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Experimentell gestützte Untersuchungen zu brandschutztechnischen Maßnahmen im Gefahrguttransport
(2013)
Um das Risiko eines katastrophalen Versagens von Gefahrguttanks und deren Folgen zu mindern werden sicherheitstechnische Maßnahmen an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) untersucht.
Der Einsatz und die Dimensionierung von brandschutztechnischen Maßnahmen im Gefahrguttransport sind durch verkehrsträgerspezifische Vorschriften geregelt. Hiernach sind Gefahrguttanks für betriebliche Belastungen auszulegen. Bei dieser Auslegung werden unter Anderem Parameter, wie die Wanddicke eines Gefahrguttanks, stoffliche Aspekte des transportierten Gefahrguts und auch Betriebsdrücke berücksichtigt. Eine seit vielen Jahren bewährte Sicherheitsphilosophie ist es, Tanks oder druckführende Anlagen durch Sicherheitseinrichtungen gegen das unzulässige Überschreiten eines inneren Überdrucks zu schützen. Die regelkonforme Auslegung führt jedoch zu unterschiedlichen Sicherheitsniveaus in Europa und darüber hinaus. Denn hiernach werden Tanks nach zwei Philosophien befördert. Insbesondere betrifft dies die Ausrüstung der Tanks mit Druckentlastungseinrichtungen, wie Sicherheitsventile.
Daraus ergeben sich Fragestellungen, die es im Rahmen der Untersuchungen in einem drittmittelgeförderten BMVBS-Projektes, zu beantworten galt:
• Warum verkehren Tanks mit und ohne Sicherheitsventile?
• Sind diese Sicherheitseinrichtungen auch in Unfallsituationen ausreichend,
um die Temperatur und den Druck im Tank herabzusetzen?
Bei den Untersuchungen des Forschungsprojektes wurde unter anderem die Zuverlässigkeit der Sicherheitseinrichtungen an Gefahrguttanks für den normalen Betrieb und für den Brandfall untersucht. Diese Untersuchungen zeigen, dass das Sicherheitsempfinden, welches Sicherheitsventile vermitteln, zu hinterfragen ist.
Ortsbewegliche Tanks oder Tankcontainer müssen in der Praxis gegen das Erreichen eines unzulässigen Betriebsdruckes abgesichert sein. Hierbei werden dem Betreiber Möglichkeiten hinsichtlich technischer und organisatorischer Maßnahmen angeboten. Eine davon bietet die Absicherung der Gefahrgutumschließung durch Druckentlastungseinrichtungen. Die Bedingungen hierfür werden in den verkehrsträgerspezifischen Vorschriften geregelt. So regeln beispielsweise die Anhänge des RID/ADR die Bedingungen für den Transport auf Straße und Schiene.
Nach schweren Eisenbahnunglücken wurde oftmals festgestellt, dass es Bereiche innerhalb des Zugverbands gab, die vor mechanischen Zerstörungen verschont geblieben waren. Selbst nach Vollbränden und Explosionen ist es nicht selten, dass z. B. Eisenbahnkesselwagen, trotz ihrer gefährlichen Ladung, völlig intakt bleiben. Dies wirft die Frage auf, ob es nicht möglich ist, durch eine vorausschauende Zugzusammenstellung, z. B. bei gemischten Güterzügen, das Risiko einer unfallbedingten Produktfreisetzung zu reduzieren. Da Güterzüge auch Siedlungsgebiete und sensible Regionen, z. B. Flussufer, tangieren, wäre dies eine wirkungsvolle Maßnahme des Bevölkerungs- und Umweltschutzes.
BAM-Kolloquium
(2011)
Einige Unfallereignisse sind 'auf den ersten Blick' nicht zu erklären. Wenn keine technischen Ursachen gefunden werden, orientieren sich die Unfalluntersuchungen daher meist auf personelle und organisatorische Aspekte. Oftmals mit Erfolg. In vielen Fällen wurde ermittelt, dass etwas vergessen oder verwechselt wurde. Trotz tagtäglicher identischer Handlungsabläufe passiert auf einmal eine Unterlassungs- oder Fehlhandlung, die zu einem Unfall führt. Führt ein solcher 'Blackout' zu immensen Unfallfolgen, u. U. auch mit Todesopfern, dann war die bisherige Verfahrensweise, obwohl sie sich scheinbar jahrelang bewährte, dennoch sicherheitstechnisch bedenklich bzw. falsch. Der Beitrag beschreibt einige spektakuläre Unfälle und deren Ursachen.
In Europe, tanks designed on different safety philosophies are used for transporting one and the same liquid dangerous goods (Krautwurst, 2011). Owing to this circumstance, the BAM was commissioned by the BMVBS to conduct a research project designed to analyse and assess the equipment of tanks. Furthermore in these project were researched some failure mechanism of pressure relief devices (PRD).
Based on the knowledge gained, possible solutions were worked out under safety-relevant aspects that would benefit tank transport by providing a lower hazard potential. Besides looking at the mode of operation and the construction of PRV, their blow-off characteristics and total flow rate are considered from a safety engineering point of view.
Based on in-depth studies, a concept for and the further approach to examinations of the failure limits of PRD, especially of spring loaded relief valves, was developed and comprehensively described in the report “The use of safety devices, particularly safety valves, on transport containers” (Pötzsch, Reich, & Jochems, 2011).
The purpose of this study was to investigate failure causes of safety valves by normal modes and accidental fire heat loads. A series of investigations for different influences using safety valves for tanks were obtained. Testing vibration modes and corrosion presents some design limits. Experimental study of a pressure vessel engulfing in fire identify significant design limits. The complete set of results provides direct information of fail-safe modes and discusses the usage.
Deutschland befindet sich, energiewirtschaftlich gesehen, in einer exzellenten geografischen Lage. Das Land ist umgeben von rohstoffreichen Erdgaslieferanten, z. B. Norwegen und Russland. Pipelines gelten dabei für den Energieträgerimport als einfache und technisch gut beherrschbare Transporttechnologie. Über die Pipelinenetze der Nordseeanrainer Niederlande und Belgien sind auch Gasimporte aus Asien und Nordamerika kein Problem. Durch diese Diversifizierung können die Risiken der Versorgungssicherheit minimiert werden. Aber nicht alle Regionen können mit Pipelines erreicht werden. Der Straßentransport von Flüssiggasen (LPG) und verflüssigtem Erdgas (LNG) wird deshalb immer notwendig sein. Die Risiken des Transports von druckverflüssigten Gasen, z. B. infolge eines Verkehrsunfalls, sind weitgehend bekannt. Wie diese hinsichtlich verflüssigtem Erdgas einzuschätzen sind, wird nachfolgend beleuchtet.
Der internationale Verband für gefährliche Güter und Container (International Dangerous Goods Container Association - IDGCA) möchte eine neue Gefahrgutumschließung in die Transportvorschriften implementieren. Hierbei handelt es sich um quasi extragroße Flexible Intermediate Bulk Container (FIBC) mit einem maximalen Volumen von 15 m³. In den UN-Model-Regulations sowie dem IMDG-Code war der Verband damit schon erfolgreich. Jetzt steht die Einführung im europäischen Binnenverkehr an.
Vibrationsprüfungen an sicherheitskritischen Ventilen: Zwei Beispiele aus Forschung und Anwendung
(2011)
Ventile für gasförmige Medien müssen neben dem Druck oft auch Vibrationsbelastungen durch ihren Einsatz ertragen.
Die dadurch entstehenden Massenkräfte können die Funktion des Ventils beeinflussen, indem z. B. die Anpresskraft im Ventilsitz dadurch verändert oder die Betätigungseinrichtung verstellt wird. Die schwellenden oder wechselnden Beanspruchungen können auch zu Ermüdungsschäden und damit zu dauerhaftem Funktionsverlust führen.
Bei der Vibrationsprüfung für ein pneumatisch ausgelöstes Schnellöffnungsventil eines CO2-Feuerlöschsystems wurde die relevante EN 12094-4 angewendet. Diese setzt Mindestanforderungen in Hinblick auf die Schwingfestigkeit durch eine Gleitsinusprüfung.
Im Gegensatz dazu steht die im Rahmen eines Forschungsvorhabens durchgeführte Vibrationsprüfung an einem Sicherheitsventil für Tanklastwagen, bei der ein umfangreicheres Prüfprogramm erstellt wurde, um vibrationsabhängiges Ansprechen des Ventils zu untersuchen.
Limit load analysis is a well known method to calculate the allowable design pressure of container components. A limit load of a pressurized container is achieved, when the stress of a wall and the flow stress are equal. In the following paper the transferability of limit load analysis from small scale tank containers up to large scale containers (railway tank) are investigated. Finite element calculations are carried out and compared with experimental results. It can be concluded that the limit load analysis works very well. Furthermore, the yield strength of the material should be used as flow stress.