國(guó)內(nèi)外工業(yè)炸藥爆炸性能的表征方法比較

王志偉　張余中　周望東

【摘 要】隨著科技以及世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，炸藥的用途日趨廣泛，不僅炸藥的使用量逐漸增加，而且對(duì)炸藥的性能檢測(cè)更為嚴(yán)格。只有通過(guò)性能的測(cè)試，才能夠?yàn)樵撜ㄋ幍男阅苁欠駶M(mǎn)足實(shí)際的使用要求提供充分的數(shù)據(jù)證明，說(shuō)明在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中是否安全可靠[1]。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)炸藥；爆炸性能；表征方法

0 緒論

炸藥的性能，一是取決于它的組成和結(jié)構(gòu)，二是取決于它的加工工藝，三是取決于它的裝藥狀態(tài)和使用條件。各種不同的炸藥及其使用領(lǐng)域，對(duì)其性能有著不同的要求。研究炸藥的性能對(duì)推動(dòng)炸藥品種和使用的發(fā)展，確保產(chǎn)品制造質(zhì)量，起著極其重要的作用。

1 工業(yè)炸藥爆速的測(cè)試

爆轟波在炸藥中的傳播速度叫做爆轟速度，簡(jiǎn)稱(chēng)爆速，其單位是m/s或km/s。它是重要的爆轟參數(shù)之一，也是它的重要性能指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外工業(yè)炸藥的爆速測(cè)試方法基本相同，主要有一下幾點(diǎn)：

1.1 測(cè)時(shí)儀法（電測(cè)法）

當(dāng)爆轟波沿藥卷傳播至A點(diǎn)時(shí)，爆轟波陣面上的產(chǎn)物處于高溫高壓狀態(tài)，電離為正、負(fù)離子，電離子具有很好的導(dǎo)電性，因而使A點(diǎn)處互相絕緣的一對(duì)探針接通，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，爆轟波到達(dá)B點(diǎn)的情形與A點(diǎn)相同。用電子測(cè)時(shí)儀測(cè)出爆轟波經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔t，便可求得炸藥AB段中的平均爆速。

1.2 導(dǎo)爆索法

當(dāng)炸藥由雷管引爆后，爆轟波傳至A點(diǎn)時(shí)，引爆導(dǎo)爆索的一端，同時(shí)繼續(xù)沿藥卷傳播，當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)爆索的另一端也被引爆。在某一時(shí)刻，導(dǎo)爆索中沿兩個(gè)方向傳播的爆轟波相遇于N，在鋁板或鉛板記錄爆轟波相遇時(shí)碰撞的痕跡。根據(jù)爆轟波相遇時(shí)所用的時(shí)間相等的原理，炸藥的爆速可算出。

2 工業(yè)炸藥做功能力[2]的測(cè)試

2.1 國(guó)內(nèi)工業(yè)炸藥做功能力的測(cè)試方法

2.1.1 威力指數(shù)法

炸藥的做功能力決定于炸藥的爆熱及氣態(tài)爆炸產(chǎn)物的體積，而這兩項(xiàng)數(shù)值又與炸藥的分子結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。對(duì)炸藥分子結(jié)構(gòu)與做功能力關(guān)系的研究結(jié)果表明，炸藥做功能力是炸藥分子結(jié)構(gòu)的可加函數(shù)，每種分子結(jié)構(gòu)對(duì)做功能力的貢獻(xiàn)可以用威力指數(shù)π表示。

2.1.2 鉛壔擴(kuò)孔法

該測(cè)試方法是在圓柱形的鉛壔中心孔內(nèi)放置一定量炸藥試樣，用雷管引爆后，高溫高壓的爆炸氣體產(chǎn)物體積急劇膨脹做功，是鉛壔孔容積擴(kuò)大，測(cè)量并通過(guò)爆炸前后鉛壔孔的容積增量來(lái)衡量炸藥做功能力的大小。炸藥爆炸時(shí)，沖擊波和氣體產(chǎn)物的膨脹對(duì)鉛壔壁劇烈壓縮，使鉛壔發(fā)生變形，將內(nèi)孔擴(kuò)張為梨形，炸藥的能量主要消耗在鉛壔的塑形變形上，對(duì)周?chē)橘|(zhì)空氣的做功可以忽略不計(jì)。這樣，就可以用爆炸膛孔容積的增量來(lái)衡量炸藥的相對(duì)做功能力。

2.2 國(guó)外工業(yè)炸藥做功能力的測(cè)試方法

2.2.1 臼炮法[3]

鋼質(zhì)臼炮，用炮彈封閉，以長(zhǎng)擺臂懸掛在刀口上，將10 g欲測(cè)炸藥在臼炮中爆炸。爆轟氣體把炮彈拋出，用記錄儀器自動(dòng)記錄臼炮的反沖擺動(dòng)角。最后把實(shí)驗(yàn)結(jié)果與參比炸藥的做功能力相比較。

2.3 國(guó)內(nèi)外工業(yè)炸藥做功能力測(cè)試方法的比較

2.3.1 國(guó)內(nèi)測(cè)試方法分析

（1）存在局限性

由于鉛壔法測(cè)工業(yè)炸藥的做功能力方法簡(jiǎn)便易行，但鉛壔擴(kuò)孔值的大小與炸藥的威力不呈比例關(guān)系，只能作相對(duì)比較。鉛壔法不僅不能真實(shí)反映工業(yè)炸藥的實(shí)際做功能力，而且對(duì)于一些非雷管感度的炸藥更是“束手無(wú)策”。

（2） 鉛壔法的改進(jìn)

我國(guó)的張克武等人對(duì)鉛壔法的改進(jìn)方法，是將鉛壔圓柱外形尺寸變?yōu)橹睆?00 mm、高100 mm。中心孔尺寸變?yōu)橹睆?6 mm、深50 mm。炸藥量變?yōu)?.7 g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用改進(jìn)后的鉛壔法檢測(cè)炸藥做功能力，具有節(jié)約材料，制造加工、搬運(yùn)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，用它測(cè)出的做功能力值與原鉛壔標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)得做功能力值具有一定的可比性。

2.3.2 國(guó)外測(cè)試方法分析

（1）存在局限性

首先，由于藥量太小，不能夠用于頓感炸藥的測(cè)試；其次，做功積分的初始狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的裝填比低到不現(xiàn)實(shí)的程度，即裝藥只占據(jù)炮膛2%～5%的容積，爆熱值低的離現(xiàn)實(shí)太遠(yuǎn)，這是由于放出能量的爆轟產(chǎn)物在低壓力下顯著分解造成的。對(duì)炮彈和反沖擺做功期間的膨脹比很小，因而所測(cè)的炸藥爆炸做的功值只是炸藥能量的20%～30%。

3 工業(yè)炸藥猛度的測(cè)試

炸藥爆炸時(shí)粉碎和破壞與其接觸的物體的能力稱(chēng)為炸藥的猛度。猛度是決定炸藥局部破壞的能力，而炸藥做功能力是決定炸藥的總體破壞的能力。

3.1 國(guó)內(nèi)工業(yè)炸藥猛度的測(cè)試方法

3.1.1 鉛柱壓縮法

鉛柱壓縮法又稱(chēng)黑斯猛度試驗(yàn)法。方法要求在規(guī)定參量條件下，炸藥裝藥爆炸對(duì)鉛柱進(jìn)行壓縮，以壓縮值來(lái)衡量炸藥的猛度。

3.2 國(guó)外工業(yè)炸藥猛度的測(cè)試方法

3.2.1 銅柱壓縮法[4]

該方法是1893年由Kast首先提出的，故稱(chēng)卡斯特試驗(yàn)法或沖量?jī)x法。本法是測(cè)量一定直徑和長(zhǎng)度的炸藥裝藥爆轟后銅柱所產(chǎn)生的變形，并把測(cè)出的銅柱變形值與參比炸藥所產(chǎn)生的銅柱變形值對(duì)比。

3.3 國(guó)內(nèi)外工業(yè)炸藥猛度的測(cè)試方法比較

3.3.1 國(guó)內(nèi)測(cè)試方法分析

（1）鉛柱壓縮法的優(yōu)點(diǎn)

設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。它是產(chǎn)品質(zhì)量控制，特別是工業(yè)炸藥產(chǎn)品檢測(cè)的一種廣泛應(yīng)用的方法。

（2）鉛柱壓縮法的缺點(diǎn)及改進(jìn)方法

（a）試驗(yàn)結(jié)果在很大程度上取決于炸藥的爆轟能力和極限直徑。

（b）本法只適用于低密度、低猛度炸藥的猛度測(cè)定，對(duì)于高密度、高猛度炸藥（如黑索金、太安等），試驗(yàn)時(shí)鋼板將被炸裂，鉛柱也被炸成數(shù)塊，因此試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。

（c）壓縮后鉛柱的形狀不規(guī)則，試驗(yàn)的平行性較差。

3.3.2 國(guó)外測(cè)試方法分析

（1）銅柱壓縮法的優(yōu)點(diǎn)；

（a）不需要貴重的儀器設(shè)備；

（b）適合于高密度、高猛度的炸藥測(cè)試；

（c）試驗(yàn)結(jié)果比較穩(wěn)定。

（2）銅柱壓縮法的缺點(diǎn)及改進(jìn)方法

銅柱壓縮法的缺點(diǎn)：a.靈敏度低，當(dāng)炸藥的密度或組分變化不大時(shí)，壓縮值的變化很小，不易反映其差別；b.對(duì)于極限直徑大于20 mm的炸藥，測(cè)出的壓縮值明顯偏低；c.和鉛柱壓縮法一樣，當(dāng)銅柱受到壓縮后，截面變粗，隨著截面積的增加，銅柱變得難以壓縮，因而炸藥的猛度與壓縮值不成比例。

改進(jìn)方法：哈依德（H aid）采用四種不同規(guī)格的銅柱測(cè)定了炸藥的猛度單位（B值），四種銅柱的規(guī)格為?3×5、?5×7、?7×10.5、?10×15 mm。

4 結(jié)論

本文就是從工業(yè)炸藥爆炸性能這一方面著手，分析國(guó)內(nèi)外工業(yè)炸藥爆炸性能的測(cè)試方法，并在參閱大量書(shū)籍文獻(xiàn)后，將國(guó)內(nèi)外工業(yè)炸藥爆炸性能的爆速、做功能力以及猛度的測(cè)試方法列舉出來(lái)進(jìn)行分析比較，希望本文能夠?yàn)楣I(yè)炸藥爆炸性能的研究提供一個(gè)好的途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]惠君明，陳天云.炸藥爆炸理論[M].江蘇科技出版社，1995.

[2]張立.爆破器材性能與爆炸效應(yīng)測(cè)試[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2006，11：77-136.

[3]松全才.爆破器材[J].測(cè)定工業(yè)炸藥爆炸性能?chē)?guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法介紹（一），1980（03）：33-36.

[4]松全才.爆破器材[J].測(cè)定工業(yè)炸藥爆炸性能?chē)?guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法介紹（二），1980（04）：25-31.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]