TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Duffner, Eric A1 - Lenz, Stefan A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Das Phänomen der extrem langsamen Berstprüfung von Composite-Druckgefäßen JF - Technische Sicherheit N2 - Ein wesentlicher Aspekt der Prognose der sicheren Restlebensdauer ist die möglichst differenzierte Erfassung von Restfestigkeiten. In Fällen, in denen diese nicht mittels hydraulischer Lastwechselprüfungen abgeschätzt werden kann, bleiben als Ersatz die Zeitstands- oder die Berstprüfung. Als Kombination aus diesen beiden Prüfungen schlägt die BAM die „langsame Berstprüfung“ vor. Die Vielzahl von bereits veröffentlichten Ergebnissen zu diesem Prüfkonzept werden hier um die Werte der extrem langsamen Berstprüfung (ca. 1 000 h kontinuierlicher Druckanstieg) ergänzt. Dies führt zu der eindeutigen Empfehlung, die heute üblicherweise schnellen Berstprüfungen zum Nachweis der Festigkeit von Composite-Druckgefäßen am besten ganz durch die langsame Berstprüfung zu ersetzen. KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Druckgefäße KW - Restfestigkeit KW - Degradation KW - Stichprobenprüfung KW - Hydraulische Berstprüfung KW - Lebensdauer KW - Druckanstiegsraten KW - Überlebenswahrscheinlichkeit KW - Lastwechselempfindlichkeit PY - 2013 SN - 2191-0073 VL - 3 IS - 10 SP - 54 EP - 56 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-29217 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Hoffmann, Martin A1 - Scherer, Florian A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Slow burst testing of samples as a method for quantification of composite cylinder degradation JF - International journal of hydrogen energy N2 - The current practise to focus periodic retesting of composite cylinders primarily on the hydraulic pressure test has to be evaluated as critical. The test itself always causes a certain amount of micro damage to the cylinders but does not necessarily deliver sufficient and evaluable information. Thus BAM Federal Institute of Materials Research and Testing (Germany) moves the focal point to a new approach for validation of composite cylinders, based on destructive sample tests parallel to operation. Statistical assessment of results of these destructive tests is employed for the estimation of remaining safe service life, based on reliability demands. The estimated service life is also used for the determination of re-test periods of the examined population of composite cylinders. An essential aspect of this approach is the validation of current residual strength and its prediction at any point of service life. In cases of gas cylinders with very high cycle strength, residual strength cannot be quantified statistically by means of hydraulic load cycles. As a replacement, creep tests or burst tests may be employed. BAM suggests the 'slow burst test SBT' as a combination of these two test procedures. This is a compromise between the practicability of the (conventional) burst test and the practical relevance of sustained loads during service, to be tested in creep rupture tests. In this paper, a variety of 99 burst results of a cylinder design type used for breathing apparatus (CFRP with PE-liner) is evaluated. The influence of test procedure parameters and nature and intensity of artificial ageing on the test sample strength are analysed statistically. This leads to an evaluation of different procedures of artificial ageing and the recommendation to substitute conventional burst tests by slow burst tests for the assessment of composite pressure receptacles. KW - Slow burst test KW - Sample testing KW - Residual strength KW - Scatter KW - Mean value KW - Degradation KW - Pressure rate PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.04.016 SN - 0360-3199 VL - 39 IS - 35 SP - 20522 EP - 20530 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-30732 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Becker, Ben A1 - Duffner, Eric A1 - Saul, Herbert A1 - Schoppa, André T1 - Composite gas cylinders - Probabilistic analysis of minimum load cycle requirements JF - International journal of hydrogen energy N2 - Gas cylinders made of composite materials receive growing popularity in light-weight applications. Current standards are mostly based on safety determination relying on minimum amounts of endured load cycles and a minimum burst pressure of a small number of specimens. This paper investigates the possibilities of a probabilistic strength assessment for safety improvements as well as cost and weight savings. The probabilistic assessment is based on destructive testing of small sized samples. The influence of sample size on uncertainty of the assessment is analysed. Furthermore, methods for the assessment of in-service ageing (degradation) are discussed and displayed in performance charts. KW - Cycle strength KW - Degradation KW - End of life KW - Lucky punch area KW - Slow burst test KW - Statistical assessment PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.06.067 SN - 0360-3199 SN - 1879-3487 VL - 42 IS - 11 SP - 7474 EP - 7484 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-38949 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Schoppa, André A1 - Pöschko, Pascal T1 - Verfahrensalternative zur wiederkehrenden Prüfung von Composite-Druckgefäßen JF - techn N2 - Die aktuelle Praxis, auch die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung abzustellen, ist kritisch zu bewerten. Zum einen tragen diese Prüfungen mit ihren relativ hohen Drücken vor dem Hintergrund der Schädigungsprozesse in Faser-Verbundwerkstoffen deutlich zur Degradation bei, zum anderen ist der Erkenntnisgewinn aus dieser Prüfung verschwindend. Um eine Abschätzung der sicheren Lebensdauern zu erhalten, bieten sich betriebsbegleitend zerstörende Prüfungen an. Kann man zwei zeitlich versetzte Zustandsbeschreibungen dieser Art miteinander vergleichen, sollten für jedes Baumuster/jede Bauart zeitabhängige Restfestigkeitsmerkmale ableitbar sein. Hierzu wird ein Ansatz formuliert, der spezifische Prüfverfahren und weitergehende Betrachtungen, z. B. über den geeigneten Zeitpunkt für Stichprobenprüfungen im Laufe der Betriebszeit, beinhaltet. KW - Degradation KW - Betriebssicherheit KW - Lastwechselversuche KW - Streuung KW - Restfestigkeiten KW - Ausfallwahrscheinlichkeit PY - 2011 SN - 2191-0073 VL - 1 IS - 7/8 SP - 38 EP - 43 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-24281 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Duffner, Eric A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Aspekte der Restfestigkeitsermittlung von Composite-Druckgefäßen mittels hydraulischer Prüfung JF - techn N2 - Die aktuelle Praxis, auch die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung abzustellen, ist kritisch bezüglich der Schädigung der Prüfmuster und ihrer Aussagekraft zu bewerten. Entsprechend wird nach einem Ansatz gesucht, auch durch betriebsbegleitend zerstörende Prüfungen eine aussagekräftige Zustandsbeschreibung der Population eines Baumusters zu erhalten. Im Beitrag werden erste Ergebnisse aus Prüfungen zur Ermittlung der Restlebensdauer von Composite-Druckgefäßen dargestellt und zunächst qualitativ diskutiert. Es wird erkennbar, dass die hydraulische LW-Prüfung durchaus geeignet ist, die Restlebensdauer von Baumustern mit metallischem Liner zu bewerten. Hierbei darf die Lastwechselzahl aus der hydraulischen Prüfung aber nicht als Füllzyklenzahl interpretiert werden. Außerdem können anhand der Ergebnisse die Möglichkeiten zur Restlebensdauerermittlung an lastwechselunempfindlichen Baumustern ohne metallische Liner deutlich eingegrenzt werden, was eine Konkretisierung möglicher Verfahren erlaubt; wenn dies auch an dieser Stelle noch keine Lösung bietet. KW - Restfestigkeiten KW - Degradation KW - Betriebssicherheit KW - Lastwechselprüfung KW - Streuspanne KW - Langsame Berstprüfung PY - 2011 SN - 2191-0073 VL - 1 IS - 9 SP - 50 EP - 55 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-24282 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Pöschko, Pascal A1 - Hoffmann, Martin A1 - Schoppa, André A1 - Spode, Manfred T1 - Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen - Teil 1: Kriterien der hydraulischen Lastwechselprüfung JF - techn N2 - Die aktuelle Praxis, auch die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung abzustellen, ist sowohl bezüglich der Schädigung der Prüfmuster als auch ihrer Aussagekraft als kritisch zu bewerten. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM bringt daher bei der Zulassung von Prüffristen für Composite-Druckgefäße von mehr als fünf Jahren zur Absicherung einen neuen Ansatz zur Anwendung. Er ermöglicht eine Zustandsbeschreibung der Population eines Baumusters auf der Basis wiederholt betriebsbegleitend zerstörender Prüfungen. Nachfolgend wird erläutert, wie die statistische Auswertung von Stichproben und deren perspektivische Extrapolation erfolgen und wie Zuverlässigkeitsgrenzwerte von der Größe von Druckgefäßen abhängig gemacht werden können, sowie welchen Einfluss der reale Gasdruck auf die Sicherheitsbewertung im Rahmen des Ansatzes der BAM hat. Insbesondere wird in das zentrale Arbeitsdiagramm des Ansatzes eingeführt und erläutert, wie dieses verwendet werden kann. Hierzu wird auch ausgeführt, wie die Füllzyklenzahl und die Lastwechselfestigkeit über die neu eingeführte Größe der spezifischen Füllempfindlichkeit zusammenhängen. KW - Restfestigkeiten KW - Degradation KW - Betriebssicherheit KW - Hydraulische Lastwechselprüfung KW - Streuung KW - Ausfallwahrscheinlichkeit KW - Lastwechselempfindlichkeit PY - 2012 SN - 2191-0073 VL - 2 IS - 7/8 SP - 30 EP - 38 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-26199 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Duffner, Eric A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen - Teil 3: Phänomene der Berstprüfung JF - techn N2 - Die aktuelle Praxis, auch die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung abzustellen, ist sowohl bezüglich der Schädigung der Prüfmuster als auch ihrer Aussagekraft kritisch zu bewerten. Entsprechend kommt durch die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zur Absicherung bei der Zulassung von Prüffristen für Composite-Druckgefäßen von mehr als fünf Jahren ein neuer Ansatz zur Anwendung. Er ermöglicht eine Zustandsabschätzung der Population eines Baumusters auf der Basis wiederholt betriebsbegleitend zerstörender Prüfungen. Ein wesentlicher Aspekt dieses Ansatzes ist die Prognose der sicheren Restlebensdauer. In Fällen, in denen diese nicht wie in den Teilen 1 und 2 beschrieben mittels hydraulischer Lastwechselprüfungen abgeschätzt werden kann, bleiben als Ersatz die Zeitstands- oder die Berstprüfung. Als Kombination aus diesen beiden Prüfungen schlägt die BAM die 'langsame Berstprüfung' vor. Zu diesem Prüfkonzept werden zahlreiche Ergebnisse dargestellt. Hierzu werden sowohl die Parameter der Prüfung wie auch die Art und Intensität der Vorschädigung künstlich gealterter Prüfmuster statistisch ausgewertet. Dies führt zum einen zu einer Bewertung der verschiedenen Belastungsarten aber auch zu der eindeutigen Empfehlung, die heute üblicherweise schnellen Berstprüfungen zum Nachweis der Festigkeit von Composite-Druckgefäßen am besten ganz zu ersetzen. KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Druckgefäße KW - Restfestigkeit KW - Degradation KW - Stichprobenprüfung KW - Hydraulische Berstprüfung KW - Lebensdauer KW - Druckanstiegsraten KW - Überlebenswahrscheinlichkeit KW - Lastwechselempfindlichkeit PY - 2012 SN - 2191-0073 VL - 2 IS - 11/12 SP - 43 EP - 50 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-27291 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -