Performance of elastomers for high-pressure applications

Titel in Übersetzung: Verhalten von Elastomeren in Hochdruckanwendungen

Bernd Christian Schrittesser

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Im Vergleich zu Metallen sind Polymere eine junge Materialklasse. Deswegen wird deren Verhalten in Anwendungs-Randbereichen nachwievor oft nur bedingt abgebildet und teilweise komplett vernachlässigt. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften elastomerer Werkstoffe werden diese in weiten Bereichen der Industrie, des Transports zu Land und zu See bis hin zur Anwendung im Bereich der Raumfahrt eingesetzt. Im Bereich der Erdöl und Erdgas Industrie kann ein spezieller Fehler, der sogenannte "Rapid-Gas-Decompression" Fehler, aufgrund der Auslagerung bei hohen Temperaturen, unterschiedlichen Gasen und hohen Drücke auftreten. Dieser Fehler führt im schlechtesten Fall zur kompletten Fragmentierung des eingesetzten Bauteils und zum Herunterfahren der gesamten Anlage. Um die Nachhaltigkeit und eine wirtschaftliche Materialentwicklung sicherzustellen, sind Untersuchungen zur Steigerung des Materialverständnisses unabdingbar. Aus diesem Grund, fokussiert sich die vorliegende Studie auf die Analyse des Materialverhaltens von Hydrierten Acrylnitrilbutadien-Kautschuk. Mittels der experimentellen Untersuchungen konnten zwei unterschiedliche Tendenzen studiert werden. Erstens, wurde der Einfluss des Acrylnitrilgehalts auf die mechanischen und bruchmechanischen Eigenschaften sowie den „Rapid-Gas-Decompression“ Fehler erforscht. Zweitens, konnte der Einfluss von Fehlstellen in der Polymermatrix durch Einbringen von Glaskugel untersucht werden. Zusätzlich konnte mit dieser Testserie die Auswirkung auf die mechanischen und bruchmechanischen Eigenschaften sowie auf den „Rapid-Gas-Decompression“ Fehler aufgezeichnet werden. Durch die Evaluierung unterschiedlicher bruchmechanischer Prüfaufbauten und verschiedener Prüfkörper, stellte sich der klassische Versuch zur Bestimmung der Weiterreißfestigkeit mittels Winkelprobekörper am geeignetsten für die Korrelation mit dem „Rapid-Gas-Decompression“ Fehler dar. Mittels unterschiedlicher Untersuchungen mit einem Autoklaven konnte auch der Einfluss verschiedener Testparameter aufgezeigt werden. Es wurden klare Tendenzen mit unterschiedlichen Sättigungsdrücken, verschiedenen Temperaturen und Gasen sowie variierenden Entlastungsgeschwindigkeiten gemessen. Aus den Ergebnissen mit den unterschiedlichen Materialien und Testmethoden, konnten abschließend Schädigungsmodelle aufgestellt werden, um somit das Wissen über das Materialverhalten der eingesetzten Materialien zu erweitern und eine mögliche Simulation des „Rapid-Gas-Decompression“ Fehler zu ermöglichen.
Titel in ÜbersetzungVerhalten von Elastomeren in Hochdruckanwendungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pinter, Gerald Gerhard, Beurteiler A (intern)
  • Major, Zoltan, Beurteiler B (extern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • HNBR
  • Rapid Gas Decompression
  • Versagen unter hohem Druck
  • Einfluss von Fehstellen

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