火炸藥環(huán)境性能試驗(yàn)安全問(wèn)題的探索

葉文升，王青枝，陳興泉

（西安近代化學(xué)研究所，西安 710065）

環(huán)境試驗(yàn)是環(huán)境技術(shù)的一個(gè)重要的組成部分，它是考核各種環(huán)境條件下對(duì)產(chǎn)品的作用和影響。而火炸藥危險(xiǎn)品試樣的環(huán)境試驗(yàn)更為重要和復(fù)雜。多年來(lái)，完成了大量火炸藥危險(xiǎn)品的環(huán)境性能試驗(yàn)，對(duì)火炸藥樣品進(jìn)行環(huán)境性能試驗(yàn)涉及到的安全措施、安全防護(hù)、安全概念以及試驗(yàn)前的安全準(zhǔn)備等安全問(wèn)題進(jìn)行了分析、思考、總結(jié)。

1 火炸藥樣品的敏感度[1]

從火炸藥樣品的生產(chǎn)試驗(yàn)狀況出發(fā)，火炸藥藥劑的敏感度主要有熱感度和機(jī)械感度兩個(gè)方面，是生產(chǎn)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)管理的核心內(nèi)容。

1.1 火炸藥藥劑熱感度的表述

火炸藥藥劑的熱感度是指火炸藥藥劑在熱（直接加熱、高溫、熱輻射、電火花、火焰等）能作用下，發(fā)生爆炸變化的能力稱為火炸藥的熱感度，在實(shí)際使用上常以火炸藥藥劑的爆發(fā)點(diǎn)和火焰感度來(lái)表示，主要包括爆發(fā)點(diǎn)、火焰感度、最小引燃能量（最小引爆電流）和熱安定性等幾個(gè)概念。

而靜電火花感度也是一個(gè)熱感度概念，靜電放電火花的熱能，是引燃煙火藥、黑火藥、鞭炮藥發(fā)生爆炸的一個(gè)不可忽視的環(huán)境因素。靜電火花感度則常用引燃能量（焦?fàn)枺﹣?lái)表示。

可見(jiàn)，危險(xiǎn)品環(huán)境試驗(yàn)中靜電可能產(chǎn)生的危害不可忽視，消除靜電和防范措施必不可少。

1.2 火炸藥藥劑機(jī)械感度的表述

火炸藥藥劑在機(jī)械力作用下（沖擊、摩擦、針刺等）發(fā)生爆炸的能力，稱為機(jī)械感度。

一般用落錘實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)表示炸藥的沖擊感度，用摩擦感度擺或其形式的摩擦儀的試驗(yàn)結(jié)果表示炸藥的摩擦感度。

1）沖擊感度：火炸藥藥劑、煙花爆炸藥劑在沖擊和摩擦作用下發(fā)生爆炸的原因，是由于炸藥內(nèi)部產(chǎn)生了所謂“熱點(diǎn)”，也叫灼熱核。這些熱點(diǎn)的溫度超過(guò)了炸藥的爆發(fā)點(diǎn)，成為爆炸的初始中心。熱點(diǎn)的溫度一般在400～500℃，熱點(diǎn)的直徑一般為（10-5）cm～（10-3）cm，熱點(diǎn)持續(xù)時(shí)間（炸藥從加熱到爆炸的時(shí)間）約（10-5）s～（10-3）s。一般來(lái)說(shuō)，熱點(diǎn)的半徑越小，臨界溫度越高；炸藥的敏感度越低，臨界溫度越高。

2）摩擦感度：摩擦感度的測(cè)定，一般用摩擦感度擺或其他形式的摩擦儀進(jìn)行，是依照生產(chǎn)實(shí)踐中摩擦運(yùn)動(dòng)引發(fā)危險(xiǎn)物爆炸的機(jī)理，基本都是將受試的炸藥放在一可以滑動(dòng)硬物的平面下（如鋼板、鋼柱或石油等），加上一定壓力，再由另一擺錘，以某種高度下落時(shí)失去此硬物作相對(duì)滑動(dòng)，從而引起炸藥爆炸，就此得出在某種壓力與擺錘的高度下，發(fā)生摩擦爆炸的爆炸百分率。

1.3 火炸藥藥劑感度的影響因素

火炸藥藥劑感度的影響因素主要包括溫度、物理狀態(tài)、結(jié)晶粒子的大小、密度和雜質(zhì)等因素。其中，溫度主要考慮火炸藥生產(chǎn)使用儲(chǔ)存過(guò)程中的外圍環(huán)境因素，而物理狀態(tài)、結(jié)晶粒子的大小和密度則是火炸藥產(chǎn)品制作工藝配方所決定的。另外，雜質(zhì)就是炸藥中摻雜的惰性物質(zhì)，炸藥感度會(huì)發(fā)生巨大變化，雜質(zhì)主要影響炸藥的機(jī)械感度。雜質(zhì)又分為敏化劑和鈍化劑，敏化劑為了提高炸藥感度，鈍化劑為了減低炸藥感度。

可以看出，火炸藥樣品一旦生產(chǎn)成型，其物理狀態(tài)、結(jié)晶粒子的大小、密度以及雜質(zhì)類型和含量都是確定的。對(duì)于配方?jīng)Q定的高敏感度火炸藥樣品，環(huán)境試驗(yàn)前要組織技術(shù)專家確定環(huán)境試驗(yàn)方法、試驗(yàn)藥量，最主要的是試驗(yàn)藥量，一定從小藥量開(kāi)始摸索試驗(yàn)，然后放大試驗(yàn)。試驗(yàn)前進(jìn)行試驗(yàn)安全分析，編寫(xiě)安全分析報(bào)告，召開(kāi)安全評(píng)審會(huì)議。試驗(yàn)期間要特別細(xì)心、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)，做好原始記錄，積累原始數(shù)據(jù)。

而溫度既是內(nèi)因也是外因，炸藥外圍溫度或內(nèi)部溫度升高，各種感度毫無(wú)例外地會(huì)增高，當(dāng)溫度接近炸藥的爆發(fā)點(diǎn)時(shí)，很小的外界作用就可以引起爆炸。如黑火藥，隨溫度的上升敏感度也隨之提高，40℃以上時(shí)，黑火藥對(duì)任何外界沖擊作用都很敏感。氣候環(huán)境試驗(yàn)時(shí)火炸藥承受的主要是外部溫度，因此，對(duì)于火炸藥在進(jìn)行高溫試驗(yàn)或高溫高濕試驗(yàn)期間不得隨意打開(kāi)試驗(yàn)箱箱體門(mén)，或近距離內(nèi)避免各種撞擊振動(dòng)，防止高溫試驗(yàn)、高溫高濕試驗(yàn)期間發(fā)生意外燃燒或爆炸事故，造成人員傷亡。

2 不同環(huán)境性能試驗(yàn)對(duì)火炸藥樣品的安全準(zhǔn)備

2.1 氣候環(huán)境性能試驗(yàn)更關(guān)注火炸藥樣品的熱感度

2.1.1 氣候環(huán)境性能試驗(yàn)的特點(diǎn)

氣候環(huán)境性能試驗(yàn)包括高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、高低溫循環(huán)試驗(yàn)、溫度沖擊試驗(yàn)、高溫高濕試驗(yàn)、鹽霧腐蝕試驗(yàn)、低氣壓（高度）試驗(yàn)等。

氣候環(huán)境性能試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)試驗(yàn)要求的高溫、高熱，溫度劇烈變化等情況，也可能會(huì)發(fā)生意外情況，如高溫、高熱，溫度劇烈變化或失控現(xiàn)象。

2.1.2 氣候環(huán)境性能試驗(yàn)前的安全準(zhǔn)備

在環(huán)境試驗(yàn)室環(huán)境下，氣候環(huán)境性能試驗(yàn)樣品有火炸藥成品、散藥、裸藥柱等，針對(duì)火炸藥樣品外觀特點(diǎn)及性能特點(diǎn)，在進(jìn)行氣候環(huán)境性能試驗(yàn)前，首先送樣方技術(shù)人員與試驗(yàn)方技術(shù)人員協(xié)商確定試驗(yàn)方案，其中最主要的是試驗(yàn)方法和試驗(yàn)藥量限制；其次必須了解清楚危險(xiǎn)品藥劑的熱感度，主要有爆發(fā)點(diǎn)、火焰感度、最小引燃能量（最小引燃電流）、靜電火花感度和熱安定性，其中最主要關(guān)注的是爆發(fā)點(diǎn)和熱安定性指標(biāo)，要求試驗(yàn)中搬運(yùn)、裝配危險(xiǎn)品樣品的人員輕拿輕放、減少碰撞、摩擦、防止意外跌落；另外針對(duì)危險(xiǎn)品對(duì)靜電火花敏感等特點(diǎn)，要求試驗(yàn)人員在接觸火炸藥危險(xiǎn)品必須進(jìn)行靜電放電，觸摸釋放靜電門(mén)簾或靜電球釋放身體可能攜帶的靜電，預(yù)防事故。

對(duì)于在研制的新型火炸藥樣品必須謹(jǐn)慎，從小藥量開(kāi)始進(jìn)行探索試驗(yàn)，嚴(yán)禁首次就進(jìn)行大藥量、成型產(chǎn)品的氣候環(huán)境性能試驗(yàn)，因?yàn)榇笏幜?、成型產(chǎn)品發(fā)生燃燒或爆炸的威力要遠(yuǎn)大于散藥或小試樣。

一般熱感度是對(duì)火藥而言，熱感度非常復(fù)雜，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。例如，炸藥在75℃以下的溫度環(huán)境下是比較安全的，而火藥則不同，且火藥較炸藥敏感，但是火藥一般發(fā)生燃燒，也有可能轉(zhuǎn)為爆轟，而炸藥一旦發(fā)生事故即為爆炸事故，破壞威力或傷害性更大。因此，火藥或推進(jìn)劑等樣品進(jìn)行氣候環(huán)境性能試驗(yàn)時(shí)要格外小心認(rèn)真，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)試驗(yàn)操作規(guī)程。

2.2 力學(xué)環(huán)境性能試驗(yàn)更關(guān)注火炸藥樣品的機(jī)械感度

2.2.1 力學(xué)環(huán)境性能試驗(yàn)的特點(diǎn)[2]

力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)是指模擬振動(dòng)、沖擊、碰撞、恒加速度、搖擺等力學(xué)環(huán)境或是重現(xiàn)上述力學(xué)環(huán)境條件影響的試驗(yàn)。其目的是確定產(chǎn)品經(jīng)受力學(xué)環(huán)境條件的適應(yīng)性以及評(píng)價(jià)其結(jié)構(gòu)的完好性（包括研究其動(dòng)態(tài)性能）。力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)主要有現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和人工模擬試驗(yàn)，而人工模擬試驗(yàn)亦稱試驗(yàn)室試驗(yàn)，本文講述試驗(yàn)室情況。

國(guó)內(nèi)外力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)，常見(jiàn)的有：正弦振動(dòng)試驗(yàn)、隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)、調(diào)制正弦振動(dòng)試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、碰撞試驗(yàn)、離心恒加速度試驗(yàn)、搖擺試驗(yàn)、傾跌與翻到試驗(yàn)、彈跳試驗(yàn)、撞擊試驗(yàn)、自由跌落試驗(yàn)等等。

2.2.2 力學(xué)環(huán)境性能試驗(yàn)前的安全準(zhǔn)備

在環(huán)境試驗(yàn)室環(huán)境下，力學(xué)環(huán)境性能試驗(yàn)樣品一般是火炸藥成型產(chǎn)品或樣品，火炸藥樣品是被裝配或直接注裝在一個(gè)金屬殼體內(nèi)，在針對(duì)火炸藥樣品外觀特點(diǎn)及性能特點(diǎn)，在進(jìn)行力學(xué)環(huán)境性能試驗(yàn)前，首先送樣方技術(shù)人員與試驗(yàn)方技術(shù)人員協(xié)商確定試驗(yàn)方案，其中最主要的是試驗(yàn)藥量限制、試驗(yàn)方法和試驗(yàn)方案。然后必須了解清楚危險(xiǎn)品藥劑的機(jī)械感度，主要有摩擦感度、撞擊感度、沖擊感度、槍擊感度等，對(duì)于機(jī)械感度較高的樣品一定要單獨(dú)編寫(xiě)環(huán)境性能試驗(yàn)試驗(yàn)大綱或操作程序，試驗(yàn)時(shí)危險(xiǎn)品必須指定專人負(fù)責(zé)搬運(yùn)、裝卸、安裝和管理。

對(duì)于在研制的新型火炸藥樣品必須謹(jǐn)慎試驗(yàn)，從小藥量開(kāi)始進(jìn)行探索試驗(yàn)，嚴(yán)禁首次就進(jìn)行大藥量的力學(xué)環(huán)境性能試驗(yàn)，且樣品若是裸藥柱，必須另行加工殼體，且嚴(yán)格裝配，力學(xué)試驗(yàn)過(guò)程中避免發(fā)生藥柱與殼體之間的相對(duì)移動(dòng)，造成摩擦點(diǎn)火，引起事故。

一般而言，摩擦感度、撞擊感度小于40%均為合格，大于40%則該炸藥的機(jī)械感度較高，力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)時(shí)要求多方面考慮，以此來(lái)指導(dǎo)環(huán)境試驗(yàn)工作。

總之，不論是氣候環(huán)境性能試驗(yàn)還是力學(xué)環(huán)境性能試驗(yàn)，危險(xiǎn)品環(huán)境試驗(yàn)前要進(jìn)行一般安全教育和專項(xiàng)安全培訓(xùn)，一般安全教育包括：對(duì)參試人員進(jìn)行相關(guān)安全培訓(xùn)和安全教育、檢查所有安全設(shè)施的有效性、安全防護(hù)和勞動(dòng)護(hù)具到位有效、事故應(yīng)急、逃生技能等；專項(xiàng)安全培訓(xùn)包括明確試驗(yàn)內(nèi)容、了解待試危險(xiǎn)品相關(guān)性能參數(shù)、編寫(xiě)試驗(yàn)大綱、試驗(yàn)安全評(píng)審等，另外，要合理進(jìn)行人員分工、職責(zé)劃分、做好試驗(yàn)原始記錄、危險(xiǎn)品出入登記、儀器設(shè)備使用記錄等等，嚴(yán)格執(zhí)行試驗(yàn)大綱，確保危險(xiǎn)品環(huán)境性能試驗(yàn)的順利完成。

3 火炸藥樣品環(huán)境性能試驗(yàn)的安全問(wèn)題

火炸藥樣品進(jìn)行環(huán)境性能試驗(yàn)?zāi)康脑谟诳己藰悠穼?duì)某種環(huán)境條件的承受能力，考核經(jīng)受環(huán)境試驗(yàn)后試品性能和表征其性能的參數(shù)的變化，可見(jiàn)，危險(xiǎn)品在環(huán)境試驗(yàn)中性能或表征其性能的參數(shù)發(fā)生變化會(huì)引起一定的危險(xiǎn)，環(huán)境試驗(yàn)期間必須考慮防護(hù)、防爆和隔爆措施。

3.1 火炸藥樣品防爆措施

火炸藥樣品不論是進(jìn)行什么試驗(yàn)，都必須遵守嚴(yán)格的操作規(guī)定和操作方法，環(huán)境性能試驗(yàn)一般接收的是固體成型樣品，應(yīng)嚴(yán)格遵守送樣、取樣、搬運(yùn)、安裝等各自相關(guān)的安全防護(hù)措施規(guī)定：

1）一次試驗(yàn)中嚴(yán)禁超量送樣，送樣必須采用規(guī)定的搬運(yùn)器具或車輛；

2）火炸藥危險(xiǎn)品進(jìn)入環(huán)境實(shí)驗(yàn)室前，搬運(yùn)人員或接觸人員必須首先觸摸除靜電門(mén)簾或靜電釋放球，釋放自身靜電；

3）試驗(yàn)期間樣品搬運(yùn)，輕拿輕放，防止發(fā)生摩擦、碰撞、跌落；

4）試驗(yàn)裝配期間，禁止用金屬或較重的物件敲打火炸藥危險(xiǎn)樣品；

5）火炸藥危險(xiǎn)品不得在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)間內(nèi)隔夜存放，短期內(nèi)可就近存放在轉(zhuǎn)手庫(kù)，試驗(yàn)結(jié)束及時(shí)取走樣品。

根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際情況，完善或增加對(duì)火炸藥危險(xiǎn)品樣品的安全防護(hù)措施規(guī)定。

3.2 火炸藥樣品環(huán)境性能試驗(yàn)防爆隔爆措施

火炸藥樣品在進(jìn)行環(huán)境性能試驗(yàn)時(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室必須是防爆工房，且試驗(yàn)藥量必須符合工房的防爆藥量和等級(jí)，不得超量進(jìn)行環(huán)境性能試驗(yàn)。

防爆工房有嚴(yán)格的定員定量規(guī)定，我們現(xiàn)有的環(huán)境實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)等級(jí)為XX級(jí)、危險(xiǎn)品定量為XXkgTNT當(dāng)量、實(shí)驗(yàn)室定員XX人，即危險(xiǎn)品的試驗(yàn)量乘以該危險(xiǎn)品的威力系數(shù)乘積不得大于XXkgTNT當(dāng)量、參試人員總數(shù)不得超員。

危險(xiǎn)品安裝在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室防爆間內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)上或試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行，采用隔離操作或遠(yuǎn)程控制完成試驗(yàn)內(nèi)容，包括試驗(yàn)檢測(cè)、試驗(yàn)控制、試驗(yàn)測(cè)量等。

危險(xiǎn)品環(huán)境試驗(yàn)期間不得隨意打開(kāi)防爆間防爆門(mén)，閑雜人員不得靠近試驗(yàn)場(chǎng)所。

高溫試驗(yàn)、高溫高濕試驗(yàn)期間不得隨意打開(kāi)試驗(yàn)箱箱體門(mén)，減少危險(xiǎn)品高敏感狀態(tài)下不必要的操作或進(jìn)行違章作業(yè)。采取一切合理合法措施，達(dá)到了隔爆防爆目的，保護(hù)參試人員安全和試驗(yàn)安全。

3.3 火炸藥樣品環(huán)境性能試驗(yàn)應(yīng)急處理

火炸藥樣品環(huán)境試驗(yàn)中出現(xiàn)異常情況，應(yīng)首先迅速把人員撤離到相對(duì)安全的地方，立即報(bào)告情況，請(qǐng)求救援。等待現(xiàn)場(chǎng)狀況穩(wěn)定后在條件允許時(shí)遠(yuǎn)程切斷儀器設(shè)備電源，積極采取措施，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)救助，防止事故擴(kuò)大。

[1]吳宗之 主編,安全生產(chǎn)技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)大百科全書(shū)出版社,2011.5.

[2]王涌泉,雷平森,馮睿 等．力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)[M]．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2003.9．