Characterization of the Rapid Gas Decompression Behavior of HNBR Based Rubber

Titel in Übersetzung: Charakterisierung des "Rapid Gas Decompression" Verhaltens von HNBR basierenden Elastomeren

Bernd Christian Schrittesser

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

606 Downloads (Pure)

Abstract

Dichtungen und Schläuche sind in speziellen Anwendungsgebieten der Erdölindustrie hohen Temperaturen, aggressiven Flüssigkeiten und verschiedenen Gasgemischen ausgesetzt. Betrachtet man den Spezialfall der Kombination des hohen Druckes mit aggressiven Gasen kann ein spezieller Versagensfall, das „Rapid Gas Decompression“-Versagen auftreten. Dieser Fehler verursacht Risswachstum, hohe Deformation, Blasenbildung und in einigen Fällen eine katastrophale Fragmentierung der eingesetzten Dichtungswerkstoffe. Ziel dieser Arbeit war es zusätzliche Information über das „Rapid Gas Decompression“-Versagen zu sammeln. Aufgrund der einmaligen thermischen und mechanischen Eigenschaften, die während der Penetration des Gases auftreten, ist speziell dieser Punkt sehr relevant. In Bezug auf industriell eingesetzte Normen (NORSOK und NACE) werden die freie Volumenänderung sowie die Volumenänderung unter Zwangsbedingungen charakterisiert. Basierend auf diesen Normen erfolgt die Fehlerinterpretation visuell am geprüften Prüfkörper. Um die Materialeigenschaften während der Gasbelastung zu erfassen, sind jedoch zusätzliche Messungen notwendig. Der erste Schritt war die Implementierung eines Kamerasystems, mit dem die Volumenänderung während des Versuches erfasst werden konnte. Diese Arbeit beschreibt die Implementierung eines in-situ Prüfstandes, um die uniaxiale Expansionskraft der Testmaterialien aufzuzeichnen. Vier hydrierte nitrilbutadienkautschuk Formulierungen mit unterschiedlichen Acrylnitril-Gehalt und verschiedenen Füllstoffen wurden untersucht. Durch die Vielzahl an Messungen zeigte sich eine eindeutige Korrelation zwischen freier Volumen-Expansion und Expansion unter Zwangsbedingungen. Um das füllstoffabhängige Verhalten und den Einfluss des steigenden Acrylnitril-Gehalts zu erfassen wurde ein Füllstofffaktor und ein Acrylnitrilfaktor gebildet. Die Variierung der Materialeigenschaften ermöglichte die Erfassung des Einflusses unterschiedlicher Acrylnitril-Konzentrationen und Füllstoffsysteme. Zusätzlich wurden abweichende Inkubationszeiten für die Volumenänderung und den Kraftanstieg aufgezeichnet. Weitere Versuche, wie Relaxationsexperimente, dynamisch mechanische Analysen, Messungen der thermischen Leitfähigkeit sowie der thermischen Ausdehnung dienten der Erfassung zusätzlicher Materialeigenschaften. Das temperaturabhängige Speichermodul zeigte eine Korrelation zu der beobachteten Volumenänderung während der Entlastungsphase. Mit steigendem Speichermodul verringerte sich die Volumenszunahme und umgekehrt.
Titel in ÜbersetzungCharakterisierung des "Rapid Gas Decompression" Verhaltens von HNBR basierenden Elastomeren
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Major, Zoltan, Betreuer (extern)
  • Pinter, Gerald, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung25 Juni 2010
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2010

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Rapid Gas Decompression Explosive Decompression Gas induzierter Bruch Gas induzierte Volumenzunahme Gas-Transport in Elastomere Druckentlastung

Dieses zitieren