爆炸焊接炸藥中添加劑的應(yīng)用比較

劉自軍，陳壽軍，周景蓉

（1.黃山三邦金屬復(fù)合材料有限公司，安徽 黃山245200；2.南京三邦新材料科技有限公司，南京211155）

爆炸焊接炸藥中添加劑的應(yīng)用比較

劉自軍1，陳壽軍2，周景蓉2

（1.黃山三邦金屬復(fù)合材料有限公司，安徽 黃山245200；2.南京三邦新材料科技有限公司，南京211155）

為解決爆炸焊接過程中，工業(yè)鹽添加劑對(duì)植被影響及炸藥爆炸產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)危害對(duì)周邊環(huán)境的影響，在乳化炸藥中添加碳酸鈣來取代工業(yè)鹽，以充當(dāng)爆速及密度調(diào)節(jié)的作用。通過實(shí)驗(yàn)最終確定性能比較穩(wěn)定的低爆速的混合炸藥，該炸藥可以降低噪音及爆破振動(dòng)，適用于爆炸焊接，消除了工業(yè)鹽對(duì)爆炸焊接場地周邊環(huán)境的影響，增大爆炸焊接場地的生產(chǎn)能力，降低了生產(chǎn)成本，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

爆炸焊接炸藥；添加劑；噪音；振動(dòng)

1 引言

爆炸焊接是以炸藥為能源，使兩種或多種金屬體之間產(chǎn)生高速斜碰撞，從而使金屬體之間產(chǎn)生固相冶金結(jié)合的爆炸加工技術(shù)﹝1﹞。

對(duì)于爆破工程來講，把修復(fù)自然生態(tài)，防止水土流失作為重要的設(shè)計(jì)和施工原則。同時(shí)要控制和約束爆破對(duì)環(huán)境造成的破壞和干擾，包括爆破地震、噪聲沖擊波等。由于爆炸焊接使用炸藥的特殊性，常規(guī)的低爆速炸藥基本上是在工業(yè)炸藥中添加工業(yè)鹽進(jìn)行二次調(diào)配，工業(yè)鹽不參與爆炸化學(xué)反應(yīng)，爆炸焊接后炮場周圍殘留大量的食鹽，與雨水溶解后，對(duì)炮場周圍土壤的離子濃度影響較大，對(duì)周圍植被破壞嚴(yán)重。同時(shí)在爆炸過程中產(chǎn)生的聲音、振動(dòng)等對(duì)周邊的自然環(huán)境和居民生活有一定影響。在保障居民生活的同時(shí)也就要求單次生產(chǎn)的炸藥使用量必須控制在一定范圍之內(nèi)。限制了爆炸焊接場地的生產(chǎn)能力。通過使用碳酸鈣來取代工業(yè)鹽在焊接炸藥中的作用，來保護(hù)炮場周邊環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)在同行業(yè)的競爭能力﹝2-4﹞。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

為保證爆炸焊接的質(zhì)量，對(duì)爆炸焊接炸藥有許多特殊的要求。炸藥的爆速不得超過金屬材料聲速的1.2倍，一般要求炸藥的爆速在1 900～2 400 m/s之間，猛度一般在8.5 mm左右﹝5-6﹞。猛度是指炸藥爆炸后對(duì)與其相接觸的物體破碎的能力，它是衡量炸藥做功能力的主要參數(shù)之一，根據(jù)爆炸焊接理論，炸藥爆炸焊接是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，如果炸藥的爆速和猛度超出爆炸焊接窗口的限制，基板和復(fù)板的結(jié)合率會(huì)大大降低，影響爆炸焊接板材的質(zhì)量。本文主要是通過比較在焊接炸藥中加入工業(yè)鹽和加入碳酸鈣條件下，比較爆破后對(duì)周邊環(huán)境的影響，來確定降低爆炸焊接對(duì)周邊環(huán)境影響的方法。將粉狀乳化炸藥、碳酸鈣按一定質(zhì)量比進(jìn)行混合攪拌，測定爆速約為2 200 m/s，密度為1.2 g/cm3，猛度為8.2 mm。滿足爆炸焊接炸藥性能要求。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 碳酸鈣作為添加劑使用的可行性

為了驗(yàn)證碳酸鈣作為添加劑使用的可行性，通過不同材質(zhì)、厚度的金屬板材進(jìn)行爆炸焊接后的檢測來確定。測試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同板材焊接實(shí)驗(yàn)的結(jié)合率和剪切強(qiáng)度Table 1 The combination rate and shear strength of different plate welding experiments

從表1可以看出，用碳酸鈣作為添加劑的焊接炸藥進(jìn)行爆炸焊接實(shí)驗(yàn)，復(fù)合板的結(jié)合率均達(dá)到100%，兩種不同的復(fù)合板材的力學(xué)性能符合復(fù)合板材的標(biāo)準(zhǔn)要求，碳酸鈣可以作為爆炸焊接炸藥中的一種添加劑。

3.2 環(huán)境影響的比較

為了比較兩種不同的添加劑在爆炸焊接過程中產(chǎn)生的噪聲及振動(dòng)，現(xiàn)在使用相同的藥量并在同一位置進(jìn)行爆破噪聲和振動(dòng)的測量，測量數(shù)據(jù)見表2。

表2 相同藥量不同添加劑的爆炸焊接炸藥產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)Table 2 Noise and vibration producing by the explosion welding of the same charge with different additives

從表2中可以得出：

在同等藥量情況下，在50 m處，加入碳酸鈣的炸藥，爆破產(chǎn)生主振頻率和振動(dòng)峰值比加入工業(yè)鹽的炸藥明顯較低。在200 m處的聲音測定也明顯較低，約3～6 dB。

在同等藥量情況下，在500 m處，二者相比，加入碳酸鈣的炸藥爆破產(chǎn)生的振動(dòng)均不明顯。在500 m處的聲音測定明顯較低，約10 d B。兩者現(xiàn)場噪聲感覺較為明顯。

在限定爆破振動(dòng)和噪聲的條件下，在焊接炸藥中加入碳酸鈣可以增大單次生產(chǎn)炸藥使用量，增大爆炸場地的生產(chǎn)作業(yè)能力。

在炸藥中添加碳酸鈣在爆破產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)方面能得到明顯的改善，在一定程度上降低爆炸產(chǎn)生的危害效應(yīng)對(duì)附近居民區(qū)和環(huán)境的影響。由于在炸藥中添加碳酸鈣取代了常規(guī)添加工業(yè)鹽的工藝，減少了工業(yè)鹽對(duì)周邊植被的污染。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益的比較

以爆炸焊接不銹鋼-鋼復(fù)合板為例，比較加入工業(yè)鹽和加入碳酸鈣后的生產(chǎn)成本。炸藥單價(jià)：8元/kg。每平方使用工業(yè)鹽和碳酸鈣生產(chǎn)成本見表3。

表3 生產(chǎn)成本比較Table 3 Comparison of production cost

從表3可以得出，添加碳酸鈣的每平方使用的工業(yè)炸藥量明顯的降低。同等藥量的情況下，提高了單次作業(yè)生產(chǎn)量，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語

（1）在焊接炸藥中加入碳酸鈣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工業(yè)鹽，消除了爆炸焊接后工業(yè)鹽對(duì)周邊環(huán)境的污染。

（2）在焊接炸藥中引入碳酸鈣可以降低爆炸焊接過程中的噪音和振動(dòng)，降低了生產(chǎn)成本和對(duì)周邊環(huán)境的影響，增大了爆炸焊接場地的生產(chǎn)能力。

（

）：

﹝1﹞鄭遠(yuǎn)謀.爆炸焊接和金屬復(fù)合材料的原理及應(yīng)用［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2007：102-110. ZHENG Yuan-mou.Explosive welding and metallic composite and their engineering application［M］.Changsha：Central South University Press，2007：102-110.

﹝2﹞鄭炳旭.中國爆破新技術(shù)III［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012：1087-1116. ZHENG Bing-xu.New technology of blasting engineering in China III［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，2012：1087-1116.

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Application comparison of additive agents in explosion welding powder

LIU Zi-jun1，CHEP Shou-jun2，ZHOU Jing-rong2
（1.Huangshan Sanbom MetaI Composite MateriaIs Co.，Ltd.，Huangshan 245200，Pnhui，China；2.Panjing Sanbom Pew MateriaIs TechnoIogy Co.，Ltd.，Panjing 211155，China）

Application comparison of additive agent in explosive welding powder use of industrial salt in the process of explosive welding additive had an impact on vegetation，and it had an impact on the surrounding environment because of noise and vibration occurring in the process of explosion.The calcium carbonate was added to the emulsion explosive instead of industrial salt，and it could play the detonation velocity and density adjustment function.Through the experiment，the stable low detonation velocity mixture explosive was determined finally.The noise and the blasting vibration could be reduced by applying the explosive in explosive welding production.The influence of explosive welding site surrounding environment by reason of industrial salt was eliminated，the explosive welding field capacity was increased，and the production processing cost was reduced.The explosive had a good application prospect.

Explosion welding powder；Additive；Noise；Vibration

TD235.21

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.05.019

1006-7051（2016）05-0097-03

2016-04-26

劉自軍（1983-），男，助理工程師，從事爆炸焊接的研究工作。E-mail：zj_liu@duble.cn