FiZİko-kimyasal özelliklerin belirlenmesinde kullanilan yöntemler
Yüklə 5,29 Mb.
|
A.14. PATLAYICI ÖZELLİKLER
Yöntem bize sert veya hamurumsu maddelerin alev etkisi (termal duyarlılık) veya sürtünme (mekanik uyarım duyarlılığı) veya darbe altındaki patlama riski hakkında şematik test sonuçları sağlar ya da sıvı maddelerin alev ve darbe etkisindeki patlama risklerini gösterir. Yöntem üç bölümden oluşur:
Yöntem bazı belli yaygın uyarıcıların patlama başlatma ihtimallerinin tayin edilebilmesi için veri sağlar. Metodun amacı maddelerin herhangi bir şart altında patlamasını sağlamak değildir. Yöntem maddelerin yönetmelikte belirtilmiş özel şartlar altında patlama tehlikesi (termal ve mekanik duyarlılık) gösterip göstermeyeceğini anlamak için uygundur. Yöntem belli sayıdaki uluslararası düzeyde genişçe kullanılan ve anlamlı sonuçlar veren düzenekler (1) üzerine kuruludur. Yöntemin kesin olmadığı kabul edilmiştir. Belirtilen düzeneğe alternatif olarak uluslararası kabul görmüş ve bu düzeneklerle yeterli derecede ilişkili sonuçlar veren düzenekler kullanılabilir. Testler gerçekleştirilirken maddelerin bilinen termodinamik özelliklerine (örneğin oluşma ve bozunma ısısı) ve/veya yapısal formüllerinde belirli reaktif grupların (2) bulunmamasından dolayı bu maddelerin hızlı bozunma ile ortaya ısı ve gazlar çıkartmayacakları (yani bu maddelerin patlama riski taşımamaları) gibi mantıksal kuşkular oluşmamalıdır. Sıvılar için sürtünme bazlı mekanik duyarlılık testine ihtiyaç yoktur.
Patlayıcı: Alev etkisi altında patlayabilen veya belirtilen düzenekler içinde darbeye veya sürtünmeye karşı hassas olan maddelerdir(ya da alternatif düzenekteki 1,3-dinitrobenzen’den daha fazla mekanik duyarlı olanlardır).
Sürtünme ve darbe yöntemleri için, 1,3 –dinitrobenzen0,5 mm elenmiş teknik kristalize ürün. İkinci seri sürtünme ve darbe testleri için sulu siklohekzanondan yeniden kristallendirilmiş, 250 µm’lık sıvı 150 µm’lık normal elenmiş ve 103+2 derecede (4 saat boyunca) kurutulmuş perhidro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin (RDX, hekzojen, siklonit –CAS (Chemical Abstract Service) (Kimyasal Kuramlar Servisi) 121-82-4).
Duyarlılığın üç testini uygularken güvenli koşulları sağlamak için ön-deneme testleri gereklidir.
Güvenlik nedenlerinden dolayı, asıl testler yapılmadan önce, çok küçük miktarda örnekler (takriben 10 mg) gaz alevinde hapsedilmeden ısıya maruz bırakılmalı, darbe için herhangi bir uygun düzenek kullanılmalı ve sürtünme için örse değecek şekilde çekiç veya herhangi bir biçimdeki sürtünme makinesi kullanılmalıdır. Buradaki amaç, madde özellikle de termal duyarlılık konusunda, çok duyarlı ve patlayıcı ise onu tespit etmek ve duyarlılık testlerini önceden belirlemektir; Böylece esas testler özel dikkat altında gerçekleştirilir ve test teknisyeninin yaralanması engellenir.
Bu yöntem maddenin, iki tarafı farklı çaplarda delik plakalarla kapatılmış bir çelik tüp içerisinde ısıtılmasıdır. Böylece maddenin hangi yoğun ısı ve tanımlanmış hapsedilme ile patlayacağı tayin edilir.
Bu yöntem belirlenmiş miktarda ağırlığın, belirlenmiş bir yükseklikten örnek maddeye atılmasını içermektedir.
Bu yöntem sert ve hamurumsu maddelerin standard yüzeyler arasında belirlenmiş bağıl ve yüklü hareketlerle sürtünmeye maruz bırakılmalarını içermektedir.
Belirtilmemiş.
Düzenek tekrar kullanılamaz çelik tüpün ve onun tekrar kullanılabilir kapatma cihazının (şekil 1) bir ısıtıcı ve koruyucu mekanizma içerisine yerleştirilmesinden oluşur. Her bir çelik tüp çelik levhadan derin çekilerek yapılır (bakınız Ek) ve 24 mm iç çap, 75 mm uzunluk ve 0,5 mm duvar kalınlığa sahiptir. Test tüplerin açık kenarlarına delikli plakaların yerleştirilmesine imkan vermek için kenarlar yapılmalıdır. Bu düzenek basınca dayanıklı ve merkezi delikli plakalar kullanır, bu plakalar iki parçalı cıvatalı bağlantı (somun ve yivli halka) ile tüpe sıkıca bağlanır. Somun ve yivli halka 800 dereceye kadar kıvılcım çıkartmayan krom-magnezyum çeliğinden imal edilir (bakınız EK-I). Delikli plakalar geniş bir delik çapı yelpazesinde ve 6 mm kalığında ısıya dayanıklı çelikten yapılır.
Normalde madde alındığı formunda test edilir ancak bazı durumlarda, örneğin madde preslenmiş, kalıplanmış ya da yoğunlaştırılmışsa öğütüldükten sonra test edilmelidir. Testte kullanılacak katı maddelerin materyal kütleleri iki aşamalı bir kurutma işlemi ile belirlenir. Boş, ağırlığı alınmış tüpe 9 cm3 madde konur ve dik kesiti boyunca 80 N gücünde sıkıştırma uygulanır. Güvenlik nedenlerinden dolayı ve bazı durumlarda maddenin basınçtan dolayı fiziksel formunun değiştiği görüldüğü hallerde diğer doldurma işlemleri uygulanabilir; Örneğin madde sürtünmeye duyarlıysa sıkıştırma uygun olmayabilir. Materyal sıkıştırmaya uygunsa tüpe daha fazla örnek madde ekleyip tepeden 55 mm kalıncaya kadar sıkıştırılır. Tüpü tepeden 55 mm seviyesine kadar dolduracak toplam kütle belirlenir sonra iki adet daha 80 N gücünde sıkıştırılmış fazlalık/eklenti eklenir. Örnek madde tüpün tepesine 15 mm kalıncaya kadar ya sıkıştırılır yada çıkartılır. İkinci kurutma işlemi ilk kurutmada belirlenmiş sıkıştırılmış hacmin üçte biriyle başlar ve iki adet 80 N ile sıkıştırılmış eklenti konur. Bütün materyal tüpün tepesine 15 mm kalacak şekilde eklenir veya çıkartılır. Bütün test denemeleri için ikinci kurutma işleminde belirlenen miktar kullanılır; doldurma üç eşit miktarda madde ile yapılır, her miktar 9 cm3 gelinceye kadar sıkıştırılır bunu yapmak için ne kadar güç gerekiyorsa uygulanır ( Bu işlem özel halkalar kullanılarak kolaylaştırılabilir). Sıvılar ve jeller, tüplere 60 mm yüksekliğe kadar doldurulur, bu esnada özellikle jellerin içinde boşluk kalmamasına dikkat edilir. Yivli halka alttan tüpe takılır, uygun delikli plaka eklenir ve molibden disülfür bazlı yağ ile yağlanmış somun takılır. Burada dikkat edilmesi gereken yivin, plakanın ve flanşın arasında tayini yapılan maddeden bulunmadığını kontrol etmektir. Isı, bir metre mesafedeki endüstriyel propan tüplerinin basınç regülatörüne (60 ile 70 mbar) bağlı bir manifold sayesinde eşit dağıtılmış (alev bekinden çıkan alevin görsel incelenmesi ile belirlendiği gibi) dört bek ile sağlanır. Alev bekleri test odasının etrafına şekil 1 deki gibi konumlandırılır. Dört bekin ortak propan tüketimi dakikada 3,2 litredir. Alternatif yakıt gazları ve bekler kullanılabilir ama ısıtma oranları şekil 3’ün belirttiği oranlarda olmalıdır. Bütün ısıtma düzeneklerinin ısıtma oranları periyodik olarak dibutil ftalat dolu tüpler kullanılarak şekil 3 deki oranlarla uygunluğu kontrol edilir.
Her bir test tüpünün parçalanmasına veya beş dakika boyunca ısıtılmasına kadar devam eder. Tüpün iki, üç veya daha fazla parçaya ayrılması ya da şekil 2 de tanımlandığı gibi bazı durumlarda ince metal şeritlerle birbirlerine hala bağlı kalan parçaların oluştuğu testler patlamaya neden olmuş kabul edilir. Çok az veya hiç parçalanma meydana gelmeyen testlerde patlama meydana gelmemiş kabul edilir. İlk olarak 6,0 mm çaplı delikli plakalarla üç testlik bir seri yapılır ve eğer patlama meydana gelmediyse 2,0 mm çaplı delikli plakalarla ikinci bir üç testlik seri yapılır. Bu iki test serisi esnasında patlama meydana geldiyse başka testler yapmaya ihtiyaç yoktur.
Yukarıdaki testler esnasında patlama meydana gelirse test sonucu pozitif kabul edilir.
Tipik bir düşen çekiç düzeneğinin temel bileşenleri, sağlam tabanı olan ve çelikten dökülmüş bir blok, örs, kolon, yönlendirici parçalar, düşüş yüksekliği göstergesi, serbest bırakma mekanizması ve bir örnek tutucudur. 450 mm (uzunluk)×450 mm (genişlik) ×60 mm (yükseklik) ölçülerinde dökme tabana sahip 230 mm (uzunluk) ×250 mm (genişlik) ×200 mm (yükseklik) ‘teki çelik bloğun üstüne, 100 mm (çap) ×70 mm (yükseklik) ölçülerindeki çelik örs vidalanır. Kaynaksız çekme çelikten yapılma tüp, çelik bloğun arkasına vidalanmış bir tutucu ile sağlama alınır. Düzenek dört vida ile 60 ×60 ×60 cm boyutlarındaki beton bloğa tutturulur, ama düzenekteki yönlendirici rayların kesinlikle dikey olması ve bırakma ağırlıklarının serbestçe düşmesi gerekmektedir. Sert çelikten yapılan 5 ve 10 kilogramlık ağırlıklar kullanılır. İki ağırlığın çarpma başları sertleştirilmiş çelikten yapılır, HRC 60’tan 63’e kadar ve minimum çapları 25 mm’dir. Test yapılacak örnek, biri diğerinin üzerinde duran iki eş desenli sert çelik silindirden oluşan darbe mekanizmasının arasına konur, bu silindirik mekanizma içi boş silindirik çelik yönlendirici halkanın içine konur. Sert çelik silindirlerin HRC sertlikleri 58’ten 65’e kadar, 10 (-0,003, -0,005) mm çapları, 10 mm yükseklikleri, cilalanmış yüzeyleri ve yuvarlatılmış köşeleri ( kavis yarıçapı 0,5 mm) vardır. Yönlendirici borunun dış çapı 16 mm, namlusunun cilalı ve çapı 10 ( + 0,005 +0,010 ) mm ve yüksekliği 13 mm olmalıdır. Darbe mekanizması çelikten yapılmış ( çapı 26 mm ve yüksekliği 26 mm) bir ara örsün ortasına dumanın kaçmasına izin veren delikleri olan bir halka ile monte edilir.
Örneğin hacmi, 40 mm3 yada alternatif düzeneklerde düzeneğin kapasitesine uyacak kadar olmalıdır. Katı cisimler kuru halde test edilmelidir. Bu maddeleri hazırlamak için:
Macun kıvamındaki malzemeler, mümkünse katı yapıda test edilmelidir ya da bazı özel durumlarda olduğu gibi içindeki sıvılar mümkün olan maksimum düzeyde uzaklaştırılmalıdır. Sıvı maddelerin testi yapılırken, iki çelik silindir arasında 1 mm boşluk bırakılmalıdır.
İlk seride altı test yapılır ve burada 10 kg kütle 0,40 m (40 J)’den bırakılır. Patlama sağlanırsa 5 kg’lik kütlenin 0,15 m (7,5 J) yükseklikten bırakıldığı sonraki 6’lı test serisine geçilmelidir. Diğer düzenekte örnekler, önceden belirlenmiş ve başarı sağlamış bir işlem (örneğin yukarı ve aşağı tekniği vs.) ile kıyaslanır.
Belirlenmiş darbe testi düzenekleri kullanılarak yapılan testler sırasında herhangi bir patlama (test malzemesi alevler içinde kalırsa ve/veya patlamaya benzer bir durum rapor edilirse) meydana gelmişse veya örnek alternatif test düzeneklerinde referans madde, 1,3-dinitrobenzen ve RDX’ten daha duyarlı çıktıysa test sonucu pozitiftir.
Sürtünme düzeneği dökme çelik taban üzerine yerleştirilmiş sürtünme cihazından oluşur. Bu cihaz sabit porselen pim ve hareketli porselen levha içermektedir. Porselen levha iki yönlendirici sayesinde hareket eden bir kızakta durur. Kızak bir elektrik motoruna, bir gergi çubuğuna, bir eksantrik kama ve porselen plakayı sadece bir kere öne ve arkaya doğru 10 mm götürecek vites kutusuna bağlıdır. Porselen pime, 120 ile 360 Newton arası güç yüklenebilir. Porselen plakalar, beyaz teknik porselenden (9 ila 32 m arası pürüzlülükte) 25 mm (uzunluk) ×25 mm (genişlik) ×5 mm (yükseklik) ebatlarında yapılır. Silindirik porselen pim de teknik beyaz porselenden 10 mm uzunluk ve 10 mm çapla yapılmıştır ve 10 mm kavis yarıçaplı sertleştirilmiş küre şeklinde ucu vardır.
Testte kullanılacak örnek 10 mm3 hacmindedir, diğer alternatif düzenekler kendi uygun hacimlerini kullanır. Katı maddeler kuru halde test edilir ve aşağıdaki gibi hazırlanır:
Macun kıvamındaki malzemeler mümkünse kuru halde test edilmelidir. Madde kuru yapıda hazırlanamıyorsa, macun (içindeki sıvılar mümkün olan maksimum düzeyde uzaklaştırılmış olarak) bir kalıp sayesinde 0,5 mm kalınlığında, 2 mm genişlikte ve 10 mm uzunlukta bir film oluşturulur ve bu sayede test edilir.
Porselen pim, örneğin üzerine test için getirilir ve yük uygulanır. Test yapılırken porselen plakadaki süngerimsi izler hareket yönüne tam ters doğrultuda kalmalıdır. Pimin maddenin üstüne yaslanması, yeterli miktarda test malzemesinin pimin tam altında olması ve porselen plakanın pimin altında doğru hareket etmesi çok önemlidir. Macunumsu malzemeler için 0,5 mm kalınlığında 2×10 mm’lik oyuk maddenin plakaya uygulanmasında kullanılır. Porselen plaka pimin altında öne ve arkaya doğru olan 10 mm’yi 0,44 saniyede kat etmesi gerekir. Plakanın bütün yüzeyleri ve pim sadece bir kere kullanılabilir; pim iki ucu ile iki deneme, porselen plakanın her bir tarafı üç deneme olmak üzere iki yüzeyide kullanabilir. Önce altı testlik bir seri 360 N’luk yükleme ile yapılır. Bu altı test esnasında olumlu bir durum yakalanırsa 120 N’luk yükleme ile altı testlik bir seri yapılmalıdır. Diğer düzeneklerde örnekler önceden belirlenmiş referans malzemeleri ile karşılaştırılır; bu da önceden kabul edilmiş işlem (örneğin yukarı ve aşağı tekniği vs.) ile yapılır.
Bu test için belirlenmiş sürtünme düzeneğiyle yapılan testlerin herhangi birinde en az bir kere patlama (test malzemesi alevler içinde kalırsa ve/veya patlamaya benzer bir durum olursa) meydana gelirse veya alternatif sürtünme test düzeneklerindeki denk ölçüt yerine getirilirse testlerin sonucu pozitif kabul edilir.
İlke olarak bir madde, termal, darbe yada sürtünme duyarlılık testlerinde pozitif sonuç verirse, yönetmeliğe göre bu maddenin patlama tehlikesi riski gösterdiği kabul edilir.
Bir test raporu aşağıdaki bilgileri içerir:
Test raporu, yanlış, anormal olduğu ya da örnek oluşturmadığı düşünülen her türlü sonuçtan bahsetmelidir. Eğer bir sonuç sayılmayacaksa, bunun için bir açıklama oluşturulmalı ve alternatif ve destekleyici testler belirtilmelidir. Anormal bir sonuca açıklama getirilemediği durumlarda, sonuç olduğu gibi kabul edilmeli ve sınıflandırmada kullanılmalıdır.
Ek-I Termal duyarlılık testi için malzeme teknik özelliği örneği(bakınız DIN1623) (1) Tüp: Malzeme teknik özelliği No 1.0336.505 g (2) Delikli plaka: Malzeme teknik özelliği No 1.4873 (3) Yivli halka ve somun: Malzeme teknik özelliği No 1.3817
Şekil 1: Termal duyarlılık test düzeneği (bütün boyutlar milimetre cinsinden)
 Patlama gerçekleşmemiş Patlama gerçekleşmemiş  Patlama gerçekleşmiş Patlama gerçekleşmiş  Patlama gerçekleşmiş Patlama gerçekleşmiş Şekil 2: Termal duyarlılık testi (parçalanma örnekleri)
Şekil 3: Termal duyarlılık testi için ısınma hızı kalibrasyonu Sıcaklık/zaman eğrisi dibutil ftalat’ın ( 27 cm3 ) kapalı (1,5 mm delikli plaka) bir tüp içerisinde 3,2 litre/dakika akışı olan propanla ısıtılması ile elde edilir. Sıcaklık tüpün kenarından 43 mm içeriye merkeze yerleştirilmiş ve kromel/alumel ısıl çitin içine yerleştirildiği 1mm çapında paslanmaz çelik termometre ile ölçülür. Isınma hızı 135 derece ile 285 derece arasında 185 ila 215 K/dakika olmalıdır.
Şekil 4 Darbe testi düzeneği (bütün boyutlar milimetre cinsinden)
 Şekil 4(Devam) Şekil 4c: Macunumsu veya toz halindeki malzemeler için darbe mekanizması (1) Çelik silindirler (2) Çelik silindirler için yürütücü halka (3) Silindirik yerleştirme halkası (a) Dikey kesit (b) Plan (4) Kauçuk halka (5) Sıvı malzeme (40 mm3) (6) Sıvı bulunmayan boşluk  Şekil 4d: Sıvı malzemeler için darbe mekanizması  Şekil 4e: Çekiç (Düşme ağırlığı 5 kg) (1) Süspansiyon tapası (2) Yükseklik işareti (3) Hizalama oluğu (4) Silindirik çarpışma başı (5) Geri tepme engelleyici Şekil 5: Sürtünme duyarlılık düzeneği
A.15. KENDİLİĞİNDEN TUTUŞMA SICAKLIĞI (SIVILAR VE GAZLAR)
Patlayıcı maddeler ve ortam sıcaklığındaki hava ile temaslarında kendiliğinden tutuşan maddeler, bu teste tabi tutulmamalıdır. Bu test işlemi, ortamda hava bulunduğunda sıcak yüzeyler tarafından tutuşabilen gazlar, sıvılar ve buharlar içindir. Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, yüzey malzemesi, daha büyük hacimli test kabı ve katalitik safsızlıkların varlığı ile oldukça düşürülebilir.
Kendiliğinden tutuşmanın derecesi, kendiliğinden tutuşma sıcaklığı ifadesi ile belirtilir. Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı test yönteminda belirtilen şartlar altında hava ile karışmış test maddesinin tutuştuğu en düşük sıcaklıktır.
Referans maddeler standardlarda belirtilmiştir (bakınız 1.6.3.). Referans maddelerin ana amacı test yöntemin yapılabilirliliğini zaman zaman kontrol etmektir ve ayrıca diğer yöntemlerden elde edilen sonuçlarla karşılaştırma yapılabilmesini sağlamaktır.
Yöntem, hapsedilmiş gazın, buharın veya içeriye enjekte edilen sıvının tutuşmasını sağlayan duvarın yüzeyindeki en düşük sıcaklığı tespit eder.
Tekrarlanabilirlik, kendinden tutuşma sıcaklıklarının dağılımına ve kullanılan test yöntemina bağlı olarak değişir. Duyarlılık ve seçimlilik, kullanılan test yöntemina bağlı olarak değişir.
Düzenek1.6.3.’de belirtildiği yöntemde tarif edilmiştir.
Test maddesinden bir örnek 1.6.3.’te belirtilen yöntemde tanımlanmıştır.
Bakınız IEC 79-4, DIN 51794, ASTM-E 659-78, BS 4056, NF T 20-037.
|
Sıcaklık (C°)
