAC1002보다쇠류, 감압밸브, 수도꼭지, 수도좋지만, 피삭성은뒤떨어진다. 미터등 ), 수도시설기구류 ( 역탕흐름은 KS D 6024의류방지밸브, 이음쇠 ), 밸브, 이 CAC406과동등한정도이다. 음쇠류등납용출량은거의없다. 급수장치기구류 ( 밸브류, 이음기계적성질은 KS D 6024 쇠류, 감압밸브, 수도꼭지, 수도의 CAC406과동등하다. 피미터등 ), 수도시설기구류 ( 역삭성은약간뒤떨어진다. 탕류방지밸브, 이음쇠 ), 밸브, 이흐름은 CAC406과동등한음쇠류등정도이다. 비스무트청동주물 3종 A CAC1003A Cu-Sn-Zn -Bi 계 사형주조원심주조정밀주조 납용출량은거의없다. 피삭급수장치기구류 ( 밸브류, 이음쇠성은 CAC1002보다좋다. 얇류, 감압밸브, 수도꼭지, 수도미터은두께, 작은부품의주조등 ), 수도시설기구류 ( 역류방지밸에적합하다. 브, 이음쇠 ), 밸브, 이음쇠류등 비스무트청동주물 3종 B CAC1003B Cu-Sn-Zn -Bi 계 비스무트셀레늄 Cu-Sn-Zn 청동주물 1종 CAC1011 -Bi-Se계 금형주조원심주조 ( 1 ) 사형주조금형주조원심주조정밀주조 납용출량은거의없다. CAC406과동등의피삭성을급수장치기구류부속부품 ( 뚜껑가진다. CAC406의금형주조류, 너트등 ), 수도시설기구류와동등의기계적성질을가 ( 뚜껑류, 너트등 ) 등. 진다. 탕흐름은 CAC406과동등한정도이다. 납용출량은거의없다. 급수장치기구류 ( 밸브류, 이음 CAC406과동등의기계적성질쇠류, 감압밸브, 수도꼭지, 수도을가진다. 피삭성은 CAC1002 미터등 ), 수도시설기구류 ( 역보다좋다. 탕흐름는 CAC406 류방지밸브, 이음쇠 ), 밸브, 이과동등한정도이다. 음쇠류등 주 ( 1 ) 원심주조법에는사형을사용한원심주조와금형을사용한원심주조가있고, CAC1003B의원심주조는금형을사용한원심주조다. 4. 품질 4.1 겉모양주물은표면거칠기가양호하고, 사용상유해한흠, 주물귀등의결함이없어야한다. 4.2 화학성분주물의화학성분은표2에따른다. 2
표 2 화학성분 단위 : 질량 % 기 호 주요성분잔여성분 ( 최대허용값 ) Cu Sn Pb Zn Bi Se Pb Fe Sb Ni P Al Se Si CAC1001 86.0~90.6 4.0~6.0-4.0~8.0 0.4~1.0-0.25( 2 ) 0.3 0.3 1.0 0.05( 3 ) 0.01 0.1 미만 ( 2 ) 0.01 CAC1002 84.5~90.0 4.0~6.0-4.0~8.0 1.0~2.5-0.25( 2 ) 0.3 0.3 1.0 0.05( 3 ) 0.01 0.1 미만 ( 2 ) 0.01 CAC1003A 83.5~88.5 4.6~6.0-4.0~8.0 2.5~3.5-0.25( 2 ) 0.3 0.3 1.0 0.05 0.01 0.1미만 ( 2 ) 0.01 CAC1003B 83.5~88.5 4.0~6.0-4.0~8.0 2.5~3.5-0.25( 2 ) 0.3 0.3 1.0 0.5 0.01 0.1 미만 ( 2 ) 0.01 CAC1011 83.0~90.6 3.5~6.0-4.0~9.0 0.8~2.5 0.1~0.5 0.25( 2 ) 0.3 0.2 1.0 0.05( 3 ) 0.01-0.01 주 ( 2 ) 분석대상원소이며, 기타잔여성분의분석은인수 인도당사자사이의협정에따른다. ( 3 ) 금형주조및금형을사용한원심주조의경우는 0.5% 이하로한다. 4.3 기계적성질주물의기계적성질은표 3 에따른다. 표 3 기계적성질 기 호 인장시험 인장강도 (N/mm 2 ) 연신율 (%) CAC1001 215이상 18이상 CAC1002 195이상 15이상 CAC1003A 160이상 10이상 CAC1003B 215이상 15이상 CAC1011 195이상 15이상 비고 1N/mm 2 =1MPa 4.4 치수및무게주물의치수및무게는도면또는모형에따른다. 치수및무게의공차는인수 인도당사자사이의협정에따른다. 치수공차는특별히주문자의지정이없는경우 KS B 02 50을적용한다. 3
5. 시험 5.1 화학성분화학성분의주요성분분석은다음시험방법에따른다. 단, 셀레늄분석은 부속서 1 에따른다. KS D 1884 KS D 1887 KS D 1888 KS D 1889 KS D 1892 KS D 1893 KS D 1894 KS D 1895 KS D 1897 KS D 1898 KS D I SO 5956 KS D I SO 5959 잔여성분은납에대하여하고, 그밖의성분분석은인수 인도당사자사이의협정에따 른다. 또한여기서정하지않은원소의분석방법은인수 인도당사자사이의협정에따른 다. 5.2 기계적성질 5.2.1 시험편시험편은 6. b) 의공시재를사용하여 KS B 0801 의 4 호시험편으로한다. 5.2.2 시험방법시험방법은 KS B 0802 에따른다. 6. 검사검사는다음과같이한다. a) 주물은겉모양, 모양, 치수및무게를검사하고 5. 에따라시험하여 4. 의규정에적합한것을합격으로한다. b) 인장시험편제작에필요한공시재의채취방법은다음과같다. 1) 공시재는주물을주조할때동시에주조한다. 2 ) 공시재는특별히지정이없는한 1용해당 1개이상채취한다. 3) 공시재의채취위치는그림1에따른다. 또한필요한경우인수 인도당사자사이의협정에따른다. c) 분석시료의채취방법및일반사항은 KS D 0002의규정에따른다. 4
단위 : mm R12.5 Φ50 80 50 Φ50 Φ50 Φ50 시험편채취위치 R5~10 R15 Φ15 Φ20 105 R25 40 50 10 60 10 50 40 260 그림 1 공시재의시험편채취위치 7. 표시인수 인도당사자사이의협정에따라필요하면주물에는적절한방법으로다음사항을표시한다. a) 제조자명또는약호 b) 제조년월또는로트번호 c) 종류또는그기호 d) 원산지 8. 보고제조자는주문자의요구가있을경우, 시험성적서를제출하여야한다. 5
부속서 1 ( 규정 ) 구리중의셀레늄정량방법 Method for determination of selenium in copper 1. 적용범위이부속서는동 ( 구리및구리제품 ) 중의셀레늄정량방법에관해서규정한다. 2. 일반사항분석방법의공통적인일반사항은 KS D 1651 에따른다. 3. 정량방법셀레늄의정량방법은비소공침분리3,3 -디아미노벤지딘추출흡광광도법에따른다. 이방법은셀레늄양 0.00005 % ~ 0.001% 의시료에적용한다. 4. 비소공침분리 3,3 - 디아미노벤지딘추출흡광광도법 4.1 개요시료를질산과과염소산의혼산으로분해하고, 과염소산의백색연기가나타날때까지가열하여질산을제거한다. 염산산성으로하여비소 (Ⅲ) 를가하여, 포스핀산나트륨으로환원하고, 셀레늄을비소와공침시킨후분리한다. 침전을질산과과염소산으로분해한후, 에틸렌디아민사초산이나트륨 ( 이하, EDTA라한다.) 를가하고구리를마스킹시킨다. ph를조절하고, 3,3 디아미노벤지딘을가해생성된 3,3 디아미노벤지딘셀레늄착염을톨루엔으로추출하고, 광전광도계를이용하여그흡광도를측정한다. 4.2 시약 ( 1) 염산 ( 2 ) 질산 ( 1:1) ( 3) 과염소산 ( 4) 혼산 ( 질산2, 과염소산5, 물3) ( 5) 암모니아수 ( 1:1, 1:4) ( 6) 비소용액 삼산화이비소0.20g을 수산화나트륨용액 (200g/L)10mL에 용해한 후, 물로 200mL 되게채운다. ( 7 ) 포스핀산 나트륨용액 포스핀산나트륨1수화물250g을물에용해하고, 물로 500mL되게 채운다. 이용액은사용할때마다조제한다. ( 8) 세정액 염산 (1:1) 500mL에포스핀산나트륨용액 [(7)]20mL를가한다. 이용액은사용할 때마다조제한다. ( 9) 초산 ( 1:4) ( 10) EDT A 용액 에틸렌디아민사초산이나트륨2수화물2.0g을물에용해하고, 물로 100mL되 게채운다. 6
( 11) 3,3 -디아미노벤지딘용액 3,3 -디아미노벤지딘4염산염0.10g을물40mL에용해한다. 이용액은사용할때마다제조한다. ( 12 ) 톨루엔 ( 13) 표준셀레늄용액 ( 5μgSe/mL) 셀레늄 [99.9%(m/m) 이상 ]0.500g을질산 (1:1)20mL로천천 히가열하여분해한다. 상온까지냉각한후, 용액을 1000mL의용량플라스크에물로표선까 지희석시켜원액 (500μgSe/mL) 으로한다. 이원액을사용할때마다필요량만물로정확하 게 100배희석하여표준셀레늄용액으로한다. ( 14) 메타크레졸퍼플 용액 메타크레졸0.1g을수산화나트륨용액 (10g/L)10mL에용해하고, 물로 200mL되게채운다. 4.3 시료채취량 시료채취량은 5.0g으로한다. 4.4 조작 4.4.1 시료용액의조제시료를채취하여, 비커 (200mL) 에옮겨넣어, 시계접시로덮고, 혼산35mL을가하고, 천천히가열해분해한다. 시계접시의밑면및비커의안쪽벽을소량의물로씻는다. 가열을계속해과염소산의백색연기가나타나면가열을멈춘다.( 1 ) 방랭한후물약50mL를가하여염류를용해한다. 주 ( 1 ) 가열온도가너무높으면셀레늄이날아가서손실되기때문에가열온도는약 200 가적당하다. 4.4.2 셀레늄의분리셀레늄의분리는다음의순서에의해진행한다. ( 1) 4.4.1로얻은용액에염산50mL 및비소용액 [4.2 ( 6) ] 3mL를가한다. 포스핀산나트륨용액 [4.2 ( 7 ) ] 20mL를가하여가열해가끔씩섞어주면서약 10분간끓인후, 뜨거울때 ( 2 ) 여과지 (5 B) 를사용하여침전을분리한다. 신속하게세정액 [4.2 ( 8) ] 으로 3, 4회세정한다.( 3 ) ( 2 ) 침전을물로원래비커에씻어옮기고, 깔때기의아래에원래비커를위치시키고여과지위로부터가열한질산 (1:1)30mL를여러번구분하여가한다. 여과지위에남아있는침전을용해한후온수로 10분을세정한다. 과염소산 1mL를가하고, 가열하여과염소산의백색연기를발생시킨다. ( 3) 방랭한후물약10mL 및 EDTA용액 [4.2 ( 10) ] 5mL( 4 ) 를가하고다시지시약으로서메타크레졸퍼플용액 [4.2 ( 14) ] 2, 3방울을가한후암모니아수 (1:1) 로용액의색이황색이나타낼때까지가한다. ph미터를사용하여암모니아수 (1:4) 또는초산 (1:4) 으로용액의 ph를 2.6~2.8의범위로조절한후물의양을약 30mL로한다. 주 ( 2 ) 70~80 정도로유지한다. 주 ( 3 ) 침전중의금속셀레늄은공기등과접촉해산화된아셀레늄산을발생시켜여과액중에서손실된다. 따라서세정은신속하게해야한다. 7
주 ( 4 ) 침전중에포함된구리의양이많을경우는 10mL를가한다. 보통구리 15mg까지공존할경우, EDTA용액첨가량 5mL로 10분까지구리를마스킹할수있다. 4.4.3 셀레늄의추출셀레늄의추출은다음순서에따라서한다. ( 1) 4.4.2 ( 3) 에서얻은용액에 3,3 -디아미노벤지딘용액 [4.2(11)] 을정확하게 6mL가하고, 시계접시로덮어, 50 로약 1시간가열한후비커를물속에담궈냉각시킨다. 시계접시의밑부분을물로세정하고시계접시를제거하고암모니아수 (1:1) 로용액의색이보라색을나타낼때까지가한다. ph미터를사용하여암모니아수 (1:1) 로용액의 ph를약8로조절한다. ( 2 ) 용액을분액깔때기 (100mL) 에물을이용하여옮겨넣어, 물의양을 50mL로한다. 톨루엔을정확하게 10mL가하고, 약1분간격렬하게흔들어혼합한후정치시켜 2상으로분리한후물을제거한다. 4.4.4 흡광도의측정 4.4.3( 2 ) 에서얻어진용액을마른종이또는탈지면으로처리한후광도계의흡수셀 (10mm) 로취하여톨루엔을대조액으로하고파장420nm부근의흡광도를측정한다. 4.5 바탕시험시료를사용하지않고, 시료와동일한작업을시료와병행한다. 4.6 검량선의작성표준셀레늄용액 [4.2 ( 13) ] 0~10.0mL( 셀레늄으로 0~50μg) 을단계적으로여러개의비커 (100mL) 에취하여, 과염소산2mL를가하고, 과염소산의백색연기가나타낼때까지가열한다 ( 1 ). 이하, 4.4.2 ( 3)~4.4.4의순서에따라시료와병행하여조작하고, 얻은흡광도와셀레늄양과의관계선을작성하여그관계선을원점을통과하도록평행이동하고검량선으로한다. 4.7 계산 4.4.4에서얻어진흡광도와 4.5로얻어진흡광도의차이를가지고 4.6에서작성된검량선으로부터셀레늄양을구하고, 시료중의셀레늄함량은다음식에의해계산한다. 셀레늄 %(m/m)= 100 여기서, A : 시료용액중의셀레늄검출량 (g) m : 시료채취량 (g) 8
KWWA D 109 : 2 007 수도용비스무트청동주물해설 이해설은본규격에서규정한사항및이들에관련된사항을설명하는것으로, 규격의일 부는아니다. 1. 제정취지환경부는수질관리강화및수돗물불신해소를위하여수도법및하위법령을개정해 '06년 6월 30일자로시행하였다. 그내용중유해물질의용출우려가있는급수관, 수도꼭지, 밸브등물과접촉하는수도용자재및제품은수도법시행령제18조의2에의한기준을 '09년 6월 30일까지수도법시행규칙제7호의별표2의3인 44개항목에대한위생안전기준을준수토록예고하였다. 이에현재밸브, 수도꼭지등에사용되는청동주물등의구리합금주물외에위생안전기준을만족할수있는재료로개발 사용되고있는비스무트청동주물을규격화함으로써, 수도용밸브등기자재생산업체들의위생안전기준실시에따른재료선택의폭을넓혀주고수도용청동주물제품의품질향상기반을구축하기위하여수도용비스무트청동주물에대한한국상하수도협회단체표준을제정하게되었다. 2. 제정경위이규격은 KS D 3589 ( 구리및구리합금주물 ) 과 JI S H 512 0 ( 구리및구리 합금주물 ) 및기타관련규격을참고로하여작성한한국상하수도협회단체표준으로관련국 내업체의의견수렴을통하여요구사항을반영한기술적사항을포함한다. 3. 이규격의특징이규격에서종류와화학성분및기계적성질은 JI S H 512 0을인용하였으며, 기호는 KS D 3589 의기호에이어서규정하였다. 또한분석시험방법및인장시험방법은 KS D 3589의일부를인용하여정하였으며, 특히구리중셀레늄정량방법은현재국내에서규격화되어있지않아 JI S H 1065( 구리중셀레늄정량방법 ) 을인용하여부속서1로규정하였다. 4. 심의중특히문제가된사항이규격의제정과정에서성분의단위및표시방법, 원산지 국명표시등에대하여중점적으로논의되었으며, 심의및자문을통해본규격과같이결정되 었다. 9
5. 이규격의주요구성내용 5. 1 종류및기호 ( 본규격의 3) 주물의종류및기호를화학성분및주조법에의하여규정하였다. 5. 2 품질 ( 본규격의 4) 주물의품질을모양, 치수, 무게, 화학성분및기계적성질로구분하여시험, 검정및평가하기위한기준을제시하여수도용청동주물로써품질경쟁력을확보할수있도록규정하였다. 5. 3 시험방법 ( 본규격의 7 ) 주물의품질기준만족여부를평가하기위한합리적인시험방법을제시하였다. 10
한국상하수도협회규격 KWWA 수도용비스무트청동주물 Bismuth Bronze Castings for Water Works KWWA D 109 제정자 : 한국상하수도협회장심의부회 : 표준화심의위원회 제정 : 2007 년 4 월 13 일 한국상하수도협회 - 서울시은평구불광동 618-2 전화 : (02)3156-7761 11