點火藥頭質量對延期精度的影響

張　彥，劉　峰，朱　帥，韓體飛，孟麗娟

(1.安徽理工大學化學工程學院，　安徽淮南232001；　2.河北六零七化工有限公司，　河北邯鄲056000)

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點火藥頭質量對延期精度的影響

張彥1，劉峰1，朱帥1，韓體飛1，孟麗娟2

(1.安徽理工大學化學工程學院，安徽淮南232001；2.河北六零七化工有限公司，河北邯鄲056000)

[摘要]為了研究C6H2KN3O7/KClO4/H2S點火藥頭質量對延期精度的影響，采用BQ—2Z爆破器材參數智能測試儀，對引火元件發(fā)火時間及三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管延期時間進行測試,結果表明：在一定范圍內，藥頭質量增加發(fā)火時間降低，發(fā)火時間精度提高；對于某新型鉛丹-硅系無起爆藥毫秒延期電雷管，延期時間隨藥頭質量的增加而降低，延期精度呈先變高后較低的趨勢，三段的最佳點火藥頭質量為22 mg，五段的最佳點火藥頭質量為23 mg。

[關鍵詞]起爆器材；點火藥頭；精度；發(fā)火時間；無起爆藥毫秒延期雷管

點火藥頭的作用是：經通電橋絲點燃，將火焰噴射到延期藥上，從而激發(fā)雷管爆炸。其對電雷管延期精度的影響是十分重要的，根據有關原理[1]，電雷管的延期效果取決于藥頭發(fā)火的一致性和可靠性。目前國內生產廠家所使用的點火藥頭仍然以KClO3-C-DDNP為主，其組分C吸濕大，DDNP的摩擦感度和撞擊感度高，在生產運輸過程中都存在著很大的危險，并且DDNP反應之后生成劇毒產物，對環(huán)境有污染和破壞作用。近些年來對點火藥頭的研究[2-7]多集中在藥劑的配方方面，通過理論分析和試驗論證，結果表明，苦味酸鉀系、高氯酸鉀和鉛丹-硅系點火藥頭都能不同程度地提高藥頭發(fā)火可靠性和一致性，使用上安全系數高，對提高延期電雷管的精度十分有利，也有學者對藥頭的發(fā)火歷程[8]、質量分布[9]進行研究，為進一步提高延期電雷管的精度提供有力證據。

本文以無起爆藥雷管為基礎雷管，研究一種C6H2KN3O7/KClO4/H2S點火藥頭質量對延期精度的影響。通過實驗的方法，對藥頭質量進行控制，分析其發(fā)火性能和對某新型鉛丹硅系無起爆藥毫秒延期電雷管延期性能的影響。

1實驗部分

1.1實驗準備

實驗材料為河北六零七化工有限公司提供的半成品彈性電引火元件420發(fā)，C6H2KN3O7/KClO4/H2S系點火藥劑，無起爆藥基礎雷管280發(fā)，三段和五段五芯鉛延期體(某新型鉛丹-硅系延期藥)各140發(fā)，橋絲為鎳鉻合金材質(3.0～3.2 Ω,0.040 mm)，管殼為長66 mm的法蘭管。

采用文獻[9]中的方法制備藥頭質量為19 mg、20 mg、21 mg、22 mg、23 mg、24 mg、25 mg的成品電引火元件，各60發(fā)。隨機抽取每種質量的電引火元件各20發(fā)，并編組備用；然后再次抽取每種質量的電引火元件各20發(fā)，裝配成三段無起爆藥毫秒延期電雷管，并編組備用；同樣的方法制備五段無起爆藥毫秒延期電雷管，并編組備用。無起爆藥毫秒延期電雷管結構圖1所示。

本實驗使用BQ—2Z爆破器材參數智能測試儀，采用多通道智能測時系統(tǒng)[10]，測量引火元件及無起爆藥毫秒延期電雷管的相關參數。

1.腳線2.延期體3.第一遍裝藥4.第二遍裝藥5.新型燃爆藥劑6.藥頭7.橡膠塞

圖1無起爆藥毫秒延期電雷管結構圖

1.2實驗結果及分析

1.2.1實驗結果

對引火元件進行發(fā)火實驗，測得藥頭發(fā)火時間及標準偏差，見表1。

表1　藥頭發(fā)火的實驗測試結果

圖2是根據表1繪制的藥頭發(fā)火時間與藥頭質量變化擬合圖，擬合結果為：t=7.465～0.036 w，相關擬合系數為-0.998；圖3為藥頭發(fā)火時間的標準偏差隨藥頭質量變化圖。

由表1可以看出，藥頭發(fā)火時間精度高，點火一致性好；圖2中隨著藥頭質量的增加，藥頭發(fā)火時間呈線性逐漸降低，質量增加6 mg，發(fā)火時間降低了0.22 ms，即藥頭質量每增加1 mg，發(fā)火時間大約縮短0.04 ms；圖3中藥頭質量增加，藥頭發(fā)火時間的標準偏差逐漸減小，藥頭發(fā)火時間精度越來越高。

圖2　發(fā)火時間隨質量變化關系圖

圖3　標準偏差隨質量變化關系圖

實驗測得不同藥頭質量下三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管的延期時間及標準偏差，見表2、表3。

表2　三段無起爆藥毫秒延期電雷管的實驗測試結果

表3　五段無起爆藥毫秒延期電雷管的實驗測試結果

根據表2和表3繪制藥頭質量對無起爆藥毫秒延期電雷管延期時間影響的擬合關系圖,如圖4所示，擬合結果為：t=58.656～0.399 w和t=118.21～0.795 w，相關擬合系數分別為-0.998和-0.995；圖5為三段、五段無起爆藥毫秒延期電雷管延期時間的標準偏差隨藥頭質量變化圖。

圖4　藥頭質量對延期時間的影響圖

圖5標準偏差隨藥頭質量變化圖

由表2、表3可以看出，三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管的延期精度較高；圖4顯示：藥頭質量增加，延期時間線性遞減，三段降低了2.38 ms，五段降低了5.02 ms，由此可以看出，在一定條件下，每毫克藥頭質量對三段延期時間影響大約為0.4 ms，對五段影響大約為0.84 ms；圖5中對于三段來講，隨著藥頭質量的增大，延期時間的標準偏差先降低后增加，藥頭質量為22 mg時，延期精度最高，對于五段來講，延期時間的標準偏差隨藥頭質量的增加而增大，藥頭質量為23 mg時，延期精度最高。

1.2.2實驗結果分析

在一定范圍內，藥頭質量增加，點火能力增強，化學反應強度增加，從而發(fā)火時間降低。藥頭質量小，燃燒時氣體產物容易從阻力小的地方突破，發(fā)生爆裂現象[11]，導致整個燃燒過程不穩(wěn)定，所以延期精度較低。隨著藥頭質量增加，燃燒產生較強火焰，熱傳導值增加，能夠快速的點燃下一級裝藥，使得延期藥點火延滯期縮短[12]，另外，藥頭質量增加，燃燒產氣量增加，燃燒氣室壓力增加，根據燃速公式[13]u=a+bpv可以得出，延期體燃燒速度加快，從而無起爆藥毫秒延期電雷管的延期時間縮短。

三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管，點火藥頭質量的控制應考慮其自身的性質和延期藥的性質，從點火能量匹配的角度考慮[14]，點火能量大小影響延期藥燃燒穩(wěn)定性，點火能量過大，則溫度急劇升高，然后下降到穩(wěn)態(tài)燃燒溫度，中間過程為非穩(wěn)態(tài)燃燒過程；點火能量過小，則溫度緩慢上升至穩(wěn)態(tài)燃燒溫度，中間過程也是非穩(wěn)態(tài)過程，因此，要使延期藥盡快達到穩(wěn)態(tài)燃燒，存在一個最佳點火能量。由于配方不同，不同段別的無起爆藥毫秒延期電雷管所需要的最佳點火能量不同，三段的最佳點火藥頭質量為22 mg，五段的最佳點火藥頭質量為23 mg。

2結論

對于C6H2KN3O7/KClO4/H2S點火藥頭，在一定范圍內，藥頭質量增加，發(fā)火時間降低，發(fā)火時間精度有所提高；同樣的點火藥頭，藥頭質量增加，某新型鉛丹-硅系無起爆藥毫秒延期電雷管的延期時間降低，延期精度先變高后降低，并且趨于穩(wěn)定；C6H2KN3O7/KClO4/H2S點火藥頭質量在19-25 mg范圍內，對于某新型鉛丹硅系無起爆藥毫秒延期電雷管，三段的最佳點火藥頭質量為22 mg，五段的最佳點火藥頭質量為23 mg。

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[收稿日期]2016-06-20

[作者簡介]張彥(1989-)，男，陜西咸陽人，在讀研究生，研究方向為應用化學，電話：13063472655。

[中圖分類號]TQ565.2

[文獻標識碼]B

[文章編號]1671-4733(2016)04-0001-04

DOI:10.3969/j.issn.1671-4733.2016.04.001

The Effect of Ignition Head's Quality on Delay Precision

ZHANG Yan1,LIU feng1,ZHU Shuai1, HAN Ti-fei1, MENG Li-juan2

(1.School of Chemical Engineering, Anhui University of Science and Technology,AnhuiHuainan232001;2.Hebei No.607 Chemical Co., HebeiHandan056000)

AbstractIn order to study the quality of C6H2KN3O7 / HClO4 / H2S igniting head on delay precision, the article uses LGS-2A type millisecond detonator tester for ignition components ignition time and three sections and five paragraphs postpone non-primary explosive millisecond delay time for testing electric detonators . The results showed that: within a certain range, the first drug to increase the quality of combustion time decreases accuracy is improved ignition time; for a new minimum silicon non-primary explosive detonator MS Delay, delay time with increasing quality and reducing drug head, was postponed accuracy first goes high after lower trend, the best point three segments fusehead quality 22mg, five sections of the best point fusehead quality of 23mg.

Key wordsdetonating equipment;igniting head;accuracy;ignition time;non-primary explosive delay detonator