ISO 15029-2 Bestimmung der Sprühzündeigenschaften von feuerbeständigen Flüssigkeiten – Teil 2: Sprühprüfung – Verfahren zur Bestimmung der Wärmefreisetzung bei stabilisierter Flamme

Die Norm ISO 15029-2 „Erdöl und verwandte Produkte – Bestimmung der Zündeigenschaften von schwer entflammbaren Flüssigkeiten in Sprays – Teil 2: Sprühprüfung – Verfahren zur Bestimmung der Wärmefreisetzung mit stabilisierter Flamme“, herausgegeben von der Internationalen Organisation für Normung (ISO), beschreibt ein Verfahren zum Vergleich der Brandgefahren von unter Druck stehenden Sprays schwer entflammbarer Flüssigkeiten. Eine zweidimensionale Propanflamme dient zur Zündung und Stabilisierung der Verbrennung einer mit Luft zerstäubten Flüssigkeit. Messungen der Wärmefreisetzungsrate, der Flammenlänge und der Rauchdichte liefern quantitative Informationen über das Brandverhalten der Flüssigkeit.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Stabilisierte Sprühflamme: Dies ist der Punkt, an dem die Energiefreisetzungsrate, die Flammenlänge und andere Verbrennungseigenschaften über die Zeit konstant bleiben, sodass die Berechnung sinnvoller zeitlicher Mittelwerte möglich ist.
• Flammenlänge: Der Abstand in Millimetern von der vertikalen Mittellinie des Gasbrenners bis zum entferntesten Punkt der Austrittsöffnung, den die sichtbare Flamme erreicht.
• Flammenlängenindex: Eine Funktion der Flammenlänge (auf die nächste ganze Zahl gerundet) und der Propan-Durchflussrate.
• Entflammbarkeitsfaktor: Eine Funktion der Wärmefreisetzung bei einer gegebenen Propan-Durchflussrate, korrigiert auf die nächste ganze Zahl.
• Rauchdichte: Eine Funktion der Opazität des Rauchs im Rauchrohr, gemessen vor und nach der Einleitung der Testflüssigkeit.

Die in den Tests verwendeten Reagenzien und Materialien sind:

• Propan, hohe Reinheit (mindestens 98 Prozent)
• Stickstoff, sauerstofffrei, handelsübliche Qualität.
• Druckluft.
• Das Wasser entspricht den Anforderungen der Norm ISO 3696, Klasse 3.
• Monoethylenglykol, Laborqualität (98% Reinheit)
• Ein mit der zu prüfenden Flüssigkeit verträgliches Lösungsmittel in Laborqualität.

Prinzipiell wird ein vorkonditionierter Testflüssigkeitsstrom durch einen Zweistoffzerstäuber in eine Testkammer geleitet. Druckluft, die der Düse mit kontrollierter Rate zugeführt wird, erzeugt einen zerstäubten Sprühnebel, der einer spezifischen Flamme eines während des gesamten Tests vorhandenen Gasbrenners ausgesetzt wird. Die konstante Wärmezufuhr der Gasflamme führt zu einer stabilen Sprühflamme. Dadurch wird sichergestellt, dass Verbrennungseigenschaften wie Energiefreisetzungsrate, Flammenlänge und Rauchentwicklung über die Zeit ausreichend konstant bleiben, was die Messung zeitlich gemittelter Werte ermöglicht.

Die Temperaturen werden sowohl am Ein- als auch am Auslass der Brennkammer gemessen. Der Brenner wird zunächst ohne und anschließend mit Testflüssigkeit betrieben. Flammenlänge und Rauchdichte des Abgases werden gemessen. Aus diesen Messungen werden Funktionen wie Flammenlängenindex, Entflammbarkeitsfaktor und Rauchdichte berechnet. Basierend auf diesen Messungen und den berechneten Leistungskennzahlen wird ein System zur Bewertung der Leistungsfähigkeit feuerbeständiger Flüssigkeiten vorgeschlagen.

Während ISO 15029-1 feuerbeständige Flüssigkeiten mithilfe eines Hohlkegel-Sprühverfahrens bewertet, das feine Leckagen und Zerstäubung simuliert, befasst sich ISO 15029-2 mit einem anderen und oft anspruchsvolleren realen Szenario: einem stabilisierten Flammentest mit gegenläufigen Feststoffstrahldüsen. Diese Norm beantwortet die Frage: Brennt eine Flamme weiter oder verstärkt sie sich, wenn ein unter Druck stehender Flüssigkeitsstrahl auf sie trifft? ISO 15029-2 gilt weithin als strengerer und konservativerer Feuerbeständigkeitstest. Er wird häufig von Bergbaubehörden, Stahlwerken, Druckgießereien und Offshore-Plattformen gefordert.

Bei realen Industrieunfällen erzeugen Hydrauliklecks nicht immer feine Nebel. Hochdrucklecks führen häufig zu gebündelten, hochenergetischen Strahlen (Feststoffströmen), die direkt auf heiße Oberflächen, Schweißflammen oder Verteilerbrände treffen können. Eine Flüssigkeit, die den Hohlkegelsprühtest (ISO 15029-1) besteht, kann die Verbrennung unterstützen, wenn sie als Strahl in eine große, stabile Flamme eingespritzt wird. Daher wurde die Norm ISO 15029-2 entwickelt, um genau dieses Worst-Case-Szenario zu simulieren. Dieser Test wird oft als stabilisierte Flamme oder Gegenstrahltest bezeichnet, da der Flüssigkeitsstrahl horizontal in eine große, turbulente Propanbrennerflamme eingesprüht wird.

Für die Tests wird folgende Ausrüstung benötigt:

• Hochdruckpumpe mit einer Leistungsfähigkeit von 7,0 MPa plus/minus 0,2 MPa (70 bar).
• 1,2 mm Düsenöffnung für Feststoffdurchfluss (erzeugt einen engen und gleichmäßigen Strahl).
• Ein großer rechteckiger Propanbrenner (ca. 170 mm x 70 mm groß), der eine turbulente Flamme mit einer Wärmeleistung von ca. 25-30 kW erzeugt.
• Hochgeschwindigkeits-Video- und Temperaturmessgeräte.
• Explosionsgeschützte Prüfkammer mit automatischer Feuerlöschanlage.

Im Allgemeinen umfasst das Testverfahren die folgenden Schritte:

• Der Brenner wird entzündet und mindestens 5 Minuten lang stabilisiert, um gleichmäßige Flammeneigenschaften zu erzielen.
• Die Testflüssigkeit wird auf genau 7,0 MPa unter Druck gesetzt und aus einer Entfernung von 1 Meter horizontal direkt in die Mitte der Brennerflamme gesprüht.
• Der Sprühvorgang dauert 60 Sekunden an (oder bis zur Verbrennung).
• Nachdem die Pumpe gestoppt wurde, wird die Beobachtung für weitere 30 Sekunden fortgesetzt.

Kurz gesagt, die Norm ISO 15029-2 ist ein Test zur Prüfung der Feuerbeständigkeit in anspruchsvollen Industrieumgebungen. Wenn eine Spezifikation ISO 15029-2 Kategorie A vorschreibt, bedeutet dies im Wesentlichen, dass diese Flüssigkeit ein Feuer nicht nährt, selbst wenn ein Hochdruckstrahl direkt in eine große Flamme eingespritzt wird. Für Sicherheitsingenieure im Bergbau, in der Stahlindustrie und in der Warmmetallverarbeitung kann eine einzige Zeile im Datenblatt den Unterschied zwischen einem kontrollierten Unfall und einer Katastrophe ausmachen. Die Norm ISO 15029-2 zählt nach wie vor zu den anerkanntesten Sicherheitsvorkehrungen.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Verbesserung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ISO 15029-2 an.