熊盟盟

(四川省宜賓威力化工有限責任公司，四川 宜賓 644600)

0 引言

隨著科學技術的不斷進步，高科技的發(fā)展給炸藥科學帶來了較大的變化，從國內外的有關文獻和專業(yè)學術會議的主題看炸藥研究和應用技術，基本上是圍繞著如何協(xié)調炸藥的能量及其釋放速度與安全性(感度/ 易損性) 這個主題展開的，并且強調在新的含能材料開發(fā)中，要把鈍感放在最先的位置，而不是追求最高的密度和能量[1]。

炸藥在生產、運輸、使用過程中，不可避免要發(fā)生機械撞擊、摩擦、擠壓等作用，機械感度的高低是決定炸藥能否安全使用的關鍵因素之一[2]。研究炸藥感度的影響因素，討論降低其機械感度的可能性，使其在使用過程中盡可能的安全可靠，這是本課題的研究目的之一。

1 試驗

機械感度是評價炸藥安全性的一個重要指標，機械感度包括撞擊感度、摩擦感度等，其影響因素較復雜。本課題主要以RDX 為主體的PBX 類含鋁炸藥為主要研究對象，分別測試其不同顆粒尺寸、不同形狀、不同狀態(tài)等條件下的撞擊感度和摩擦感度，通過爆炸百分數(shù)來判定炸藥對機械作用的敏感程度，并以此實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，對影響非理想炸藥的機械感度的因素進行討論與研究。

1.1 撞擊感度試驗

最常見的測定炸藥撞擊感度的儀器是立式落錘儀。炸藥放在兩個擊柱的中間，實驗時拉動鋼繩使鋼爪松開，錘就自由下落，撞擊在擊柱上，由火花、煙霧或聲響判斷炸藥是否發(fā)生爆炸[3]。撞擊感度的表示方法有很多種。有爆炸百分數(shù)法、上下限法、50%爆炸的特性落高法以及沖擊能方法等。目前國內對猛炸藥廣泛使用的是爆炸百分數(shù)表示法，對起爆藥廣泛使用的是上下限法。

爆炸百分數(shù)操作條件：在標準條件下(錘重10 kg，落高25 cm)，一些炸藥的爆炸百分數(shù)列于表1[4]。

表1 高猛炸藥的機械撞擊感度

1.1.1 試驗方法及原理

本課題所采用的試驗方法為GJB-772A-97 方法601.1，撞擊感度爆炸概率法。本方法適用于固體及漿狀炸藥，火藥撞擊感度的測定[5]。

1.1.2 試驗條件

根據(jù)試樣類型及感度高低選擇試樣“落錘質量—落高—藥量”測定條件為10.000±0.010 kg 落錘，250±1 mm 落高，50±1 mg 藥量。

1.1.3 試樣準備

本課題所做實驗主要針對同一配方炸藥的不同狀態(tài)，不同顆粒尺寸，不同形狀下的機械感度進行研究，總共包括固化前的漿狀、固化后的粉末狀、固化后的顆粒狀、固化后的小藥片狀四種試樣。

固化前漿狀試樣，用電子分析天平稱取一組50 mg±1 mg 的試樣，放于事先準備好的直徑為8 mm 的圓紙墊上。從取樣開始至測試完畢不超過1 h。

固化后的粉末狀試樣，將固化后的藥柱粉碎至粉末狀，先過40 目的篩，取其篩下物，將該篩下物再過60 目的篩，取其篩上物，得到0.200～0.450 mm 的粉末狀試樣，用電子分析天平稱取一組50±1 mg 的試樣。

固化后的顆粒狀試樣，將固化后的藥柱粉碎為大顆粒狀，用電子分析天平稱取一組50±1 mg 的試樣。

固化后的小藥片狀，將固化后的藥柱先去掉邊皮，沿澆注方向取樣，用切片機切成厚度為0.6～0.7 mm的藥片，再沖成直徑8 mm 的圓片(藥量約50 mg)。

另外，固化后的試樣在稱取完成后還需在40～50 ℃烘干4 h，或在50～60 ℃烘干2 h；烘藥期間適當翻動試樣。試樣烘干后應放在干燥器內在室溫下冷卻1～2 h 后方可使用。

1.1.4 試驗步驟

(1)對擊柱、擊柱套和底座進行預處理，選取合格的部件組成撞擊裝置，并用標準炸藥標定合格。以25 發(fā)為一組進行試驗。

(2)將稱取好的試樣小心地放入裝有下?lián)糁膿糁變?，盡量使試樣均勻的分布在下?lián)糁嫔?。藥片需要放在下?lián)糁闹醒氩课?，藥漿盡可能均勻的裝在擊柱套內的下?lián)糁嫔稀７湃肷蠐糁?，讓上擊柱輕輕與試樣接觸，但不能夠人為進行加壓。

(3)將裝好試樣的撞擊裝置放入鋼砧上的定位套內，使底座與鋼砧緊密接觸，確認安放妥當后，從規(guī)定高度放下落錘，讓落錘自由落下，與撞擊裝置發(fā)生碰撞并仔細觀察，記錄試樣變化情況，是否發(fā)生爆炸，對實驗結果進行詳細記錄，并將25 發(fā)試樣逐一重復以上操作。

1.1.5 撞擊試驗結果

以上四種試樣經試驗后，結果處理如表2 所示。

表2 撞擊感度試驗結果

1.2 摩擦感度試驗

炸藥在生產、運輸和使用過程中，經常會遇到承受摩擦作用的情況，在多大摩擦作用下會發(fā)生爆炸危險，需要有一個數(shù)量的概念。有些火工品(如手榴彈的拉火管)就是靠摩擦發(fā)火的，這就需要知道這類炸藥摩擦發(fā)火的可靠性[6]。

我國普遍采用擺式摩擦儀來測定炸藥摩擦感度。通過觀察試樣的爆炸的百分數(shù)來判定摩擦感度的高低。爆炸百分數(shù)愈高，摩擦感度愈高。

表3列出了幾種常用炸藥的摩擦感度數(shù)據(jù)[4]。

表3 常用炸藥的摩擦感度

1.2.1 試驗方法及原理

本課題所采用的試驗方法為GJB-772A—97 方法602.1，摩擦感度爆炸概率法。本方法適用于固體及漿狀火藥、炸藥摩擦感度的測定[5]。

1.2.2 試驗條件

根據(jù)試樣類型及感度高低選擇試樣 “擺角—表壓—藥量”測定條件為90±1°擺角，3.92±0.07 MPa表壓，20±1 mg 藥量。

1.2.3 試樣準備

本課題所做實驗主要針對同一配方炸藥的不同狀態(tài)，不同顆粒尺寸，不同形狀下的機械感度進行研究，總共包括固化前的漿狀，固化后的粉末狀，固化后的顆粒狀，固化后的小藥片狀四種試樣。

固化前漿狀試樣，用電子分析天平稱取一組20±1 mg 的試樣，放于事先準備好的直徑為8 mm 的圓紙墊上。從取樣開始至測試完畢不超過1.5 h。

固化后的粉末狀試樣，將固化后的藥柱粉碎至粉末狀，先過40 目的篩，取其篩下物，將該篩下物再過60 目的篩，取其篩上物，得到0.200～0.450 mm 的粉末狀試樣，用電子分析天平稱取一組20±1 mg 的試樣。

固化后的顆粒狀試樣，將固化后的藥柱粉碎為大顆粒狀，用電子分析天平稱取一組20±1 mg 的試樣。

固化后的小藥片狀，將固化后的藥柱先去掉邊皮，沿澆注方向取樣，用切片機切成厚度為0.55±0.05 mm 的藥片，再沖成直徑6 mm 的圓片(藥量約20 mg)。

另外，固化后的試樣在稱取完成后還需在40～50 ℃烘干4 h，或在50～60 ℃烘干2 h；烘藥期間適當翻動試樣。試樣烘干后應放在干燥器內在室溫下冷卻1～2 h 后方可使用。

1.2.4 試驗步驟

(1)對滑柱、滑柱套進行預處理，選取合格的部件組成摩擦裝置，并用標準炸藥標定合格。以25 發(fā)為一組進行試驗。

(2)將稱取好的試樣小心地放入裝有下滑柱的滑柱套內，盡量使試樣均勻的分布在整個滑柱面上，并輕輕地將上滑柱放進去。當試樣是藥片或藥漿時，可將藥片或稱量好的藥漿小心地放在擊柱套內的下滑柱上，藥漿裝好后需將紙片取出。

(3)將一套裝好試樣的摩擦裝置小心地放入摩擦儀爆炸室內的待測位置后，根據(jù)GJB-772A—97 方法602.1 的操作方法調節(jié)加壓裝置，加壓至試驗條件規(guī)定的壓力，按照規(guī)定擺角釋放擺錘撞擊擊桿，使上滑柱滑移一定距離。注意仔細觀察試樣受摩擦作用時發(fā)生的現(xiàn)象。記錄試樣變化情況，是否發(fā)生爆炸，對實驗結果進行詳細記錄，并將25 發(fā)試樣逐一重復以上操作。

1.2.5 摩擦試驗結果

以上四種試樣經試驗后，結果處理如表4 所示。

表4 摩擦感度試驗結果

2 實驗結果分析討論

2.1 實驗結果分析

通過對以上同一配方，不同狀態(tài)、不同形狀的四種試樣分別進行撞擊感度試驗和摩擦感度試驗后，由表2 和表4 的試驗結果看出，固化前的漿狀試樣的撞擊感度和摩擦感度都比較低，固化后的三種試樣相比較而言，藥片狀試樣的撞擊感度和摩擦感度最低，粉末狀試樣的撞擊感度和摩擦感度最高，四種試樣的兩種感度變化趨勢大體一致，因其配方一樣，故感度發(fā)生變化的原因只可能是試樣的狀態(tài)和形狀的改變，現(xiàn)對其分析如下：

本課題試驗試樣是經過高聚物粘結劑包覆降感后的炸藥，這種炸藥的包覆層能夠改善其與周圍組分間的絕緣性，增加與周圍組分間的結合力，提高產品的穩(wěn)定性，改變與周圍其他組分接觸的表面積，對機械感度有很大的影響[7]。當炸藥配方相同時，炸藥顆粒表面的包覆情況不同，炸藥的機械感度差別很大。

對應于以上四種試樣，固化前的漿狀試樣包覆效果較好，包覆比較均勻，且漿狀試樣的流散性好，試驗時，試樣在擊柱和滑柱之間可以很均勻的平鋪開，使得炸藥各點的受力情況一致，所以其撞擊感度和摩擦感度都比較低。而對比固化后的三種不同形狀的試樣的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)，試樣形狀越小，顆粒越細，撞擊感度和摩擦感度越高。聯(lián)系試樣準備時的情況(在將藥柱粉碎的過程中有白色粉末出現(xiàn)，切片時也偶爾可見，這種白色粉末應該是RDX 顆粒)，之所以出現(xiàn)這種結果應該是因為在粉碎藥柱時，對炸藥外面的高聚物粘結劑包覆層有所破壞，導致試樣中的炸藥顆粒包覆不均勻，炸藥晶粒表面有裸露的地方，在受到機械作用時，特別是撞擊作用下，首先受到沖擊作用的是撞擊感度敏感的RDX，并且試樣的形狀越小，粉碎的顆粒越細，其破壞情況越嚴重。于是本課題試驗試樣的機械感度出現(xiàn)粉末狀試樣＞顆粒狀試樣＞片狀試樣＞漿狀試樣的情況。

另外，試驗中爆炸的試樣其聲音都很大，且基本都有火花產生，撞擊感度試驗中更有擊柱套被炸裂，這說明試驗用炸藥的能量較高。

因此，本次試驗的試樣作為非理想炸藥的一種代表，其機械感度試驗結果很好地證明了非理想炸藥的高能低感。

2.2 實驗中的問題討論

炸藥的摩擦感度試驗，主要是研究試樣與金屬之間的摩擦。因此，要求試樣為一薄層，而用20 mg 試樣壓制的藥片往往鋪不滿滑柱工作表面。試驗中由于一部分滑柱工作面上沒有炸藥，在相同的擠壓應力下，必然使有炸藥部分的滑柱工作面上所承受的壓力增加，易引起試驗結果偏高。所以可以考慮，在用藥片狀試樣做摩擦感度試驗時，適當?shù)卦黾釉嚇铀幜俊?/p>

試驗中還發(fā)現(xiàn)在一次試驗后，特別是試樣爆炸后，其擊柱或者滑柱與試樣接觸的工作面會留下破壞痕跡，如果試驗時使用到這種工作面上有破壞痕跡的擊柱或滑柱，容易引起實驗結果偏高。因為這種破壞痕跡的存在使得擊柱或滑柱的工作面凹凸不平，導致炸藥各點受力不均，在試驗中引入額外的摩擦力，增加了熱點形成的概率。所以在進行撞擊感度和摩擦感度試驗時，應該特別注意擊柱和滑柱的選用，避免使用工作面有傷痕的擊柱和滑柱。

3 結語

(1) 高聚物粘結劑在炸藥顆粒的表面包覆越均勻，炸藥的降感效果越好。

(2)非理想炸藥在使用時應盡量避免破壞其包覆層，包覆層的破壞將直接導致炸藥的感度升高。

(3)非理想炸藥的機械感度較低，能量較高，具有高的能量利用率和使用安全性。