ISO 22899 Bestimmung der Beständigkeit von passiven Brandschutzmaterialien gegen Strahlfeuer

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelte Norm „ISO 22899 Bestimmung der Beständigkeit von Materialien zum passiven Brandschutz gegen Strahlfeuer“ besteht aus den folgenden, unter demselben Titel veröffentlichten Unterabschnitten:

• ISO 22899-1 Teil 1: Allgemeine Anforderungen beschreibt die Methode zur Bestimmung der Beständigkeit von passiven Brandschutzmaterialien und -systemen gegenüber Strahlfeuern. Diese Norm gibt einen Überblick über das Verhalten passiver Brandschutzmaterialien bei Strahlfeuern und liefert Leistungsdaten unter festgelegten Bedingungen. Diese Norm bewertet jedoch keine anderen Eigenschaften passiver Brandschutzmaterialien, wie z. B. Witterungsbeständigkeit, Alterung, Schlagfestigkeit, Stoß- oder Explosionsfestigkeit oder Rauchentwicklung. Aufgrund der Verschlechterung der Strahleigenschaften können komplette I-Träger und -Stützen nicht nach dieser Norm geprüft werden.

Prinzipiell gibt das in dieser Norm vorgestellte Verfahren Aufschluss darüber, wie sich passive Brandschutzmaterialien bei einem Strahlbrand verhalten, wie er beispielsweise in petrochemischen Anlagen auftreten kann. Es simuliert die thermischen und mechanischen Belastungen, die durch großflächige Strahlbrände infolge der Freisetzung von brennbarem Gas, Flüssiggas oder schnell entzündlichen flüssigen Brennstoffen unter hohem Druck auf das passive Brandschutzmaterial einwirken. Strahlbrände führen zu hohen konvektiven und Strahlungswärmeströmen sowie hohen Abrasionskräften. Um ausreichende Mengen beider Wärmestromarten zu erzeugen, wird ein Gasstrahl mit Schallgeschwindigkeit (0,3 kg/s ⁾ in eine flache Kammer geleitet, wodurch ein Feuerball mit langer Ausläuferbildung entsteht. Dies erhöht die Flammenstärke und somit die auf die Prüfprobe übertragene Wärme. Propan wird als Brennstoff verwendet, da es im Vergleich zu Erdgas eine höhere Rußbildungsneigung aufweist und daher eine hellere Flamme erzeugen kann. Hohe Abrasionskräfte werden durch die Freisetzung eines Gasstrahls mit Schallgeschwindigkeit in einem Abstand von 1 m von der Probenoberfläche erzeugt.

• Die Norm „ISO 22899-2 Teil 2: Anleitung zu Klassifizierungs- und Anwendungsverfahren“ sieht vor:
  • Hintergrundinformationen zur Anwendbarkeit und Aussagekraft von Jet-Fire-Tests
  • Mehr Details zur Prüfung von Rohrabschottungen
  • Anleitung zur Interpretation der Testergebnisse und ein optionales Klassifizierungssystem
  • Leitlinien zur Kombination von Ergebnissen aus Kohlenwasserstoffofentests und Tests zur Beständigkeit gegen Strahlfeuer

Das in ISO 22899-1 definierte Prüfverfahren soll Aufschluss über die Leistungsfähigkeit passiver Brandschutzmaterialien bei einem Jet Fire geben. ISO 22899-1 beschreibt die erforderliche Dicke des Brandschutzmaterials (manchmal auch passiver Brandschutz genannt), um einem Jet Fire standzuhalten. ISO 22899-2 liefert Informationen zum Verschleißfaktor. Dabei handelt es sich um die zusätzliche Dicke, die das geprüfte Element/die geprüfte Struktur zusätzlich zu der Dicke benötigt, die zur Erfüllung der relevanten Kriterien der ISO 834 (oder anderer regionaler Normen zur Bewertung der Feuerbeständigkeit bei einem voll entwickelten Feuer) erforderlich ist.

Der Hauptzweck der Jet-Fire-Prüfung besteht darin, die Menge an zusätzlichem passivem Brandschutzmaterial zu bestimmen, die auf ein Strukturelement, Ventil oder eine Abschottung aufgetragen werden muss, um der Einwirkung eines entzündeten Kraftstoffstrahls standzuhalten. Diese zusätzliche Materialstärke, der sogenannte Verschleißfaktor, wird für jedes ähnliche Element oder jede ähnliche Struktur einmal ermittelt und kann bei der Bewertung der Feuerbeständigkeit gemäß den in ISO/TR 834-3 beschriebenen Methoden zur für ähnliche Elemente ermittelten Materialstärke addiert werden.

Dieses Verfahren gibt Aufschluss darüber, wie sich passive Brandschutzmaterialien bei einem Strahlbrand verhalten, beispielsweise in petrochemischen Anlagen, in denen brennbare Gase unter Druck gelagert werden. Es simuliert die thermischen und mechanischen Belastungen, denen passive Brandschutzmaterialien durch großflächige Strahlbrände ausgesetzt sind, die durch die Freisetzung brennbarer Gase, verflüssigter Gase oder flüssiger Brennstoffe unter hohem Druck entstehen. Strahlbrände führen zu hohen Korrosionskräften sowie hohen konvektiven und Strahlungswärmeströmen. Um ausreichende Mengen beider Wärmestromarten zu erzeugen, wird durch gezielte Gasfreisetzung mit einer Schallgeschwindigkeit von 0,3 kg/s ⁱⁿ eine flache Kammer ein Feuerball mit verlängertem Schweif erzeugt. Dies erhöht die Flammenstärke und damit die auf die Prüfprobe übertragene Wärme.

Propan wird als Brennstoff verwendet, da es im Vergleich zu Erdgas eine höhere Rußbildungsneigung aufweist und somit eine hellere Flamme erzeugt. Hohe Abrasionskräfte werden durch das Ausstoßen eines Überschall-Gasstrahls in 1 m Entfernung von der Probenoberfläche erzeugt. Die Strahlgeschwindigkeit beträgt ca. 100 m/s in 0,25 m Entfernung hinter der Flammenrezirkulationskammer ^und ca. 60 m/s am hinteren Ende der Kammer. Der mittlere Wärmestrom liegt bei ca. 240 kW/m² ^, der maximale bei 300 kW/m² ^. Die Wärmeströme sind am oberen Ende der Kammer am höchsten und an den Ecken sowie in der Auftreffzone des Strahls am niedrigsten. Die Kombination aus Brennstoff, Ausstoßgeschwindigkeit und Versuchsaufbau zielt darauf ab, eine ähnliche Wärmebelastung auf die Proben auszuüben wie durch einen 3 kg/s starken Erdgasstrahl (60 bar, 20 mm Düse) in 9 m Entfernung vom ^Zielobjekt.

• ISO 22899-3 Teil 3: Erweiterte Prüfanforderungen beschreibt ein erweitertes Prüfverfahren zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit von passiven Brandschutzmaterialien und -systemen sowie kritischer Prozesssteuerungsausrüstung gegen Strahlfeuer. Diese Norm gibt Aufschluss über das Verhalten von passiven Brandschutzmaterialien oder -ausrüstungen bei schwerem Strahlfeuer und liefert Leistungsdaten unter festgelegten Bedingungen. Sie enthält keine Bewertung anderer Eigenschaften des passiven Brandschutzmaterials, wie z. B. Witterungsbeständigkeit, Alterung, Schlagfestigkeit, Stoß- oder Explosionsfestigkeit oder Rauchentwicklung. Diese Norm ergänzt ISO 22899-1.

Prinzipiell liefert dieses Verfahren einen Hinweis darauf, wie sich passive Brandschutzmaterialien oder -systeme bzw. kritische Prozessleittechnik bei einem schweren Strahlbrand, wie er beispielsweise in petrochemischen Anlagen auftreten kann, verhalten. Mithilfe eines Tests im mittleren Maßstab werden die thermischen und mechanischen Belastungen simuliert, die durch großflächige Strahlbrände infolge der Freisetzung von brennbarem Gas, unter Druck stehendem Flüssiggas oder unter hohem Druck explodierenden flüssigen Brennstoffen auf das passive Brandschutzmaterial einwirken. Strahlbrände verursachen hohe konvektive und Strahlungswärmeströme sowie hohe Korrosionskräfte. Um ausreichende Mengen beider Wärmestromarten zu erzeugen, wird ein Gas mit einer Schallgeschwindigkeit von 0,3 kg/s ⁱⁿ eine teilweise geschlossene Kammer geleitet, wodurch ein großer Feuerball entsteht. Aufgrund der erhöhten Flammenstärke und der Strahlung aus der Flammenkammer überschreitet der Wärmestrom auf die Probe den Grenzwert der Norm ISO 22899-1. Propan wird als Brennstoff verwendet, da es im Vergleich zu Erdgas eine höhere Rußbildungsneigung aufweist und somit eine hellere Flamme erzeugen kann. Die hohen Abrasionskräfte, die durch das Ausstoßen eines Schallgeschwindigkeits-Gasstrahls in 1 m Entfernung von der Probenoberfläche erzeugt werden, entsprechen denen, die gemäß der Norm ISO 22899-1 erzeugt werden.

Unsere Organisation, die seit Jahren Unternehmen aller Branchen durch ein breites Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten unterstützt, verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ISO 22899 zur „Bestimmung der Beständigkeit von passiven Brandschutzmaterialien gegen Strahlfeuer“ an.