DEUTSCHE NORM DIN 54837

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1 DEUTSCHE NORM DIN Dezember 2007 D ICS ; Prüfung von Werkstoffen, Kleinteilen und Bauteilabschnitten für Schienenfahrzeuge Bestimmung des Brennverhaltens mit einem Gasbrenner Testing of materials, small components and component sections for rail vehicles Determination of burning behaviour using a gas burner Examen des matériaux, petites pièces et sections des composants pour véhicules ferroviaires Détermination du comportement au feu avec brûleur Gesamtumfang 16 Seiten Normenausschuss Fahrweg und Schienenfahrzeuge (FSF) im DIN DIN Deutsches Institut für Normung e.v. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, Preisgruppe 10 nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut für Normung e.v., Berlin, gestattet. Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, Berlin

2 Vorwort Diese Norm wurde vom NA AA erarbeitet. Die Erstellung dieser Norm war im Rahmen der Erarbeitung von DIN notwendig geworden. Die Definition des Brenners mit Breitschlitzaufsatz aus der zurückgezogenen E DIN : wurde in diese Norm aufgenommen. Einleitung Das in dieser Norm festgelegte Prüfverfahren gestattet es, das Brennverhalten von Werkstoffen in Schienenfahrzeugen bei Beflammung mit einem Gasbrenner zu ermitteln. 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt ein Verfahren zur Bestimmung des Brennverhaltens von Werkstoffen und Bauteilen für Schienenfahrzeuge unter Einwirkung eines Gasbrenners mit Breitschlitzaufsatz fest. Sie dient zu ihrer Klassifizierung nach E DIN auf Brennbarkeit, Rauchbildung und Tropfverhalten. Zur Risikoeinschätzung bei Einwirkung von Zündquellen mit wesentlich abweichenden Zündbedingungen und höherer Zündenergie sowie zur Beurteilung des Brandverhaltens im Vollbrand ist das beschriebene Verfahren nicht geeignet. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). DIN , Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen Teil 1: Baustoffe Begriffe, Anforderungen und Prüfungen E DIN , Vorbeugender Brandschutz in Schienenfahrzeugen Teil 2: Brennverhalten und Brandnebenerscheinungen von Werkstoffen und Bauteilen Klassifizierungen, Anforderungen und Prüfverfahren DIN 50014, Klimate und ihre technische Anwendung Normalklimate DIN , Prüfung von Werkstoffen Brennverhalten von Werkstoffen Großer Brennkasten DIN 50055: , Lichtmessstrecke für Rauchentwicklungsprüfungen DIN 51622, Flüssiggase Propan, Propen, Butan, Buten und deren Gemische Anforderungen 2

3 DIN EN , Nichtrostende Stähle Teil 3: Technische Lieferbedingungen für Halbzeug, Stäbe, Walzdraht, gezogenen Draht, Profile und Blankstahlerzeugnisse aus korrosionsbeständigen Stählen für allgemeine Verwendung 3 Kurzbeschreibung des Verfahrens In einem Brennkasten nach DIN wird ein vertikal angeordneter Probekörper der Flamme eines Gasbrenners mit Breitschlitzaufsatz nach 4.1 ausgesetzt. Dabei werden die durch Brand zerstörte Länge des Probekörpers, die Nachbrenndauer, die Rauchentwicklung und das Tropfverhalten bestimmt. 4 Prüfgeräte und Prüfmittel 4.1 Brenner Gasbrenner nach Bild A.7 mit Breitschlitzaufsatz nach Bild A.8. Dieser Gasbrenner ist in Richtung des Probekörpers um 45 geneigt angeordnet. Er muss eine Führung zum horizontalen Verschieben gegen den Probekörper haben. Die Führung ist auf der Grundplatte nach 4.4 befestigt. Als Brenngas wird Propan nach DIN verwendet. 4.2 Brennkasten Es ist ein Brennkasten nach DIN zu verwenden. Beim Brennkasten nach DIN ist zusätzlich ein Gestänge zum Verschieben des Brenners von außen vorzusehen. An einer Brennkasteninnenwand ist mittig in 250 mm Höhe über dem Gitterrost ein Thermoelement angebracht, um die Temperatur der Brennkastenwand zu messen. 4.3 Lichtmessstrecke für Rauchentwicklungsprüfung Es ist eine Lichtmessstrecke nach DIN zu verwenden. 4.4 Probenhalterung Für plattenförmige Probekörper ist eine Probenhalterung nach Bild A.1 zu verwenden, die an einem Stativ auf der Grundplatte nach Bild A.2 befestigt wird. Anstelle der Stifte im Rahmen der Probenhalterung nach Bild A.1 ist auch eine andere Befestigungsart der Probekörper zulässig, wenn sichergestellt ist, dass die Kanten der Probekörper (mit Ausnahme der Unterkante) während der Versuchsdauer in ihrer Position fixiert bleiben. Die Probenhalterung für Kleinbauteile und nicht plattenförmige Probenkörper (z. B. Bauteilabschnitte) ist sinngemäß auszuführen. Die Grundplatte ist auf dem Gitterrost des Brennkastens nach DIN nach Bild A.3 anzuordnen. 4.5 Stoppuhr Stoppuhr, die es gestattet, die Zeit auf 1 s zu messen. 3

4 4.6 Maßstab Maßstab mit einem Skaleneinteilungswert von 1 mm. 5 Probenahme und Probenvorbereitung 5.1 Probenahme Aus plattenförmigen Erzeugnissen sind Probekörper mit den Maßen 190 mm 500 mm zu entnehmen. Die Dicke muss der Erzeugnisdicke entsprechen. Falls aus den Erzeugnissen Probekörper mit den obigen Maßen nicht entnommen werden können, sind Probekörperherstellung und -maße ebenso wie bei Kleinbauteilen und Bauteilabschnitten besonders zu vereinbaren, soweit in E DIN keine besonderen Festlegungen getroffen worden sind. 5.2 Probenvorbereitung Die Proben werden vor der Prüfung bis zur Massekonstanz, mindestens aber 48 h im Normalklima DIN /50-2 gelagert. Wenn unter anderen Bedingungen klimatisiert wird, ist dies im Prüfbericht anzugeben. 6 Durchführung 6.1 Einstellbedingungen Der Brennkasten nach DIN muss in einem Raum mit 15 C bis 35 C Raumtemperatur betrieben werden. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Abzugsrohr des Brennkastens wird auf (3,25 ± 0,25) m/s eingestellt. Die Temperatur an der Brennkasteninnenwand (siehe 4.2) darf vor Beginn jeder Einzelprüfung 35 C nicht überschreiten. Die Zuordnung des Brenners zum Probekörper muss Bild A.4 entsprechen. Zur Einstellung ist eine Lehre nach Bild A.5 zu verwenden. Der Massenstrom des Brenngases ist auf (1 005 ± 20) mg/min einzustellen. Dies entspricht einem Volumenstrom von (500 ± 10) ml/min unter Normbedingungen (0 C, hpa). Die Spülluft für die Lichtmessstrecke zur Rauchdichtemessung ist auf je 25 l/h für Messlichtgeber und Empfänger (insgesamt 50 l/h) einzustellen. 6.2 Messung Es sind jeweils 5 gleichartige Probekörper zu prüfen. Die Brennerflamme ist vor Versuchsbeginn zu zünden und der Brenner ruckfrei an den Probekörper nach Bild A.4 heranzuschieben. Die Beflammungsdauer beträgt 3 min, anschließend wird der Brenner zurückgezogen und der Probekörper weitere 2 min beobachtet. Nach insgesamt 5 min ist der Versuch beendet. Brennt der Probekörper noch, ist er sofort zu löschen. 4

5 6.3 Beobachtungen und Messwerte während des Versuchs Zeitpunkt der Entflammung der Probe; Größte Flammenhöhe in cm gemessen ab Flammenauftrefflinie (siehe Bild A.4) an der Probe und Zeitpunkt des Auftretens; Dauer des Nachbrennens; Glimmen, Zeitpunkt des Auftretens und Dauer; Abfallen oder Abtropfen brennender oder nichtbrennender Probenteile und die zugehörige Dauer des Weiterbrennens auf der Grundplatte der Probenhalterung; Rauchentwicklung: Maximalwert und Zeitpunkt des Auftretens sowie Integral über die Prüfdauer (5 min) in % min. Besondere Beobachtungen sind im Prüfbericht zu vermerken. Besondere Beobachtungen sind z. B. Aufplatzen, Beeinträchtigung des Versuches durch Verformung der Probe, Besonderheiten bei der Flammenausbreitung, Dämmschichtbildung, Durchbrennen und Durchschmelzen (siehe Anhang C). 7 Auswertung Die zerstörte Länge jedes Einzelprüfkörpers ist auf ganze cm mathematisch gerundet zu ermitteln. Sie ist die größte Länge zwischen der unteren und oberen Grenze des an der Oberfläche bzw. im Inneren verbrannten oder verkohlten Probenbereichs. Als zerstörter Bereich wird auch Durchschmelzen gewertet. Verfärbungen, Verrußungen und Gefügeänderungen wie Verziehen, Sintern, Schmelzen, Kräuselung der Randzone, Blasenbildung u. ä. bleiben außer Betracht. Um Verrußung feststellen zu können, werden die Proben nach der Prüfung abgewischt. Bei Proben mit schaumbildenden Feuerschutzmitteln bzw. schaumschichtbildenden Feuerschutzschichten für Holz und Holzwerkstoffe bleiben Veränderungen des Feuerschutzmittels durch Verkohlen unberücksichtigt. Zur Feststellung der zerstörten Länge des geschützten Werkstoffes werden die Schutzschichten entfernt (z. B. durch Abkratzen, Abwaschen). 8 Überprüfung der Einstellungen 8.1 Gasdurchfluss Der Gasdurchfluss ist laufend mit einem Massen- bzw. Volumenstrommesser zu messen. 8.2 Strömungsgeschwindigkeit im Abgasrohr Für die Überprüfung der Staudruckmesssonde zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit im Abgasrohr des Brennkastens nach DIN sind Vergleichsmessungen mit Messgeräten gleicher Güteklasse durchzuführen. 5

6 8.3 Prüfung mit dem Referenzkörper Das Niveau der thermischen Beanspruchung wird mit dem Referenzkörper nach Bild A.6 geprüft. Er besteht aus nichtrostendem Stahl X6CrNiTI1810 (Werkstoff-Nr ) nach DIN EN mit den Maßen 190 mm 500 mm 3 mm. Auf der Rückseite sind drei NiCr-Ni-Mantelthermoelemente, 1 mm Durchmesser in zwei Messebenen mit Silberlot eingelötet. Der Referenzkörper wird im Probenhalter nach Bild A.1 befestigt, jedoch ist durch metallische Distanzhülsen ein Abstand von 10 mm zum hinteren Probenhalter-Rahmen einzustellen. Mit diesem Referenzkörper werden die Einstellbedingungen überprüft. Hierzu wird der Referenzkörper über eine Zeit von 5 min beflammt. Nach 5 min Beflammung muss die Temperatur in der Messebene 1: 500 C ± 50 K und in der Messebene 2: 200 C ± 50 K betragen, wobei die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Messstellen der Messebene 2 nicht mehr als 30 K betragen darf. Werden die Grenzabweichungen überschritten, ist die Prüfapparatur zu überprüfen, z. B. hinsichtlich Einstellbedingungen, Dichtheit der Gasstrecke, Abmessungen und Sauberkeit. Anschließend ist ein weiterer Versuch mit dem Referenzkörper durchzuführen. 8.4 Häufigkeit der Überprüfungen Häufigkeit der Überprüfungen im Prüfbetrieb, siehe Tabelle 1. Tabelle 1 Häufigkeit der Überprüfungen Überprüfung Anforderungen Häufigkeit Brenngas Einbau des Prüfkörpers 6 Gasdurchsatz und Toleranz des Volumen- bzw. Massenstrommesser (Fehlergrenzen des Durchflussmessgerätes 2 %) Abstand Brenner zu Probe Sauberkeit des Brenners und des Breitschlitzaufsatzes Brenner Schlitzbreite des Aufsatzes: Mittelschlitz: (1 ± 0,2) mm Seitenschlitz: (1 ± 0,2) mm Referenzkörper Frischluft Lichtmessstrecke nach 5 min Beflammung sind folgende Temperaturen einzuhalten: Messebene 1: 500 C ± 50 K Messebene 2: 200 C ± 50 K, Temperaturdifferenz zwischen den Messstellen nicht mehr als 30 K Überprüfung der Staudruckmesssonde für die Strömungsgeschwindigkeit im Abgasrohr Einstellung der Beleuchtungsstärke und Kontrolle der Messgenauigkeit nach DIN 50055: , Abschnitt 4 vor jedem Versuch vor jedem Versuch vor jedem Versuch jeden Monat alle sechs Monate alle sechs Monate alle sechs Monate

7 9 Prüfbericht Im Prüfbericht sind unter Hinweis auf diese Norm anzugeben: a) Prüflabor; b) Datum der Prüfung; c) Name und Anschrift des Auftraggebers; d) Bezeichnung des Prüfgegenstandes; e) Genaue Beschreibung der Probe hinsichtlich Aufbau, Materialien, Aussehen, Form, Abmessungen (gegebenenfalls Skizze bzw. Foto beifügen) und Vorbehandlung; f) Beflammungsseite der Probe; g) Zeitpunkt der Entflammung der Probe in s; h) Größte Flammenhöhe in cm und Zeitpunkt des Auftretens in s; i) Dauer des Nachbrennens in s; j) Glimmen, Zeitpunkt des Auftretens und Dauer in s; k) Abtropfen oder Abfallen brennender oder nichtbrennender Probenteile; gegebenenfalls Dauer in s des Weiterbrennens auf der Grundplatte der Probenhalterung; l) Rauchentwicklung: Maximalwert und Zeitpunkt des Auftretens sowie das Integral der Rauchentwicklungskurve in % * min über die Versuchsdauer von 5 min; m) Länge des zerstörten Bereiches jedes Einzelprüfkörpers in ganzen cm, Mittelwert in cm mit einer Dezimalstelle; n) Gegebenenfalls Angabe, dass Probe gelöscht wurde; o) Angabe, ob Probe auf gesamter Dicke durchgebrannt bzw. durchgeschmolzen ist; p) Bemerkungen über besondere Beobachtungen während des Versuches, wie z. B. Beeinträchtigung des Versuchsablaufes durch Verformung der Probe. Anhang B zeigt ein Beispiel für einen Prüfbericht. 7

8 Anhang A (normativ) Probenhalterung, Probenanordnung, Referenzkörper, Brenner Maße in Millimeter Legende 1 Rändelschraube M6 2 U-Rahmen mit acht Stiften 3 U-Rahmen mit acht Bohrungen; fehlende Maße siehe Pos.-Nr. 1 8 Bild A.1 Probenhalterung

9 Maße in Millimeter Legende 1 Rändelschraube M6 2 Einschubschienen für Brennerhalterung Bild A.2 Grundplatte mit Stativ 9

10 Maße in Millimeter Legende 1 Gitterboden des Brennkastens 2 Grundplatte mit Stativ und Probenhalterung 10 Bild A.3 Position der Grundplatte im Brennkasten

11 Maße in Millimeter Legende 1 Brenner 2 Probenhalterung 3 Probe 4 Flammenauftrefflinie Bild A.4 Anordnung des Brenners zur Probe Maße in Millimeter Bild A.5 Einstelllehre für Proben zum Brenner 11

12 Maße in Millimeter Legende 1 NiCr-Ni-Mantelthermoelement, Außendurchmesser 1 mm mit hochschmelzendem Silberlot eingelötet 2 Werkstoff: Werkstoff-Nr , spannungsfrei geglüht 3 Messebene 2 4 Messebene 1 12 Bild A.6 Referenzkörper

13 Maße in Millimeter Legende 1 Brennerrohr 2 Brenngasdüse Bild A.7 Gasbrenner 13

14 Maße in Millimeter Legende a verlötet b Biegelinie 14 Bild A.8 Breitschlitzaufsatz

15 Anhang B (informativ) Beispiel für einen Prüfbericht Brennverhalten nach DIN Bericht Nr.: Datum: Prüflabor... Prüfer... Auftraggeber... Probenbezeichnung... Probenform... Probenabmessungen (Länge * Breite * Dicke) (... *... *...) mm Probenaufbau/Werkstoff(e) Beflammungsseite... Datum der Prüfung... Vorbehandlung... Entflammung der Probe nach [s] Nachbrenndauer der Probe [s] Glimmen Auftreten nach Nachglimmdauer Maximum Flammenhöhe erreicht nach [s] [s] [cm] Abfallen von Abfallen [ja/nein] Probenteilen brennend, Brenndauer [s] Rauchdichte: [s] Maximum [%] erreicht nach Integral [s] [%*min] Zerstörter Bereich Länge [cm] Probe wurde gelöscht [s] Durchbrennen/-schmelzen der Probe [ja/nein] Bemerkungen: Unterschrift Einzelwert für Probe Nr Mittelwert

16 Anhang C (informativ) Gleichmäßigkeit des Flammenbildes Die Gleichmäßigkeit des Flammenbildes kann mit Hilfe eines Fotos der Flamme bei senkrechter Stellung des Brenners überprüft werden. Die Grenze der blauen Zone sollte annähernd parallel zur Oberkante der Schlitzdüsenoberkante liegen. einer Beflammung von unfurnierten Holzspanplatten der Baustoffklasse B1 nach DIN über die Dauer von 30 s kontrolliert werden. Die Schädigung des Probekörpers (Flammenzeichnung) sollte hierbei symmetrisch zur Längsachse des Prüfkörpers sein. Ein Beispiel ist aus Bild C.1 ersichtlich. 16 Bild C.1 Beispiel für Schädigung einer Spanplatte nach 30 s Beflammung