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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.
Liquefied propane gas (LPG) tanks in a fully engulfing accidental fire experience a fast increase in internal pressure. The result is often a Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion (BLEVE) that can result in a large fireball and flying debris over a radius of more than 100 meters.
In the last 30 years BAM has carried out more than 30 real scale fire tests on propane storage vessels across three test sites. The primary research goal was to identify systems that can delay or prevent a BLEVE. Early studies started with water deluge systems, and have since moved on to consider alternative protection systems.
It has been shown that an unprotected vessel fails within 10 minutes or less. Tests with different oil and propane fueled fires have given an overview on possible real accidents involving full-engulfing scenarios. LPG tanks of various sizes (2.7 m³, 3.6 m³, 4.8 m³, 6.7 m³) were used with different filling levels. Numerous protection systems, ranging from active systems like water systems to passive thick- and thin-film layers. Also, the degree of thickness of these layers was variated. Pressure relief valves (PRV) have also been investigated, both alone and in combination with protection systems.
This paper gives an overview of the work performed by BAM in the field of BLEVE prevention of protecting system since the last 30 years. It has been shown that e.g. with a full applied coating degree on the tank with and without PRV can be reached an exposition in a test fire scenario a duration of more than 60min. For partly coated tanks with and without PRV the duration time is like an unprotected vessel. Furthermore, it could be shown that the active water system also protects with technically correct design.
Fire testing
(2013)
Fire testing
(2013)
The phenomenon whereby the tank fails in a fire is described as a BLEVE. BLEVE Stands for boiling liquid expanding vapour explosion. This describes the sudden Vaporisation of a boiling, liquid under pressure followed by ignition. BLEVE are very complex phenomena which are influenced by a number of factors.
Die Vorhersage der Beanspruchung bei plastischem Versagen von zylindrischen Druckbehältern wird häufig mittels Finite Elemente Berechnungen durchgeführt. Die Berechnung der zulässigen Beanspruchung erfordert ein elastisch-plastisches Werkstoffmodell und die Berücksichtigung von nichtlinearen geometrischen Effekten. Das plastische Versagen verursacht eine gesamte Strukturinstabilität und kann nicht direkt aus der Finite Elemente Analyse bestimmt werden. In dem vorliegenden Beitrag wird die Beanspruchung für plastisches Versagen eines zylindrischen Druckbehälters mittels eines analytischen Verfahrens basierend auf einem linear elastischen ideal-plastischen Materialmodell bestimmt. Wenn Plastizität auftritt, wird zum einen der Werkstoff als inkompressibel und zum anderen der Tensor der plastischen Dehnungen als parallel zum Spannungsabweichungstensor angenommen. In diesem Fall kann die Spannungs-Dehnungs-Beziehung von Henkel angewendet werden, um den Druck zu berechnen, bei dem plastisches Fließen und Versagen eintritt. Die analytischen Ergebnisse werden von den Finite Elemente Berechnungen vollkommen bestätigt.
Der Begriff 'Risiko' erzeugt selten positive Emotionen. Risiken mögen wir eigentlich nicht, denn sie können manchmal existenzgefährdend sein. Deshalb möchten wir Risiken so früh wie möglich entdecken. Das rechtzeitige Erkennen riskanter Entwicklungen und Zustände, so die Theorie, ermöglicht es, die 'Stellschrauben' für die Konsequenz und die Eintrittswahrscheinlichkeit, d. h. den beiden Faktoren der Risikoformel, so weit zurückzudrehen, bis uns das verbleibende Restrisiko akzeptabel erscheint. Es besteht aber der begründete Verdacht, dass es manchmal sehr schwierig ist, risikoträchtigen Entwicklungen rechtzeitig entgegen zu wirken, zumal sich Fehlerquellen oft nicht sofort zeigen. Es könnte aber auch sein, dass die Ursachenforschung – aufgrund wirtschaftlicher Erwägungen – nicht konsequent genug betrieben wird. So kann es passieren, dass einzelne Schadensereignisse als unerheblich bewertet werden und kostenintensive Nachbesserungen entbehrlich erscheinen. Der folgende Beitrag beschreibt einige Beispiele zu diesem Thema und versucht eine Antwort darauf zu finden, warum die Früherkennung technischer Risiken bislang so wenig erfolgreich war.
A new tank design for Hazmat
(2016)
Initial studies have shown pre-deformed honeycomb structure
pressure vessels to have comparable burst pressure to straight steel vessels.
It was shown that honeycomp structured tanks have a higher energy absorption than straight steel tanks.
Future studies will investigate optimization of the deformed plate, to determine if increased payloads or a reduced wall thickness can be achieved.