TY - CONF A1 - Jaunich, Matthias A1 - Kömmling, Anja A1 - Probst, Ulrich A1 - von der Ehe, Kerstin A1 - Wolff, Dietmar T1 - Untersuchungen der BAM zum Langzeitverhalten von Metall- und Elastomerdichtungen sowie an Polymeren zur Neutronenmoderation N2 - Ein wesentliches sicherheitstechnisches Kriterium für Transport und Lagerbehälter ist das Langzeitverhalten von verschraubten Deckel-Dichtsystemen unter Verwendung von Metall- und Elastomerdichtungen sowie von im Behälterkörper integrierten Polyethylenen zur Neutronen¬abschirmung. Die ordnungsgemäße Funktion der Metalldichtungen ist Voraussetzung für die Einhaltung der geforderten Dichtheit des Deckelsystems, während die Elastomerdichtungen für die Messung der Leckagerate an den Metalldichtungen benötigt werden. Darüber hinaus kommen Elastomer-dichtungen als Primärdichtungen in Behältern für radioaktive Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung zum Einsatz. Zur Bewertung des Dichtungsverhaltens sind die alterungsabhängige verbleibende Rückstellkraft für die Metall- und Elastomerdichtungen sowie die sog. nutzbare Rückfederung bei Metalldichtungen von entscheidender Bedeutung. Für Elastomerdichtungen ist zusätzlich eine radiologisch bedingte Materialdegradation zu bewerten. In Bezug auf das Alterungsverhalten von Polyethylen zur Neutronenabschirmung sind neben zeit- und temperaturabhängigen Materialveränderungen insbesondere auch durch Gammastrahlung induzierte Degradationseffekte wie Wasserstoffabspaltung, Vernetzung und Abbau der Polymer¬moleküle zu berücksichtigen. Über die eigentliche Bewertung der Abschirmeigenschaften hinaus sind somit zusätzlich Auswirkungen von Degradationsprodukten auf andere Behälterkomponenten zu diskutieren. Die an der BAM im Fachbereich 3.4 Sicherheit von Lagerbahältern durchgeführten und aktuell laufenden Untersuchungen werden vorgestellt und diskutiert. T2 - 5. RAM-Behältersicherheitstage CY - Berlin, Germany DA - 16.03.2016 KW - Alterung KW - Dichtung KW - Degradation KW - Zwischenlagerung PY - 2016 AN - OPUS4-35915 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kömmling, Anja A1 - Jaunich, Matthias A1 - Wolff, Dietmar T1 - Ageing of HNBR, EPDM and FKM O-rings N2 - HNBR, EPDM and FKM O-rings were aged uncompressed and compressed at 75 °C, 100 °C, 125 °C and 150 °C for up to 1 year. HNBR exhibited the strongest ageing effects with high increases of hardness and glass transition temperature. Furthermore, heterogeneous ageing caused by diffusion-limited oxidation effects had a significant influence for HNBR at ageing temperatures of 125 °C and 150 °C. EPDM showed similar property changes as HNBR, but less pronounced. FKM displayed only minor ageing effects. O-rings aged in compression exhibited considerable compression set (CS). CS data was used for a time-temperature shift and resulting master curve construction. Leakage rate measurements showed that O-rings can remain leak tight under static conditions even if material properties have already deteriorated strongly. N2 - HNBR-, EPDM- und FKM-O-Ringe wurden unverpresst und verpresst für bis zu 1 Jahr bei 75 °C, 100 °C, 125 °C und 150 °C gealtert. HNBR wies mit hohen Anstiegen von Härte und Glasübergangstemperatur die stärksten Alterungseffekte auf. Weiterhin hatte heterogene Alterung aufgrund von diffusionsbegrenzten Oxidationseffekten einen wesentlichen Einfluss auf HNBR bei Alterungstemperaturen von 125 °C und 150 °C. EPDM zeigte ähnliche Eigenschaftsänderungen wie HNBR, allerdings schwächer ausgeprägt. FKM wies nur geringfügige Alterungseffekte auf. O-Ringe, die verpresst gealtert wurden, hatten eine starke bleibende Verformung (DVR). Die gemessenen DVRWerte wurden für eine Zeit-Temperatur-Verschiebung und die Konstruktion einer Masterkurve genutzt. Leckageratenmessungen zeigten, dass O-Ringe unter statischen Bedingungen dicht bleiben können, auch wenn die Materialeigenschaften schon stark degradiert sind. KW - Aging KW - Degradation KW - Leakage KW - Compression KW - Seal PY - 2016 SN - 0022-9520 SN - 0948-3276 VL - 69 IS - 4 SP - 36 EP - 42 PB - Hüthig CY - Heidelberg, Germany AN - OPUS4-36336 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kömmling, Anja A1 - Jaunich, Matthias A1 - Wolff, Dietmar T1 - Influence of Ageing on Sealability of HNBR, EPDM and FKM O-rings N2 - At BAM, which is the federal institute for materials research and testing in Germany, it is one of our tasks to evaluate the safety of casks designed for transport and/or storage of radioactive material. This includes assessment of elastomeric seals applied in the containers. Besides examining the low-temperature behaviour and irradiation effects of elastomeric seals, it is our goal to evaluate the service lifetime of the seals with regard to the requirements for long-term safety (40 years and more) of the containers. Therefore, we started an accelerated ageing programme with selected rubbers often used for seals (HNBR, EPDM and FKM) which are aged at four different temperatures (75 °C, 100 °C, 125 °C and 150 °C) up to 1 year. In order to assess sealability, O-rings are aged in compression by 25 % (corresponding to the compression during service) between plates as well as in flanges that allow leakage rate measurements. For comparison, uncompressed O-rings are aged as well. Further methods characterising seal performance are compression stress relaxation (CSR) reflecting the loss of sealing force of a compressed seal over time, and compression set (CS) which represents the recovery behaviour of a seal after release from compression. Additionally, hardness is measured for information about the change of mechanical properties. The experimental results indicate that while hardness, CSR and CS show considerable degradation effects, the leakage rate stays constant or even decreases until shrinkage and the loss of resilience of the aged seal leads to the formation of a leakage path. This indicates that static leakage rate, which is the only available direct seal performance criterion, has only limited sensitivity for the degradation of the seal material. T2 - International Sealing Conference CY - Stuttgart, Germany DA - 12.10.2016 KW - Rubber KW - Seal KW - Degradation PY - 2016 SN - 978-3-8163-0674-9 VL - 2016 SP - 551 EP - 563 PB - VDMA AN - OPUS4-38014 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kömmling, Anja A1 - Jaunich, Matthias A1 - Wolff, Dietmar T1 - Ageing and lifetime prediction of O-ring seals made of HNBR, EPDM and FKM N2 - BAM is the federal institute for materials research and testing in Germany. One of our tasks is to evaluate the safety of casks designed for transport and/or storage of radioactive waste. As elastomeric seals are used in the containers as safety-relevant parts, it is our goal to be able to evaluate the service lifetime of the seals with regard to the requirements for long-term safety (40 years and more) of the containers. For this reason, an accelerated ageing programme with selected rubbers often used for seals (HNBR, EPDM and FKM) was started. Ageing was performed at four different temperatures (75 °C, 100 °C, 125 °C and 150 °C) for up to 2 years. For assessing properties related to the sealability, O-rings were aged in compression by 25 % (corresponding to the compression during service) between plates. For comparison, uncompressed O-rings were aged as well. The aged materials were characterized with conventional polymer analysis methods such as hardness and tensile tests, but also with more seal-specific methods such as compression stress relaxation (CSR, reflecting the loss of sealing force of a compressed seal over time), and compression set (CS, representing the recovery behaviour of a seal after release from compression). CS is chosen as the property for lifetime prediction as it is both sensitive to degradation and related to the seal performance. CS data is extrapolated to 60 °C, which yields lifetimes of approximately 5 years for HNBR and 64 years for EPDM for a criterion of 85 % CS respectively, and approx. 40 years for FKM for a criterion of 65 % CS (the highest value measured so far). T2 - 12. Kautschuk Herbst Kolloquium CY - Hanover, Germany DA - 22.11.2016 KW - Rubber KW - Compression set KW - Extrapolation KW - Degradation PY - 2016 SN - 9783981407648 VL - 2016 AN - OPUS4-38483 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -