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Organisationseinheit der BAM
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Acetylen ist eines der wichtigsten technischen Gase und findet insbesondere Anwendung zum Schweißen und Schneiden verschiedener Werkstoffe. Damit Acetylen in entsprechenden Mengen vor Ort zur Verfügung gestellt werden kann, wird es in Druckgasbehälter abgefüllt. Diese Acetylendruckgasbehälter nehmen bezüglich ihres inneren Aufbaus eine Sonderstellung unter den Druckgasbehältern ein. Für die bessere Einschätzung von Gefahrensituationen führt die BAM seit vielen Jahren experimentelle Untersuchungen durch, die für die Gewinnung von Entscheidungshilfen bei Unfällen zur Verhütung von Schadensfällen mit Acetylenflaschen dienen. Untersucht wurde z. B. das Berstverhalten von Acetylenflaschen nach Einleitung eines Acetylenzerfalls durch äußere Feuereinwirkung im Freifeldversuch. Die Ergebnisse helfen insbesondere Rettungskräften, Feuerwehren und Entsorgungsfachbetrieben, Risiken besser abschätzen zu können und im Brandfall Sicherheitsabstände und Kühlzeiten zu definieren. In diesem Beitrag werden die umfangreichen Untersuchungsergebnisse vorgestellt, die unter anderem im Rahmen eines Forschungsvorhabens mit dem Britischen Gaseverband (BCGA) erzielt wurden. Die Ergebnisse sind z. B. unmittelbar in die Handlungshilfe für die Fire and Rescue Services in Großbritannien eingeflossen.
Immer wieder kommt es bei Bränden zum Bersten von Propangasflaschen. Für Einsatzkräfte von Feuerwehr und Rettungsdienst stellt ein solches Behälterversagen eine erhebliche Gefährdung dar. Im Vortrag werden systematisch die Auswirkungen im Versagensfall dargestellt und Rückschlüsse für die richtige Vorgehensweise von Einsatzkräften gezogen.
In einer Versuchsreihe im Realmaßstab wurden drei Flüssigwasserstofftanks (LH2) unterfeuert. Hierbei sollte unter anderem geklärt werden, ob es, analog zu druckverflüssigten Gasen, zu einem BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Cloud Explosion) kommen kann. Die Experimente wurden auf dem Testareal Wasserstoffsicherheit des Testgeländes Technische Sicherheit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM-TTS) im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der BAM und Gexcon, als Teil des SH2IFT-Programms durchgeführt. Es handelte sich um doppelwandige, vakuumisolierte Tanks von 1 m³ Volumen. Die zylindrischen Tanks unterschieden sich durch ihre Ausrichtung (horizontal oder vertikal) und das verwendete Isoliermaterial (Perlit oder Mehrschichtisolierung (MLI). Der Füllgrad der Tanks betrug bei jedem der durchgeführten Tests etwa 35-40 %. Die Brandlast wurde homogen durch ein propangasbetriebenes Brennersystem erzeugt. Gemessen wurden die Bedingungen im Behälter (Temperaturen und Druck) sowie äußere Randbedingungen und Auswirkungen beim Versagen (Wärmestrahlung, Druckwellen, Flammenballentwicklung und Fragmentierung). Mit Bolometern wurde die Wärmestrahlung gemessen, die sowohl durch das Propanfeuer als auch durch einen möglichen Feuerball/BLEVE erzeugt wurde. Zur Messung der durch das Bersten von Behältern/BLEVEs erzeugten Druckwellen wurden sog. Pencil-Probes verwendet. Des Weiteren wurden mehrere Kameras zur Überwachung der Experimente eingesetzt: Normalbildkameras, Infrarot (IR)-Kameras und Hochgeschwindigkeitskameras, sowohl bodengestützt als auch mittels einer Drohne. Zwei der untersuchten Tanks, ein horizontaler und der vertikale, die beide mit Perlit isoliert waren, hielten der Brandbelastung stand, ohne dass es zu einem Behälterversagen kam. Der mit MLI isolierte horizontale Behälter barst nach 1 Stunde und 6 Minuten und erzeugte dabei einen Feuerball, Trümmerflug und eine Druckwelle. Neben der Beschreibung der Auswirkungen eines kritischen Versagens eines LH2-Tanks sind weitere Ziele der Arbeit die Identifizierung kritischer Behälterzustände sowie die Erstellung eines umfassendes Datensatzes der Trümmer des geborstenen Tanks. Die größten Abstände für kritische Abstände ergaben sich durch Fragmentwurf. Hier sollen 3D-Scans für die Verwendung in CAD und FEM Anwendungen bereitgestellt werden. Umfassende Daten zu den Fragmentwurfweiten, - massen und -positionen wurden bereits publiziert. Damit soll die Voraussetzung geschaffen werden, um vorhandene Wurfweitenmodelle, die bisher nur für einschalige Behälter konzipiert wurden auf ihre Eignung für mehrschalige Behälter zu überprüfen oder mögliche Anpassungen anhand der realen Daten vornehmen zu können. Zudem wurde damit begonnen die nicht geborstenen Tanks zu vermessen und zu zerlegen, um u.a. die Perlit-Schüttung auf Beeinträchtigungen durch den Transport und die Unterfeuerung zu untersuchen.