A.14. Explosionsgefahr von Feststoffen und Flüssigkeiten

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Prüfung gemäß EG A.14. (Verordnung (EG) Nr. 440/2008 Anhang „Teil A: Methoden zur Bestimmung der physikalisch-chemischen Eigenschaften, A.14. Explosionsgefahr)

Die Methode besteht aus drei Teilen:

a) Prüfung der thermischen Empfindlichkeit ↓,

b) Prüfung der mechanischen Empfindlichkeit bei Schlagbeanspruchung ↓,

c) Prüfung der mechanischen Empfindlichkeit bei Reibbeanspruchung ↓.

Die Methode liefert Ergebnisse, mit denen die Möglichkeit der Auslösung einer Explosion bei Einwirkung bestimmter, nicht außergewöhnlicher Beanspruchungen festgestellt werden kann. Sie dient nicht zur Feststellung, ob ein Stoff unter beliebigen Bedingungen explosionsfähig ist.

Thermische Empfindlichkeit: UN Serie 1 / Serie 2, Test 1 (b) / Test 2 (b): Koenen-Test

Für die Prüfung wird die Prüfsubstanz in einer Stahlhülse erhitzt, die durch Düsenplatten mit Öffnungen verschiedenen Durchmessers verschlossen ist. Auf diese Weise wird bestimmt, ob der Stoff unter intensiver thermischer Beanspruchung bei definiertem Einschluss explodieren kann.

Die Apparatur besteht aus einer nicht wieder verwendbaren Stahlhülse mit deren wieder verwendbarer Verschraubung, die in eine Heiz- und Schutzvorrichtung eingesetzt wird.

Jede Hülse wird aus Blech im Tiefziehverfahren hergestellt (siehe Anlage) und hat einen inneren Durchmesser von 24 mm, eine Länge von 75 mm und eine Wanddicke von 0,5 mm. Am offenen Ende sind die Hülsen mit einem Bund versehen, an dem sie mit der Düsenplatte verschlossen werden können. Der Verschluss besteht aus einer druckfesten Düsenplatte mit einer zentrischen Bohrung, die mit der aus Gewindering und Mutter bestehenden Verschraubung fest mit einer Hülse verbunden wird. Gewindering und Mutter bestehen aus Chrom-Mangan-Stahl, der bis 800°C zunderfest ist. Die Düsenplatten sind 6 mm dick, bestehen aus warmfestem Stahl und stehen mit verschiedenen Öffnungsdurchmessern zur Verfügung.

Das Prüfergebnis wird als positiv eingestuft, wenn es mit dem beschriebenen Apparat zumindest in einem der genannten Versuche zu einer Explosion kommt (3 Teile).

Apparatur für die Prüfung auf thermische Empfindlichkeit
(alle Abmessungen in mm)

Koenen-Test Apparatur für die Prüfung auf thermische Empfindlichkeit
Abbildung 1a: Stahlhülse und Verschraubung

(1)    Hülse

(1a)  äußerer Flansch

(2)   Gewindering; reibungsarmes Gewinde

(3)   Düsenptatte a = 2.0 oder 6.0 mm Durchm

(4)   Mutter b = 10 mm Durchmesser

(5)   abgefaste Fläche

(6)   2 Flächen für Schlüsselweite 41

Koenen-Test Apparatur für die Prüfung auf thermische Empfindlichkeit
Abbildung 1b: Schutz- und Heizvorrichtung

(7)    2 Flächen für Schlüsselwelte 36

(8)    splitterfester Kasten

(9)    2 Haltestangen für Hülse

(10)  Hülse, montiert

(11)  Lage des hinteren Brenners, andere Brenner sichtbar

(12)  Lockflamme

Koenen-Test Apparatur für die Prüfung auf thermische Empfindlichkeit
Abbildung 1a: Stahlhülse und Verschraubung
Koenen-Test Apparatur für die Prüfung auf thermische Empfindlichkeit
Abbildung 1b: Schutz- und Heizvorrichtung

(1)    Hülse

(1a)  äußerer Flansch

(2)   Gewindering; reibungsarmes Gewinde

(3)   Düsenptatte a = 2.0 oder 6.0 mm Durchm

(4)   Mutter b = 10 mm Durchmesser

(5)   abgefaste Fläche

(6)   2 Flächen für Schlüsselweite 41

 

(7)    2 Flächen für Schlüsselwelte 36

(8)    splitterfester Kasten

(9)    2 Haltestangen für Hülse

(10)  Hülse, montiert

(11)  Lage des hinteren Brenners, andere Brenner sichtbar

(12)  Lockflamme

Explosionsgefahr von Feststoffen und Flüssigkeiten
Abbildung: Splitterbilder nach “UN Tests and criteria, United Nations, New York”, Splitterbilder D und E: “keine Explosion” Splitterbilder F: “Explosion”

Mechanische Empfindlichkeit (Schlag): UN Serie 3, Test 3 (a) (ii): BAM-Fallhammer

Die Prüfung besteht darin, die Prüfsubstanz dem Schlag eines festgelegten Fallgewichtes aus einer festgelegten Höhe auszusetzen.

Die wesentlichen Teile eines typischen Fallhammers sind der Block aus Gussstahl mit Fuß, der Amboss, die Säule, die Führungsschienen, die Fallgewichte, die Auslösevorrichtung und ein Probenhalter. Der Stahlamboss (100 mm Durch-messer × 70 mm Höhe) ist oben auf einen Stahlblock (230 mm Länge × 250 mm Breite × 200 mm Höhe) mit Fuß (450 mm Länge × 450 mm Breite × 60 mm Höhe) aufgeschraubt. Eine Säule aus nahtlos gezogenem Stahlrohr ist in einer Halterung befestigt, die auf der Rückseite des Stahlblocks angeschraubt ist. Der Fallhammer ist mit 4 Steinschrauben auf einem massiven Betonsockel (60 cm × 60 cm) so verankert, dass die Führungsschienen absolut senkrecht stehen und das Fallgewicht leicht geführt wird. Fallgewichte zu z.B. 5 kg und 10 kg aus massivem Stahl stehen zur Verfügung. Der Schlageinsatz jedes Gewichts besteht aus gehärtetem Stahl, HRC 60 bis 63, und hat einen Mindestdurchmesser von 25 mm.

Das Prüfergebnis wird als positiv eingestuft, wenn es mit dem beschriebenen Apparat zumindest in einem Versuch zu einer Explosion (ein Knall und/oder eine Entflammung stehen einer Explosion gleich) kommt.

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4a Fallhammer, Voder- und Seitenansicht
Abbildung 4a: Fallhammer, Vorder- und Seitenansicht; Gesamtansicht

(1)    Fuß. 450 x 450 x 60

(2)    Stahlblock 230 x 250 x 200

(3)    Amboss, 100 Durchmesser x 70 Höhe

(4)    Säule

(5)    mittlerer Querträger

(6)    2 Führungsschienen

(7)    Zahnstange

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4b Fallhammer, unterer Teil
Abbildung 4b: Fallhammer, unterer Teil

(8)    Messskala

(9)    Fallhammer (Fallgewicht)

(10)  Halte- und Auslösevorrichtung

(11)  Befestigungsplatte

(12)  Zwischenamboss (austauschbar), 26 Durchmesser x 26 Höhe

(13)  Zentrierung mit Öffnungen

(14)  Stempelvorrichtungen

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4c Stempelvorrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen
Abbildunge 4c: Stempelvorrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen

(1)    Stahlstempel

(2)    Führungring für Stahlstempel

(3)    Zentrierring mit Öffnungen

(a)    Aufriss

(b)    Grundriss

(4)    Gummiring

(5)    Flüssigkeit (40 mm3)

(6)    Flüssigkeitsfreier Raum

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4d Stempelvorrichtung für Flüssigkeiten
Abbilddung 4d: Stempelvorrichtung für Flüssigkeiten
Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4e Hammer
Abbildung 4e: Hammer (Fallgewicht 5kg)

(1)    Zapfen

(2)    Höhenmarkierung

(3)    Führungsnut

(4)    Zylindrischer Schlageinsatz

(5)    Rückprallsperre

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4a Fallhammer, Voder- und Seitenansicht
Abbildung 4a: Fallhammer, Vorder- und Seitenansicht; Gesamtansicht

(1)    Fuß. 450 x 450 x 60

(2)    Stahlblock 230 x 250 x 200

(3)    Amboss, 100 Durchmesser x 70 Höhe

(4)    Säule

(5)    mittlerer Querträger

(6)    2 Führungsschienen

(7)    Zahnstange

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4b Fallhammer, unterer Teil
Abbildung 4b: Fallhammer, unterer Teil

(8)    Messskala

(9)    Fallhammer (Fallgewicht)

(10)  Halte- und Auslösevorrichtung

(11)  Befestigungsplatte

(12)  Zwischenamboss (austauschbar), 26 Durchmesser x 26 Höhe

(13)  Zentrierung mit Öffnungen

(14)  Stempelvorrichtungen

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4c Stempelvorrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen
Abbildunge 4c: Stempelvorrichtung für pulver- oder pastenförmige Substanzen

(1)    Stahlstempel

(2)    Führungring für Stahlstempel

(3)    Zentrierring mit Öffnungen

(a)    Aufriss

(b)    Grundriss

(4)    Gummiring

(5)    Flüssigkeit (40 mm3)

(6)    Flüssigkeitsfreier Raum

Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4d Stempelvorrichtung für Flüssigkeiten
Abbilddung 4d: Stempelvorrichtung für Flüssigkeiten
Apparatur zur Prüfung von Schlagempfindlichkeit_4e Hammer
Abbildung 4e: Hammer (Fallgewicht 5kg)

(1)    Zapfen

(2)    Höhenmarkierung

(3)    Führungsnut

(4)    Zylindrischer Schlageinsatz

(5)    Rückprallsperre

Mechanische Empfindlichkeit (Reibung): UN Serie 3, Test 3 (b) (i): BAM-Reibapparatur

Bei dieser Prüfung werden feste oder pastenförmige Substanzen der Reibung zwischen standardisierten Oberflächen unter festgelegten Bedingungen der Belastung und der relativen Bewegung ausgesetzt.

Der Reibapparat besteht aus einer Grundplatte (Gussstahl), auf der die Reibvorrichtung, bestehend aus einem feststehenden Porzellanstift und einem beweglichen Porzellanplättchen, montiert ist. Das Porzellanplättchen ist in einem Schlitten befestigt, der in zwei Gleitschienen geführt wird. Der Schlitten wird mit einem Elektromotor über eine Schubstange, eine Exzenterscheibe und ein geeignetes Getriebe so angetrieben, dass das Porzellanplättchen unter dem Porzellanstift eine einmalige Hin- und Rückbewegung von 10 mm Länge ausführt. Der Porzellanstift kann z. B. mit 120 oder 360 N belastet werden.

Die flachen Porzellanplättchen sind aus rein weißem technischem Porzellan gefertigt (Rautiefe 9 μm bis 32 μm) und haben die Abmessungen 25 mm (Länge) × 25 mm (Breite) × 5 mm (Höhe). Der zylindrische Porzellanstift ist ebenfalls aus rein weißem technischem Porzellan gefertigt. Er ist 15 mm lang, hat einen Durchmesser von 10 mm und eine raue sphärische Endfläche mit einem Krümmungsradius von 10 mm.

Das Prüfergebnis wird als positiv eingestuft, wenn es mit dem beschriebenen Reibapparat zumindest in einem Versuch zu einer Explosion kommt. Ein Knistern und/oder ein Knall oder eine Entflammung stehen einer Explosion gleich. Eine Verfärbung gilt nicht als Explosion.

Apparatur zur Prüfung von Reibeempfindlichkeit_Aufriss
Abbildung 5a: Reibapparat; Aufriss
Apparatur zur Prüfung von Reibeempfindlichkeit_Grundriss
Grundriss

(1)   Stahlfuß

(2)   Schlitten

(3)   Porzellanplättchen, 25mm x 25mm x 5mm, auf dem Schlitten befestigt

(4)   Fester Porzellanstift, 10 Durchmesser x 15 mm

(5)   Prüfsubstanz, etwa 10 mm

Apparatur zur Prüfung von Reibeempfindlichkeit_Ausgangsstellung des Stiftes
Abbildung 5b: Ausgangsstellung des Stiftes auf der Probe

(6)    Stifthalter

(7)    Belastungsarm

(8)    Gegengewicht

(9)    Schalter

(10)  Rad zum Fahren des Schlittens in Ausgangsstellung

(11)  zum Elektromotor

Apparatur zur Prüfung von Reibeempfindlichkeit_Aufriss
Abbildung 5a: Reibapparat; Aufriss
Apparatur zur Prüfung von Reibeempfindlichkeit_Grundriss
Grundriss

(1)   Stahlfuß

(2)   Schlitten

(3)   Porzellanplättchen, 25mm x 25mm x 5mm, auf dem Schlitten befestigt

(4)   Fester Porzellanstift, 10 Durchmesser x 15 mm

(5)   Prüfsubstanz, etwa 10 mm

Apparatur zur Prüfung von Reibeempfindlichkeit_Ausgangsstellung des Stiftes
Abbildung 5b: Ausgangsstellung des Stiftes auf der Probe

(6)    Stifthalter

(7)    Belastungsarm

(8)    Gegengewicht

(9)    Schalter

(10)  Rad zum Fahren des Schlittens in Ausgangsstellung

(11)  zum Elektromotor