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- 9 Komponentensicherheit (1)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (1)
Eingeladener Vortrag
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Der innere Überdruck, der sich unter Beförderungsbedingungen im freien Dampfraum einer Gefahrgutverpackung bildet, die mit einer gefährlichen Flüssigkeit gefüllt ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab: Den spezifischen Stoffeigenschaften des jeweiligen Füllguts, dem Füllgrad, der Nachgiebigkeit der Verpackungsbauart, der Befülltemperatur und der Temperatur bei Beförderungsbedingungen.
Zu den normalen Beförderungsbedingungen von befüllten Gefahrgutverpackungen zählt der interkontinentale Transport in Frachtcontainern. Es werden die Ergebnisse einer Klimamessfahrt vorgestellt, die mit einem instrumentierten Frachtcontainer auf der Fahrt von Hamburg nach Singapur und zurück gewonnen wurden. Hierdurch lassen sich durchschnittliche und maximale Beförderungstemperaturen beim interkontinentalen Containertransport ermitteln. Es werden Modellgleichungen vorgestellt, mit denen sich für verschiedene Annahmen der sich einstellende Überdruck in einer Gefahrgutverpackung berechnen lässt.
The objective of this work was to determine the maximum gauge pressure in the vapour phase above the liquid in different design types of dangerous goods packagings under normal conditions of carriage. The design types investigated were steel and plastic packagings with a volume of approximately 6 l.
Two different methods were applied. In method 1, the pressure inside the packaging filled with a certain filling substance (dichloromethane) was directly measured under simulated conditions of carriage (degree of filling: 90%; filling temperature: 15°C; temperature during storage: 31°C). The maximum measured gauge pressures were between 89 mbar for a light plastic jerrican and 336 mbar for a steel drum.
In method 2, the gauge pressure was calculated. The consideration of a rigid packaging combined with the assumption of a vapour pressure of zero during filling and sealing can serve as a worst case scenario. The calculated gauge pressure is approximately 1061 mbar. This procedure leads to the highest safety factor and does not require any experimental investigations.
For a more realistic approximation of the gauge pressure of a non-rigid packaging, a packaging-specific function of relative expansion can be used, which is determined by a hydraulic pressure test. The calculated values ranged from 105 to 347 mbar. Method 2 provides conservative results. No hazardous filling substance is needed, and it allows a prediction of gauge pressure for other temperatures, substances and filling degrees. Therefore, this method could serve as alternative to UN Model Regulations 6.1.5.5.4 (a).
The flow properties of powdery or granular filling substances for dangerous goods packagings are safety-relevant parameters. To specify the flow behavior, the angle of repose is measured in the recognized test centers for dangerous goods packagings in Germany. Previous investigations performed on non-hazardous substances revealed that some of the methods currently used have disadvantages in application. Additionally, for occupational health and safety reasons, it was generally viewed critically to carry out measurements of the angle of repose for dangerous goods at all. Instead, the dimensionless Hausner ratio to describe the flow behavior was proposed.
In this work, the investigations were extended to real hazardous substances to concretize the assessment. Five exemplary hazardous substances were tested for their angle of repose using the methods commonly applied in the test centers. The Hausner ratio was also determined. In addition, the influence of a different climatic preconditioning on the angle of repose measurement was examined using three selected non-hazardous bulk materials.
The results show that the measurement of the angle of repose is not fundamentally excluded for dangerous goods. However, for reasons of applicability, repeatability and occupational health and safety, only the ISO method can be applied for dangerous filling substances. This method provides conservative results regarding a safety-related evaluation of flow properties for the transport of dangerous goods.
In principle, both the ISO method and the determination of the Hausner ratio can be used for dangerous goods. It is also essential especially with finely powdered filling goods, to carry out controlled preconditioning.
A guided drop test was performed to achieve a defined and reproducible impact orientation of jerrycans. The drop heights where 50% of the jerrycans experienced a failure from a crack where fluid can escape (50% failure drop height) were compared among jerrycans made of four different materials, in their original state and preconditioned with standard liquids. To analyse the impact of only elevated temperatures, the packages were preconditioned for 21?days at 40°C without the use of chemicals.
The 50% failure drop height was compared by using Young's modulus; the notched impact strength (NIS) of specimen cut from plates which were manufactured by compression moulding and the notched tensile impact strength of specimen cut-outs of the jerrycans' side walls. The NIS depends highly on the thermal preconditioning of the plates being manufactured by compression moulding. A trend can be seen that a higher Young's modulus, a higher NIS and a higher notched tensile impact strength result in a higher 50% failure drop height, but the values are spread. The influence of the wall thickness cannot be neglected.
The change of the 50% failure drop height in regard to the preconditioning at 40°C with and without nitric acid was compared in terms of their resistance to molecular degradation, density and degree of crystallinity. The conditioning at elevated temperature causes post-crystallization. It was shown that the resistance to molecular degradation determined on pressed plates correlates with the change of the 50% failure drop height after pre-storage with nitric acid.
The effect of the wall thickness variation of blow-moulded bodies made of high-density polyethylene on an internal pressure test after prestoring the packaging with standard liquids was evaluated in experiments and simulations. The objects of the investigation were jerrycans used for the transportation and storage of dangerous goods.
The wall thickness was determined using two alternative methods to the magnetostatic measurement. These alternative methods are used for research purpose to get a volumetric model of the jerrycan wall as a geometric model for the simulation. The comparison of the experiments and the simulations of the internal pressure test were performed using the digital image correlation method. The integral strain and deformation of the whole jerrycan was detected by measuring the total mass of the jerrycan being filled with water during the internal pressure test. This is a suitable alternative to the optical measurements of local deformation by the digital image correlation method. Prestorage at 40°C without the influence of chemicals strengthens the jerrycan, whereas the swelling effect of butyl acetate and hydrocarbon mixture softens the jerrycan. The comparison with the experiment is necessary to verify the accuracy of the simulation. It shows that the deformation can be simulated more precisely by using the actual measured geometry. The weakening of the high-density polyethylene caused by a hydrocarbon mixture can be simulated using the Arrhenius equation. The aim of the simulation was to discover whether it is possible to use specimens to predict the behaviour of a packaging both after the influence of standard liquids.
The purpose of this article is to demonstrate how the position of a package affects the results in guided and unguided compression tests. Digital image correlation (DIC) shows how localized stresses occur. The positions of the jerricans were moved 1 cm in every direction from the center. The different positions showed how guided and unguided compression applied different loads to thejerrican.
Furthermore, the guided and unguided compressions were compared directly using DIC to show how areas of stress concentrations formed and the localized stress changed. In general, when testing the jerricans with unguided compression, the swivel platen tilted backwards because the rear side of the jerrican was not as stiff as the front side with the lid. Guided and unguided compression tests will give different results because the stress concentrations are different. The position of the jerrican in the stacking test has drastic affects on the outcome of the fest. The stresses between the jerrican bottom and stacking plate were analyzed with a sensor mat and compared the guided and unguided loads.
Guided and unguided compression tests were performed on jerricans and small and large corrugated fiberboard boxes. The different methods produced different results affecting whether the test was passed
or failed.
Die BAM ist nahezu über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg wissenschaftlich tätig. Von der sicheren und effizienten Wasserstofferzeugung (POWER-to-GAS), über die (Zwischen-)Speicherung von Wasserstoff in Druckgasspeichern bis hin zum Transport bspw. mittels Trailerfahrzeug zum Endverbraucher.
Komplettiert werden die Aktivitäten der BAM durch die sicherheitstechnische Beurteilung von wasserstoffhaltigen Gasgemischen, die Verträglichkeitsbewertung von Werkstoffen bis hin zur Detektion von Wasserstoffkonzentrationen über geeignete Sensorik, auch mittels ferngesteuerter Messdrohnen (sog. UAV-Drohnen).
Zudem untersucht die BAM proaktiv Schadensrisiken und Unfallszenarien für die Sicherheitsbetrachtung, um mögliche Schwachstellen aufzeigen und potenzielle Gefährdungen erkennen zu können.
Drop testing of the NCS 45
(2007)
Der Beitrag konzentriert sich auf bildgebende Messverfahren, die der dreidimensionalen Bestimmung mechanischer, geometrischer und kinematischer Parameter von Materialien und Bauteilen dienen. Das sind hier insbesondere die Mehrbildfotogrammetrie sowie die Stereomessverfahren, die auf folgenden physikalisch-optischen Grundlagen beruhen: die zeit- und raumveränderliche Projektion von Lichtstreifensystemen, die Bildkorrelation mittels Grauwertmustern und die Verfolgung kontrastreich applizierter Punkttargets. Letztendlich werden aus den gemessenen Punktkoordinaten unterschiedlicher Dichte und Belastungszustände die gewünschten 3D-Parameter abgeleitet. Hierzu gehören z. B. die Oberflächengestalt und deren Verformung, approximierte 3D-Geometrielemente, veränderliche 6DoF-Starrkörperorientierungen, Vektorverschiebungsfelder, Oberflächendehnung, Koordinaten-Zeit-Funktionen, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Diese Kenngrößen sind beispielsweise für die Ermittlung mechanischer Werkstoffeigenschaften und -kennwerte bis hin zur Form- und Verformungsmessung von Bauteilen in gezielt quasi-statisch oder dynamisch beanspruchenden Prüfeinrichtungen wichtig. Vorteilhaft für die praktische Anwendung dieser Verfahren ist insbesondere, dass sie berührungslos arbeiten, kombiniert werden können und skalierbar sind z. B. hinsichtlich Messvolumen, Auflösung, Genauigkeit und Koordinatensystemen der zu bestimmenden 3D-Punktkoordinaten an Materialoberflächen bzw. Komponenten.
Ausgehend von der Beschreibung der messtechnischen Prinzipien dieser Verfahren sollen zwei Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Gefahrgutbehäl-terprüfung im Rahmen von Bauartzulassungen und der normungsbegleitenden Mate-rialforschung den Stand in der Anwendungspraxis aufzeigen und einen Eindruck hinsichtlich der flexiblen Einsatzmöglichkeiten dieser optischen 3D-Verfahren verdeutlichen.
Rolling home
(2002)
The project SIGRID investigates and assesses possibilities to enhance the safety and security of
dangerous goods transports through the use of the latest RFID-technology. This technology can be used to
greatly enhance the transparency of the supply chain and aid logistics companies in complying with regulations.
In the context of SIGRID, customized RFID-Sensor-Tags have been developed that monitor dangerous
goods during transport and help to prevent hazards by allowing timely countermeasures. In the case of a dangerous
goods accident, the available information about the type, amount and condition of the dangerous goods
can be used to accurately inform the relief forces. Unavailable or inaccurate information represents a significant
problem for the relief forces. This often leads to a delay in the rescue operation, because relief forces
must be aware of the substances involved to protect themselves effectively against them. SIGRID aims to
close this information gap. To verify the practicability of the underlying concepts, a demonstrator will be
build and tests of realistic scenarios will be conducted.
Beim Transport von aggressiven und gefährlichen Gütern in Kunststoffverpackungen kann es zu unerwünschten Materialveränderungen kommen. Daher erfordert der Einsatz entsprechender Verpackungen eine genaue Kenntnis der verwendeten Werkstoffe.
Zum Transport gefährliche Flüssigkeiten sind u.a. Verpackungen aus Kunststoff (z. B. Kanister) erlaubt, wenn diese geprüft und als Gefahrgutverpackungen zugelassen sind. Eine Zulassung gilt nur für die spezifische Verpackungsbauart, welche die notwendigen Bauartprüfungen bestanden hat.
Für die Zulassung als Gefahrgutverpackung sind verschiedene experimentelle Prüfungen erforderlich. Dazu zählt die hydraulische Innendruckprüfung, Im Folgenden werden Untersuchungen an extrusionsblasgeformten Kanistern aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) verschiedener Typen vorgestellt. Ziel der Arbeiten war es, einen Eignungsnachweis bezüglich Behälterkonstruktion, Werkstoffeigenschaften und Einsatzbedingungen im Sinne einer sicherheitstechnischen Bauartzulassung zu führen. Außerdem wurden die Einflüsse unterschiedlich schädigender Flüssigkeiten auf die mechanischen Eigenschaften des HDPE-Werkstoffes untersucht.
Für die Bauartprüfung zum Nachweis der chemischen Verträglichkeit ist eine sechsmonatige Vorlagerung der Verpackungen mit Originalfüllgut vorgeschrieben. Diese Vorlagerung kann durch den Einsatz spezieller Standardflüssigkeiten auf 21 Tage bei 40° C. verkürzt werden. Die eingesetzten Chemikalien sind die sogenannten Standardflüssigkeiten, die exemplarisch für zahlreiche Stoffe bestimmte Schädigungen auslösen:
• Netzmittellösung - spannungsrissauslösend
• Essigsäure - spannungsrissauslösend
• n-Butylacetat - quellend
• Kohlenwasserstoffgemisch (White Spirit) - quellend
• Salpetersäure - oxidierend