燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序的建立及驗(yàn)證

王建靈，王曉峰，俞統(tǒng)昌，楊小萌

（1. 西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安，710065 ； 2.西安武警工程大學(xué)，陜西 西安，710086）

國(guó)外在20世紀(jì)50年代就開(kāi)展了關(guān)于燃燒、爆炸危險(xiǎn)品的分級(jí)研究。聯(lián)合國(guó)編寫(xiě)了“關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū)”[1-2]，該建議書(shū)包括“規(guī)章范本”和“危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸分級(jí)程序和分級(jí)方法”兩個(gè)附件，將爆炸品（第1類危險(xiǎn)品）分為1.1～1.6共6個(gè)危險(xiǎn)等級(jí)，剔除了太危險(xiǎn)和太不敏感的爆炸性物質(zhì)及爆炸品。美國(guó)國(guó)防部制定的彈藥和爆炸品危險(xiǎn)性分級(jí)方法（TB700-2[3]）是美國(guó)軍用火炸藥危險(xiǎn)性分級(jí)的最權(quán)威的文件。2007年版將所有危險(xiǎn)性物質(zhì)分為9類，燃燒、爆炸危險(xiǎn)性物質(zhì)分為第1類。在第1類中將危險(xiǎn)性級(jí)別分為1.1～1.6級(jí)，其中1.2級(jí)還分為1.2.1、1.2.2和1.2.3共3個(gè)不同的等級(jí)，它是用來(lái)表征預(yù)定破片的作用，只用于美國(guó)國(guó)防部和能源部彈藥的貯存。北大西洋公約組織（NA TO）制定了“軍用彈藥和火炸藥分級(jí)的確定”標(biāo)準(zhǔn)（STANAG-4123）和“NATO關(guān)于軍用彈藥和爆炸物質(zhì)危險(xiǎn)性分級(jí)原理手冊(cè)”（NATO AASTP-1）。與聯(lián)合國(guó)的規(guī)定一樣，將軍用彈藥和爆炸物分為1.1～1.6級(jí)，對(duì)1.2級(jí)還進(jìn)一步進(jìn)行了分級(jí)（貯存次級(jí)體系），規(guī)定了要通過(guò)慢速烤燃、快速烤燃、子彈撞擊和殉爆等4項(xiàng)不敏感彈藥試驗(yàn)進(jìn)行鑒別[4]。

目前，國(guó)際上對(duì)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸基本上是遵循聯(lián)合國(guó)建議書(shū)的原則，依據(jù)具體情況進(jìn)行補(bǔ)充和修改。在制定燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)方法和分級(jí)程序時(shí)，也應(yīng)盡量采用這一建議書(shū)的主要規(guī)定以便和國(guó)際接軌，但是必須提出適合我國(guó)國(guó)情的科學(xué)的分級(jí)方法和分級(jí)程序。聯(lián)合國(guó)建議書(shū)分級(jí)的對(duì)象是運(yùn)輸過(guò)程中有可能發(fā)生燃燒爆炸危險(xiǎn)的貨物，除火炸藥及彈藥外，還包括大量可能具有爆炸危險(xiǎn)性的化工原料、工業(yè)產(chǎn)品和日用品，考慮到的刺激也主要是運(yùn)輸過(guò)程中的機(jī)械碰撞事故和火災(zāi)事故。本研究的主要任務(wù)是根據(jù)火炸藥在制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用全過(guò)程中的危險(xiǎn)性進(jìn)行分級(jí)，并兼顧其他有爆炸危險(xiǎn)的物品，其受到的刺激形式、刺激程度、危險(xiǎn)性遠(yuǎn)比運(yùn)輸過(guò)程嚴(yán)重和復(fù)雜[5]。

1 燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序的制定

在制定分級(jí)程序時(shí)，首先建立了聯(lián)合國(guó)規(guī)定分級(jí)的23種試驗(yàn)的全部試驗(yàn)裝置。補(bǔ)充新建了藥柱的撞擊感度、摩擦感度、靜電感度3項(xiàng)試驗(yàn)裝置，通過(guò)試驗(yàn)研究制定了合理的試驗(yàn)方法（標(biāo)準(zhǔn)草案），提出了燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)試驗(yàn)程序[6]。用這些試驗(yàn)裝置進(jìn)行了大量驗(yàn)證性試驗(yàn)，試驗(yàn)樣品包括軍用炸藥、工業(yè)炸藥、發(fā)射藥、推進(jìn)劑、爆炸性液體混合物等。在此基礎(chǔ)上提出了燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)方法和分級(jí)程序草案，和聯(lián)合國(guó)的分級(jí)程序比較，本程序有如下特點(diǎn)：

（1）增加了1.0級(jí)《很敏感的有整體爆炸危險(xiǎn)的物質(zhì)》的級(jí)別。對(duì)于感度高的物質(zhì)，聯(lián)合國(guó)的辦法是排除在第1類物質(zhì)之外，既認(rèn)為其不屬于可運(yùn)輸?shù)谋ㄆ?，而?duì)于為火炸藥生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用全過(guò)程制定的燃燒、爆炸品的分級(jí)，則不能采取這種辦法，因?yàn)椴还芨卸榷啻螅词瓜裣趸视湍菢用舾械奈镔|(zhì)也要生產(chǎn)、使用（制成產(chǎn)品）、運(yùn)輸（廠內(nèi)運(yùn)輸）和儲(chǔ)存（轉(zhuǎn)手庫(kù)）。對(duì)于這類物質(zhì)的辦法是建議增加一個(gè)1.0級(jí)，將感度特別高的物質(zhì)歸于這一類，在將來(lái)制定安全規(guī)程時(shí)，對(duì)這一級(jí)的物質(zhì)專門規(guī)定相應(yīng)的嚴(yán)格的安全措施。如對(duì)工房的存藥量、生產(chǎn)時(shí)使用的工具及設(shè)備的材料、接地情況、濕度等做嚴(yán)格的規(guī)定，禁止廠外運(yùn)輸和在天氣惡劣條件下的內(nèi)部運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)有專門通道，規(guī)定碼放高度、庫(kù)存藥量及安全防火距離等[7]。

（2）對(duì)于評(píng)定是否為很敏感的燃燒爆炸品的第3組試驗(yàn)（即聯(lián)合國(guó)試驗(yàn)系列3），增加了試驗(yàn)項(xiàng)目并提出選擇試驗(yàn)項(xiàng)目的規(guī)定。聯(lián)合國(guó)的試驗(yàn)系列3提出了粉末狀物質(zhì)熱安定性、撞擊感度、摩擦感度、對(duì)火燒的反應(yīng)4類試驗(yàn)項(xiàng)目。本研究又增加了藥柱的撞擊感度、摩擦感度、靜電感度共7類試驗(yàn)，并規(guī)定并不是對(duì)所有待定級(jí)物質(zhì)都要進(jìn)行這7類試驗(yàn)，而是可以根據(jù)待定級(jí)物質(zhì)的物理特性、使用條件等因素由承擔(dān)分級(jí)試驗(yàn)單位的專家或主管部門進(jìn)行取舍。如澆鑄型熱固性炸藥和澆鑄型復(fù)合推進(jìn)劑在制造前都是單組分的氧化劑、敏化劑、可燃物、粘合劑等，在制造后就成為一個(gè)均勻混合的整體，因此這類物質(zhì)只需進(jìn)行成型后的藥柱試驗(yàn)，而沒(méi)有必要進(jìn)行原材料的藥粉試驗(yàn)；而某些敏感物質(zhì)如起爆藥，在制造時(shí)都是小藥量分批制造，使用時(shí)也是小藥量（數(shù)十毫克）壓藥，根本不允許壓制成大藥量的藥柱，因此不能進(jìn)行大藥量的藥柱試驗(yàn)。

（3）對(duì)于火藥（推進(jìn)劑和發(fā)射藥）的分級(jí)提出了新的試驗(yàn)方法。按照聯(lián)合國(guó)的規(guī)定，對(duì)于通過(guò)爆燃起作用的物質(zhì)，先用點(diǎn)火器點(diǎn)火觀察是否產(chǎn)生爆炸，如不產(chǎn)生爆炸則用外部火燒試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)生的效應(yīng)，將其分為1.1～1.4級(jí)。按照這樣的方法，試樣大部分都是爆燃而很少發(fā)生爆轟的，因此大部分都定為1.2和1.3級(jí)，而傳統(tǒng)火藥的確是只爆燃而不爆轟，用雷管不能引爆，甚至利用大藥量炸藥的爆轟也不能將其引爆。但是從20世紀(jì)后期，國(guó)外開(kāi)始將RDX和HMX等高能炸藥加入到火藥中以提高火藥的能量，其中，高能炸藥的比例有的高達(dá)60%。含高能炸藥的火藥在武器型號(hào)中的應(yīng)用極大地提高了武器裝備的性能，但同時(shí)也引起了人們對(duì)其爆轟危險(xiǎn)性的關(guān)注，人們認(rèn)為火藥只燃燒而不會(huì)爆轟的認(rèn)識(shí)已經(jīng)過(guò)時(shí)了[8]。事實(shí)上，國(guó)外對(duì)火藥的危險(xiǎn)性進(jìn)行分級(jí)并不采用聯(lián)合國(guó)的方法，美國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直使用美國(guó)軍械實(shí)驗(yàn)室的大尺寸隔板試驗(yàn)（NOLLSGT）（國(guó)內(nèi)稱為標(biāo)準(zhǔn)隔板試驗(yàn)），以70片厚度為0.254mm（0.01in）的隔板作為區(qū)分1.1級(jí)推進(jìn)劑和1.3級(jí)推進(jìn)劑的一項(xiàng)重要試驗(yàn)[9]。美軍標(biāo)TB700-2也曾采用這一方法，但是進(jìn)一步的研究表明，對(duì)于目前發(fā)展的大型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，有的臨界直徑已超過(guò)了NOLLSGT的試樣尺寸，對(duì)于這樣的推進(jìn)劑，即使不加隔板也不會(huì)爆轟，將NOLLSGT試驗(yàn)作為推進(jìn)劑分級(jí)的唯一根據(jù)已不合適。

因此，在TB700-2 2007修訂版中做了修改，規(guī)定先用具有足夠起爆能力的雷管引爆，如不爆則再用點(diǎn)火器點(diǎn)火；同時(shí)，還規(guī)定了特別適用于固體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的3個(gè)備選方案，3個(gè)方案之一就是進(jìn)行輸出壓力為7GPa的隔板試驗(yàn)，試驗(yàn)樣品的直徑應(yīng)不小于臨界直徑，如爆轟則定為1.1級(jí)，如不爆轟則定為1.3級(jí)。因此，筆者規(guī)定對(duì)于火藥要進(jìn)行雷管感度試驗(yàn)和輸出壓力7GPa的隔板試驗(yàn)，隔板試驗(yàn)為兩種，即標(biāo)準(zhǔn)隔板試驗(yàn)（NOLLSGT試驗(yàn)）和大直徑（95mm）的EIDS隔板試驗(yàn)。為了確定采用哪一種隔板試驗(yàn)，還要測(cè)定試樣的臨界直徑。

2 典型推進(jìn)劑及炸藥的危險(xiǎn)性分級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證

燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序圖見(jiàn)圖1。

圖1 燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序Fig.1 Diagram of hazard classification procedures for combustible explosives and dangerous goods

圖1建立的燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序既囊括了聯(lián)合國(guó)制定的關(guān)于危險(xiǎn)品貨物運(yùn)輸?shù)姆旨?jí)程序，又包含了美國(guó)國(guó)防部（TB700-2）制定的關(guān)于彈藥和炸藥危險(xiǎn)性的分級(jí)。為了檢驗(yàn)本項(xiàng)目建立的燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序及相應(yīng)的分級(jí)方法是否合理，能否與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，選取了報(bào)道過(guò)危險(xiǎn)等級(jí)的推進(jìn)劑和炸藥，用圖1分級(jí)程序及相應(yīng)試驗(yàn)方法進(jìn)行分級(jí)。根據(jù)圖1分級(jí)程序?qū)?種樣品做試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目及分級(jí)見(jiàn)表1。

表1 3種典型火炸藥試樣試驗(yàn)項(xiàng)目及分級(jí)Tab.1 Test formula and classification results for three typical explosives

3 結(jié)論

（1）制定了科學(xué)的、系統(tǒng)的、適合我國(guó)國(guó)情的燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序和分級(jí)方法，擴(kuò)展了試樣適用范圍，全面系統(tǒng)地對(duì)3種典型火炸藥進(jìn)行危險(xiǎn)性分級(jí)，3種試樣危險(xiǎn)級(jí)別與文獻(xiàn)報(bào)道的級(jí)別一致，驗(yàn)證了本文制定的分級(jí)程序和分級(jí)方法能與國(guó)際接軌。

（2）本文制定的“燃燒、爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)程序及分級(jí)方法”與聯(lián)合國(guó)相比，燃燒、爆炸物質(zhì)增加了1.0級(jí)和1.6級(jí)，這對(duì)將來(lái)敏感性物質(zhì)和極不敏感性物質(zhì)在生產(chǎn)、運(yùn)輸和貯存過(guò)程中制定安全規(guī)程、安全措施、工房安全等級(jí)、存藥量及安全距離奠定了基礎(chǔ)。

[1]關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū) 規(guī)章范本[S].紐約和日內(nèi)瓦:聯(lián)合國(guó),2007.

[2]關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū) 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)[S].紐約和日內(nèi)瓦:聯(lián)合國(guó),2003.

[3]美國(guó)國(guó)防部彈藥和爆炸品危險(xiǎn)性分級(jí)程序 2007修訂版[S].二〇 四所,譯.西安:中 國(guó)兵器工業(yè)第二〇 四研究所,2009.

[4]國(guó)外不敏感彈藥危險(xiǎn)性評(píng)估試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].二〇 四所,譯.西安:中國(guó)兵器工業(yè)第二〇 四研究所, 2008.

[5]俞統(tǒng)昌,王曉峰,王建靈.火炸藥危險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)程序分析[J].火炸藥學(xué)報(bào), 2006,29(2):10-16.

[6]俞統(tǒng)昌，王曉峰，王建靈.燃燒爆炸危險(xiǎn)品分級(jí)方法和分級(jí)程序的研究[C]//揚(yáng)帆新征途 譜寫(xiě)新篇章—中國(guó)兵器工業(yè)第二〇 四研究所建所六十周年論文集.西安:中國(guó)兵器工業(yè)第二〇 四研究所,2008.

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