爆炸復(fù)合用炸藥的吸濕行為分析及控制措施

楊學(xué)山，李選明，王虎年

(西安天力金屬復(fù)合材料有限公司，西安 710201)

爆炸復(fù)合即大面積的層狀爆炸焊接，是一門新興的金屬加工手段，可以節(jié)省大量的稀有金屬，目前，已經(jīng)廣泛的用于國民生產(chǎn)。爆炸復(fù)合用炸藥是爆炸復(fù)合能否成功的關(guān)鍵，因此對爆炸復(fù)合用炸藥的研究就顯得尤為重要。目前關(guān)于炸藥水分的研究有很多［1-4］，但爆炸復(fù)合用炸藥不同于銨油、粉狀乳化炸藥等其他工業(yè)炸藥，它含有大量的惰性添加劑，這也使得其水分含量遠(yuǎn)超于其他工業(yè)炸藥，那么關(guān)于炸藥水分的很多研究應(yīng)用就無法用在爆炸復(fù)合用炸藥領(lǐng)域，因此對爆炸復(fù)合用炸藥在不同溫濕度下的吸濕作用進(jìn)行了探討，繪制出了其吸濕曲線，采用Origin 軟件擬合出水分含量對吸濕時間的吸濕方程，并提出了一些合理有效的控制措施。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

前爆炸復(fù)合用炸藥有很多種，但大多數(shù)都是由硝銨類炸藥加大量的惰性添加劑混配而成。因此選用最常用的硝銨類銨油炸藥和兩種惰性添加劑配置一種爆炸復(fù)合用炸藥進(jìn)行測量，下文簡稱1#炸藥，具體配比如表1。

1.2 試驗(yàn)方法

傳統(tǒng)的工業(yè)炸藥水分測量主要有真空烘箱法和水分測定器法［5］，前者主要針對不含有揮發(fā)性油類的粉狀工業(yè)炸藥，含有易揮發(fā)性油類的主要采用后者。但是爆炸復(fù)合用炸藥不同于其他工業(yè)炸藥，因其含有大量的添加劑，其感度低的多，因此可以采用水分快速分析儀。水分分析儀的原理與真空烘箱法原理相同，即通過加熱使水分蒸發(fā)，通過前后的質(zhì)量比即可知道試樣的水分含量。具體操作是將5 ～10 g 的試樣放入分析儀，設(shè)定溫度65℃，時間為auto 即自動模式，當(dāng)樣品在60 s 內(nèi)損失重量少于1 mg 時測試會自動停止，同時顯示試樣的水分含量。與傳統(tǒng)方法相比，快速水分分析儀有操作安全、簡便、準(zhǔn)確度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此本次試驗(yàn)采用水分快速分析儀進(jìn)行水分含量測量。根據(jù)各地不同季節(jié)的溫濕度變化，選定了表2 中3 個試樣，考慮到爆炸復(fù)合用炸藥裸露在空中才會發(fā)生吸濕行為，將各試樣裸露在空氣中，每30 min 測量一次水分含量。

表2 1#炸藥的測量條件

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

通過上述方法，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，繪制了各試樣的吸濕曲線。

圖1 1#炸藥在不同溫濕度下的吸濕曲線

通過Origin 軟件擬合出了0℃、相對濕度20%條件下的水分含量對吸濕時間的吸濕方程式(1)，15℃、相對濕度50%條件下的吸濕方程式(2)及溫度30℃、相對濕度75%的吸濕方程式(3)。

以上3 個方程式中，w 代表含水量，t 代表在空氣中的裸露時間。

從曲線和3 個吸濕方程中可以看出，溫濕度越大，爆炸復(fù)合用炸藥的吸濕速率越快、吸濕越嚴(yán)重，1#炸藥的吸濕是從硝酸銨的吸附作用開始的，由于固體顆粒表面的分子對空氣中水分子靜電引力，使得水分子被吸引，固體顆粒吸附的水分首先在表面形成1 層薄薄的飽和溶液層，這時吸濕就變?yōu)樗魵鈴臍庀?空氣)轉(zhuǎn)移到液相(固體物質(zhì)飽和溶液)的擴(kuò)散傳質(zhì)過程。根據(jù)擴(kuò)散傳質(zhì)過程的雙膜理論［6］，可以認(rèn)為1#炸藥的吸濕過程中，空氣中的水汽以分子擴(kuò)散的方式進(jìn)入飽和溶液主體，并隨著飽和溶液的滲透作用而進(jìn)入顆粒內(nèi)部。由于水分子向顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散作用較強(qiáng)，顆粒表面液膜厚度很小，所以在氣膜厚度一定的條件下，吸濕過程的速度決定于溫度及空氣的相對濕度，溫度、相對濕度越大，吸濕越快;反之，吸濕速度小。

3 水分含量的控制措施

如果爆炸復(fù)合用炸藥中含有過量的水分，勢必會降低炸藥的性能，進(jìn)而影響到爆炸復(fù)合的質(zhì)量［7，8］，根據(jù)上述試驗(yàn)的研究結(jié)果，本文提出了以下幾條控制措施:首先，要控制爆炸復(fù)合用炸藥中各組分的水分含量，一般其中的硝銨類炸藥水分含量比較穩(wěn)定，當(dāng)添加劑的水分含量過高時，應(yīng)烘干后使用。其次，由于爆炸復(fù)合用炸藥的混配時間較長，即爆炸復(fù)合用炸藥在空氣中的裸露時間較長，因此混配過程應(yīng)盡量選在一天中溫濕度較低時進(jìn)行，同時應(yīng)該改進(jìn)混配設(shè)備，以封閉性較好的設(shè)備為宜。最后是要控制爆炸復(fù)合過程，單次操作過程時間越短越好，同時應(yīng)將布藥工序放在最后進(jìn)行，以減少爆炸復(fù)合用炸藥在空氣中裸露的時間。

4 結(jié)論

快速水分分析儀，可以快速準(zhǔn)確的測量出爆炸復(fù)合用炸藥的水分含量，更適用于爆炸復(fù)合生產(chǎn)使用。環(huán)境溫度、空氣相對濕度越高爆炸復(fù)合用炸藥吸濕速度越快，因此在夏季應(yīng)該特別注意控制爆炸復(fù)合用炸藥中的水分含量。通過控制原材料的水分，減少爆炸復(fù)合用炸藥在空氣中的裸露時間，可以有效的控制爆炸復(fù)合用炸藥的水分含量。

［1］王文佑，云主惠. 工業(yè)炸藥［M］. 北京: 兵器工業(yè)出版社，1993.

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［4］陳紅，陶吉晨. 水分含量對粉狀銨梯炸藥殉爆的影響［J］.黑龍江科技信息，2004，7(3):18.

［5］鄭孟菊，俞統(tǒng)昌，張銀亮.炸藥性能及測試技術(shù)［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，1990.

［6］云主惠，夏澤平.硝酸銨的防潮與防結(jié)塊［J］.爆破器材，1988，2(3):5-11.

［7］王耀華.金屬板材爆炸焊接研究與實(shí)踐［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2007.

［8］史長根，王耀華.爆炸焊接邊界效應(yīng)的產(chǎn)生、發(fā)展和消除［J］.焊接技術(shù)，1998(2):1-4.