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Die aktuelle Praxis, auch die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung abzustellen, ist sowohl hinsichtlich der Schädigung der Prüfmuster als auch ihrer Aussagekraft kritisch zu bewerten. Entsprechend wird nach einem Ansatz gesucht, auch durch betriebsbegleitende zerstörende Prüfungen eine aussagekräftige Zustandsbeschreibung der Population eines Baumusters zu erhalten. Für die Bewertung der Ergebnisse aus diesen Prüfungen wird eine Methode zur statistischen Auswertung vorgestellt, die es erlaubt, die Extrapolation von Zuverlässigkeitslinien auch auf relativ kleine Stichproben aufzubauen und so das Ende der sicheren Gebrauchsdauer auf der Basis von Grenzwerten für Mindestlast und maximal zulässiger Ausfallwahrscheinlichkeit auf systematische wie auch konservative Weise zu determinieren.
Die Sicherheit von Druckgefäßen und Treibgasspeichern gegen Ermüdungsversagen wird derzeit immer unter Einbeziehung
von Lastwechselversuchen abgeprüft. Hierbei gibt es verschiedene Versuchsparameter, die nicht vorgegeben, sondern
meist nur in eine Richtung limitiert sind. Einer dieser Parameter ist die Versuchstemperatur, die insbesondere bei Com -
posite-Druckbehältern mit metallischem Liner eine große Rolle spielt. Der Einfluss dieses Aspekts wie auch der der Druckregelgenauigkeit
und der Sauberkeit der Druckkurve auf Versuchsergebnisse werden an Beispielen analysiert. Daran
schließt sich die Zusammenstellung der Ergebnisse eines Ringversuchs an hydraulischen Lastwechselanlagen an, an dem
Anlagen für Innendruckversuche an 700-bar-Wasserstoffspeichern in vier europäischen Ländern beteiligt waren.
Für eine gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse aus verschiedenen Anlagen sollte dieTreffsicherheit der Extremdrücke nach
Maßgabe einer bestimmten wirksamen Haltezeit ermittelt und bewertet werden.
Hierbei können selbst bei Flaschen für 700 bar Betriebsdruck bereits Abweichungen
von wenigen bar unbemerkt zu deutlichen Veränderungen der Lebensdauer-Versuchsergebnisse führen.
Speziell für Prüflinge aus Verbundwerkstoff mit tragenden Schichten aus verschiedenen Fasern oder mit mittragendem Liner kommt eine besondere Abhängigkeit der Ermüdungsfestigkeit von der Temperatur und damit auch von deren Schwankung hinzu. Für die Bewertung der Temperaturregelung ist es vor allem erforderlich, die
Oberflächen- und die Medientemperatur zu protokollieren und in engen Grenzen zu regeln.
So wird empfohlen, insbesondere Anlagen, die zukünftig für Versuche zur Ermittlung probabilistischer Kenngrößen von
Composite-Flaschen herangezogen werden, auf diese Aspekte hin besonders zu ertüchtigen und in Ringversuchen - wie dem gezeigten - auf ihre Eigenschaften (ihren spezifischen "Fingerabdruck") hin zu überprüfen.
Versuchsparameter, können für derartige Versuche folgende Empfehlungen gegeben werden:
1. Der Druckbereich sollte auf den größten und auch kleinsten Maximaldruck, der von den Anlagen in Prüfungen abgefordert werden soll, ausgerichtet sein.
2. Der Prüfling sollte so gewählt sein, dass während des Ringversuchs möglichst nicht ausgetauscht werden muss. Hierbei darf er nicht zu klein oder zu steif sein, damit die Anlage bezüglich des Hub- oder Fördervolumens
auch repräsentativ für die Prüfaufgaben gefordert wird.
3. Das beschriebene Prüfprogramm mit wanderndem Prüfling und Messequipment hat sich im Grundsatz genauso bewährt
wie die zentrale Auswertung der Daten.
4. Es ist nicht einfach, ein harmonisiertes Verständnis über die konkreten Aspekte des Prüfprogramms zu erreichen, entsprechend sollte sowohl das Personal im Vorfeld gut über Hintergründe und Zielsetzung informiert sein als auch die Durchführung von Ringversuchen durch sehr erfahrenes, das Prüfequipment permanent begleitendes Personal betreut werden.
Jeder der Partner hat aus diesem Ringversuch viel Erfahrung und Wissen für sich mitnehmen können, sodass ein wesentlicher Vorteil derartiger Versuche im Erfahrungsgewinn aller Beteiligten zu sehen ist.
Gegebenenfalls sollten derartige Ringversuche mittelfristig auch fester Bestandteil der Audits und Reaudits zur Akkreditierung bzw. Anerkennung als technischer Dienst, insbesondere für die 700-bar-Wasserstofftechnik,
werden.
Im Hinblick auf den Inhalt der Ringversuche und die Relevanz der diskutierten
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.
Bei der Beurteilung der Sicherheitseigenschaften von Fahrzeugen steht die Sicherheit der
Insassen im Vordergrund. Darüber hinaus ist die öffentlich-technische Sicherheit, das heißt
die Sicherheit unbeteiligter Dritter, von mindestens gleicher Bedeutung.
Es werden die Begriffe Konsequenz, Risiko und Sicherheit analysiert und Aspekte der
öffentlich-technischen Sicherheit zu erläutern. Darauf aufbauend wird das worst-case-
Konsequenzpotential gasbetriebener Fahrzeuge kurz dargestellt. Es wird insbesondere der
Aspekt der Crashbelastungen auf Speicher mit metallischem Linern und ihre Interaktion mit
dem Fahrzeug analysiert. Hierzu gehören auch die Analyse der Eintrittswahrscheinlichkeiten,
der Festigkeiten von Speichersystemen und der technischen Maßnahmen zur Vermeidung
von worst-case-Szenarien.
Im letzten Drittel des Vortrages wird schlaglichtartig auf die Vorteile eines umfassenden
probabilistischen Zulassungsansatzes eingegangen, der es gestatten würde, die Speicherund
Speichersystemeigenschaften direkt auf die Nutzerprofile auszurichten. Damit würde es
auch möglich, das Risiko eines Gasfahrzeuges im Sinne der öffentlich-technischen Sicherheit
gezielt zu steuern und sich von pauschalen Sicherheitsbeiwerten unabhängig zu machen.
Dieser Zulassungsansatz würde einen höheren Prüfaufwand bedeuten, böte aber erhebliches
Einsparungspotential in den Stückkosten bei größeren Serien.