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- 3.2 Gefahrguttanks und Unfallmechanik (27)
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- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (3)
- 1.4 Prozessanalytik (3)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (3)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (3)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (3)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (3)
Eingeladener Vortrag
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Transportation of dangerous goods are worldwide regulated in the rules or standards e.g. in the recommendations on the Transport of Dangerous Goods of the United Nations, in the Accord Européen Relatif au Transport International des Marchandises Dangereuses par Route (ADR) etc. Addi-tional to these international regulations also national regulations and stan-dards e.g. Gefahrgutverordnung Straße und Eisenbahn (GGVSE) in Ger-many are bases for the transport of hazardous materials. For the material properties of tanks in the BAM-List Requirements for Tanks for the Transport of Dangerous Goods specifications for the sub-stance prototype approval for tank materials are listed. Further compati-bility evaluations of selected metallic material groups as well as of poly-meric gasket and lining materials under the influence of dangerous goods are published in the List. There are a large number of highly corrosive dangerous goods listed, in which conventional steels are not resistant. Chemical companies, transportation providers and tank producers need tanks made of corrosion-resistant materials (corrosion retardant materi-als) in order to protect the tank shell. The application of high-alloyed stainless steels and nickel alloys as there are alloy 926 (1.4529; X1NiCrMoCuN25-20-7), alloy 31 (1.4562;X1NiCrMoCu31-27-7) and Nickel-Chromium-Molybdenum Alloy 59 (2.4605; NiCr23Mo16Al) is an al-ternative solution compared with the lining of the tanks with a polymeric material. Due to the limited number of corrosion test results with welded test sam-ples of these high-alloyed materials under the influence of corrosive dan-gerous goods BAM, Institute for Corrosion Protection (IKS) Dresden and ThyssenKrupp VDM have been performing a comprehensive test program since 2002. The program comprised corrosion resistance evaluations of the three high-alloyed materials exposed to substances representing cor-rosive dangerous goods such as inorganic halogenides, organic acidic halogenides, sulfonic acids and nitrating acids.
In der Bundesrepublik Deutschland ist die „BAM-Liste - Anforderungen an Tanks für die Beförderung gefährlicher Güter” die Grundlage für die stoffbezogenen Baumusterzulassungen für Tankcontainer und ortsbewegliche Tanks zur Beförderung gefährlicher Güter durch die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Beständigkeitsbewertungen sowohl von ausgewählten metallischen Werkstoffgruppen als auch von polymeren Dichtungs- und Beschichtungswerkstoffen unter dem Einfluss von Gefahrgütern und wassergefährdenden Stoffen sind in der BAM-Liste enthalten. Sofern nicht anders angegeben, gelten die Werkstoffbeständigkeitsbewertungen für Betriebstemperaturen bis max. 50 °C und für handelsüblich technisch reine Stoffe. Entsprechend den gültigen Gefahrgutverordnungen für den Transport von Gefahrgütern auf der Straße, derSchiene und zur See wird eine innere Besichtigung der Tanks nach einer vorgegebenen Prüffrist der Tanks gefordert. Für die Dauer der Prüfintervalle ist die Werkstoffbeständigkeit zu gewährleisten. Unter den über 7000 in der BAM-Liste enthaltenen Stoffen ist ein großer Anteil von Gefahrgütern und wassergefährdenden Stoffen mit hohem Transportaufkommen enthalten, die nicht korrosiv auf die meisten metallischen Werkstoffe wirken und somit bestehen keine Unterschiede in der Bewertung der Beständigkeit zwischen den häufig im Tankbau eingesetzten austenitischen CrNi- oder CrNiMo-Stählen 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2), 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2) und 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2) und dem Duplexstahl 1.4362 (X2CrNiN23-4, UNS S 32304). Es gibt nur eine sehr geringe Anzahl von Ergebnissen von Korrosionsversuchen mit diesem Werkstoff unter dem Einfluss von korrosiven Gefahrgütern. Zur Gewinnung von Korrosionsdaten wurden in Absprache mit dem Auftraggeber relevante Stoffe aus der BAMListe ausgewählt, in denen die im Transporttankbau gebräuchlichen CrNiMo-Werkstoffe unter Berücksichtigung stoffspezifischer und betrieblicher Auflagen einsetzbar sind. Die Korrosionstests sollen zeigen, inwieweit der betrachtete Duplexstahl in Analogie zu den austenitischen CrNiMo-Stählen bewertet werden kann. Aus den Versuchsergebnissen kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass der untersuchte Duplexstahl in alkalischen Medien eine Alternative zu austenitischen Stählen für den Transport von Gefahrgütern darstellt. Aufgrund des verringerten Legierungsgehaltes, insbesondere an Nickel (3,7 %) und Molybdän (0,15 %), wurde eine geringere Korrosionsbeständigkeit des untersuchten Duplexstahls 1.4362 im Vergleich zu den austenitischen CrNiMo-Stählen, insbesondere in „sauren“ Medien beobachtet. Die Beständigkeitsbewertungen dieses Werkstoffes werden in der 10. Auflage der BAM-Liste veröffentlicht und dem interessierten Anwenderkreis auch in Form von Beständigkeitslisten zur Verfügung gestellt.
Polyethylen hat sich über Jahre als wirtschaftlicher Blasformwerkstoff bewährt, aus dem technisch hochwertige Gefahrgutverpackungen und Großpackmittel (IBC) hergestellt werden, die ihre Qualität millionenfach unter Beweis gestellt haben. In den UN-Empfehlungen und in den darauf aufbauenden internationalen Vorschriften zur Beförderung von Gefahrgütern auf der Straße und Schiene, zur See und in der Luft wird eine Verpackungsbauart durch Konstruktion, Größe, Werkstoff und Dicke sowie Art der Ausführung und des Verpackens bestimmt. Die Bauartprüfungen müssen pro Bauart und Hersteller durchgeführt werden. Das Bestehen dieser Mindestanforderungen ist aber kein Kriterium dafür, ob der Formstoff Polyethylen aus einer anderen Produktionsstätte noch von der Bauartdefinition erfasst wird und somit ein „gleicher“ Werkstoff ist. Zum Vergleich der Polyethylenformstoffe für eine Bauart wurden in der Verfahrensregel zum Eignungsnachweis alternativer Kunststoff-Formstoffe von Verpackungen und Großpackmitteln (IBC) zur Beförderung gefährlicher Güter - BAM-GGR 003 die Eigenschaften: Schmelze-Massefließrate MFR, Dichte D, Kerbschlagzähigkeit acN bei -30 °C, Spannungsrissbeständigkeit FNCT (engl.: full notch creep test) und Beständigkeit gegen oxidativen Abbau Ox (bestimmt durch den prozentualen Anstieg der MFR in Salpetersäure) mit den entsprechenden Prüfmethoden ausgewählt sowie die Toleranzen definiert. Für den Antragsteller einer Bauartzulassung für eine Verpackung oder einen IBC ist ein Verzicht auf Bauartprüfungen letztendlich mit einer Kosten- und Zeitersparnis verbunden. Für Verpackungshersteller stellt bei häufig auftretendem Formstoffwechsel die Möglichkeit des Formstoffvergleichs mittels Werkstoffkennwerten eine große Hilfestellung bei der Bewertung des Leistungsniveaus der Formstoffe und ein Instrument zur Vorauswahl von neuen Formstoffen dar. Die Formstoffeigenschaften in der Verpackungsbauart werden durch eine Vielzahl von Faktoren wie z.B. die Formmasseeigenschaften, die Formteilgestaltung, die Werkzeuggestaltung, die Verarbeitungsbedingungen und die zeitabhängige Alterung beeinflusst. Der Nachweis der Praxisrelevanz dieser Gefahrgutregel, dass der Vergleich dieser Formstoffeigenschaften von Polyethylenen und der Vergleich der mit diesen Eigenschaften in direktem Zusammenhang stehenden Versagensgrenzen bei Baumusterprüfungen der gleichen Bauart von Verpackungen aus diesen Formstoffen zur gleichen Bewertung der Formstoffe führen, wurde mit dieser Arbeit geführt. Folgende Materialkennwerte verschiedener Polyethylenformstoffe stehen miteinander in einer systematischen Beziehung mit Baumusterprüfungen: - acN bei -30 °C//Grenzfallhöhen der Fallprüfungen bei -18 °C, - FNCT//Versagenszeiten der Stapeldruckprüfungen mit Netzmittellösung, - Ox//Grenzfallhöhen der Fallprüfungen bei -18 °C nach Konditionierung mit 55%iger Salpetersäure und - Ox//Versagenszeiten der Stapeldruckprüfungen mit 55%iger Salpetersäure. Die 21-tägige Vorlagerung mit 55%iger Salpetersäure bei 40 °C bewirkt eine Erhöhung der Grenzfallhöhe der Baumuster in den Fallprüfungen bei -18 °C im Vergleich zu den Baumustern ohne Vorlagerung und führt somit infolge Nachkristallisation des Polyethylens zu einer falschen Bewertung des Leistungsniveaus der Formstoffe. Abweichungen im Vergleich der Versagenszeiten der Baumuster aus den verschiedenen Polyethylenformstoffen lassen sich durch Anwendung weiterer Untersuchungsmethoden, wie der Fourier-Transformation-IRSpektroskopie (FTIR) erklären. Die Messung der Zugeigenschaften Zugfestigkeit und Bruchdehnung eignet sich grundsätzlich zum Vergleich der Polyethylenformstoffe hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegen oxidativen Abbau; die Messwerte unterliegen jedoch Schwankungen.
Die zum Vergleich der Polyethylenformstoffe für eine Bauart in der DIN EN 15507: 2009 – Verpackung – Verpackungen zur Beförderung gefährlicher Güter – Vergleichende Werkstoffprüfung von Polyethylensorten ausgewählten Materialkennwerte Schmelze-Masse-Fließrate MFR, Dichte D, Kerbschlagzähigkeit acN bei -30 °C, Spannungsrissbeständigkeit FNCT (full notch creep test) und Beständigkeit gegen oxidativen Abbau Ox (bestimmt durch den prozentualen Anstieg der MFR in 55 %-iger Salpetersäure) stehen in einer systematischen Beziehung mit Baumusterprüfungen. So stehen die mit Prüfkörpern aus gepressten Platten bestimmte Kerbschlagzähigkeit acN bei -30 °C und die Beständigkeit gegen oxidativen Abbau der Polyethylenformstoffe in einem Zusammenhang mit den Fallprüfungen der Baumuster aus diesen Formstoffen bei -18 °C, wobei die Baumuster einer 21-tägigen Vorlagerung mit der Standardflüssigkeit 55 %-ige Salpetersäure bei 40 °C unterzogen werden. Untersuchungen in der Dissertation zum Thema: Vergleich der Materialkennwerte von Formstoffen aus Polyethylen hoher Dichte mit dem Baumusterverhalten von Gefahrgutverpackungen haben gezeigt, dass bei 21-tägiger Vorlagerung der Baumuster mit 55 %-iger Salpetersäure die Grenzfallhöhen ansteigen, anstatt zu sinken. Zur Bestätigung und Erweiterung dieser Untersuchungsergebnisse wurden die Abhängigkeit der Grenzfallhöhen in den Fallprüfungen bei -18 °C, der MFR sowie der Zugeigenschaften Zugfestigkeit, Bruchdehnung und E-Modul von der Dauer der Vorlagerung mit 55 %-iger Salpetersäure bei 40 °C und 23 °C untersucht. Verpackungsbaumuster aus drei Formstoffen verschiedener Hersteller wurden mit 55 %-iger Salpetersäure 21, 42 und 84 Tage bei 40 °C sowie 6 Monate bei 23 °C vorgelagert. Die MFR und die Zugeigenschaften wurden von Kanisterwandausschnitten bestimmt. In Fallprüfungen bei -18 °C wurden die Grenzfallhöhen der Baumuster ermittelt. Die Werte der Kerbschlagzähigkeit bei -30 °C der Formstoffe stehen nicht im Zusammenhang mit den in den Kältefallprüfungen ermittelten Grenzfallhöhen. Die Grenzfallhöhen der nicht vorgelagerten Kanister aus den Formstoffen mit niedrigerer Kerbschlagzähigkeit sind höher im Vergleich zum Formstoff mit höherer Kerbschlagzähigkeit. Der oxidativ schädigende Einfluss der Salpetersäure wirkt sich in höherem Maße bei dem Formstoff mit der niedrigeren Beständigkeit gegen oxidativen Abbau in einer stärkeren Reduzierung der Grenzfallhöhen mit zunehmender Vorlagerungsdauer aus. Die 21-tägige Vorlagerung mit 55 %-iger Salpetersäure bei 40 °C bewirkte bei den Kanistern aus Formstoffen mit höherer Beständigkeit gegen oxidativen Abbau eine Erhöhung der Grenzfallhöhe in den Kältefallprüfungen. Mit Erhöhung der Vorlagerungszeit der Kanister auf 42 und 84 Tage wurden auch die Grenzfallhöhen der Kanister aus diesen Formstoffen aufgrund der mit dem längeren Zeitraum der Einwirkung verbundenen stärkeren oxidativen Schädigung durch die Salpetersäure reduziert. Die Grenzfallhöhe der Kanister aus dem Formstoff mit der niedrigeren Beständigkeit gegen oxidativen Abbau wurde dagegen durch die 21-tägige Vorlagerung erniedrigt und stieg mit zunehmender Vorlagerungsdauer wieder an. Der Formstoff wurde durch die Einwirkung der Salpetersäure über einen längeren Zeitraum elastisch. Gemäß DIN EN ISO 16101 ist die oxidativ schädigende Wirkung der 55 %-igen Salpetersäure über einen Zeitraum von 21 Tagen bei 40 °C mit der oxidativ schädigenden Wirkung der 55 %-igen Salpetersäure innerhalb von 180 Tagen (6 Monaten) bei 23 °C zu vergleichen. Der Vergleich der Grenzfallhöhen der Kanister und der MFR von Wandausschnitten aus diesen Kanistern nach 21-tägiger Vorlagerung bei 40 °C und nach der sechsmonatigen Vorlagerung bei 23 °C zeigte, dass die oxidative Schädigung der Polyethylenformstoffe nach sechs Monaten Vorlagerung bei 23 °C stärker im Vergleich zur 21-tägigen Vorlagerung bei 40 °C ist. Die Messergebnisse zeigten deutlich, dass die sechsmonatige Vorlagerung der Kanister bei 23 °C einen höheren Anstieg der MFR und niedrigere Grenzfallhöhen der Kanister in den Kältefallprüfungen im Vergleich zur 21-tägigen Vorlagerung der Kanister bei 40 °C bewirkte. Als Folge der Diffusion von Salpetersäure in die Polyethylenformstoffe und ihrer Reaktion mit dem Polymeren verändern sich die mechanischen Eigenschaften. Die prozentualen Werte der Abnahme bzw. Zunahme der Zugfestigkeit und der Bruchdehnung von Probekörpern aus der Seitenwand der Baumuster nach unterschiedlichen Vorlagerungszeiten stehen nur teilweise mit den Grenzfallhöhen der Kanister in den Kältefallprüfungen im Zusammenhang. Bemerkenswert ist, dass beim Vergleich der Zugfestigkeit und der Bruchdehnung des Formstoffes mit einer hohen Beständigkeit gegen oxidativen Abbau mit den Grenzfallhöhen der Kanister aus diesem Formstoff diese Materialkennwerte mit zunehmender Vorlagerungsdauer ansteigen, aber die Grenzfallhöhe nur nach der 21-tägigen Vorlagerung ansteigt und anschließend mit zunehmender Vorlagerungsdauer abfällt. Zugfestigkeit und Bruchdehnung der Probekörper aus dem Formstoff mit der geringeren Beständigkeit gegen oxidativen Abbau sinken in Analogie zu den Grenzfallhöhen mit steigender Vorlagerungsdauer der Kanister mit der Säure. Der Vergleich der Werte des E-Moduls mit den Grenzfallhöhen zeigte, dass bei den Kanistern aus dem Formstoff mit der niedrigeren Beständigkeit gegen oxidativen Abbau sich E-Modul und Grenzfallhöhe analog verhalten. Mit zunehmender Vorlagerungsdauer der Kanister steigen der E-Modul und die Grenzfallhöhen in den Kältefallprüfungen an. Die, durch die Einwirkung der Salpetersäure, entstandenen Eigenspannungszustände sind die Ursache für den ansteigenden E- Modul der Probekörper aus diesen Formstoffen. Bei den Probekörpern von Kanistern aus dem Formstoff mit der höheren Beständigkeit gegen oxidativen Abbau wurde ein markanter Abfall des E-Moduls nach 21-tägiger Vorlagerung der Kanister gemessen. Der E-Modul sinkt noch geringfügig nach der 42-tägigen Vorlagerung und steigt mit zunehmender Vorlagerungsdauer dagegen wieder an. Die Grenzfallhöhen verhalten sich erwartungsgemäß gegenläufig.
Resistance to stress cracking by wetting solution is one of the selected properties together with the corresponding test method FNCT and tolerances for a comparison of polyethylene grades of one design type in the procedural rule on suitability proof for alternative plastic resins used for packagings and intermediate bulk containers (IBCs) for the transport of dangerous goods.
The environmental stress crack resistance determined by Full Notch Creep Test (FNCT) represents the impacts from the stacking tests at 40 °C performed with standard liquid wetting solution (without pre-storage) and with normal butyl acetate saturated wetting solution (pre-storage with normal butyl acetate).
Environmental stress crack resistance determined with FNCT for the polyethylene grades was related to the times to failure of different jerrican samples made of these grades in stacking tests with 5% wetting solution and a n-butyl acetate saturated wetting solution (pre-storage with n-butyl acetate) at 40 °C. The FNCT is suitable for comparison of polyethylene grades in relation to environmental stress crack resistance independent of their use as drum, IBC or jerrican material. The stiffness of polyethylene grades should be taken into account to the comparison as jerricans are not only chemically but also mechanically stressed.
Datenbank Gefahrgut - aktuelle Funktionalitäten für den Bereich Verpackung sowie geplanter Ausbau
(2010)
Technically high-quality hollow articles made of polyethylene have proved many times their value as dangerous goods packagings. Design type tests according to the international regulations for the transport of dangerous goods - drop test, stacking test, hydraulic pressure test and leakproofness test must be performed for every design type and manufacturer. The properties melt flow rate (MFR), relative density (D), low temperature notched Impact strength (N.I.S.) at -30 °C, environmental stress crack resistance (FNCT) and resistance to oxidative degradation Ox by nitric acid (determined by the increase of MFR) have been selected together with the corresponding test methods and tolerances for a comparison of polyethylene grades of one design type in the procedural rule on suitability proof for alternative plastic resins used for dangerous goods packagings and intermediate bulk containers (IBCs) – EN 15507. We wanted to proof the practical relevance of this standard by comparing the relationship between the results of the FNCT and the times to failure of design types in stacking tests with wetting solution and normal butyl acetate saturated wetting solution.
The material parameters melt flow rate MFR, density D, notched impact strength N.I.S. at -30 °C, stress crack resistance FNCT and resistance to oxidative degradation Ox (determined by the increase of MFR) have been selected for a comparison of polyethylene grades for one design type in the “European Standard EN 15507 - Transport packaging for dangerous goods - Comparative material testing of polyethylene grades”. The parameters have a systematic relationship with design type tests. The notched impact strength at -30 °C and the resistance to oxidative degradation of polyethylene grades determined with test specimens of compression moulded sheets are directly comparable with drop tests at -18 °C of design types produced of these grades after pre-storage with 55 % nitric acid for 21 days at 40 °C. The impact of the pre-storage time of jerricans with 55 % nitric acid at 40 °C and 23 °C on the marginal drop heights in drop tests at -18 °C, on the MFR and on the tensile properties tensile strength, breaking elongation and the elastic modulus were investigated. Packaging design types (jerricans) made of three polyethylene grades from different producers were pre-stored with 55 % nitric acid for 21,42 and 84 days at 40 °C as well as for six months at 23 °C. The MFR and tensile properties of test specimens taken from the design type side walls as well as the marginal drop heights of the jerricans in drop tests at -18 °C were determined.
The values of the notched impact strength at -30 °C of polyethylene grades are not comparable with the marginal drop heights determined in drop tests at -18 °C. The oxidative damaging impact of nitric acid has a greater effect on the grade with lower resistance to oxidative degradation by reducing more significantly the marginal drop heights with increasing pre-storage time.
Pre-damage with 55 % nitric acid for 21 days at 40 °C, as recommended in ISO 16101 and EN 15507 caused an increase in the marginal drop heights of most design types in drop tests when compared with design types without pre-damage. The test results demonstrated clearly that pre-storage of the jerricans for six months at 23 °C caused a higher increase in the MFR and lower marginal drop heights of the jerricans in drop tests at -18 °C compared with pre-storage of the jerricans for 21 days at40 °C.
The mechanical properties change as a result of diffusion of nitric acid into the polyethylene grades and the reaction of the nitric acid with the polymers. The percentage decrease and increase in the tensile strength, breaking elongation and elasticity modulus of test specimens taken from the design type side walls after different pre-storage times were only partly comparable with the marginal drop heights in drop tests at -18 °C.
Duplex als Alternative
(2011)
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.
Use of higher-alloyed metallic materials and duplex steels for transport tanks of dangerous goods
(2011)
Compatibility evaluations of selected metallic materials under the influence of dangerous goods are published in the BAM-List - Requirements for Tanks for the Transport of Dangerous Goods” as basis for substance-related prototype approvals for tank Containers designed for the carriage of dangerous goods.
There is a request of the tank manufacturing industry and transportation Companies to incorporate additional materials into the BAM-List, especially corrosion-resistant materials because of the large number of corrosive dangerous goods. One solution to solve corrosion Problems is to line the tank with a polymer, an alternative solution is the application of high-alloyed stainless steels and nickel-based alloys as there are 1.4529 (XINiCrMoCu 25-20-7, alloy 926), 1.4562 (X1NiCrMoCu32-28-7, alloy 31) and 2.4605 (NiCr23Mo16AI, alloy 59).
There is an interest to use cost-efficient steels with high strength values and concomitant adequate corrosion resistance such as duplex steel 1.4362 (X2CrNiN23-4).
This steel grade was originally developed as a substitute for the austenitic grades 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2) and 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2). Due to the lower content of the alloy elements nickel and molybdenum this duplex steel is a cost-efficient alternative to molybdenum containing austenite.
Due to the limited number of corrosion test results with welded test samples of these high-alloyed materials and the duplex steel under the influence of corrosive dangerous goods a comprehensive test Programme was performed with these materials in Cooperation with ThyssenKrupp VDM and Deutsche Edelstahlwerke GmbH. It can be concluded from the test results that the superaustenitic steels 1.4529 and 1.4562 as well as the nickel-based alloy 2.4605 are a really good alternative as tank materials for the transport of dangerous goods in comparison to the lining of the tanks. The nickel-based alloy 2.4605 shows the best resistance and is suitable as material for tanks transporting all tested corrosive substances. One exception is the temperature limit during the transport of hydrochloric acid.
The superaustenit 1.4562 is a resistant material with a wide ränge of application. Exceptions for use are: ammonium bifluoride, brine, 34 % calcium Chloride solution, hydrochloric acid, perchloric acid, 90 % 2-chloropropionic acid, nitrating acid with nitric acid content > 50 % and molten monochloroacetic acid. The alloy is limited suitable for allyl Chloride, aluminum Chloride, copper (II) -Chloride and ferric Chloride. The superaustenit 1.4529 showed the lowest resistance compared to the other two materials. This steel is not resistant in hydrochloric acid, perchloric acid, sodium Chlorite and sodium hypochlorite. The application is limited in the concentration ränge of aqueous Solutions of aluminum Chloride, copper (II) Chloride and ferric Chloride. Due to the reduced alloying content of the duplex steel 1.4362 (X2CrNiN23-4) compared to the austenitic CrNiMo-steels, a lower resistance especially in acidic media like formic, acetic or sulfuric acid was observed. Within the more than 7.000 substances contained in the BAM-List there is a large amount of dangerous goods such as hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, ethers, esters, and inorganic alkaline substances which have a large transport volume and do not corrode the duplex steel 1.4362 (X2CrNiN23-4).
The test results are included in the actual 11th edition of the BAM-List and therefore available for the costumer.
Use of Higher -alloyed metallic materials and duplex steels for transport tanks of dangerous goods
(2011)
Resistance to stress cracking by wetting solution is one of the selected properties together with the corresponding test method FNCT and tolerances for a comparison of polyethylene grades of one design type in the procedural rule on suitability proof for alternative plastic resins used for packagings and intermediate bulk Containers (IBCs) for the transport of dangerous goods.
The environmental stress crack resistance determined by Full Notch Creep Test (FNCT) represents the impacts from the stacking tests at 40 °C performed with Standard liquid wetting solution (without pre-storage) and with normal butyl acetate saturated wetting solution (pre-storage with normal butyl acetate). Environmental stress crack resistance determined with FNCT for the polyethylene grades was related to the times to failure of different jerrican samples made of these grades in stacking tests with 5 % wetting solution and a n-butyl acetate saturated wetting solution (pre-storage with n-butyl acetate) at 40 °C. The FNCT is suitable for comparison of polyethylene grades in relation to environmental stress crack resistance independent of their use as drum, IBC or jerrican material. The stiffness of polyethylene grades should be taken into account to the comparison as jerricans are not only chemically but also mechanically stressed.
Use of Higher Alloyed Metallic Materials and Duplex Steels for Transport Tanks of Dangerous Goods
(2011)
Use of higher-alloyed metallic materials and duplex steels for transport tanks of dangerous goods
(2011)
Compatibility evaluations of selected metallic materials under the influence of dangerous goods are published in the BAM-List - Requirements for Tanks for the Transport of Dangerous Goods” as basis for substance-related prototype approvals for tank Containers designed for the carriage of dangerous goods.
There is a request of the tank manufacturing industry and transportation Companies to incorporate additional materials into the BAM-List, especially corrosionresistant materials because of the large number of corrosive dangerous goods.
One solution to solve corrosion Problems is to line the tank with a polymeric material, an alternative solution is the application of high-alloyed stainless steels and nickel-based alloys as there are alloy 926 (1.4529), alloy 31 (1.4562) and alloy 59 (2.4605).
But there is an interest to use cost-efficient steels with high strength values and concomitant adequate corrosion resistance such as duplex Steel 1.4362 too. This Steel grade was originally developed as a substitute for the austenitic grades 1.4404 and 1.4571. Due to the lower content of the alloy elements nickel and molybdenum this duplex steel is a cost-efficient alternative to molybdenum containing austenite.
Due to the limited number of corrosion test results with welded test samples of these high-alloyed materials and the duplex steel under the influence of corrosive dangerous goods a comprehensive test Programme was performed with these materials in Cooperation with ThyssenKrupp VDM and Deutsche Edelstahlwerke GmbH.
It can be concluded from the test results that the "superaustenitic steels” 1.4529 and 1.4562 as well as the nickel-based alloy 2.4605 are a really good alternative as tank materials for the transport of dangerous goods in comparison to the lining of the tanks. Due to the reduced alloying content, in particular Nickel (3.7 %) and Molybdenum (0.15 %), a lower resistance of the duplex steel 1.4362 compared to the austenitic CrNiMo-steels was observed in acidic media. The duplex Steel is an alternative to the austenitic steels, especially in alkaline media. The test results are included in the current 10th edition of the BAM-List and therefore available for the costumer.
The notched impact strength at -30 °C is one of the selected properties, together with the corresponding test method and tolerances, for a comparison of polyethylene grades of one design type in the procedural rule on suitability proof for alternative plastic resins used for packagings and intermediate bulk containers (IBCs) for the transport of dangerous goods.
The marginal drop heights determined with the drop test at -18 °C after pre-storage of the test samples with 55 % nitric acid at 40 °C only partly related to the notched impact strength at -30 °C. The Charpy method is only suitable for classifying the grade in relation to toughness behavior and using this classification for comparison with other grades. Notched impact strength can provide a qualitative indication if the test samples fail under shock forces.
Conditioning the design types with 55 % nitric acid for 21 days at 40 °C causes an increase in the marginal drop heights of the design types in drop tests at -18 °C when compared with design types without pre-storage. Post-crosslinking of the grades increases stiffness because of the acidic influence.
The notched impact strength at -30 °C is one of the selected properties, together with the corresponding test method and tolerances, for a comparison of polyethylene grades of one design type in the procedural rule on suitability proof for alternative plastic resins used for packagings and intermediate bulk containers (IBCs) for the transport of dangerous goods.
The marginal drop heights determined with the drop test at -18 °C after pre-storage of the test samples with 55 % nitric acid at 40 °C only partly related to the notched impact strength at -30 °C. The Charpy method is only suitable for classifying the grade in relation to toughness behavior and using this classification for comparison with other grades. Notched impact strength can provide a qualitative indication if the test samples fail under shock forces.
Conditioning the design types with 55 % nitric acid for 21 days at 40 °C causes an increase in the marginal drop heights of the design types in drop tests at -18 °C when compared with design types without pre-storage. Post-crosslinking of the grades increases stiffness because of the acidic influence.
For the characterization and the comparison of polyethylene grades used for the manufacture of packaging and intermediate bulk container, the following parameters are required: melt flow rate (MFR), density (D), low-temperature notched impact strength, full notch creep test (FNCT) and increase of MFR by molecular degradation (resistance to oxidative degradation). The relationship between these material parameters determined on the basis of specimens prepared from compression-moulded sheets of polyethylene grades and the test behaviour of packaging has been investigated in several tests. The environmental stress crack resistance determined by FNCT represents the impacts from the stacking tests performed with standard liquid wetting solution (without pre-storage) and with normal butyl-acetate-saturated wetting solution (pre-storage with normal butyl acetate). Resistance to molecular degradation by the determination of MFR increase is related to the impacts in drop tests and stacking tests performed after pre-storage for 21 days with standard liquid 55% nitric acid at 40°C. The low-temperature impact strength is directly comparable with the impacts in drop tests at -18°C performed without pre-storage and after pre-storage with 55% nitric acid. A partly good relationship was found between the test results and the material parameters. Conditioning the design types with 55% nitric acid for 21 days causes an increase in the marginal drop heights of the design types in drop tests at -18°C when compared with design types without pre-storage. Post-cross-linking of the grades increases stiffness because of the acidic influence.
In Germany the “BAM-List - Requirements for Tanks for the Transport of Dangerous Goods” is the basis for substance-related prototype approvals for tank Containers undertaken by the BAM1 - Federal Institute for Materials Research and Testing. Compatibility evaluations of selected metallic materials as well as of polymeric gasket and lining materials under the influence of approximately 7200 dangerous goods have been published in the BAM-List since 1989.
The ferritic Steel UNS S44400 (X2CrMoTil8-10, 1.4521) was originally developed as alternative for the austenitic grade AISI316L (X2CrNiMo 17-12-2, 1.4404). Due to its characteristic profile this Steel was qualified for applications requiring high strength values at concomitant adequate corrosion resistance. Because of the lack of Nickel this Steel is a cost-efficient alternative to the Ni-containing austenites. No corrosion test results of UNS S44400 under the influence of dangerous goods were published in the BAM-List so far. Only data on the behavior of AISI 316L are listed. Therefore test specimens of this Steel were exposed to selected corrosive substances in order to compare both steels.
Due to the reduced alloy content a reduced corrosion resistance of the Steel UNS S44400 in acidic substances, such as formic acid, acetic acid and sulfuric acid, in comparison to the austenitic CrNiMosteels was expected but not observed. Tests in an alkaline medium showed sufficient resistance.
Compatibility of high density polyethylene grades with bioethanol-gasoline blends and biodiesel
(2012)
Compatibility of high density polyethylene grades with bioehanol-gasoline blends and biodiesel
(2012)
More than 400 Mt of dangerous materials are transported in Germany every year, of which 150 Mt are by road. Tank containers, tank vehicles and rail tank cars are used for the carriage of dangerous goods in large quantities. Data on the operating life of tanks are only available, in practice, to a minor degree. They are only partly published, mainly after accidents.
The BAM-List - Requirements for Tanks for the Carriage of Dangerous Goods, which has compatibility evaluations of metallic and polymeric materials, has been the basis for substance-related prototype approvals for tank containers and portable tanks designed for the carriage of dangerous goods by the BAM since publication of the first edition in 1989. These data are also used for the approval of rail tank cars and road tank cars and are used as a source of knowledge not only in Germany but also worldwide.
Tank leakages caused by tanks or rail tank cars being made of tank and sealing materials which are not resistant to the fill goods are avoided by using the material resistance data of the BAM.
Corrosion damage is among the main causes of damage. Uniform and non-uniform area corrosion without mechanical stress in aqueous substances is one of the most frequent types of corrosion during the transport of chemicals in tanks. Much damage by pitting corrosion occurs during the transport of substances containing chlorides or substances which separate chloride ions in the presence of moisture.
Operational stresses are caused by the effects of both the road and the dangerous goods being transported. Mechanical damage often results from long-term overstressing and occurs after longer operating times.
Operational failures cause damage which may appear during the service of tank containers, road tank cars or rail tank cars. The damage results from the inattention of employees when opening and closing the valves. Traffic accidents also cause damage to tanks and frames.
Many cases of damage are due to weld area cracks resulting from four basic errors in construction, material, manufacturing and operation. Manufacturing errors can be undetected and the starting point of cracks which only grow under service conditions.
Manufacturing errors result from variations in measurement and design, fittings, state of surface (hardness, abrasiveness) and mechanical surface damage (scratches, cracks). Incorrectly welded joints and errors during mechanical deformation are typical mistakes when installing the component parts. Variations in the wall thickness or combinations of different materials lead to manufacturing errors too. A lot of tanks are not used for the transport of dangerous goods before the end of their service life as they do not fulfil the revised technical safety requirements in the Dangerous Goods Regulations.
Predictions in the BAM-List based on literature data and corrosion test results are reflected in the service (operating) life. Rail tank cars made of carbon steel, for example, which are mainly used for the transport of petroleum products, can achieve a service life of 40 – 50 y.
Rail tank cars produced of austenitic CrNi- or CrNiMo-steel can reach an operating life of at least 30 y, whereby the corrosiveness of the transport substances plays an important role.
The material parameters melt flow rate (MFR), density (D), notched impact strength (NIS) at –30°C, stress crack resistance [determined with the Full Notch Creep Test (FNCT)] and resistance to oxidative degradation (Ox) have been selected for a comparison of polyethylene grades in the European standard EN 15507. These parameters have a relationship with design type tests of packagings for the transport of dangerous goods.
This paper presents the results of additional investigations to determine the impact of the pre-storage time of jerricans with 55% nitric acid at 40°C and 23°C on the marginal drop heights in drop tests at –18°C, on the MFR and on the tensile properties. Jerricans made of different polyethylene grades were pre-stored with 55% nitric acid for 21, 42 and 84 days at 40°C and for six months at 23°C.
The tests showed that the NIS values at –30°C of polyethylene grades were not comparable with marginal drop heights determined in drop tests at –18°C.
Pre-damage with 55% nitric acid for 21 days at 40°C led to an increase in the marginal drop heights of the jerricans. Altering the test regulations by increasing pre-storage time with 55% nitric acid to 42 days would be an alternative.
The test results demonstrated clearly that pre-storage of the jerricans for six months at 23°C caused a higher increase in the MFR and lower marginal drop heights for the jerricans when compared with pre-stored jerricans for 21 days at 40°C.