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炸药的感度及其测定方法

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:炸药在外界能量的作用下,发生爆炸的难易程度称为感度。表2-7实验测得几种常用炸药的爆发点2)炸药的火焰感度炸药在火焰作用下,发生爆炸变化的难易程度称为炸药的火焰感度。火焰雷管中的起爆药,是在火焰作用下引起爆炸的,所以对起爆药、火焰雷管和点火药要测定其火焰感度。因此上限大则炸药感度大,下限大则炸药的危险性大。我国普遍采用摆式摩擦仪来测定炸药的摩擦感度。判断是否爆炸的标准与撞击感度测试方法相同。

炸药的感度及其测定方法

炸药在外界能量的作用下,发生爆炸的难易程度称为感度。能够激发炸药发生爆炸变化的能量有热能、电能、机械能、冲击波能或辐射能等多种形式。通常根据外界作用于炸药能量的形式将炸药的感度分为若干类型,如热感度、火焰感度、撞击感度、摩擦感度、针刺感度、起爆感度等。

1.炸药的热感度

炸药的热感度是指炸药在热作用下发生爆炸的难易程度。热作用的方式主要有两种:均匀加热和火焰点火,习惯上把均匀加热时炸药的感度称为热感度,而把火焰点火时的炸药感度称为火焰感度。

1)热感度的表示——爆发点

炸药可以在温度足够高的热源均匀加热时发生爆炸。从开始受热到爆炸经过的时间称为感应期或延滞期。在一定条件下,炸药发生爆炸或发火时加热介质的温度称为爆发点或发火点。在一定实验条件下,使炸药发生爆炸时加热介质的最低温度称为最小爆发点。目前广泛采用一定延滞期的爆发点来表示炸药的热感度,常用的有5 min、1min或5 s延滞期的爆发点。

实验测得几种常用炸药的爆发点如表2-7所示。

表2-7 实验测得几种常用炸药的爆发点(K)

2)炸药的火焰感度

炸药在火焰作用下,发生爆炸变化的难易程度称为炸药的火焰感度。

火焰雷管中的起爆药,是在火焰作用下引起爆炸的,所以对起爆药、火焰雷管和点火药要测定其火焰感度。火焰感度测试方法目前都比较粗糙,最简单的一种是密闭火焰感度仪。

火焰感度用上、下限表示。上限:使炸药100%发火的最大距离(黑火药柱下端到炸药表面的距离)。下限:使炸药100%不发火的最小距离。下限表示炸药对火焰的安全程度。因此上限大则炸药感度大,下限大则炸药的危险性大。

对于起爆药,若比较其准确发火的难易程度,应比较其上限。从安全角度考虑应绝对避免和火焰接触。因此目前已不测定其下限。黑火药及几种常用起爆药的火焰感度如表2-8所示。

表2-8 黑火药及几种常用起爆药的火焰感度

2.炸药的机械感度

炸药在机械作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的机械感度。一般来说,对猛炸药、火药、烟火剂要求有低的机械感度,而对某些起爆药则要求有适当的机械感度。按机械作用形式的不同,炸药的机械感度相应地分为撞击感度、摩擦感度和针刺感度等。

1)撞击感度

撞击感度是指在机械撞击作用下,炸药发生爆炸的难易程度。它可以用落锤法和苏珊(Susan)试验测定。

常用的测定撞击感度的仪器是立式落锤仪,其结构如图2-11所示。它有两个固定的、互相平行且与地面垂直的导轨,重锤由钢爪或磁铁固定在不同的高度,通过解脱机构使重锤自由落下。常用的锤质量有10 kg、5 kg、2 kg。

图2-11 立式落锤仪的结构

1—抓放装置;2—分度尺;3—落锤;4—导柱;5—撞击装置;6—齿板;7—防回跳齿杆

测定时,炸药样品放到撞击装置的两个击柱中间,使重锤自由下落,撞在击柱上。受撞击的炸药凡是发生声响、发火、冒烟等现象之一均为爆炸。

撞击感度表示方法主要有以下3种:

(1)爆炸百分数。在一定锤重和一定落高条件下撞击炸药,以其爆炸概率(爆炸百分比)表示。测试时常用的条件为锤质量10 kg,落高25 cm,一组平行试验25次,平行试验两组,计算其爆炸百分数。若某些炸药爆炸百分数为100%,不易互相对比,则改用较轻的落锤,如5 kg或2 kg再进行测定。几种常用炸药的爆炸百分数如表2-9所示。

表2-9 几种常用炸药的爆炸百分数

(2)用50%爆炸的落高(称为特性落高或临界落高)表示炸药的撞击感度。普遍采用升降法测定,或者由感度曲线求得。几种常用炸药的50%爆炸落高如表2-10所示。

表2-10 几种常用炸药的50%爆炸落高

注:*A-3炸药成分为RDX91/蜡9;锤重2.5 kg,试样35 mg

(3)用上下限表示炸药的撞击感度。撞击感度的上限是指炸药100%发生爆炸时的最小落高,下限则是指炸药100%不发生爆炸时的最大落高。试验测定时先选择某个落高,再改变落高,观察炸药爆炸情况,得出炸药发生爆炸的上限和不发生爆炸的下限,以每次10个实验为一组。试验得出的数据可作为安全性能的参考数据。

2)摩擦感度

摩擦感度是指在摩擦作用下,炸药发生爆炸的难易程度。以摩擦作用作为初始冲能来引爆炸药的并不多,手榴弹中的拉火管是靠摩擦发火的。从安全的观点看,炸药在生产、运输和使用过程中经常会遇到摩擦作用,或是撞击和摩擦都有。因此,研究炸药的摩擦感度是很重要的。

我国普遍采用摆式摩擦仪来测定炸药的摩擦感度。摆式摩擦仪装置如图2-12所示。

图2-12 摆式摩擦仪装置

(a)摆式摩擦仪;(b)局部放大图
1—摆锤;2—击杆;3—导向套;4—击柱;5—活塞;6—炸药试样;7—顶板

摆式摩擦仪的基本原理是在施加静载荷的摩擦击柱间夹有试样,在摆锤打击下使上下击柱发生水平移动,以摩擦炸药试样观察爆炸与否。判断是否爆炸的标准与撞击感度测试方法相同。测定时将20 mg的炸药放在上下击柱间,用油压机通过活塞5将击柱4推出导向套,并紧压在顶板7上,以使炸药试样6承受一固定垂直压力P,压力大小由压力表读出。将摆锤臂悬挂成所需的摆角(一般悬挂成90°),打击在击柱2上,使上击柱滑动1.5~2 mm的水平距离,观察试样是否爆炸。平行试验25次,计算爆炸百分数。爆炸百分数越高,摩擦感度越大。表2-11列出了几种常用炸药的摩擦感度的数据。(www.xing528.com)

表2-11 几种常用炸药的摩擦感度的数据

3)针刺感度

针刺感度主要是指火帽和雷管两种火工品中起爆药或击发药在针刺作用下能否发火或爆炸的能力,试验的目的是检查火工品在针刺作用下的发火敏感度。

(1)针刺火帽感度。测定针刺火帽的针刺感度一般采用电落锤仪,试验用击针一般采用银亮钢丝制成,落锤重200±1 g或100±1 g,由电磁卡头中的卡销固定,如图2-13所示。

图2-13 针刺火帽感度电落锤仪装置示意图

试验时,将被测火帽放入辅助工具中,小心放入击针,然后将辅助工具放于落锤仪的导板上。接通电源,卡销松开,落锤垂直落下,碰击击针,使击针刺入火帽。取一定数量的火帽产品,以一定落高进行试验,可测定某一落高下的发火百分率。

(2)针刺雷管感度。针刺雷管感度试验的目的、方法和原理与针刺火帽的感度试验基本相同,但雷管的感度一般比火帽要高,所用的落锤重量常为52±1 g,如图2-14所示。

图2-14 针刺雷管感度试验装置示意图

试验前,把落锤调节到要求的高度,用卡销卡住。然后把铅板放于支架上,将雷管放于铅板的中心。关好防护门后,把击针通过导管轻轻地放到雷管上。试验时,将插销松开,落锤垂直下落碰击击针,使击针刺入雷管。

3.炸药的起爆感度

炸药的起爆感度是指猛炸药在其他炸药(起爆药或猛炸药)的爆炸作用下发生爆炸变化的能力,也称为爆轰感度。猛炸药对起爆药爆轰的感度,一般用最小起爆药量来表示,即在一定的实验条件下,能引起猛炸药完全爆轰所需要的最小起爆药量。最小起爆药量越小,则表明猛炸药对起爆药的爆轰感度越大;相反,最小起爆药量越大,则表明猛炸药对起爆药的爆轰感度越小。猛炸药的最小起爆药量的实验装置如图2-15所示。

图2-15 猛炸药的最小起爆药量的实验装置

1—导火索;2—固定夹;3—防护罩;4—雷管;5—铅板;6—钢管

实验的操作步骤如下:将1 g被测猛炸药试样用49 MPa的压力压入8#铜质雷管壳中,再用29.4 MPa的压力将一定质量的起爆药压入雷管壳中,最后用100 mm长的导火索装在雷管的上口。将装好的雷管放在防护罩内并垂直于ϕ40×4 mm的铅板上,点燃导火索引爆雷管。观察爆炸后的铅板,如果铅板被击穿且孔径大于雷管的外径,则表明猛炸药完全爆轰;否则,说明猛炸药没有完全爆轰。改变药量,重复上述实验,经过一系列的试验,可测定猛炸药的最小起爆药量。几种常用猛炸药的最小起爆药量如表2-12所示。

表2-12 几种常用猛炸药的最小起爆药量单位:g

从表2-12可以看出:同一起爆药对不同猛炸药的最小起爆药量不同,这说明不同的猛炸药对起爆药爆炸具有不同的爆轰感度。此外,不同的起爆药对同一猛炸药的起爆能力也不相同。这是由于起爆药的爆轰速度不同造成的,如果它的爆轰速度越大,且爆炸的加速期越短,即爆炸过程中爆速增加到最大值的时间越短,则起爆能力越大。雷汞和叠氮化铅的爆轰速度大致相同,约为4 700 m/s,但叠氮化铅形成爆轰所需要的时间要比雷汞短很多,因此,叠氮化铅的起爆能力比雷汞大很多,特别是在小尺寸引爆的雷管中两者的差别更明显。但是,如果在雷管直径比较大的情况下,叠氮化铅和雷汞的起爆能力基本相同。

对一些起爆感度较低的炸药,如铵油炸药、浆状炸药等,用少量的起爆药是难以使其爆轰的,这类炸药的起爆感度不能用最小起爆药量来表示,而只能用威力较大的中继传爆药柱的最小质量来表示。

应该指出,起爆药的起爆能力与被起爆平面的大小有很大的关系,随着被起爆面积的增加,起爆药的起爆能力可以在一定的范围内增大,最合适的起爆条件是:起爆药的直径d与被起爆装药的直径D相同,即d/D=1;否则,由于侧向膨胀能力损失过大,起爆能力将明显降低。

4.殉爆现象

炸药(主发药包)发生爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药(被发药包)爆炸的现象,称为殉爆。殉爆在一定程度上反映了炸药的起爆感度。主发药包爆炸时一定引爆被发药包的两药包的最大距离,称为殉爆距离。炸药的殉爆能力用殉爆距离表示,单位一般为cm。

研究殉爆的目的在于:一是确定炸药生产工作间的安全距离,为厂房设计提供基本数据;二是改进炸药的性质,提高在工程爆破时起爆或传爆的可靠性

殉爆距离是炸药的一项重要性能指标。在炸药品种、药卷质量和直径、外壳、介质、爆轰方向等条件都给定的前提下,殉爆距离既反映了被发装药的冲击波感度,也反映了主发装药的引爆能力,两者都与炸药的加工质量有关。殉爆距离的测定如图2-16所示。

图2-16 殉爆距离的测定

1—雷管;2—主发装药;3—被发装药;S—殉爆距离

影响殉爆距离的因素主要有:主发装药的药量及性质,被发装药的爆轰感度,惰性介质的性质,装药相互位置的影响。

1)主发装药的药量及性质

主发装药的药量、爆热、爆速越大,引起殉爆的能力就越大。这是因为主发装药的能量高、爆速大、药量多时,形成的冲击的压力和冲量大的缘故。总之,主发装药的起爆能力越大,引起殉爆的能力也越大。此外,主发装药的外壳对殉爆距离的影响也很大。例如,相同条件下钢壳的殉爆距离大于纸壳的殉爆距离。

2)被发装药的爆轰感度

被发装药的爆轰感度越大,越容易引起爆轰,所以殉爆距离就越大。被发装药的密度对殉爆距离也有很大的影响。殉爆距离随着被发装药密度的增加而呈线性下降。此外,被发装药的湿度越大,殉爆距离下降越多。

3)惰性介质的性质

惰性介质的性质对殉爆距离有很大影响,一般空气的殉爆距离最大,水、黏土、钢、砂依次显著减少。这是因为砂、土等介质衰减冲击波能量的能力很强,它们隔在装药之间时,使殉爆距离减少。因此在炸药仓库和某些危险性大的工房实验室周围,常常筑一道土围墙,这样可以大大缩小它们之间或它们与其他建筑物之间的距离,从而减少占地面积。

若主发装药和被发装药之间用管子连接起来,即使这种管子很不坚固,也会使殉爆距离大大增加。这是因为管道存在时,大大限制了产物的侧向飞散,同时冲击波和火焰也很容易沿着管道传播。因此在有爆炸危险的工序之间、工房之间、实验室之间不应该用一个通风总管道,而必须用单独的通风管道

4)装药相互位置的影响

当装药量不是很大的时候,装药的相互位置也产生一定的影响。

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