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Organisationseinheit der BAM
Zwei Verfahren, der Unterwasser-Test und der Plate-Dent-Test, wurden hinsichtlich ihrer Eignung zur indirekten Bestimmung
der Zündstärke von Zündern untersucht. Die Einflüsse verschiedener Sekundärladungsmassen und unterschiedlichen
Hülsenmaterials von Zündern standen hierbei im Vordergrund.
Der Unterwasser-Test, bei dem als Maß für die Zündstärke die Stoß- und Blasenenergie eines Zünders ermittelt werden,
erwies sich als probate und genaue Bestimmungsmethode. Zünder mit unterschiedlichen Sekundärladungsmassen waren
eindeutig differenzierbar. Das Hülsenmaterial hatte nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Ergebnisse.
Der Plate-Dent-Test, bei dem die Abmaße des gebildeten Kraters zur indirekten Bestimmung der Zündstärke herangezogen
werden, zeigte gegenteilige Effekte. Ab einem Ladungslänge-Durchmesser-Verhältnis von größer zwei war eine Differenzierung
von Zündern verschiedener Sekundärladungsmasse nicht mehr möglich. Außerdem hatte das Hülsenmaterial
einen signifikanten Einfluss auf die Kraterbildung. Der Plate-Dent-Test ist somit nur für den direkten Vergleich der Zündstärken
baugleicher Zünder z. B. unter variierenden Umweltbedingungen geeignet.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Two procedures – the underwater test and the plate-dent-test – were examined concerning their applicability for the indirect
determination of the initiating capability of detonators. At this the focus was on the influence of varying explosive masses
and different shell material.
At the underwater test the initiating capability is determined indirectly by measurement and calculation of the shock and
bubble energy. This method proved to be effective and accurate. Detonators with different secondary charge masses could
be distinguished clearly and the shell material had only a negligible influence on the energy release.
The plate-dent-test, at which the dimensions of the formed dent are an indirect measure for the initiating capability, showed
the contrary effects. A differentiation of detonators was proved to be impossible when a relation of charge length to diameter
greater than two was reached. Furthermore, it could be shown that the shell material had significant influence on the
dent formation. Therefore, the plate-dent-test is only suitable for the direct comparison of identical detonators, e. g. under
varying environmental conditions.
Ammonium nitrate (AN) prills are commonly used as an ingredient in industrial explosives and in fertilisers. Conventional techniques (such as BET or mercury intrusion porosimetry) can measure the open porosity and specific surface area of AN prill, but the closed porosity is not obtainable. This work was focused on evaluating X-ray computed tomography (XCT) as a non-destructive technique for the assessment of porosity in AN prills. An advanced data processing workflow was developed so that the segmentation and quantification of the CT data could be performed on the entire 3D volume, yet allowing the measurements (e.g.; volume, area, shape factor…) to be extracted for each individual phase (prill, open porosity, closed porosity) of each individual prill, in order to obtain statistically relevant data. Clear morphological and structural differences were seen and quantified between fertiliser and explosive products. Overall, CT can provide a very wide range of parameters that are not accessible to other techniques, destructive or non-destructive, and thus offers new insights and complementary information.
Experiments in this study reveal that the initiating capability ofcommonly used squibs is not high enough to initiate PETN in all cases. The fulfilment of the 'new ’ essential safety requirement 4 as set out in the European directive 2013/29/EU and the categorization of squibs as theatrical pyrotechnic articles (T2) can therefore be justified, as the explosive investigated belongs to quite a sensitive type (Initiation with low Impulse energiespossible). Underwater initiating capability tests according to EN 13763-15 led to meaningful results, showing that squibs are usually unable to initiate a secondary explosive. For a general assessment of the initiating capability of squibs and comparable (theatrical) pyrotechnic articles a threshold ränge of an equivalent initiation capability in grams of PETN on the basis of the performed underwater initiating capability tests was determined. It was found that squibs are generally not capable of initiating secondary explosives if the underwater initiating capability fest showed an equivalent Initiation capability below 0.25 g PETN. As a consequence of this result, the underwater initiating capability fest gives an effective and safer alternative to the experimental confirmation of the ‘new ’ESR 4 by direct contact of the article with the secondary explosive and should then be preferred to it.
In den Untersuchungen zum Zündvermögen von Filmeffektzündern wurde nachgewiesen, dass diese einen Plastiksprengstoff auf Basis von PETN nicht zu einer detonativen Umsetzung anregen können. Die Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderung (ESR) des Anhanges 1 der Richtlinie 2013/29/EG und die Kategorisierung als pyrotechnischer Gegenstand für Theater (T2) kann somit als gegeben angesehen werden, da der verwendete Explosivstoff zur Gruppe der sensibelsten Sprengstoffe (Initiierung mit geringen Zündenergien) gehört. Es wurde weiterhin nachgewiesen, dass der Untemassertest nach DIN EN 13763 Teil 15 aussagekräftige Ergebnisse liefert, welche die Fähigkeit von Filmeffektzündern und vergleichbaren pyrotechnischen Gegenständen bestätigen respektive widerlegen, einen Sekundärsprengstoff zu zünden (eine Detonation zu initiieren).
Für eine allgemeine Einschätzung des Zündvermögens von Filmeffektzündern und vergleichbaren pyrotechnischen Gegenständen ist ein Grenzbereich für ein äquivalentes Zündvermögen in g PETN auf Basis der Experimente mit dem o. g. Unterwassertest bestimmt worden. Filmeffektzünder und vergleichbare pyrotechnische Gegenstände sind nicht in der Lage, einen Sekundärsprengstoff zur Detonation anzuregen, wenn das aus dem Unterwassertest ermittelte äquivalente Zündvermögen unter 0,25 g PETN liegt.
Experiments in this study reveal that the initiating capability of commonly used squibs is not high enough to initiate PETN in all cases. The fulfilment of the ‘new’ essential safety requirement 4 as set out in the European directive 2013/29/EU and the categorization of squibs as theatrical pyrotechnic articles (T2) can therefore be justified, as the explosive investigated belongs to quite a sensitive type (Initiation with low impulse energies possible). Underwater initiating capability tests according to EN 13763-15 led to meaningful results, showing that squibs are usually unable to initiate a secondary explosive. For a general assessment of the initiating capability of squibs and comparable (theatrical) pyrotechnic articles a threshold range of an equivalent initiation capability in grams of PETN on the basis of the performed underwater initiating capability tests was determined. It was found that squibs are generally not capable of initiating secondary explosives if the underwater initiating capability test showed an equivalent Initiation capability below 0.25 g PETN. As a consequence of this result, the underwater initiating capability test gives an effective and safer alternative to the experimental confirmation of the ‘new’ ESR 4 by direct contact of the article with the secondary explosive and should then be preferred to it.
In der Abteilung „Chemische Sicherheitstechnik" der BAM wurden mittels Ultra-Hochgeschwindigkeitsvideotechnik Grundlagenuntersuchungen zu Detonationsverhalten und Splitterwirkung von sogenannte "schlagwettersichern” Sprengzündern in normaler und in explosionsfähiger Atmosphäre durchgeführt. Es konnte eine maximale Splittergeschwindigkeit von 2,4 km/s ermittelt werden.
Neben den EG-Baumusterprüfungen und Konformitätsbewertungen, die von der BAM als Benannte Stelle nach den Richtlinien 2014/28/EU und 2013/29/EU durchgeführt werden, gibt es auch immer wieder Anfragen von Behörden, Herstellern oder Anwendern zur gesonderten Überprüfung von Zündern. Diese Anfragen liegen hauptsächlich in den Bereichen Identifizierung von Fundzündern, Untersuchungen an Versagerzündern/überlagerten Zündern sowie externe Qualitätssicherung von Firmen. Die Vorgehensweise und die Prüfmethoden, die bei solchen Untersuchungen zum Einsatz kommen, werden vorgestellt und an Beispielen erläutert.