Kritische media voor thermoplastische tanks

1. Kritische media voor
thermoplastische tanks en
leidingen
Dr. Boris Gibbesch
NIKK BV
www.NIKK.NU

2. Inhoud
 Intro NIKK
 Definitie van kritische media
 Invloed op het materiaal
 Meten van de afminderingsfactor A2 en A2i
 Praktijk ervaringen
 Welke stappen zijn nodig voor het bouwen van tanks en
leidingen voor kritische media
 Discussie

3. Over ons
 Onafhankelijk en
geprivatiseerd instituut
 Gevestigd op CHEMELOT
2012
 Meer dan 20 jaar ervaring in
de kunststof

4. Kernactiviteiten
 Advies in materiaalkeuze
 Project ondersteuning
 Kwaliteitsbewaking
 Toezicht en inspectie
 Statische berekeningen
 Schadeonderzoek
 Materiaal en product ontwikkeling
 Octrooiaanvragen

5. Seminars, Congressen en opleidingen
 Lascursus volgens DVS 2212 en EN 13067
 Kunststoffen: Basis kennis
 Kunststoffen: Praktijk ervaringen
 Chemische eigenschappen van kunststoffen
 Schadeonderzoek

6. Expertise
 Materiaaladvies kritische media
 Inspectie van tanks en leidingen
 Beoordeling tanks en leidingwerk
(volgens BRL en DVS)
 Oorzaken van schade en het vermijden
van schade
 Resterende levensduur van kunststof
componenten
 Corrosie bescherming van staal en
beton
 Lijmen van kunststoffen, staal en beton
 Productie proces van kunststoffen
 Thermoplasten, rubber en GVK

7. Samenwerkingsverbanden
 DVS
 Meerdere werkgroepen
 AiF projecten
 DIBt
 KIWA
 NEN
 Geregistreert bij: Nederlands Arbitrage Instituut
 Medewerker EU-Project:
NDT van lasnaden
 “Öffentlich bestellter
und vereidigter Sachverständiger”
Door de overheid gecertificeerd expert
Mitglied-Nr.
3371/3440

8. Onderzoekmethoden
 Mechanische testen
 Trek, buig, slag
 Thermo analytische methoden
 DSC, TGA, TMA
 Chemische methoden
 GPC, immersie tests, XPS, FT-IR
 Rheologische methoden
 MFR, demping
 Microscopie
 Lichtmicroscopie, elektronenmicroscopie

9. NIKK B.V.
Voor meer informatie
Klik op www.NIKK.NU

10. Definitie kritische media
 Volgens DIBt lijst september 2011:
 Alle chemicaliën met A2 en/of A2i en/of A2k > 1,4
 Typische kritische media: chloorwater, kalium hypochloride,
natrium hypochloride, salpeterzuur (iedere concentratie) en
zwavelzuur (> 78 %).
 Afminderingsfactoren
 A2 = chemische invloed op stabiliteit
 A2i = chemische invloed op stevigheid
 A2k = chemische invloed op korte termijn eigenschappen (3 of
6 maanden)

11. Afminderingsfactoren
voor kritische media
 Let op:
 A2 – afminderingsfactoren alleen geldig voor DIBt
gecertificeerde grondstoffen en materialen
 Voor alle andere materialen moeten de A2 – factoren gemeten
en bewezen worden.
D.w.z. bepalen van de veiligheidsfactoren door een
“Sachverständigen” (Door de overheid gecertificeerd expert)

12. Bepalen van de A2 factoren voor
kritische media
 Bepalen door de “Sachverständige”
Hoe:
 Praktijk
 Theorie

13. Bepalen van de A2 factoren voor
kritische media
 Praktijk
 Ervaringen met bestaande tanks en leidingwerken
 Testen in bestaande tanks
 Beproeven van bestaande tanks

14. Bepalen van de A2 factoren voor
kritische media
 Theoretisch
 Inschatting op basis van chemische structuur van de
chemicaliën en de kunststof
 Laboratorium testen
 Binnendruktest
 ‘Immersion’ tests
 FNCT
 Lange termijn ‘creep’ test

15. Meten van de A2 factoren
 A2 = stabiliteit
Bijv. knikbelasting, belastingen op druk, afschuiven,
trekbelasting
Toetsen van faal hypotheses
 A2i = stevigheid
Binnendruktest
 A2k = korte termijn
Bijv. knikbelasting (max. 6 maanden)

16. Meten van de A2 - factor
Brosse breuk
(Zonder vervorming)
Taaie breuk
Met vervorming

17. Verschil tussen een brosse en taaie breuk

18. Meten van de A2 factoren
 De testen moeten uitgevoerd worden in het brosse
gebied van het materiaal
 Door het bepalen van de juiste spanningen kan de A2
factor berekend worden
 Gemeten wordt de langzame scheurvorming

19. Invloed van kritische media
 Chemische aantasting
 Degradatie
 Afbraak van stabilisatoren
 Oplossen van “weekmakers”
 Fysische processen
 Spanningscorrosie
 Zwellen
 Oplossen

20. Chemische aantasting
 Afbreken van de keten
 Polymeerketens worden korter
 Materiaal wordt dus bros

21. Chemisch aantasten
 Carboniseren
 Ketens worden afgebroken
 Afgebroken ketens worden verder aangetast totdat er
alleen koolstof overblijft

22. Zwellen
 Zwellen is een fysisch proces
dat ook omkeerbaar is
 Kunststoffen zijn organische
materialen met ruimte tussen
de ketens
 Organische media worden
geabsorbeerd en liggen tussen
de ketens van de kunststof
 Volume van de kunststof wordt
groter
 Door uitdampen gaat het
volume weer omlaag

23. Zwellen
 Mechanische eigenschappen worden gewijzigd
 E-Moduul wordt lager
 Treksterkte wordt lager
 Uitzetting wordt hoger

24. Spanningscorrosie
 Spanningscorrosie ontstaat door een fysisch proces
beïnvloed door:
 Chemische eigenschappen van de kunststof
 Chemicaliën
 Mechanische spanning
 Temperatuur
 Tijd

25. Spanningscorrosie
 Mechanische belasting in combinatie met chemicaliën
 Materiaal: PP-H
 Chemie: salpeterzuur >37%
 Temperatuur: 50° C

26. Spanningscorrosie
 Spanningscorrosie door resterende spanningen
 Lasnaden
 Vervormingen
 Thermische uitzetting
 Stabiliteitsproblemen

27. Spanningscorrosie
 Spanningscorrosie is niet omkeerbaar
 De kunststof wordt niet aangetast
 De reactie (groeien van de scheur) is afhankelijk van
de temperatuur
 Geen lineaire scheurgroei maar volgens exponentiele
verhouding
 Langzame scheur groei ~ exp(−
𝐸 𝑎
𝑅∙𝑇
)

28. Spanningscorrosie meten
 Laboratorium
 Proefmonsters met lasnaad
 Proefmonster met en zonder lasnaad met gedefinieerde buiging
 Buigradius bepaalt de trekspanning aan de buitenkant
 Door variatie van de buigradius kan de maximaal toegestane
spanning bepaald worden voor iedere chemicalie en materiaal

29. Chemische bestendigheid in de praktijk
Aanpak van een “Sachverständiger” als
 het medium niet bekend is
 voor mengsels
 voor chemicaliën die niet in de laboratoria gehandhaafd
kunnen worden (veiligheid, etc.)
1. Proefmonsters in een kooi, in te hangen in een tank
2. Na bepaalde tijd worden meerdere proefmonsters weggenomen
en getest.
 Mechanisch testen
 Gewichts opname
 Scheuren
 Chemische eigenschappen

30. Beproeving volgens DIN 16888
of ISO 4033
 Volume
 Massa
 Mechanische eigenschappen
 Spanningscorrosie (alleen DIN)
 DSC, TGA, FT-IR
 Microscopie

31. Het bouwen van tanks en leidingen
voor kritische media
 “Sachverständigen” inschakelen
 Laten bepalen van de A2i- en A2- factoren
 Bepalen van de theoretische levensduur
 Bepalen van de herhalende beproevingen
 Kwaliteitsbewaking
 Testen / monitoren tijdens de productie
 Herkeuringen

32. Bedankt voor uw aandacht!
Mocht u nog vragen hebben kunt u
contact met ons opnemen via
info@nikk.nu