彈上火工品報廢處理技術(shù)研究

齊偉

（92941 部隊，遼寧 葫蘆島 125000）

火工品作為一種敏感、易爆的危險品，主要應(yīng)用在航天航空、武器裝備以及民用爆破等重要領(lǐng)域[1]。然而火工品并非能無限期保存及使用，其都有一定的使用壽命，壽命到期的火工品，隨著不穩(wěn)定性和不安全性的增大，將不能繼續(xù)使用而成為報廢品[2]。待報廢火工品如果不進行嚴格管控，規(guī)范處理，將會帶來極大的安全隱患，對人類和環(huán)境均會形成潛在危險，成為不安全因素。曹宏安等[3]對報廢彈藥處理本質(zhì)安全化進行了研究，構(gòu)建了報廢彈藥處理本質(zhì)安全化模型。文獻[4-7]對火工品及廢舊彈藥的處理銷毀進行了分析探討。張懷智等[8]提出了報廢彈藥冷凍處理法，對關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。孫霖等[9]研發(fā)出一種具有廢氣凈化功能的危險品自動燒毀系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于廢棄火工品、爆破器材等危險品的燒毀處理。導(dǎo)彈火工品作為彈上點火或引爆控制系統(tǒng)的核心部件，其安全性直接影響導(dǎo)彈系統(tǒng)的效能，因此，導(dǎo)彈火工品過期報廢處理是導(dǎo)彈安全管理的一項重要工作，必須對這些待報廢火工品采取有效合理的方法進行徹底銷毀。文中主要針對導(dǎo)彈火工品的性能特點，進行彈上火工品過期報廢處理技術(shù)的分析與研究。

1 彈上火工品及其特點

火工品是裝有一定量的火工藥劑，在預(yù)定刺激作用下激發(fā)，產(chǎn)生燃燒或爆炸而完成規(guī)定功能的一次性作用器件或裝置[10]。導(dǎo)彈火工品包括戰(zhàn)斗部、固體發(fā)動機、引信以及彈上爆炸螺栓、電點火管、成對電嘴、燃氣發(fā)生器、煙火點火器、曳光管等火工品器件[11-12]。彈上火工品種類多，功能不同，其結(jié)構(gòu)、裝藥量、爆燃方式和毀傷威力也不同，性能相差較大（見表1），因此，彈上火工品的貯存、保管以及報廢處理應(yīng)根據(jù)火工品的性能特點分類進行。

表1 導(dǎo)彈彈上火工品特性分析Tab.1 Analysis on characteristics of initiating explosive device on missile

2 火工品報廢處理技術(shù)準備工作

2.1 處理原則

火工品因超過使用期限或因摔跌、破裂、變形、銹蝕、故障等原因會增加火炸藥不穩(wěn)定性，其爆炸性能會發(fā)生較大改變，不能繼續(xù)使用而成為報廢品。由于火炸藥本身所具有的爆炸危險性和藥物有害性，加之報廢火工品的不安定性，其儲存保留存在較大的不安全因素，形成潛在威脅，必須及時進行報廢處理工作。

導(dǎo)彈火工品的報廢處理應(yīng)遵循三項原則[13-14]：一是集中處理原則，小裝藥火工品可由負責單位分類集中銷毀處理，戰(zhàn)斗部、固體發(fā)動機等大裝藥部件應(yīng)返原廠統(tǒng)一銷毀處理；二是安全原則，銷毀處理應(yīng)進行嚴密組織和技術(shù)論證，既要保證人員、設(shè)備、環(huán)境的安全，又要確?；鹫ㄋ幍耐耆N毀，不能出現(xiàn)殘留藥物；三是無污染原則，火工品銷毀處理的廢物需妥善處理，避免產(chǎn)生環(huán)境污染和潛在毒害。

2.2 待報廢火工品當量估算

部分導(dǎo)彈火工品由于裝填的火炸藥量比較大，在銷毀過程中有時難以控制爆炸的威力，所以要對其進行評估，以確保銷毀過程的安全?？筛鶕?jù)式（1）進行估算。

式中：Q為等效TNT 當量，g；d為彈徑，cm；L為彈體長，cm；Lr為彈頭長，cm；β為當量系數(shù)。

2.3 安全距離核驗

報廢火工品進行銷毀時，可參照式（2）計算爆炸沖擊波的安全距離。

式中：Rt為爆炸沖擊波最小安全距離，m；Q為爆炸總藥量，kg。

3 彈上火工品常用銷毀技術(shù)分析

考慮彈上火工品裝藥特性和裝藥量的差異特點，以及軍工產(chǎn)品銷毀處理安全性的特殊要求，彈上報廢火工品的銷毀一般采用分解、引爆和燃燒等銷毀方法。

3.1 分解銷毀

分解銷毀處理是先將火工品內(nèi)的火炸藥從殼體內(nèi)分離出來，再進行殼體與火炸藥分別銷毀處理。分解銷毀的關(guān)鍵技術(shù)是 “分解” 與 “取藥”，拆卸并把火炸藥從殼體內(nèi)取出的操作，是具有一定危險性和一定難度的作業(yè)，特別是整體結(jié)構(gòu)的灌注裝藥，其裝藥結(jié)合過于緊密而不容易拆卸，研究掌握分離技術(shù)尤為突出。

導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部和固體發(fā)動機的銷毀處理一般采用返廠分解銷毀。一是由于戰(zhàn)斗部和發(fā)動機一般具有完整的獨立艙段，殼體結(jié)構(gòu)強度高，裝藥量大，直接引爆或燒毀時危險區(qū)大，場地環(huán)境和安保要求高，組織實施困難；二是戰(zhàn)斗部裝鈍感炸藥，發(fā)動機裝燃燒藥，這類低感度火工品適于分解作業(yè)的安全要求；三是生產(chǎn)廠具有反向工裝作業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢和場地條件，可為產(chǎn)品分解處理提供最大的安全保障。

進行返廠處理時，需要搬運火工品，所以要做好安全措施。一要避開居民區(qū)、人口密集地、加油站等，選擇較好的天氣、平坦的道路進行運輸；二要遵循分類原則，不同種類分開搬運；三要注意裝載方式，防止碰撞與翻滾，輕拿輕放，嚴禁推扔。

3.2 爆炸銷毀

爆炸銷毀是利用威力大的炸藥來引爆或直接炸毀待銷毀火工品。這種銷毀方法在爆炸時會產(chǎn)生強勁的沖擊波，形成破片和飛散物，易危及附近人員和設(shè)施設(shè)備，因此，爆炸銷毀很少采用露天爆炸銷毀，而常采取在建有地下堅固的掩體中進行，使飛散物限制在防體中，同時也可抑制爆炸煙塵引起的環(huán)境污染。

爆炸銷毀的作用形式是火工品的瞬間爆炸，要求待銷毀火工品能完全爆炸，因此導(dǎo)彈引信和彈上爆炸螺栓、電點火管、成對電嘴等小裝藥起爆類報廢火工品適于爆炸銷毀處理。引信傳爆藥柱可拆卸時宜將藥柱與引信體分離后爆炸銷毀。

起爆裝置（如圖1 所示）是爆炸銷毀技術(shù)的關(guān)鍵，必須可靠起爆并輸出巨大的能量。因此起爆雷管宜采用并聯(lián)冗余配置，并充分考慮引信、爆炸螺栓等火工品的外殼厚度、強度和引爆方式，配置足量的傳爆藥，以使待爆火工品可靠銷毀。在組織銷毀時，一般單次銷毀不宜超過20 kgTNT 當量的火工品（含起爆裝置裝藥）。

圖1 起爆裝置Fig.1 Detonating device

圖2 爆炸銷毀火工品裝坑示意Fig.2 Schematic diagram of filling into pit for initiating explosive device destruction: a) method of filling into pit of vertical type; b) method of filling into pit of radiation

在爆炸掩體坑中堆放彈藥的方法包括立式裝坑法和輻射狀裝坑法，如圖2 所示。對于煙火點火器、爆炸螺栓等口徑相近、銷毀數(shù)量較少的火工品，可采用立式裝坑法。彈藥種類和口徑比較雜、一次銷毀數(shù)量較多的情況，可采用輻射狀裝坑法。在裝坑時，彈藥上面中心位置安放起爆裝置，將1～3 枚威力較大且容易起爆的火工品貼近起爆裝置放置，引信、爆炸螺栓等火工品的裝藥尾部指向中心，周圍緊挨著放置其他火工品，外圍可用泥沙固定。經(jīng)驗證明，將彈藥擺放成寶塔形有利于殉爆，銷毀比較徹底。

3.3 燃燒銷毀

燃燒銷毀是通過引燃或起爆的點火形式使待報廢火工品裝藥發(fā)生燃燒，其銷毀過程中不出現(xiàn)爆轟現(xiàn)象，因此安全性易于控制，實施操作簡單。燃燒技術(shù)可實現(xiàn)火藥完全燃燒，也是目前銷毀火工品并減少潛在污染的最有效的方法之一。

由于燃燒的反應(yīng)時間較長并相對較慢地釋放能量，該方法適用于爆燃類裝藥火工品的銷毀處理，如彈上燃氣發(fā)生器、煙火點火器、曳光管和發(fā)動機的推進劑藥柱等。使用爆炸方法后，未完全銷毀的殘存藥物也可進行二次燃燒銷毀。

燃燒銷毀可進行露天焚燒和焚燒爐焚燒。露天焚燒投資和維護成本較低，一般為了安全控制，應(yīng)采用坑燒法。同時為防止未燃盡物的飛散，有時需在焚燒物的上方設(shè)置鐵絲網(wǎng)，如圖3 所示。用于銷毀火炸藥的焚燒爐的種類很多，有簡易式、氣幕式、多膛式、轉(zhuǎn)窯式、流化床式等十多種焚燒爐，是火工品銷毀專用裝置，其設(shè)備、維修及燃料消耗都需要較多經(jīng)費支持。文獻[15-16]中較為詳細地介紹了各類焚燒爐的技術(shù)特點和使用要求。

圖3 廢棄火工品的露天燃燒法Fig.3 Open burning of waste initiating explosive device

采用露天焚燒法時，因為在開闊條件下引燃火炸藥，要求點火藥量相對較大，點火藥包內(nèi)包裝黑火藥等傳火藥應(yīng)不少于100 g。點火藥包的點火用導(dǎo)火索或電點火裝置要與藥包中的火藥密實接觸，并捆牢防脫落或移位。使用時，無論哪種點火方法，都要在點火藥包周圍再緊密放置足夠的易燃火藥或燃料，以增加引燃待銷毀火工品的可靠性，但不宜疊層太多或堆放過于密實。

4 火工品銷毀處理安全要求

4.1 場地設(shè)置要求

銷毀場地一般選擇在具有天然屏障或開闊的場地，要遠離生活區(qū)、交通要道、輸電線路及難以實行管制的地方。場地專用基礎(chǔ)設(shè)施要滿足最大銷毀彈藥量的防御要求，作業(yè)人員掩體與銷毀中心相距不少于150 m。

銷毀坑深度和口徑視一次銷毀量而定，一般坑深和口徑在1 m 以上，爆炸坑深度視單個火工品威力適當增加。如銷毀200 g 裝藥引信時，坑深可在1.5～2 m。

銷毀場所警戒范圍可視地形確定，無天然屏障時，一般爆炸銷毀火工品時警戒范圍不小于火工品口徑的10 000 倍。燃燒銷毀時警戒距離可酌情縮小，但銷毀場所最小安全警戒半徑不得少于150 m，且在銷毀中心50 m 范圍內(nèi)清理易燃物及雜草。

4.2 規(guī)范作業(yè)要求

彈上火工品的報廢銷毀應(yīng)在完成技術(shù)方案論證并經(jīng)主管部門批準后組織實施，過期火工品銷毀處理的基本程序和要求如圖4 所示。在組織火工品銷毀作業(yè)中，必須注意以下幾點。

1）安全比速度優(yōu)先。追求速度和捷徑是火工品銷毀工作的大忌，必須確保安全第一。

2）確保銷毀完全。使用爆炸法銷毀時，必須是能夠完全起爆的火工品；使用燃燒法銷毀時，要防止疊層密實引起火藥燃燒高溫轉(zhuǎn)為爆炸而出現(xiàn)火藥飛散。

3）警戒督管到位?，F(xiàn)場所有人員必須明確且遵守指揮指令，嚴格執(zhí)行作業(yè)細則。在一切準備工作就緒、銷毀作業(yè)的人員全部進入安全掩體后，才可實施點火加電。爆炸或燃燒完成20 min 后，作業(yè)人員才能進入現(xiàn)場進行檢查和清理。

圖4 彈上火工品銷毀處理流程Fig.4 Destruction process of initiating explosive device on missile

4.3 廢物處理要求

火工品銷毀引起的廢物危害不容忽視。在組織實施時，應(yīng)選擇風(fēng)向不使爆燃煙塵流向人口稠密區(qū)的地方，防止有毒有害氣體和粉塵引起人員傷害。銷毀工作結(jié)束后，要對現(xiàn)場進行認真檢查清理，不準留有未爆未燃盡的火工品部件和藥物，不準留有未熄的明火；要及時清除銷毀地點的所有危險物和污染物。當發(fā)現(xiàn)有殘存爆炸物品時，必須組織進行再次銷毀。

5 結(jié)語

導(dǎo)彈報廢火工品的銷毀處理是一項技術(shù)復(fù)雜的工程，也是具有相當危險性的工程，專業(yè)知識的缺乏，安全觀念淡薄，操作不規(guī)范，極易釀成事故。一些對報廢火工品盲目的非專業(yè)的切割、敲打、分解、引爆、焚燒中發(fā)生的爆炸，以及銷毀處理方法不完善引起的嚴重污染等，導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失已不為鮮見。因此，加強組織管理、培訓(xùn)專業(yè)技能、制定計劃方案、建立規(guī)章規(guī)程、督管作業(yè)實施是火工品銷毀處理工作的基本要求，也是順利完成火工品銷毀工作的可靠保障。文中通過對彈上火工品特性分析，按照過期報廢火工品銷毀處理原則，研究了彈上火工品銷毀的技術(shù)方法，能有效地保障火工品銷毀工作的安全，為組織處理廢棄火工品部門提供技術(shù)參考。