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Alterung von Elastomerdichtungen für Lagerbehälter

  • Unsere Aufgabe im Fachbereich 3.4 der Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung (BAM) ist die sicherheitstechnische Begutachtung von Transport- und Lagerbehältern für radioaktiven Abfall, die für langfristige Zwischenlagerung ausgelegt sind. Ein Arbeitsschwerpunkt ist die Bewertung der Lebensdauer von Metall- und Elastomerdichtungen in den Behältern im Hinblick auf die Anforderungen für langfristige Behältersicherheit (min. 40 Jahre in Deutschland). Um die Eigenschaftsänderungen der Elastomerdichtungen während einer beschleunigten Alterung über lange Zeiträume (bis zu fünf Jahre) untersuchen zu können, wurde ein Alterungsprogramm an ausgewählten Elastomeren (HNBR, EPDM, FKM) begonnen. Im Gegensatz zu Normalterungsverfahren altern wir keine Normteile, sondern O-Ringe im unverpressten sowie verpressten Zustand. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Bewertung des Einflusses der Verpressung auf die Alterung sowie die Untersuchung des Bauteilversagens mittels LeckageratenmessungenUnsere Aufgabe im Fachbereich 3.4 der Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung (BAM) ist die sicherheitstechnische Begutachtung von Transport- und Lagerbehältern für radioaktiven Abfall, die für langfristige Zwischenlagerung ausgelegt sind. Ein Arbeitsschwerpunkt ist die Bewertung der Lebensdauer von Metall- und Elastomerdichtungen in den Behältern im Hinblick auf die Anforderungen für langfristige Behältersicherheit (min. 40 Jahre in Deutschland). Um die Eigenschaftsänderungen der Elastomerdichtungen während einer beschleunigten Alterung über lange Zeiträume (bis zu fünf Jahre) untersuchen zu können, wurde ein Alterungsprogramm an ausgewählten Elastomeren (HNBR, EPDM, FKM) begonnen. Im Gegensatz zu Normalterungsverfahren altern wir keine Normteile, sondern O-Ringe im unverpressten sowie verpressten Zustand. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Bewertung des Einflusses der Verpressung auf die Alterung sowie die Untersuchung des Bauteilversagens mittels Leckageratenmessungen unter anwendungsnahen Bedingungen. Weitere Charakterisierungsmethoden sind Härtemessung, dynamisch-mechanische Analyse (DMA), Thermogravimetrie (TGA), Druckspannungsrelaxation, Druckverformungsrest (DVR), Dichtebestimmung und Zugversuch. Das Ziel ist, die Leckagerate mit anderen Eigenschaften bzw. Methoden zu korrelieren, um so ein aussagekräftiges und leichter zu bestimmendes Lebensdauerkriterium für elastomere O-Ringe abzuleiten. Während der Alterung können in Abhängigkeit von Material sowie Alterungsdauer und –temperatur Inhomogenitäten aufgrund von diffusionsbegrenzter Oxidation auftreten, durch die sich unterschiedliche Eigenschaften an der Oberfläche und im Volumen der Dichtung ergeben, was zu falschen Lebensdauerabschätzungen führen kann. Mittels Mikrohärtemessung über den Querschnitt werden diese Effekte charakterisiert und bei der Extrapolation mittels Zeit-Temperatur-Verschiebung und Arrheniusgraph berücksichtigt. Bisher liegen Daten von bis zu einem Jahr bei vier verschiedenen Temperaturen (75 °C, 100 °C, 125 °C und 150 °C) gealterten Proben vor. Nach 100 Tagen bei 150 °C weisen HNBR und EPDM schon einen DVR von über 80 % auf, aber noch keinen signifikanten Anstieg der Leckagerate. Diese sinkt zunächst während der Alterung, da die Permeabilität aufgrund von Vernetzungsreaktionen sinkt. Bei HNBR ist dies aufgrund der dominanteren Vernetzungsreaktionen während der Alterung noch stärker ausgeprägt als bei EPDM.zeige mehrzeige weniger

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Autoren/innen:Anja Kömmling, Matthias Jaunich, Dietmar Wolff
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Technomer 2015 - 24. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren
Jahr der Erstveröffentlichung:2015
Organisationseinheit der BAM:3 Gefahrgutumschließungen
3 Gefahrgutumschließungen / 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern
Herausgeber (Institution):Technische Universität Chemnitz
Verlagsort:Chemnitz
Erste Seite:43
Freie Schlagwörter:Aging; Compression; Elastomer; Leakage; Seal
Veranstaltung:Technomer 2015 - 24. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren
Veranstaltungsort:Chemnitz, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:12.11.2015
Enddatum der Veranstaltung:13.11.2015
ISBN:978-3-939382-12-6
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:20.02.2016
Referierte Publikation:Nein