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Organisationseinheit der BAM
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In der Praxis kommt es immer wieder zu Ausbränden von medizinischen Geräten und industriellen Anlagen mit Sauerstoff. Armaturen und Anlagenteile dürfen deshalb nur dann mit Sauerstoff verwendet werden, wenn sie sicherheitstechnisch für die entsprechenden Betriebsbedingungen geeignet sind. Neben ganz konkreten Anforderungen aus produktspezifischen Normen und Richtlinien, müssen die Prüfungen in vielen Fällen individuell auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden. Der Vortrag stellt die BAM-Sicherheitsphilosophie hinsichtlich der unterschiedlichen Anforderungen und Möglichkeiten der Beurteilung der Ausbrennsicherheit vor.
In der Praxis kommt es immer wieder zu Ausbränden von medizinischen Geräten und industriellen Anlagen mit Sauerstoff. Armaturen und Anlagenteile dürfen deshalb nur dann mit Sauerstoff verwendet werden, wenn sie sicherheitstechnisch für die entsprechenden Betriebsbedingungen geeignet sind. Neben ganz konkreten Anforderungen aus produktspezifischen Normen und Richtlinien, müssen die Prüfungen in vielen Fällen individuell auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden. Der Vortrag stellt die BAM-Sicherheitsphilosophie hinsichtlich der unterschiedlichen Anforderungen und Möglichkeiten der Beurteilung der Ausbrennsicherheit vor.
Alle nichtmetallischen und metallischen Materialien sowie alle Armaturen und Anlagenteile müssen für Sauerstoff- Anwendungen geeignet sein. Im ersten Teil des Vortrags werden die Prüfverfahren und Untersuchungsmethoden auf dem BAM Stammgelände sowie die Bewertungskriterien vorgestellt. Die BAM Sicherheitsphilosophie setzt bei der Interpretation der Prüfergebnisse teilweise auf strengere oder erweiterte Bewertungskriterien, um somit beispielsweise die bessere Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf praktische Anwendungen zu gewährleisten. Im zweiten Teil des Vortrags werden die erweiterten Sauerstoff Untersuchungsmöglichkeiten auf dem BAM Testgelände Technische Sicherheit vorgestellt. Nach der Planung und der technischen Umsetzung konnte im Probebetrieb gezeigt werden, dass die neue, weltweit einzigartige 750 bar Sauerstoff Druckstoßanlage korrekt arbeitet. Da es sich um eine komplette Neuentwicklung für extreme Betriebsbedingungen handelt, wurden für ein korrektes Funktionieren der Anlage teilweise aufwändige Modifikationen notwendig. Für 2021 ist die Inbetriebnahme dieser Prüfeinrichtung geplant.
Nichtmetallische Materialien dürfen generell als Gleitmittel, Dichtungsmaterialien, Flanschdichtungen und Füllflüssigkeiten nur dann in Sauerstoffanwendungen eingesetzt werden, wenn sie sicherheitstechnisch für die entsprechenden Betriebsbedingungen geeignet sind. Genormte Prüfverfahren sowie weitere Untersuchungsmöglichkeiten wie die Sauerstoff- Druckstoßprüfung, die Bestimmung der Zündtemperatur in verdichtetem Sauerstoff, die Untersuchung des Alterungsverhaltens, die Flanschprüfung sowie die Prüfung des Reaktionsverhaltens des Materials mit flüssigem Sauerstoff bei mechanischer Einwirkung sollen dies gewährleisten und können auch bei der BAM durchgeführt werden. Die vorhandenen Prüfungen und Beurteilungskriterien verursachen jedoch manchmal Probleme, wenn es um die Übertragbarkeit auf die tatsächliche, praktische Anwendung oder um die Interpretation von Prüfergebnissen geht. Der Vortrag stellt diesbezüglich die BAM- Sicherheitsphilosophie vor.
Armaturen und Anlagenteile für Hochdruck-Sauerstoff enthalten meistens nichtmetallische Materialen als Sitz- und Dichtungswerkstoffe. Die Gefahr eines Ausbrands dieser Armaturen; ist grundsätzlich vorhanden, jedoch relativ gering, wenn neben dem richtigen Design geeignete metallische und nichtmetallische Materialien für die vorgesehenen Betriebsbedingungen von Druck und Temperatur gewählt werden. Aus sicherheitstechnischer Sicht sollte daher für Armaturen und Anlagenteile, die komplett aus Metall gefertigt und metallisch abgedichtet werden, eine noch geringere Gefahr eines Ausbrands bestehen. Während einer Versuchsreihe auf dem BAM-TTS- Frei Versuchsgelände mit Hochdruck-Sauerstoff brannte jedoch unerwartet ein solches - rein metallisches Anlagenteil - komplett ab. Bei diesen Versuchen platzt eine metallische Membran wie eine Berstscheibe bei einem bestimmten Sauerstoffdruck auf.
Die Gefahr eines Ausbrandes bei Armaturen und Anlagenteilen für Sauerstoff ist latent vorhanden wenn ungeeignete nichtmetallische Dichtungsmaterialien eingesetzt werden. Aus sicherheitstechnischer Sicht sollten daher komplett aus metallischen Materialien gefertigte und gedichtete Sauerstoffkomponenten kaum die Gefahr eines Ausbrands aufweisen. Auf dem 'BAM Testgelände Technische Sicherheit' (BAM-TTS) erfolgte der Ausbrand eines derartigen Sauerstoff-Anlagenteils daher völlig unerwartet. Neben dem heftigen Metallabbrand wurde glühendes metallisches Material bis zu 70 m weit geschleudert und führte zu mehreren Grasbränden. Die anschließenden Untersuchungen konzentrierten sich insbesondere auf die beiden Metallsorten Aluminium und Stahl, aus denen der Großteil der kommerziell erhältlichen Berstscheiben besteht.
Immer wieder kommt es bei Druckgasflaschenventilen in Zusammenhang mit hoch verdichtetem Sauerstoff zu Ausbränden. Das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) und die BAM waren bereits mehrfach in Unfalluntersuchungen bei Medizinprodukten involviert.
Häufig scheinen ungeeignete Dichtungsmaterialien und Gleitmittel die Ursache für die Ausbrände zu sein. Allerdings ist es ebenfalls denkbar, dass bei der Handhabung der Ventile, z.B. bei Reinigungs- und Desinfektionsarbeiten, organische Stoffe in die Ventile und Anschlüsse gelangen und so die Ausbrände verursachen könnten. Auch eine fehlerhafte Handhabung ist als mögliche Ursache nicht auszuschließen.
Für eine systematische Untersuchung dieses Sachverhalts hat die BAM einen Lebensdauerprüfstand entwickelt, der Druckgasflaschenventile mit hochverdichtetem Sauerstoff anstelle der üblichen Untersuchung mit Luft prüft. Das abgeschlossene TNS-Vorhaben "Entwicklung einer neuen Methode zur Lebensdauerprüfung von Gasflaschenventilen mit Sauerstoff" (BMWI Förderkennzeichen 03FS13025) hat die grundsätzliche Eignung des Prüfverfahrens aufgezeigt, das die Besonderheiten des Reaktionsverhaltens der Dichtungselemente und der eingesetzten Materialien mit Sauerstoff aufzeigt.
Neben den Ergebnissen und Erkenntnissen des abgeschlossenen TNS-Vorhabens zeigt der Vortrag den konkreten Planungsstand des Vorhabens mit VIPR-Ventilen (Valve integrated pressure regulator). Ergänzend zum Arbeitsplan und zur Vorstellung des Prüfverfahrens nach der aktuellen FDIS/ISO 10524:2018 wird die Erstellung einer DIN SPEC als möglicher Abschluss des Vorhabens vorgestellt.
Bedauerlicherweise kommt es bei Druckgasflaschenventilen im Zusammenhang mit hoch verdichtetem Sauerstoff immer wieder zu Ausbränden. Das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) und die BAM waren bei Meizinprodukten bereits mehrfach gemeinsam in Unfalluntersuchungen involviert.
Als mögliche Ursachen für die Ausbrände kommen u.a. die Konstruktion des Ventils selber, aber auch die Verwendung ungeeigneter Dichtungsmaterialien und Gleitmittel, Fehler bei der Handhabung der Ventile sowie Fehler bei Reinigungs- und Desinfektionsarbeiten in Betracht.
Für eine systematische Untersuchung dieses Sachverhalts hat die BAM einen Lebensdauerprüfstand entwickelt, der Druckgasflaschenventile mit hochverdichtetem Sauerstoff anstelle der üblichen Untersuchung mit Luft prüft. Das abgeschlossene TNS-Vorhaben "Entwicklung einer neuen Methode zur Lebensdauerprüfung von Gasflaschenventilen mit Sauerstoff" (BMWI Förderkennzeichen 03FS13025) hat die grundsätzliche Eignung des Prüfverfahrens aufgezeigt, das die Besonderheiten des Reaktionsverhaltens der Dichtungselemente und der eingesetzten Materialien mit Sauerstoff aufzeigt.
Der Vortrag zeigt die Ergebnisse und Erkenntnisse des abgeschlossenen TNS-Vorhabens. Zahlreiche Bilder zeigen auf, dass die eingesetzten Dichtungsmaterialien und Gleitmittel beim Einsatz in Sauerstoff erwartungsgemäß anders und stärker belastet werden als bei der Verwendung in Luft.
Leider konnte die Industrie nicht zur Unterstützung des mit dem IGV (Industriegaseverband e.V.) seit 2016 geplanten Vorhabens mit VIPR-Ventilen (Valve integrated pressure regulator) gewonnen werden. Der angedachte Arbeitsplan und die vergleichende Durchführung der Untersuchungen gemäß bisheriger ISO 10524-3:2006 und der aktuellen FDIS/ISO 10524:2018 soll dennoch durchgeführt werden. Dazu werden aktuell Kooperationmöglichkeiten mit dem BfArM aber auch BAM-interne Forschungsvorhaben geprüft. Nach Abschluss dieser Untersuchungen ist auch die Erstellung einer DIN SPEC vorgesehen.
Nichtmetallische Materialien dürfen generell als Gleitmittel, Dichtungsmaterialien, Flanschdichtungen und Füllflüssigkeiten nur dann in Sauerstoffanwendungen eingesetzt werden, wenn sie sicherheitstechnisch für die entsprechenden Betriebsbedingungen geeignet sind. Genormte Prüfverfahren sowie weitere Untersuchungsmöglichkeiten wie die Sauerstoff- Druckstoßprüfung, die Bestimmung der Zündtemperatur in verdichtetem Sauerstoff, die Untersuchung des Alterungsverhaltens, die Flanschprüfung sowie die Prüfung des Reaktionsverhaltens des Materials mit flüssigem Sauerstoff bei mechanischer Einwirkung sollen dies gewährleisten und können auch bei der BAM durchgeführt werden. Die vorhandenen Prüfungen und Beurteilungskriterien verursachen jedoch manchmal Probleme, wenn es um die Übertragbarkeit auf die tatsächliche, praktische Anwendung oder um die Interpretation von Prüfergebnissen geht. Der Vortrag stellt diesbezüglich die BAM- Sicherheitsphilosophie vor.