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Stahlhülsentest Der auch Koenen Test genannt charakterisiert das Verhalten eines Stoffes meist eines Sprengstoffes gegen

Stahlhülsentest

Der Stahlhülsentest (auch Koenen-Test genannt) charakterisiert das Verhalten eines Stoffes (meist eines Sprengstoffes) gegenüber thermischer Belastung. Das Kriterium ist dabei, dass eine mit dem Stoff gefüllte Stahlhülse unter der Einwirkung einer definierten thermischen Belastung bei einer Explosion mit einem festgelegten Splitterbild zerstört wird. Die Prüfmethode wurde von H. Koenen erarbeitet und von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) weiterentwickelt.

Prüfmethode Bearbeiten

Das Grundprinzip der Prüfmethode beruht darauf, dass die zu prüfende Substanz in einer Stahlhülse, die mit einer Düsenplatte mit einer variablen Entlastungsöffnung verschlossen ist, thermisch belastet wird. Hierbei muss die explosionsartige Zersetzung der Prüfsubstanz so heftig sein, dass die Stahlhülse trotz vorhandener Entlastungsöffnung infolge einer plötzlichen Druckwirkung durch die Freisetzung hochgespannter Gase zerstört wird. In eine nahtlos gezogene, zylindrische Stahlhülse mit einem Innendurchmesser von 24 mm bzw. Außendurchmesser von 25 mm (also einer Wandstärke von 0,5 mm) und einer Höhe von 75 mm wird bis zu einem Füllgrad von 60 mm Höhe Probesubstanz eingefüllt. Die Stahlhülse wird dann mit einer Düsenplatte mit einer zentralen, kreisförmigen Bohrung mit einem definierten Durchmesser verschlossen. Der Düsendurchmesser kann dabei von 1 mm bis 20 mm variieren. Ein Düsendurchmesser von 24 mm entspricht der offenen Stahlhülse. Die thermische Belastung erfolgt durch ein Erhitzen der Stahlhülse in einer mit vier Bunsenbrennern ausgestatteten Brennkammer, wobei innerhalb von ein bis zwei Minuten ein Temperaturbereich von 700 bis 800 °C erreicht wird. Als ein positives Ergebnis im Sinne einer Explosion gilt eine Zerlegung der Hülse in mindestens drei Teile.

Einstufungen Bearbeiten

Im Sinne des Sprengstoffgesetzes sowie der Verordnung (EG) Nr. 440/2008 der Europäischen Kommission gilt ein Düsendurchmesser von 2 mm, über dem eine Einstufung als explosionsgefährlicher Stoff erfolgt. Der Stahlhülsentest gehört neben der Prüfung auf Reibempfindlichkeit und Schlagempfindlichkeit zu den nach dem Sprengstoffgesetz vorgeschriebenen Prüfungen. Die Prüfung ist beschrieben als Test 1(b) innerhalb der Testserie 1, als Test 2(b) innerhalb der Testserie 2 und als Test 3(b)(i) innerhalb der Testserie 3 in den Prüfschemata zur Klassifizierung von Explosivstoffen der Klasse 1 im Sinne der Gefahrgutvorschriften. Hier erfolgt eine Bestimmung des Grenzdurchmessers durch eine Variation der Düsendurchmesser.

Beispiele Bearbeiten

Stoffe mit hoher thermischer Empfindlichkeit zeigen auch bei großen Durchmessern des Düsenplattenlochs noch eine Explosion. Beispiele von Stoffen mit großem Grenzdurchmesser sind Nitroglycerin (24 mm), Azodicarbonsäurediethylester (20 mm), Methylnitrat (18 mm), Trinitrotoluol (5 mm) und Ammoniumperchlorat (8 mm).

Literatur Bearbeiten

  • Verordnung (EG) Nr. 440/2008 der Kommission vom 30. Mai 2008 zur Festlegung von Prüfmethoden gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 des Europäischen Parlaments und des Rates zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH), Testmethode A.14 Explosionsgefahr.
  • UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria. Seventh Revisited Edition 2019, United Nations Publication, New York / Geneva, ISBN 978-92-1-130394-0 (pdf).
  • Empfehlungen für die Beförderung gefährlicher Güter – Handbuch über Prüfungen und Kriterien. 6., überarbeitete Ausgabe, ST/SG/AC.10/11/Rev.6/Amend.1, Vereinte Nationen New York und Genf, 2017, Deutsche Übersetzung 2018 durch die BAM (Downloadlink).
  • DIN EN-13631-2 Explosivstoffe für zivile Zwecke – Sprengstoffe – Teil 2: Bestimmung der thermischen Stabilität von Explosivstoffen. Beuth Verlag.
  • J.Köhler, R. Meyer, A. Homburg: Explosivstoffe. Zehnte vollständig überarbeitete Auflage, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7
  • Thomas M. Klapötke: Chemistry of High-Energy Materials. 3rd Edition, 2015 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, ISBN 978-3-11-043932-8, S. 149–153.

Quellen Bearbeiten

  1. Heinrich Koenen, Karl-Heinz Ide: Über die Prüfung explosiver Stoffe – III. Ermittlung der Empfindlichkeit explosiver Stoffe gegen thermische Beanspruchung in einer Erhitzungskammer mit verschiedenen definierten Öffnungen (Stahlhülsenverfahren). In: Explosivstoffe. Band 4, Nr. 6/7, 1956, S. 119–125 und 143–148.
  2. H. Koenen, K.H. Ide, K.H. Swart: Sicherheitstechnische Kenndaten explosionsfähiger Stoffe. In: Explosivstoffe. Bd. 9, 1961, S. 4 und 30.
  3. Karl-Heinz Ide, E. Haeuseler, Karl-Heinz Swart: Sicherheitstechnische Kenndaten explosionsfähiger Stoffe - 2. Mitteilung. In: Explosivstoffe. Band 9, 1961, S. 195–197.
  4. UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria. Seventh Revisited Edition 2019, United Nations Publication, New York / Geneva, ISBN 978-92-1-130394-0 (pdf).
  5. ↑ W.Berthold, U. Löffler: Lexikon sicherheitstechnischer Begriffe in der Chemie. Verlag Chemie, Weinheim 1981, ISBN 3-527-25894-9.
  6. A. Berger, K.D. Wehrstedt: Azodicarboxylates: Explosive properties and DSC measurements. In: J. Loss Prev. Proc. Ind. Bd. 23, 2010, S. 734–739, doi:10.1016/j.jlp.2010.06.019.
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Der Stahlhulsentest auch Koenen Test genannt charakterisiert das Verhalten eines Stoffes meist eines Sprengstoffes gegenuber thermischer Belastung Das Kriterium ist dabei dass eine mit dem Stoff gefullte Stahlhulse unter der Einwirkung einer definierten thermischen Belastung bei einer Explosion mit einem festgelegten Splitterbild zerstort wird Die Prufmethode wurde von H Koenen erarbeitet 1 2 und von der Bundesanstalt fur Materialforschung und prufung BAM weiterentwickelt 3 Inhaltsverzeichnis 1 Prufmethode 2 Einstufungen 3 Beispiele 4 Literatur 5 QuellenPrufmethode BearbeitenDas Grundprinzip der Prufmethode beruht darauf dass die zu prufende Substanz in einer Stahlhulse die mit einer Dusenplatte mit einer variablen Entlastungsoffnung verschlossen ist thermisch belastet wird Hierbei muss die explosionsartige Zersetzung der Prufsubstanz so heftig sein dass die Stahlhulse trotz vorhandener Entlastungsoffnung infolge einer plotzlichen Druckwirkung durch die Freisetzung hochgespannter Gase zerstort wird In eine nahtlos gezogene zylindrische Stahlhulse mit einem Innendurchmesser von 24 mm bzw Aussendurchmesser von 25 mm also einer Wandstarke von 0 5 mm und einer Hohe von 75 mm wird bis zu einem Fullgrad von 60 mm Hohe Probesubstanz eingefullt Die Stahlhulse wird dann mit einer Dusenplatte mit einer zentralen kreisformigen Bohrung mit einem definierten Durchmesser verschlossen Der Dusendurchmesser kann dabei von 1 mm bis 20 mm variieren Ein Dusendurchmesser von 24 mm entspricht der offenen Stahlhulse Die thermische Belastung erfolgt durch ein Erhitzen der Stahlhulse in einer mit vier Bunsenbrennern ausgestatteten Brennkammer wobei innerhalb von ein bis zwei Minuten ein Temperaturbereich von 700 bis 800 C erreicht wird Als ein positives Ergebnis im Sinne einer Explosion gilt eine Zerlegung der Hulse in mindestens drei Teile Einstufungen BearbeitenIm Sinne des Sprengstoffgesetzes sowie der Verordnung EG Nr 440 2008 der Europaischen Kommission gilt ein Dusendurchmesser von 2 mm uber dem eine Einstufung als explosionsgefahrlicher Stoff erfolgt Der Stahlhulsentest gehort neben der Prufung auf Reibempfindlichkeit und Schlagempfindlichkeit zu den nach dem Sprengstoffgesetz vorgeschriebenen Prufungen Die Prufung ist beschrieben als Test 1 b innerhalb der Testserie 1 als Test 2 b innerhalb der Testserie 2 und als Test 3 b i innerhalb der Testserie 3 in den Prufschemata zur Klassifizierung von Explosivstoffen der Klasse 1 im Sinne der Gefahrgutvorschriften 4 Hier erfolgt eine Bestimmung des Grenzdurchmessers durch eine Variation der Dusendurchmesser Beispiele BearbeitenStoffe mit hoher thermischer Empfindlichkeit zeigen auch bei grossen Durchmessern des Dusenplattenlochs noch eine Explosion Beispiele von Stoffen mit grossem Grenzdurchmesser sind Nitroglycerin 24 mm 5 Azodicarbonsaurediethylester 20 mm 6 Methylnitrat 18 mm 5 Trinitrotoluol 5 mm 5 und Ammoniumperchlorat 8 mm 5 Literatur BearbeitenVerordnung EG Nr 440 2008 der Kommission vom 30 Mai 2008 zur Festlegung von Prufmethoden gemass der Verordnung EG Nr 1907 2006 des Europaischen Parlaments und des Rates zur Registrierung Bewertung Zulassung und Beschrankung chemischer Stoffe REACH Testmethode A 14 Explosionsgefahr UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods Manual of Tests and Criteria Seventh Revisited Edition 2019 United Nations Publication New York Geneva ISBN 978 92 1 130394 0 pdf Empfehlungen fur die Beforderung gefahrlicher Guter Handbuch uber Prufungen und Kriterien 6 uberarbeitete Ausgabe ST SG AC 10 11 Rev 6 Amend 1 Vereinte Nationen New York und Genf 2017 Deutsche Ubersetzung 2018 durch die BAM Downloadlink DIN EN 13631 2 Explosivstoffe fur zivile Zwecke Sprengstoffe Teil 2 Bestimmung der thermischen Stabilitat von Explosivstoffen Beuth Verlag J Kohler R Meyer A Homburg Explosivstoffe Zehnte vollstandig uberarbeitete Auflage Wiley VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2008 ISBN 978 3 527 32009 7 Thomas M Klapotke Chemistry of High Energy Materials 3rd Edition 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