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Organisationseinheit der BAM
In einem von der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführten Forschungsvorhaben wurde untersucht, inwieweit bei Gefahrguttanks im Brandfall ein 'BLEVE', d. h. ein Versagen der Umschließung mit anschließender Freisetzung der Flüssigkeit bzw. des verflüssigten Gases, verzögert bzw. verhindert werden kann.
Die BAM – Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung führt schon seit vielen Jahren auf zwei Brand- prüfständen Brandprüfungen z.B. an Transport- und Lagerbehältern für radioaktive Stoffe oder zur Prüfung von Brandschutzbeschichtungen durch. Als Brandmedium wird auf diesen Prüfständen Flüssiggas (Propan- Butan-Gemisch C) eingesetzt, mit dem die Prüfobjekte simulierten Unfallfeuern ausgesetzt werden. Mit dem neuen Jetfire – Prüfstand der BAM können seit Anfang 2018 diverse Belastungsszenarien nach den Anforde- rungen der ISO22899-1:2007 [1] simuliert werden.
Neben herkömmlichen Stahlflaschen, die seit Jahrzehnten in fast unveränderter Bauform für Flüssiggase (Propan-Butan-Gemische) eingesetzt werden, etablieren sich immer mehr Flaschen aus Faserverbundwerkstoffen (GFK) mit einer geringeren Masse. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wurde beauftragt, das Verhalten dieser Gasflaschen unter den extremen Bedingungen eines Unfallfeuers zu untersuchen. In einem Brandprüfstand der BAM auf dem Testgelände Technische Sicherheit (TTS) in Horstwalde wurden deshalb beide Typen von Propangasflaschen einem simulierten Unfallfeuer ausgesetzt.
Im Gefahrgutrecht, insbesondere im Bereich der Gefahrguttanks für den Landverkehr, hat der Bezug zur technischen Norm aufgrund der Rechtsfortentwicklung eine fundamentale Bedeutung erlangt. Damit die Interessen der deutschen Tankhersteller genügend Berücksichtigung finden können, ist die kontinuierliche Mitarbeit der betroffenen Wirtschaftskreise in den nationalen und internationalen Normungsgremien erforderlich. Dieser Zusammenhang, der für den einzelnen Hersteller mit erhöhtem Aufwand verbunden ist, wird von den betroffenen Kreisen nicht flächendeckend wahrgenommen. Der Beitrag analysiert Gründe hierfür und macht Vorschläge zu leichten Korrekturen in der inhaltlichen Ausrichtung der Normung.
This paper describes a theoretical model to simulate the effects of a sloshing cargo on the safety performance of a vehicle that performs a braking-in-a-turn maneuver when travels at a partial fill level. The fundamental assumption of the model consists of the superposition of the effects of two simplified mechanical-analogy models that represent a liquid cargo on a vehicle, including one for the roll motion and another one for the pitch motion. The distinctive characteristics of the mechanical models, however, is that they are based upon a validated formulation to establish the properties of the pendulum (length).
The results suggest a small effect of the sloshing cargo on the braking efficiency of the cargo, while the load transfer is moderately affected. However, such results should be put into a perspective, according to which such small variations can represent the avoidance of a rear-end crash or a rollover. In this respect, a specialized ABS system could be considered to improve the performance of such kind of vehicles when performing such maneuvers.
Validation of the proposed methodology should be performed as a continuation of this research effort.
A filling process of the pressure bottle used for the air storage was investigated by numerical simulations. During the filling process, the temperature was rising up to maximal value and after that started to decline. The good match was found between experimental and numerical results. In order to reproduce the experimental conditions, the process of the filling bottle was controlled by the pressure which varied in time. This filling strategy influenced furthermore the mass flow rate and the air flow velocity. Because of the geometrical symmetry, the simulation was calculated as an axisymmetric problem.
To reduce the emission of carbondyoxide (CO2) of combustion engines, liquefied natural gas (LNG) is used as an alternative fuel. LNG is transported via truck, ship or railway for long distances. Double walled stainless steel tanks are used for transportation, which are heavy and expensive. The vacuum insulation between the two walled structure ensures that the LNG stays liquid over the transportation time (boiling point of LNG: -162 ◦C). This causes a high temperature difference between the transported good and the ambient air.
A simplified tank construction is used to reduce the weight and price of the tank. Instead of stainless steel, glass fiber reinforced plastic (GFRP) is used. The design is changed to a single walled construction with a solid insulation material outside on the GFRP structure.
Goal of this work is the characterization of a suitable insulation material and configuration as well as the analysis of the mechanical properties of GFRP under cryogenic conditions. Several experiments are carried out. Numerical models of these experiments can then be used for parameter studies.
How can the risk of a BLEVE be reduced? That is the main question based on different research projects. In various large scale fire tests fire protection coating systems were used of different manufacturers. The degree of the coating as well as the layer thickness and the processing were varied. These experimental configurations were partly tested with and without pressure relief valve. The pressure relief valves were not protected again the thermal Load from the test fire. The ambition is to find a minimum of the thickness from the fire protection coating witch delay a BLEVE up to 90 minutes. Here are given the most interested configurations of tanks in fire and a description of the test-rigs.
Für die Bewertung der Integrität von Tanks ist die detaillierte Kenntnis der belastungsrelevanten Parameter unabdingbar. Die Wärmeübergangszahl a ist eine derartige Größe. Die Wärmeübergangszahl bestimmt direkt die Größe der vorhandenen Beanspruchungen im Tank. Insofern sollte die Wärmeübergangszahl bekannt sein. Aus diesem Grund wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Für einen sich im Feuer befindlichen Tank ergibt sich die Wärmeübergangszahl zu 50 W/m2K. Auf dieser Basis konnten die bereits durchgeführten experimentellen Untersuchungen mithilfe der Methode der finiten Elemente nachgerechnet werden. Die dabei erzielten Ergebnisse sind infolge der getroffenen modelltechnischen sowie thermodynamischen Vereinfachungen als zufriedenstellend zu bezeichnen. In einem nächsten Schritt wird an einer verbesserten Modellierung sowie thermodynamischen Beschreibung der Verhältnisse im Tank gearbeitet.
Daten über Schadensursachen und die tatsächliche Nutzungsdauer der Tanks zum Transport von Gefahrgütern liegen nur in begrenztem Maße vor. Auf der Basis der Daten von Tankbaufirmen, Speditionen und Eisenbahnkesselwagen-Vermietgesellschaften wurde die durchschnittliche Lebensdauer von Tankcontainern, Tankfahrzeugen und Kesselwagen zur Beförderung von Gefahrgütern in der Praxis ermittelt und die Hauptschadensursachen analysiert. Korrosion, Risse an Schweißnähten, Gestaltungs- und Dimensionierungsfehler sowie fertigungs- und betriebsbedingte Fehler zählen zu den Hauptschadensursachen. Viele Tanks werden vor Ablauf ihrer Nutzungsdauer nicht mehr für den Transport von Gefahrgütern eingesetzt, da sie nicht mehr den geänderten gesetzlichen Anforderungen in den Gefahrgutvorschriften entsprechen. Die Voraussagen durch Literaturangaben und Ergebnisse von Korrosionsversuchen in der BAM-Liste – Anforderungen an Tanks zur Beförderung gefährlicher Güter – spiegeln sich in der Nutzungsdauer/Lebensdauer der Tanks wider.