聯(lián)邦材料檢驗研究院致力于通過研究、開發(fā)、測試、分析、審核、建議與信息，提高技術(shù)和化學的安全性?！把鯕獍踩幚怼惫ぷ餍〗M是“化學安全工程”部的組成部分。在其位于柏林的實驗室，“氧氣安全處理”工作小組的研究人員負責在不同的壓力和溫度下測試不同材料和成分設計與氧氣的反應。
“氧氣安全處理”工作小組研究人員Thomas Brock和Thomas Tillack | ||
與氧氣的反應無法預知
“氧氣安全處理”工作小組研究人員Thomas Tillack說道：“任何設置采用的每種材料和每種成分與氧氣接觸之前應接受全面測試，以實現(xiàn)對氧氣的安全處理，這一點至關(guān)重要。某些材料和設計與大量氧氣發(fā)生的反應，可能非常劇烈，這是非常難以預料的。我們遇到過 這種情況：某些閥門在測試中性能良好，當有氧氣存在時，突然發(fā)生劇烈反應。通常，這是因某材料供應商的某些合金成分有微小變化或者內(nèi)部設計的幾何形狀有細微變化而造成的。如果使用時未加以檢查，如此細小的變換也可能帶來災難性后果?！?/p>
被細分的非金屬密封材料因氧氣壓力沖擊而點燃；可以通過熱順序，看見材料在容器內(nèi)與氧氣反應時的運動。 | ||
即使只有很小部分開始與氧氣發(fā)生反應，最終的結(jié)果也可能是毀滅性的的?！叭绻吵煞值囊恍〔糠珠_始反應，將造成升溫。這可能反過來使得其它部分也開始反應。由此，啟動了正反饋循環(huán)，破壞性可能非常大；隨著越來越多的部分開始燃燒，甚至會引起爆炸?！?/p>
紅外熱像儀的優(yōu)點
安全測試中所用的工具之一便是FLIR SC4000紅外熱像儀。Tillack解釋道：“確定材料或設備是否會與氧氣發(fā)生反應的主要標準之一是溫度上升與否。我們采用FLIR紅外熱像儀，執(zhí)行非接觸式溫度測量。測量溫度的其它方法有熱電偶傳感器和點溫儀，但是，如果與氧氣發(fā)生劇烈反應，熱電偶很容易被損壞；而點溫儀只能測量一個位置的溫度。熱像儀卻能為我們提供整個現(xiàn)場的溫度讀數(shù)。這就是我們之所以更喜歡使用紅外熱像儀的原因。”
氧氣壓力沖擊測試過程中，容器中的材料被曝于較快的增壓條件下，比如從環(huán)境壓力增加至300巴。 | 該閥門顯示氧氣壓力沖擊測試過程中的毀滅性的正反饋循環(huán)，這一測試中閥門受到損耗。毋庸置疑，客戶因其缺陷性設計而將其廢棄。 |
BAM氧氣安全處理工作小組所用的FLIR SC4000熱像儀含有由銻化銦（InSb）構(gòu)成的焦平面陣列（FPA），可以提供320x240像素分辨率以及13mK（0.013 °C）熱靈敏度條件下的熱圖像；它可以以432Hz的幀速率捕捉這些高對比度的熱圖像。通過視窗，可以提高幀速率。按照BAM要求，將熱像儀進行標定，使其準確測量高達1800℃的溫度。
FLIR SC4000紅外熱像儀，憑借較寬的溫度范圍、的熱靈敏度、較快的幀、及其功能豐富而且人性化的分析軟件，為安全測試的工具，能夠滿足BAM的所有需求。Tillack解釋道：“我們使用的軟件是ThermaCAM Researcher。它是一款由FLIR Systems提供的全面軟件解決方案，可用于分析我們記錄的速度較快的熱圖像畫面，它使得我們可以處理在記錄過程中捕捉的大量熱像儀數(shù)據(jù)。”
測定反應閾
通常，所謂的“壓力沖擊測試”會采用FLIR SC4000紅外熱像儀。測試材料細分為較小的片狀或顆粒狀，置于不銹鋼容器中，與加壓氧氣接觸。紅外熱像儀被用于檢測容器外表面的溫升?！笆褂眉t外熱像儀，可以檢測材料與氧氣發(fā)生化學反應而造成的溫升。在不同初始溫度和不同氧氣壓力下，實施這些測試，可以測定潛在的反應閾?！毖芯咳藛T為容器涂上輻射率較高的黑漆，以便能夠更好地利用FLIR紅外熱像儀。Tillack解釋道：“這使得我們可以更為準確地測量材料溫度?！彼姓J他為所得結(jié)果感到驚喜?！凹t外熱像儀顯示了數(shù)量驚人的細節(jié)。你甚至可以看見容器中被氧氣壓力沖擊吹散的燃燒顆粒的運動。”
測定技術(shù)材料在高壓氧氣中燃燒特性所需的測試設備—測試設置在不久的將來將包括含有紅外窗口的FLIR紅外熱像儀。 | 該氧氣成分顯示，在ASTM- G175測試中推進式點火沖擊下的較高點火熱靈敏度。 |
新的測試設置
據(jù)Tillack介紹，壓力沖擊測試的成功，使得BAM的應用數(shù)量增多?！拔覀冋趯嵤┮豁椥碌臏y試，用于測定某些金屬在加壓氧氣中的燃燒屬性。我們將某種材料的細棒懸于壓力室內(nèi)，采用由可以立刻與氧氣反應的材料制成的點，開始燃燒過程。溫升將使得測試材料也開始燃燒。”
通過ASTM- G175測試，研究氧氣成分在推進式點火沖擊條件下的點火熱靈敏度。點燃的材料被吹到氧氣成分中，且熱順序用于測定成分的反應劇烈程度。 | ||
當前，Tillack使用一臺閉路電視攝像機和三臺點溫儀，檢測燃燒行為以及反應經(jīng)過細棒的速度。但是，閉路電視(CCTV)攝像機被反應造成的閃光遮 擋，而點溫儀只能測定單點的溫度，提供信息太少，無法進行分析。因此，應在測試設置中安裝紅外窗口，允許使用FLIR熱像儀。“這將提供更為詳細的與金屬 材料在氧氣中的燃燒速度相關(guān)的信息，這是重要的評估標準?！?/p>
