Свойства взрывчатых веществ

Основные свойства взрывчатых веществ определяются взрывчатыми и физико-химическими характеристиками.

Взрывчатыми характеристиками являются:

 

— теплота взрыва;

 

— температура продуктов взрыва;

 

— скорость детонации;

 

— бризантность;

 

— работоспособность (фугасность).

 

Физико-химическими характеристиками являются:

 

— чувствительность к механическим и тепловым воздействиям;

 

— химическая и физическая стойкость;

 

— плотность (вес в единице объема).

 

 

Теплота и температура взрыва

 

Из физики известно, что энергия и тепло, выделяемые в процессе реакции, находятся в прямой зависимости между собой, поэтому количество выделяемой при взрыве теплоты является весьма важной энергетической характеристикой взрывчатого вещества, определяющей его работоспособность. Чем больше выделено теплоты, тем выше температура нагрева продуктов взрыва, тем больше давление, а следовательно, и воздействие продуктов взрыва на окружающую среду.

 

Теплота взрыва зависит от химического состава взрывчатого вещества. Она вычисляется теоретически по закону Гесса или определяется экспериментально в специальных толстостенных калориметрических бомбах по количеству тепла, поглощенного массой бомбы при взрыве внутри ее определенного количества взрывчатого вещества.

 

Зная теплоту взрыва, легко вычислить и температуру взрыва, исходя из соотношения

 

где  Cv — теплоемкость продуктов взрыва с учетом ее изменения от температуры.

 

Скорость детонации

 

От скорости детонации взрывчатого вещества зависит скорость процесса взрывчатого превращения, а следовательно, и время, в течение которого выделяется вся энергия, заключенная во взрывчатом веществе. А это вместе с количеством тепла, выделившегося при взрыве, характеризует мощность, развиваемую взрывом; следовательно, даст возможность правильно выбрать взрывчатое вещество для выполнения тон или иной механической работы.

Для перебивания, например, металла, целесообразнее получить возможный максимум энергии в наикратчайший промежуток времени, тогда как для выброса грунта из пределов заданной выемки (воронки) эту же энергию лучше получить за более длительный отрезок времени, подобно тому как при нанесении резкого удара по доске можно ее перебить, а приложив ту же энергию постепенно только сдвинуть (отбросить).

 

Скорость детонации для одного и того же взрывчатого вещества может быть различной и зависит:

 

— от химического состава и структуры молекулы;

 

— от плотности взрывчатого вещества 

 

Влияние плотности взрывчатого вещества на скорость его детонации следующая

Плотность, г/см3                                                             1.0         1.3           1.4             1.5            1.6

Тротил                                                                              4720      6025        6315         6610         6960

Гексоген флегматизированный 5% парафина     —           6875        7315         7600         7995

 

от диаметра массы взрывчатого вещества, который должен быть не менее критического; однако при  увеличении диаметра ВВ выше критического и до величины, называемой предельным диаметром, скорость детонации постепенно возрастет; дальнейшее увеличение диаметра уже не сказывается на скорости детонации.

 

На скорость детонации влияют также величина частиц (дисперсность) порошкообразных и степень увлажнения гигроскопических взрывчатых веществ.

Чем меньше размер частицы вещества, тем больше скорость его детонации, и наоборот, чем больше влаги содержится в частицах взрывчатого вещества, тем меньше скорость его детонации, которая постепенно достигает своих неустойчивых форм и затухает или даже совсем не развивается.

 

Скорость детонации определяется теоретически и проверяется экспериментально различными методами. Наиболее точными являются методы с применением осциллографов или специальных фоторегистров.

 

Объем и состав продуктов взрыва

 

Объем продуктов взрыва является характеристикой, существенно влияющей на работоспособность взрывчатого вещества. Чем больше объем расширяющихся продуктов взрыва, тем больше их воздействие на окружающую среду.

Наименование ВВ

Скорость детонации

м/сек

Теплота взрыва, ккал/кг Температура продуктов взрыва, С Объем продукта взрыва, л/кг Бризантность по Гессу,мм Работо-способность по Трауцлю, см3
Инициирующие взрывчатые вещества
Гремучая ртуть 4800 410 4300 315 - -
Азид свинца 4800 380 4080 310 - -
Тенерес 1600 410 2800 440 - -
Бризантные ВВ повышенной мощности
Тэн 8400 1410 1410 780 24 500
Гексоген 8380 1390 3850 900 24 490
Тетрил 7700 1095 3915 750 18-20 390
Бризантные ВВ нормальной мощности
Тротил 6900 1000 3050 750 16 235
Пикриновая кислота 7200 1030 3520 685 18 330
Динамит 62% 6000 1210 4040 630 16 350
Бризантные ВВ пониженной мощности
Аммонит 80.20 5000 950 2500 860 10-12 350
Динамоны 2500-4500 720-890 1940-2750 900-950 12-14 320-350
Аммонал 5030 1000 2440 800 16 350

 

Из таблицы видно, что объем продуктов взрыва у бризантных взрывчатых веществ колеблется в меньших пределах, чем теплота взрыва и скорость детонации, а поэтому последние и влияют главным образом на мощность взрывчатого вещества. Весьма мал объем продуктов взрыва у инициирующих ВВ, поэтому нецелесообразно применять их для получения механической работы.

 

Состав продуктов взрыва обусловлен химическим составом взрывчатого вещества. Последнее, как правило, состоит из таких элементов, как углерод, водород, кислород и азот, а поэтому при взрыве превращается в следующие устойчивые продукты: СO2, Н2O, СО, N2, Н2, О и С. В небольших количествах выделяются и некоторые другие продукты, в том числе ядовитые; наличие или отсутствие ядовитых продуктов позволяет решать вопрос об области применения того или иного вещества.

 

При взрыве на открытом воздухе присутствие вредных газов в продуктах взрыва существенного значения не имеет, хотя, например, нельзя входить в воронку (выемку), образованную взрывом в грунте, сразу же после взрыва, так как невыветрившиеся ядовитые газы могут вызвать отравление. При взрывах большого количества взрывчатого вещества (сотни и тысячи тонн) количество вредных газов становится уже весьма существенным и газовое облако может быть отнесено ветром на значительное расстояние с сохранением еще отравляющей способности.

 

При ведении взрывных работ в закрытых помещениях и под землей (в туннелях, шахтах, рудниках и т. п.) после каждого взрыва необходимо тщательно проветривать помещения и выработки, прежде чем допускать в них людей.

 

Условия, в которых происходит взрыв, также могут благоприятно или неблагоприятно влиять на количественное образование ядовитых газов. Например, присутствие влаги в окружающей взрывчатое вещество среде (обводненный грунт) способствует за счет реакции

 

 

более полному окислению углерода до СO2, уменьшая соответственно количество СО в продуктах взрыва. Бумажная оболочка, в которую обычно заключены шашки и патроны, наоборот, увеличивает количество СО в продуктах взрыва.

 

Объем и состав продуктов взрыва определяются расчетом и проверяются экспериментально взрывом некоторого количества взрывчатого вещества в специальных герметически закрывающихся стальных бомбах. Об объеме продуктов взрыва судят по давлению газов внутри бомбы, а о их составе — путем газового анализа пробы, взятой из бомбы.

 

 

Бризантность взрывчатого вещества

 

Бризантностью взрывчатого вещества называют егс способность дробить прилегающую к нему среду (дерево, металл, горные породы и пр.).

 

Воздействие взрыва на окружающую среду отличается практически мгновенным скачком давления до весьма высоких его величин, но затем в связи с расширение*, продуктов взрыва давление в них быстро падает до атмосферного и ниже, вновь поднимаясь до атмосферного.

 

Ввиду крайне малого промежутка времени, в течение которого поддерживается избыточное над атмосферным давление, действие взрыва имеет так называемый импульсный характер. Полный импульс соответствует полной работе взрыва и равен площади избыточного давления.

 

Бризантному действию соответствует только малая часть импульса, расположенная в непосредственной близости к пиковому давлению, которое пропорционально квадрату скорости детонации и плотности взрывчатого вещества. Следовательно, бризантность тем больше, чем больше эти значения.

 

Бризантность определяется пробой Гесса (проба обжатием свинцового цилиндрика) следующим образом:

на стальную плиту  устанавливается свинцовый цилиндрик, имеющий высоту 60 мм и диаметр 40 мм; на цилиндрик сверху укладывается стальная пластинка диаметром 41 мм и толщиной 10 мм. На пластинку ставится бумажный цилиндр диаметром 40 мм, заполненный 50 г порошкообразного взрывчатого вещества при его плотности 1 гр/см3 (насыпается с легким подпрсссовыванием до требуемой плотности). Давление взрыва, передаваемое через стальную пластинку, обжимает свинцовый цилиндрик, придавая ему грибообразную форму. Разница между начальной и конечной высотами цилиндрика, измеренная в миллиметрах, и характеризует бризантность взрывчатого вещества.

 

Работоспособность взрывчатого вещества

 

Работоспособность (фугасность) взрывчатого вещества проявляется в форме выброса грунта из воронок и выемок, образовании полостей в грунтах и скальных поводах и рыхлении их. Эта характеристика соответствует полному импульсу, величина которого определяется расчетом и может быть измерена в лабораторных условиях специальными пьезокварцевыми датчиками с осциллографами, баллистическими маятниками и т. п. Для определения работоспособности взрывчатого вещества обычно принята более доступная и простая проба в бомбе Трауцля, отливаемой из свинца в форме цилиндра диаметром) высотой 200 мм. По оси цилиндра оставляют канал диаметром 25 мм и глубиной 125 мм , в который помещают 10 г взрывчатого вещества при плотности в  1 гр/см3, а все оставшееся свободное пространство в канале засыпают кварцевым песком, прошедшим решето со 144 отверстиями.

 

После взрыва в бомбе образуется грушевидная полость, объем которой замеряют, заполняя точно измеренным количеством воды. Разность между  этим объемом и первоначальным объемом канала, выраженная в кубических сантиметрах, и является характеристикой работоспособности (фугастности) взрывчатого вещества.

 

Чувствительность взрывчатого вещества

 

Чувствительность является одной из важнейших характеристик взрывчатого вещества; она определяет возможность и область практического использования данного вещества. Слишком большая чувствительность взрывчатого вещества делает его весьма опасным и неудобным в обращении. Например, йодистый азот на столько чувствителен, что взрывается от простого прикосновения к нему ногтем.

 

С другой стороны, слишком малая чувствительностг взрывчатого вещества затрудняет возбуждение в его массе взрывчатого превращения простыми средствами, что также ограничивает его применение. Примером такой взрывчатого вещества является аммиачная селитра.

 

Кроме химических факторов (состав, число нитрогрупп, характер внутримолекулярных связей) на чувствительность взрывчатого вещества влияют его физическое состояние, величина кристаллов (зерен вещества), а также наличие примесей.

 

По физическому состоянию современные взрывчатые вещества делятся на порошкообразные, прессованные; литые и порошкообразные с жидкостным заполнением промежутков между зернами (частицами) вещества. Литые вещества обладают наименьшей, а порошкообразные, наибольшей чувствительностью к механическим воздействиям.

 

Уменьшение чувствительности взрывчатого вещества к механическим воздействиям наблюдается и при увеличении размеров зерен порошкообразного вещества.

 

Весьма существенно влияют на чувствительность к механическому внешнему импульсу различные примеси, могущие оказаться во взрывчатом веществе при небрежном обращении или хранении. Такие примеси, как песок, стекло, корунд, металлические опилки и т. п., повышают чувствительность взрывчатого вещества, а такие, как воск, парафин, вода и масло, наоборот, понижают ее.

 

Первые примеси называются сенсибилизаторами, и их наличие в массе взрывчатого вещества ограничивается при производстве жесткими нормами.

 

Вторые примеси называются флегматизаторами, и к некоторым более чувствительным взрывчатым веществам они добавляются специально, чтобы придать веществу достаточную безопасность при его производстве и обращении с ним. Например, при прессовании гексогена или тэна к ним добавляется около 5% парафина, а тэн, идущий на изготовление детонирующих шнуров, флегматизируется.

 

Повышение чувствительности взрывчатого вещества при наличии в нем сенсибилизирующих примесей объясняется концентрацией энергии на острых гранях кристаллов примеси при сжатии вещества от удара, что приводит к возникновению местных разогревов при меньшей силе удара.

 

Флегматизирующее действие примесей заключается в том, что флегматизатор обволакивает частицы взрывчатого вещества тонкой пленкой, которая смягчает удар частиц друг о друга и затрудняет разрушение их кристаллической решетки.

 

Чувствительность взрывчатого вещества к механическому воздействию (в виде удара) определяется обычно на специальных устройствах, называемых копрами, путем сбрасывания груза на навеску взрывчатого вещества, положенную на наковальню, и может характеризоваться:

 

— высотой сбрасывания груза определенного веса, при которой всегда происходит взрыв навески;

 

— процентом взрывов при сбрасывании одного и того же груза с одной и той же высоты.

 

Для инициирующих взрывчатых веществ устанавливаются верхний и нижний пределы чувствительности. Верхним пределом считается такая минимальная высота падения данного груза, при которой происходит 100% взрывов, а нижним пределом— такая максимальная высота, при которой не получается ни одного взрыва (0%).

 

Чувствительность к трению для некоторых взрывчатых веществ устанавливается по углу отклонения маятника, при котором отсутствуют взрывы. Взрывчатые вещества, применяемые в войсках, испытываются на чувствительность к прострелу пулей из определенного оружия с определенного расстояния.

 

Чувствительность взрывчатого вещества к тепловому импульсу характеризуется температурой, при понижении которой на 5°С не происходит вспышки небольшой навески (0,05 г) взрывчатого вещества в течение 5-минутного нагревания ее в специальном двухстенном сосуде, заполненном сплавом Вуда; навеска в пробирке вводится в сплав, предварительно нагретый до требуемой температуры.

 

Температура вспышки позволяет судить о возможности использования данного вещества в условиях высоких температур, например при взрывании не полностью остывших козлов в доменных и мартеновских печах или при торпедировании нефтяных скважин на больших глубинах, где температура в скважине часто превышает 150° С.

 

Следует учитывать, что температура вспышки никак не характеризует степень воспламенения взрывчатого вещества от воздействия открытого пламени или искр, что иногда необходимо знать. В этих случаях производят специальные испытания применительно к условиям применения.

Стойкость взрывчатого вещества

 

Стойкость взрывчатого вещества определяет возможность, длительность и сроки хранения, а также условия хранения и использования ВВ на взрывных работах. Стойкостью называется способность взрывчатого вещества сохранять в нормальных условиях хранения и применения постоянство своих физико-химических и взрывчатых характеристик. Взрывчатые вещества нестойкие, могут в определенных условиях снижать и даже полностью утрачивать способность к взрыву или же, наоборот, настолько повышать свою чувствительность, что становятся опасными в обращении и подлежат уничтожению. Они способны к саморазложению, а при известных условиях и к самовозгоранию, что при больших количествах этих веществ может привести к взрыву.

 

Следует различать физическую и химическую стойкость взрывчатого вещества.

 

Физическая стойкость рассматривает такие свойства взрывчатых веществ, как гигроскопичность, растворимость, старение, затвердевание, слеживаемость.

 

Некоторые взрывчатые вещества способны поглощать влагу атмосферного воздуха и при определенной степени увлажнения, измеряемой обычно процентным содержанием влаги, сначала понижают чувствительность к восприятию детонации от нормального начального импульса, а при дальнейшем увлажнении вообще теряют способность к взрыву и даже могут растворяться в воде.

 

Наличие небольшого количества влаги может вызвать изменение плотности гигроскопичного взрывчатого вещества, способствуя связыванию его частиц и образованию весьма плотного тела, обладающего пониженной восприимчивостью к начальному импульсу. Это явление называется слеживаемостью.

 

Степень увлажнения взрывчатого вещества определяется его взвешиванием с последующей сушкой до получения постоянного веса. 

 

Старение свойственно смесевым взрывчатым веществам и является следствием самопроизвольного перераспределения компонентов смеси по массе вещества с течением времени, что отрицательно сказывается на свойствах взрывчатого вещества.

 

Физическая стойкость некоторых взрывчатых веществ зависит от температуры окружающей среды, при которой происходит или замерзание жидких компонентов (у нитроглицериновых ВВ), или затвердение вещества (у пла-ститов), или изменение структуры кристаллов (у аммиачной селитры). При этом изменяются свойства взрывчатого вещества.

 

Химическая стойкость взрывчатого вещества определяется степенью прочности внутримолекулярных связей, наличием летучих компонентов и примесей. Наиболее химически стойкими являются нитросоедннения, инициирующие и аммначно-сслитрснные взрывчатые вещества. Если эти вещества не загрязнены некоторыми примесями кислотного или щелочного характера, то они не изменяют своих свойств в течение очень длительного времени, измеряемого десятилетиями; этим объясняется отчасти преимущественное их применение на взрывных работах. Наименьшей химической стойкостью обладают нитроглицериновые ВВ, сохраняющие свои свойства лишь в течение нескольких месяцев.

 

Примеси, особенно кислотного характера, вызывают во взрывчатом веществе дополнительные химические реакции, обычно сопровождающиеся выделением тепла, которое ускоряет процесс естественного саморазложения и разогрев массы взрывчатого вещества до температуры воспламенения, т. е. способствует самовоспламенению взрывчатого вещества.

 

Химическая стойкость взрывчатого вещества определяется подогреванием небольшого количества его в течение определенного времени с одновременным контролем за наличием и скоростью разложения испытуемого вещества.

 

Контроль этот может осуществляться:

 

— по изменению окраски индикатора (лакмусовая или йодокрахмальная проба) под воздействием продуктов разложения взрывчатого вещества;

— по изменению (возрастанию) давления продуктов разложения в герметически закупоренном сосуде, в который помещается испытуемое вещество;

— по изменению (потере) веса испытуемого вещества за счет выхода продуктов разложения.

 

Сравнивая временные показатели, полученные наблюдениями по этим методам, с нормами, установленными для данного взрывчатого вещества в стандартах и технических условиях, судят о степени его пригодности и безопасности при применении и хранении.

 

Плотность взрывчатого вещества

 

Под плотностью взрывчатого вещества понимается вес его в единице объема. От плотности зависят чувствительность взрывчатого вещества к начальному импульсу, скорость детонации и брнзаптность.

 

Способность к детонации у взрывчатых веществ сохраняется только при некоторых, определенных для каждого взрывчатого вещества плотностях, находящихся в пределах 0,8—1,7 г/см3. При уменьшении или увеличении (переуплотнении) этих плотностей снижается чувствительность взрывчатого вещества к начальному импульсу, а даже возникшее взрывчатое превращение не достигает детонационной скорости и затухает.

 

  • Свойства живых существ >>
Свойства взрывчатых веществ | 2015-01-23 05:17:28 | Варламов Дмитрий | Естествознание |

5 2 51

Основные свойства взрывчатых веществ из описание | ВВ, свойства, взрыв, вещество? бризантность

www.abakbot.ru

1. Краткая характеристика взрывчатых веществ

1.1. Параметры горения и взрывов вв

Взрывом называется чрезвычайно быстрое проявление работы, вызываемое расширением газов или паров. Вещество называют взрывчатым, если оно обладает способностью моментально по всей своей массе разлагаться с выделением значительного количества тепла и образовывать газообразные продукты. Или другими словами, вещества, способные к химическим реакциям, сопровождающимся взрывом, называют взрывчатыми веществами (ВВ).

Взрывы могут быть обусловлены физическими и химическими причинами.

Физические причины: создание большого (избыточного) давления внутри аппаратов, например парового котла, при этом давление превышает прочность материала котла, на которую он был рассчитан. В свою очередь причинами повышения давления могут быть нарушение материального баланса, повышение температуры, попадание внутрь подобного аппарата низкокипящих, а, следовательно, и легкоиспаряющихся жидкостей.

Химические причины: протекание химических реакций, в результате которых твердые и жидкие вещества превращаются в газы, и при этом выделяется большое количество тепла. Именно такие взрывы используются в технике.

Например, взрыв 1 кг тротила (тринитротолуола) происходит за одну стотысячную долю секунды. При этом образуются газы, объем которых при нормальных условиях (00С) составляет 700 л. Известно, что при нагревании на один градус объем газа увеличивается на 1/273 первоначального объема.

Температура взрыва достигает 30000С, и при этих условиях объем этих газов составит 8400 л (в 12 раз больше).

Тротил имеет плотность 1,6 кг/л, т.е. 1 кг занимает объем

Vтр= 1/1,6 = 0,66 л.

Вследствие огромной скорости реакции и большой скорости ее распространения по веществу образующиеся газы не успевают заметно расшириться и занимают в момент образования тот объем, который занимало твердое вещество. В этом случае давление продуктов взрыва в этом объеме должно быть равно Р = 8400/0,66 = 13000 атм.

Поскольку такое давление возникает за очень малый промежуток времени, то оно действует как резкий удар огромной силы, который вызывает разрушение или отбрасывание предметов, окружающих заряд взрывчатого вещества.

Принято считать, что взрывчатые вещества всегда взрывоопасны и должны быть таковыми. Это неверное представление. Взрывчатые вещества (особенно те, которые используются в технике) опасны при совершенно определенных условиях.

Химические превращения ВВ могут протекать в различных формах, а именно в форме термического распада, горения и детонации.

Термический распад – это химическая реакция, происходящая во всем объеме вещества, скорость которой определяется температурой окружающей среды.

Поскольку молекулы ВВ в своем составе имеют и горючие элементы (С, Н) и кислород, реакция окисления протекает при любых условиях. При нормальной температуре скорость термического распада для практически всех применяемых веществ ничтожно мала и все тепло, которое образуется в результате реакции окисления, расходуется на нагрев окружающей среды.

Если температура окружающей среды повышается, то скорость реакции и количество выделяемого тепла увеличивается. При некоторой температуре количество тепла, выделяющегося в результате химической реакции, превысит количество тепла, отдаваемого в окружающую среду. В этом случае начнется самоускорение реакции и может произойти вспышка (воспламенение) вещества.

Горение ВВ – это самораспространяющаяся химическая реакция, при которой энергия реагирующих слоев вещества передается следующим слоям

путем теплопередачи. В этом случае горение ВВ происходит подобно горению топлива.

При нагревании поверхности заряда тротила примерно до 5000С произойдет его воспламенение. Химическая реакция протекает достаточно быстро, тепла выделяется больше, чем его теряется в окружающую среду. В результате горения образуются газы с высокой температурой. Они нагревают следующий слой тротила, в нем начинается химическая реакция и так повторяется от слоя к слою, пока не сгорит весь тротил.

Таким образом, в случае горения ВВ, как и в случае горения топлива, происходит послойный разогрев путем теплопроводности с той разницей, что при горении ВВ не нужен подвод кислорода из воздуха, т.к. окислитель имеется в составе самого ВВ.

Большинство ВВ – органические вещества, имеющие очень низкую теплопроводность. Известно, что передача тепла теплопроводностью – довольно медленный процесс, и поэтому скорость горения ВВ небольшая (примерно несколько миллиметров в секунду). Так, при горении с торца заряд тротила высотой 10 см сгорает примерно за 15 минут при атмосферном давлении.

Скорость горения зависит от внешних условий. Скорость горения увеличивается, если вещество состоит из мелких зерен и имеет много пор. Большое влияние на скорость горения оказывает и внешнее давление. При определенных условиях, при быстром возрастании давления, горение ВВ может перейти в детонацию.

Детонация – это самораспространяющаяся химическая реакция, которая вызывается перемещающейся по взрывчатому веществу ударной волной.

При детонации, как и при горении, реакция протекает в узкой зоне, перемещающейся по веществу, но механизм ее распространения принципиально другой: он определяется распространением ударной волны.

Ударная волна представляет собой зону сжатия, перемещающуюся по среде со скоростью, большей скорости звука. За зоной сжатия перемещается зона уменьшения давления, так называемая зона разрежения.

Ударные волны отличаются от обычных звуковых тем, что давление, плотность и температура на фронте волны повышаются не непрерывно, а скачком, практически мгновенно.

Рассмотрим процесс распространения ударной волны по ВВ. Если скорость распространения ударной волны по ВВ больше некоторого предела, то она, сжимая вещество, нагревает его или отдельные участки до температуры, при которой в веществе начинается интенсивная химическая реакция. Именно за счет энергии, которая выделяется при реакции, поддерживается постоянство давления на фронте ударной волны. По этой причине детонация может распространяться на сколь угодно длинном пути в заряде взрывчатого вещества с постоянной скоростью.

Таким образом, скорость детонации – это скорость распространения во ВВ ударной волны, возбуждающей его интенсивную реакцию. Детонация всегда распространяется со скоростью большей, чем скорость звука в исходном ВВ. Скорость детонации для твердых и жидких ВВ колеблется от 1000 до 9000 м/с.

Возникновение детонационных волн может быть вызвано различными причинами: резким ударом, быстрым возрастанием давления при горении, взрывом другого взрывчатого вещества.

При детонации нагретые газообразные продукты горения в первый момент практически занимают тот же объем, который имело ВВ. Продукты взрыва сразу после детонации находятся под громадным давлением (десятков и сотен тысяч атмосфер), что обусловливает большую скорость их разлета и большое разрушительное действие, которое они оказывают на предметы, находящиеся вблизи очага взрыва.

Упрощенно явления, протекающие при детонации, можно представить следующим образом.

По заряду ВВ производится очень сильный удар. При таком ударе верхний слой заряда сожмется и сильно разогреется, при этом в сжатом слое произойдет химическая реакция. Скорость ее будет гораздо выше, чем при горении, так как в этом случае возникает не только высокая температура, но и большое давление, созданное ударом. Образовавшимся газам некуда расширяться: с одной стороны находится ударяющая поверхность, с другой , - заряд, поэтому они будут создавать большое давление, которое сожмет соседний слой ВВ. Сжатие вызовет разогрев и быструю химическую реакцию. Следовательно, при детонации, как и при горении, реакция, начавшись на поверхности заряда, будет распространяться по нему вглубь, пока не прореагирует всё ВВ.

Основное отличие детонации от горения заключается в том, что разогрев, вызывающий реакцию, передается не теплопроводностью, а ударной волной. Передача энергии волной происходит намного быстрее, чем теплопроводностью.

Таблица 17.2.

studfiles.net

Тема 1.6 Физические и взрывчатые свойства взрывчатых веществ

 

Взрывчатые вещества характеризуются физическими, химическими и взрывчатыми свойствами, определяющими их условия хранения, обращения и применения.

Физические свойства ВВ:

а) плотность ВВ - это отношение массы ВВ к занимаемому им объему (1.3):

 

(1.3)

 

Различают действительную плотность и гравиметрическую или насыпную.

Действительная плотность - это когда объем занимаемый ВВ не имеет свободного пространства между частицами (зернами) ВВ. Действительная плотность характерна для литых, жидких и пластичных ВВ.

Действительная плотность тротила 1,56 г/см3, а для гранулированного – 1,3 г/см3. Чем выше значение плотности, тем мощнее взрыв.

Гравиметрическая плотность характерна для порошкообразных, гранулированных и зернистых ВВ.

Различают также плотность заряжения и коэффициент заряжения.

Плотность заряжения – отношение массы ВВ к объему зарядной камеры не занятому забойкой, т.е. отношение массы ВВ к объему ВВ, находящемуся в зарядной камере.

Коэффициент заряжения – это отношение объема ВВ, находящегося в зарядной камере, к объему зарядной камеры, который ВВ в ней занимает (1.4):

 

. (1.4)

 

Коэффициент заряжения обычно составляет 0,8 ÷ 0,9, а для жидких ВВ он равен 1.

Различают также критическую плотность ВВ. Это такая плотность ВВ, при значениях выше ВВ теряет способность к детонации. В изделиях ВВ и в зарядных камерах плотность ВВ всегда должна быть ниже критической, иначе возможны отказы.

б) дисперсность и гранулометрический состав – это размер зерен сыпучих или гранулированных ВВ;

в) сыпучесть – способность порошкообразных и гранулированных ВВ свободно высыпаться из тары и заполнять зарядные камеры. Определяется углом естественного откоса кучки ВВ, высыпаемого из совка на стол (угол - 35°) или скоростью высыпания порошкообразного ВВ через калиброванное отверстие воронки (1 кг за 25 сек).



г) слеживаемость – способность порошкообразных ВВ в процессе хранения в мешках или в ящиках образовывать трудно раздробляемые комки. Это отрицательное свойство.

д)водоустойчивость – способность ВВ не воспринимать воздействующую на них влагу и не растворяться в воде. Это свойство относится к группе химических свойств ВВ и является для ВВ положительным.

е) гигроскопичность – способность ВВ поглощать влагу из окружающей атмосферы, при этом часть ВВ растворяется, а при просушке кристаллизуется и образует трудно раздробляемые комки, т.е. слеживается. Это отрицательное свойство ВВ.

ж) экссудация – способность ВВ выделять на поверхности патрона или шашки жидкие компоненты. Это очень опасное свойство характерно для нитроглицириновых ВВ. Жидкий нитроглицерин, выделившийся из ВВ на поверхности патрона, кристаллизуется в виде тонкой корочки и очень опасен при заряжении, т.к. кристаллы нитроглицерина от трения легко взрываются. Экссудация определяется путем внешнего осмотра патронов или шашек ВВ и если на их поверхности есть жирные маслянистые пятна – это верный признак экссудации. Такие ВВ подлежат немедленному уничтожению.

Химические свойства ВВ определяются способностью их растворяться в воде, в различных кислотах и щелочах, а также в органических растворителях. Большинство ВВ являются химически стойкими. Наименее стойки – бездымные пороха и нитроглицериновые ВВ.

Взрывчатые свойства ВВ. К ним относятся работоспособность, бризантность, чувствительность к внешним воздействиям – удару, трению, нагреванию, действию открытого пламени и чувствительность к передаче детонации.

Работоспособность – способность газообразных продуктов взрыва производить механическую работу за счет расширения объема газов. Определяется в свинцовой бомбе Трауцля (фугасное действие), показанной на рисунке 1.6.

 

           
 
   
 
   
 

 

 

Рисунок 1.6 – Свинцовая бомба Трауцля

 

Работоспособность выражается в см3. 10 г ВВ взрываются в свинцовой бомбе и после взрыва определяется объемом полученной полости (1.5):

 

, (1.5)

 

где V3 – объем полости после взрыва 10 г ВВ;

V1 – объем канала (гнезда) в бомбе до взрыва;

V2 – объем, полученный за счет взрыва одного капсюля детонатора, определяется заранее.

Значения работоспособности:

- тротил – 285 см3;

- аммонит №6 – 360 см3;

- гексоген – 475 см3;

- ТЭН – 500 см3.

Бризантность – относительная характеристика ВВ, получаемая при взрыве навески ВВ весом 50 г на свинцовом цилиндрике. Выражается величиной, на которую уменьшается высота цилиндрика после взрыва (рисунок 1.7). Этот способ предложил ученый Гесс (дробящее действие).

 

 

Рисунок 1.7

 

Чувствительность ВВ к внешним воздействиям:

а) чувствительность к удару определяется на копре Каста или другим способом – русской пробой.

На копре Каста груз весом 2 кг сбрасывается с определенной высоты на боек в гнезде, где заложено 0,05 г ВВ, при этом определяется минимальная высота падения груза, при которой безотказно взрывается ВВ (рисунок 1.8).

 

2000 см

 

0

 

 
 

 

ВВ =0,05г

Рисунок 1.8

 

По русской пробе – груз весом 10 кг сбрасывается с высоты 25 см, чувствительность к удару определяется в % взрывов.

В таблице 1.1 приведены данные о чувствительности к удару некоторых ВВ.

 

Таблица 1.1

 

Наименование ВВ Копер Каста Русская проба
Гремучая ртуть Азид свинца Тенерес Нитроглицерин Тетрил Гексоген ТЭН Аммониты Тротил Аммиачная селитра 2 см 3-4 см 11 см 4 см 30 см 29 см 18 см 40-70 см 70 см 2000 см 100% 100% 100% 100% 60% 60-70% 100% 10-50% 2-8% 0%

 

б) чувствительность к трению определяется на фрикционном маятнике (рисунок 1.9).

 

 

 

Рисунок 1.9 – Фрикционный маятник

 

 

Маятник с длиной рычага 2 м имеет металлический башмак весом 1 кг, который плотно, но свободно прилегает к внутренней поверхности желоба и свободно перемещается внутри желоба при качании. Под башмак кладут 7 г ВВ, рычаг маятника отводят на 1,5 м по высоте и отпускают. Башмак при движении внутри желоба растирает ВВ.

Проводят 10 испытаний, каждое испытание состоит из 18 качаний маятника. Если ВВ не взорвалось, оно не чувствительно к трению. Наиболее чувствительны – гремучая ртуть, тетрил.

в) чувствительность к воспламеняющему импульсу от огнепроводного шнура, расположенного на расстоянии 1 см от ВВ (рисунок 1.10). Если ВВ воспламенилось, то оно чувствительно. Наиболее чувствительным является дымный порох.

       
   
 
 

 

Рисунок 1.10

 

г) чувствительность к нагреванию определяется температурой воспламенения ВВ (температурой вспышки).

В стеклянный стаканчик заливается специальная жидкость с высокой температурой кипения (бромоформ, жидкость Туле или другие), в пробирку помещается термометр и 0,05 г ВВ. Жидкость в стаканчике нагревается и в пробирке с ВВ фиксируется температура воспламенения ВВ.

В таблице 1.2 приведены данные о температурах вспышки некоторых взрывчатых веществ.

 

Таблица 1.2

 

Наименование ВВ t° вспышки
Гремучая ртуть Бездымный порох Нитроглицерин ТЭН Гексоген ТНРС Азид свинца Тротил Аммонит Дымный порох 160-165 180-200 200-205 205-215 215-230 270-280 320-340 310-315

д) способность к передаче детонации определяется на полигоне. С поверхности земли снимается дерн, почва уплотняется, и на нее кладут два патрона ВВ вдоль одной продольной оси. В один патрон помещен электродетонатор. Электродетонатор – это активный заряд. В другом патроне детонатора нет – это пассивный заряд. Между патронами шаблоном устанавливается расстояние от 1 до 10 см. активный снаряд взрывают и смотрят, взорвался ли пассивный заряд. О взрыве пассивного заряда судят по образовавшемуся углублению от взрыва патрона, на том месте, где он лежал.

 


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Общая характеристика взрывчатых веществ.

Основными требованиями к ВВ являются:

1. Достаточное содержание энергии в единице объема, т. е. большая теплота взрыва, скорость детонации, плотность и высокое газообразование.

2. Рациональные пределы чувствительности к внешним воздействиям, обеспечивающие, с одной стороны, безопасность в служебном обращении, а с другой стороны, — легкость возбуждения взрыва.

3. Достаточная физическая и химическая стойкость в условиях длительного хранения (до десяти и более лет).

В зависимости от физико-химических свойств и боевого применения в боеприпасах взрывчатые вещества подразделяются на инициирующие, бризантные, метательные (пороха), пиротехнические составы.

Инициирующие ВВ основным видом взрывчатого разложения имеют детонацию, скорость их разложения находится в пределах 4500—5000 м/с. Это ВВ, имеющие очень высокую чувствительность ко всем видам начальных импульсов: удару, нагреву, трению.

Указанные особенности инициирующих ВВ делают их наиболее пригодными для возбуждения взрыва других ВВ, обладающих меньшей чувствительностью к начальным импульсам. Поэтому инициирующие ВВ применяются в капсюлях-воспламенителях и капсюлях-детонаторах, которые дают первоначальный импульс для воспламенения зарядов, взрыва зарядов ВВ (артиллерийского снаряда, боевой части ракеты, боевых зарядных отделений торпед, мин и др.). Основными представителями группы инциирующих ВВ являются гремучая ртуть, азид свинца и ТНРС (тринитрорезорцинат свинца или стифнат свинца).

Бризантными (или дробящими) называют взрывчатые вещества, основным видом взрывчатого разложения которых являются взрыв и детонация, Бризантные ВВ имеют скорость взрывчатого разложения в пределах 6000—9000 м/с, но обладают значительно меньшей чувствительностью к внешним воздействиям, чем инициирующие. Вследствие этого они менее опасны в обращении и применяются в качестве разрывных зарядов артиллерийских снарядов, глубинных и авиационных бомб, боевых зарядных отделений мин и торпед, боевых частей ракет и т. д.

Детонация бризантных ВВ возбуждается обычно с помощью капсюля-детонатора (КД). Однако для некоторых зарядов бризантных ВВ даже взрывного импульса от капсюля-детонатара недостаточно. Чтобы вызвать детонацию таких зарядов бризантных ВВ, во взрывательном устройстве применяют капсюль-детонатор совместно с детонатором (Д), изготовленным из бризантного ВВ, более чувствительного, чем ВВ основного разрывного заряда. У зарядов больших размеров применяют дополнительные детонаторы (ДД) из более чувствительного бризантного ВВ, устанавливаемые внутри основного разрывного заряда. Схема возбуждения взрыва заряда бризантных ВВ от накольного капсюля воспламенителя (KB), с помощью капсюля-детонатора (КД), детонатора (Д) и дополнительного детонатора (ДД) показана на рис. 1.

В снаряжении боевых частей ракет наибольшее применение нашли бризантные ВВ: тротил, тетрил, гексоген. Тротил и гексоген чаще всего используются в смесях различного состава.

Тротил (тринитротолуол — ТНТ) - это вещество светло-желтого или желтого цвета, имеющее высокую химическую стойкость, с металлами практически не взаимодействует. В небольшом количестве тротил горит спокойно, но при горении большого количества возможен взрыв. При простреле бронебойными и бронебойно-зажигательными пулями обычно происходит взрыв с местным разрывом оболочки и частичным выбросом ВВ. Взрыв, как правило, в этом случае не переходит в детонацию. Сравнительно малая чувствительность к механическим воздействиям позволяет использовать тротил во всех видах боеприпасов в чистом виде и в сочетаниях с другими ВВ.

Тетрил применяется для снаряжения детонаторов взрывателей, а в смеси с другими ВВ для снаряжения боеприпасов (запальных стаканов, детонационных шнуров, в малых количествах— в подрывных патронах). Тетрил представляет собой кристаллический порошок желтого или бурого цвета. Менее стоек; при хранении и более чувствителен к механическим воздействиям и нагреванию, чем тротил, поэтому в качестве основного заряда в боеприпасах не применяется. Его тротиловый эквивалент составляет 1,1.

Гексоген в два раза чувствительнее тротила и применяется в качестве вторичных зарядов в капсюлях-детонаторах, а в смесевых ВВ - для снаряжения артиллерийских снарядов, боевых частей ракет и БЗО торпед и мин. Гексоген — белое кристаллическое вещество, относящееся к аминам, с тротиловым эквивалентом 1,4.

Смесь ТГА по своему составу представляет смесь тротила (60%), гексогена (24%) и алюминиевой пудры (16%). Тротиловый эквивалент 1,5. Плавится при температуре 82°С. Смесь негигроскопична, химически стойкая, с металлами не взаимодействует. Чувствительность к механическим воздействиям большая, чем у тротила, поэтому после заряда ТГА со стороны заливочной горловины в корпус боеприпаса заливается предохранительный слой тротила толщиной 30—60 мм. Для понижения чувствительности к механическим воздействиям в ТГА вводится 5% инертного флегматизатора — геловакса; полученная смесь носит название ТГА-Г5, ее тротиловый эквивалент составляет 1,4.

Смесь МТ — сложная флегматизированная смесь. Мощное (тротиловый эквивалент 1,62), химически стойкое ВВ. Чувствительность к удару равноценна чувствительности тротила, а к трению несколько больше. Боеприпасы снаряжаются заливкой.

Смесь МС (морская смесь)— смесь гексогена (57%) с алюминиевой пудрой (17%), тротила (19%), флегматизатора гексогена (7%). Тротиловый эквивалент— 1,7. Имеет такие же свойства, как и смесевое ВВ— МТ.

Метательные ВВ (пороха)—это такие ВВ, основной формой взрывчатого превращения которых является горение. Пороха используются для сообщения снаряду, торпеде, ракете поступательного движения как за счет активного, так и за счет реактивного действия. Кроме того, они используются в качестве воспламенителей для зарядов, средств передачи луча в огневой цепи взрывателей, а также в их предохранительных устройствах.

По своим физико-химическим свойствам пороха подразделяются на дымные и бездымные.

Дымный порох применяется в качестве воспламенителей стартовых пороховых реактивных двигателей и взрывателей. Как метательное средство (вследствие малой мощности) в настоящее время практически не используется. Дымный порох представляет собой смесь калийной селитры KNO3 (75%), угля С (15%) и серы S (10%). Селитра в составе дымного пороха является носителем окислителя (кислорода), уголь служит основным горючим элементом, а сера для механического связывания компонентов пороха и придания ему необходимой твердости и прочности. Кроме того, сера служит и горючим элементом. Поверхность дымного пороха пористая, по цвету он от сине-черного до серо-черного, его плотность в пределах 1,5—1,9 г/см3. Температура воспламенения дымного пороха 300°С (выше, чем у бездымных порохов). Высокогигроскопичен. При горении образует большое количество дыма. Благодаря своей пористости легко воспламеняется от искры.

Бездымные пороха используются для метательных целей, так как обладают значительно большей мощностью, чем дымные пороха. Это позволяет получить большие дальности стрельбы орудий и большие тяговооруженности ракет.

Температура воспламенения порохов находится в пределах 190—200° С, но слабая пористость и большие размеры площади горения не позволяют достичь надежного воспламенения от слабого источника (пиропатрона), поэтому для воспламенения бездымного пороха, который составляет основной пороховой заряд артиллерийского выстрела и некоторых ракетных двигателей (как правило, стартовых), применяют воспламенитель из дымного пороха (небольшое количество — в виде шашки).

Бездымные пороха в зависимости от природы растворителей подразделяют на две группы: пироксилиновые и нитроглицериновые пороха. Пироксилиновые пороха приготовляются обработкой пироксилина спиртоэфирной смесью. Нитроглицериновые пороха получают раствором нитроклетчатки (пироксилина) в нитроглицерине. Пироксилиновые пороха получили большее распространение в артиллерии, нитроглицериновые — в ракетном оружии. Нитроглицериновый порох обладает большей взрывной силой, так как содержит значительное количество нитроглицерина, который остается в составе пороха после уплотнения желатины, и требует строгого теплового режима при хранении. Поскольку сложные эфиры азотной кислоты (пироксилин) являются химически наименее стойкими ВВ, в пороха добавляют стабилизаторы (вазелин, окись магния) для повышения их химической стойкости.

По внешнему виду бездымные пороха похожи на столярный клей, по цвету — от светло-желтого до темно-зеленого и коричневого. Обладают высокой плотностью (1,63—1,65 г/см3), гигроскопичны. Химическая, физическая и баллистическая стойкость их невелика, поэтому при хранении порохов предусматриваются специальные конструктивные устройства и определенная периодичность лабораторных испытаний на химико-физическую стойкость. Чувствительны к механическим воздействиям, но не настолько, чтобы быть опасными при нормальных условиях обращения.

Пиротехнические составы предназначены для снаряжения осветительных, фотоосветительных, сигнальных, трассирующих, зажигательных, маскирующих и имитационных снарядов и сигнальных ракет. Пиротехнические составы представляют собой механические смеси окислителей, горючих веществ и различных добавок (красящих, флегматизирующих и цементирующих). В качестве окислителей применяются нитраты, хлораты, перхлораты, окислы и перекиси металлов; в качестве горючих веществ — алюминий, магний и различные углеводы. Цветными дымообразователями служат органические краски, а пламеокрашивателями — натрий, барий, стронций и медь. В качестве флегматизаторов и цементаторов используются различные смолы, масла и парафин.

Задание на самостоятельную подготовку, выучить:




infopedia.su

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА | Энциклопедия Кругосвет

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА – это вещества или их смеси, способные под влиянием внешнего воздействия (нагревание, удар, трение, взрыв другого вещества) очень быстро разлагаться с выделением газов и большого количества теплоты.

Взрывчатые смеси существовали задолго до появления на Земле человека. Небольшой (1–2 см в длину) оранжево-синий жук-бомбардир Branchynus explodans защищается от нападений весьма остроумным способом. В небольшом мешке в его теле накапливается концентрированный раствор пероксида водорода. В нужный момент этот раствор быстро смешивается с ферментом каталазой. Протекающую при этом реакцию наблюдал каждый, кто обрабатывал порезанный палец аптечным 3%-ным раствором перекиси: раствор буквально вскипает, выделяя пузырьки кислорода. Одновременно смесь нагревается (тепловой эффект реакции 2Н2О2 ® 2Н2О + О2 составляет 190 кДж/моль). У жука одновременно с этой идет еще одна реакция, катализируемая ферментом пероксидазой: окисление гидрохинона пероксидом водорода до бензохинона (тепловой эффект этой реакции – более 200 кДж/моль). Выделяющегося тепла достаточно, чтобы нагреть раствор до 100° С и даже частично испарить его. Реакция у жука идет настолько быстро, что едкая смесь, разогретая до высокой температуры, выстреливается с громким звуком во врага. Если струя, масса которой всего полграмма, попадет на кожу человека, она вызовет небольшой ожог.

«Изобретенный» жуком принцип типичен для взрывчатых веществ химической природы, в которых энергия выделяется за счет образования прочных химических связей. В ядерном оружии энергия выделяется за счет деления или слияния атомных ядер. Взрыв – это очень быстрое выделение энергии в ограниченном объеме. В этом случае происходит мгновенный нагрев и расширение воздуха, начинает распространяться ударная волна, приводящая к большим разрушениям. Если взорвать динамит (без стальной оболочки) на Луне, где нет воздуха, разрушительные последствия будут неизмеримо меньше, чем на Земле. О необходимости же для взрыва очень быстрого выделения энергии свидетельствует такой факт. Хорошо известно, что смесь водорода с хлором взрывается, если ее выставить на прямой солнечный свет или если поднести к колбе горящий магний – об этом написано даже в школьных учебниках, но если свет будет не таким ярким, реакция пройдет совершенно спокойно, в ней выделится та же энергия, но не за сотую долю секунды, а за несколько часов и в результате теплота просто рассеется в окружающем воздухе.

При протекании любой экзотермической реакции выделяющаяся тепловая энергия нагревает не только окружающую среду, но и сами реагенты. Это приводит к увеличению скорости реакции, что, в свою очередь, ускоряет выделение тепла и это еще больше повышает температуру. Если отвод теплоты в окружающее пространство не будет успевать за ее выделением, то в результате реакция может, как говорят химики, «пойти вразнос» – смесь вскипит и выплеснется из реакционного сосуда или даже взорвется, если выделяющиеся газы и пары не найдут быстрого выхода из сосуда. Это – так называемый тепловой взрыв. Поэтому при проведении экзотермических реакций химики тщательно следят за температурой, понижая ее в случае необходимости добавлением в колбу кусочков льда или помещая сосуд в охлаждающую смесь. Особенно важно уметь рассчитывать скорость тепловыделения и теплоотвода для промышленных реакторов.

Очень быстро выделяется энергии в случае детонации. Это слово (оно происходит от латинского detonare – прогреметь) означает химическое превращение взрывчатого вещества, которое сопровождается выделением энергии и распространением волны по веществу со сверхзвуковой скоростью. Химическая реакция возбуждается интенсивной ударной волной, образующей передний фронт детонационной волны. Давление во фронте ударной волны составляет десятки тысяч мегапаскалей (сотни тысяч атмосфер), чем и объясняется огромное разрушающее действие подобных процессов. Энергия, выделяемая в зоне химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне. Детонация возникает во многих соединениях и их смесях. Например, тетранитрометан C(NO2)4 – тяжелая бесцветная жидкость с резким запахом – перегоняется без взрыва, однако смеси его со многими органическими соединениями детонируют с огромной силой. Так, во время лекции в одном из Германских вузов в 1919 году погибло много студентов из-за взрыва горелки, с помощью которой демонстрировалось горение смеси тетранитрометана с толуолом. Оказалось, что лаборант, готовя смесь, перепутал массовые и объемные доли компонентов и при плотностях реагентов 1,64 и 0,87 г/см3 это вызвало почти двукратное изменение состава смеси, что и привело к трагедии.

Какие же вещества способны взрываться? Прежде всего это так называемые эндотермические соединения, то есть соединения, образование которых из простых веществ сопровождается не выделением, а поглощением энергии. К таким веществам относятся, в частности, ацетилен, озон, оксиды хлора, пероксиды. Так, образование 1 моля С2Н2 из элементов сопровождается затратой 227 кДж. Это означает, что ацетилен должен считаться потенциально нестабильным соединением, так как реакция его распада на простые вещества С2Н2 ® 2С + Н2 сопровождается выделением очень большой энергии. Именно поэтому, в отличие от многих других газов, ацетилен никогда не закачивают в баллоны под большим давлением – это может привести к взрыву (в баллонах с ацетиленом этот газ растворен в ацетоне, которым пропитан пористый носитель).

Со взрывом разлагаются ацетилениды тяжелых металлов – серебра, меди. Очень опасен по той же причине и чистый озон, при распаде 1 моль которого выделяется 142 кДж энергии. Однако многие потенциально нестабильные соединения на практике могут оказаться довольно устойчивыми. Пример – этилен, причина стабильности которого – очень малая скорость разложения на простые вещества.

Исторически первым взрывчатым веществом, изобретенным людьми, был черный (он же дымный) порох – смесь тонко растертых серы, древесного угля и нитрата калия – калийной селитры (натриевая не годится, так как она гигроскопична, то есть отсыревает на воздухе). Это изобретение за прошедшие века унесло миллионы человеческих жизней. Однако изобрели порох, оказывается, для других целей: древние китайцы более двух тысячелетий назад с помощью пороха устраивали фейерверки. Состав китайского пороха позволял ему гореть, но не взрываться.

Древние греки и римляне не имели селитры, поэтому и пороха у них быть не могло. Приблизительно в 5 в. селитра попала из Индии и Китая в Византию – столицу греческой империи. В Византии открыли, что смесь селитря с горючими веществами горит очень интенсивно и потушить ее невозможно. Почему так происходит, стало известно намного позже – таким смесям не нужен для горения воздух: селитра сама является источником кислорода). Содержащие селитру горючие смеси под названием «греческий огонь» стали использоваться в военном деле. С их помощью в 670 и 718 были сожжены корабли арабского флота, осаждавшего Константинополь. В 10 в. Византия отразила с помощью греческого огня нашествие болгар.

Прошли столетия, и в средневековой Европе порох изобрели заново. Произошло это в 13 в. И кто был изобретателем, неизвестно. По одной из легенд, монах из Фрайбурга Бертольд Шварц растирал в тяжелой металлической ступке смесь серы, древесного угля и селитры. Случайно в ступку упал железный шар. Раздался ужасный грохот, из ступки повалил едкий дым, а в потолке образовалась дыра – ее пробил шар, вылетевший с огромной скоростью из ступки. Стало понятным, какая огромная сила таится в черном порошке (само слово «порох» произошло от древнерусского «прах» – пыль, порошок). В 1242 порох описал английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон. Порох стали использовать в военном деле. В 1300 была отлита первая пушка, вскоре появились и первые ружья. Первый пороховой завод в Европе был построен в Баварии в 1340. В 14 в. огнестрельное оружие начали применять и на Руси: с его помощью москвичи в 1382 обороняли свой город от войск татарского хана Тохтамыша.

Изобретение пороха оказало огромное влияние на мировую историю. С помощью огнестрельного оружия были завоеваны моря и континенты, разрушены цивилизации, уничтожены или покорены целые народы. Но были у открытия пороха и положительные моменты. Облегчилась охота на диких зверей. В 1627 в Банска-Штьявице на территории современной Словакии порох впервые использовали в горном деле – для разрушения породы в шахте. Благодаря пороху появилась специальная наука о расчете движения ядер – баллистика. Стали совершенствоваться методы литья металлов для пушек, изобретались и испытывались новые прочные сплавы. Разрабатывались также новые способы получения пороха – и прежде всего селитры

Во всем мире росло число пороховых заводов. На них изготовляли многие сорта черного пороха – для мин, пушек, ружей, в том числе и охотничьих. Исследования показали, что порох обладает способностью очень быстро сгорать. Горение наиболее распространенного порохового состава приблизительно описывается уравнением 2KNO3 + S + 3C ® K2S + 3CO2 + N2 (помимо сульфида образуется также сульфат калия K2SO4). Конкретный состав продуктов зависит от давления при горении. Д.И.Менделеев, изучавший этот вопрос, указывал на существенное различие в составе твердого остатка при холостом и боевом выстрелах.

В любом случае при горении пороха выделяется большое количество газов. Если порох насыпать на землю и поджечь, он не взорвется, а просто быстро сгорит, но если он горит в замкнутом пространстве, например, в патроне ружья, то выделяющиеся газы с силой выталкивают пулю из патрона, и она с большой скоростью вылетает из дула. В 1893 на всемирной выставке в Чикаго немецкий промышленник Крупп показал орудие, которое заряжалось 115 кг черного пороха, его снаряд массой 115 кг в течение 71 секунды пролетал более 20 км, достигая в высшей точке высоты 6,5 км

Частички твердых веществ, образующиеся при горении черного пороха, создают черный дым, поля сражений иногда так окутывало дымом, что он застилал солнечный свет (в романе Война и мир описано, как дым затруднял командирам управлять ходом сражений). Твердые частички, образующиеся при горении черного пороха, загрязняют канал огнестрельного оружия, поэтому дуло ружья или пушки нужно было регулярно чистить.

К концу 19 в. черный порох практически исчерпал свои возможности. Химикам было известно множество взрывчатых веществ, но для стрельбы они не годились: их дробящая (бризантная) сила была такова, что ствол разлетелся бы на куски еще до вылета из него снаряда или пули. Таким свойством обладают, например, азид свинца Pb(N3)2, гремучая ртуть Hg(CNO)2 – соль гремучей (фульминовой) кислоты. Эти вещества легко взрываются при трении и ударе, они используются для снаряжения капсюлей и служат для воспламенения пороха.

В 1884 французский инженер Поль Вьель изобрел новый вид пороха – пироксилиновый. Пироксилин был получен еще в 1846 при нитровании целлюлозы (клетчатки), но долго не могли выработать технологию получения стойкого и безопасного в обращении пороха. Вьель, растворив пироксилин в смеси спирта и эфира, получил тестообразную массу, которая после прессования и сушки дала прекрасный порох. Зажженный на воздухе, он спокойно сгорал, а в патроне или гильзе снаряда взрывался с большой силой от детонатора. По мощности новый порох намного превосходил черный, а при горении не давал дыма, поэтому его назвали бездымным. Этот порох позволил уменьшить калибр (внутренний диаметр) ружей и пистолетов и таким образом повысить не только дальность, но и точность стрельбы. В 1889 появился еще более мощный бездымный порох – нитроглицериновый. Много сделал для усовершенствования бездымного пороха великий русский химик Д.И.Менделеев. Вот что он сам писал об этом:

«Черный дымный порох нашли китайцы и монахи – чуть не случайно, ощупью, механическим смешением, в научной темноте. Бездымный порох открыт при полном свете современных химических познаний. Он составит новую эпоху военного дела не потому, что не дает дыму, глаза застилающего, а потому преимущественно, что при меньшем весе дает возможность сообщать пулям и всяким иным снарядам скорости в 600, 800 и даже 1000 метров в секунду, и в то же время представляет все задатки дальнейшего усовершенствования – при помощи научного исследования невидимых явлений, при его горении совершающихся. Бездымный порох составляет новое звено между могуществом стран и научным их развитием. По этой причине, принадлежа к числу ратников русской науки, я на склоне лет и сил не осмелился отказаться от разбора задач бездымного пороха.»

Созданный Менделеевым порох в 1893 успешно прошел испытания: им стреляли из 12-дюймового орудия, и инспектор морской артиллерии адмирал Макаров поздравил ученого с блестящей победой. С помощью бездымного пороха дальность стрельбы была значительно увеличена. Из огромной пушки «Большая Берта» массой 750 тонн немцы обстреливали Париж с расстояния 128 км. Начальная скорость снаряда составляла 2 км/с, а высшая его точка находилась далеко в стратосфере на высоте 40 км. В течение лета 1918 по Парижу было выпущено свыше 300 снарядов, но, конечно, эта стрельба имела только психологическое значение, так как ни о какой точности говорить не приходилось.

Бездымный порох используют не только в огнестрельном оружии, но и в ракетных двигателях (твердое ракетное топливо). В годы Второй мировой войны наша армия успешно применяла реактивные снаряды на твердом топливе – ими стреляли легендарные гвардейские минометы «катюши».

Похожая судьба была и у продукта нитрования фенола – тринитрофенола (пикриновой кислоты). Он был получен еще в 1771 и использовался в качестве желтого красителя. И только в конце 19 в. его стали использовать для снаряжения гранат, мин, снарядов под названием лиддита. Колоссальная разрушительная сила этого вещества, применявшегося в англо-бурской войне, ярко описана Луи Буссенаром в приключенческом романе Капитан Сорви-Голова. А с 1902 для тех же целей стали использовать более безопасный тринитротолуол (тротил, тол). Тол широко используется при взрывных работах в промышленности в виде литых (или прессованных) шашек, поскольку это вещество можно без опасений плавить, нагревая выше 80° С.

Сильнейшими взрывчатыми свойствами обладает очень опасный в обращении нитроглицерин. В 1866 его удалось «приручить» Альфреду Нобелю, который, смешав нитроглицерин с негорючим материалом, получил динамит. Динамитом пользовались для прорытия туннелей, при многих других горных работах. В первый же год его применение при постройке туннелей в Пруссии позволило сэкономить 12 миллионов золотых марок.

Современные взрывчатые вещества должны удовлетворять многим условиям: безопасность в производстве и обращении, выделение большого объема газов, экономичность. Самая дешевая взрывчатка – смесь нитрата аммония с дизельным топливом, ее производство составляет 80% всех взрывчатых веществ. А какое из них самое мощное? Это зависит от критерия мощности. С одной стороны, важна скорость детонации, т.е. скорость распространения волны. С другой – плотность вещества, т.к. чем она выше, тем больше энергии при прочих равных условиях высвобождается в единице объема. Так, для мощнейших нитросоединений оба параметра за 100 с лишним лет были улучшены на 20–25%, что видно из следующей таблицы:

Вещество Скорость детонации, м/с Плотность, г/см3
Нитроглицерин 7580 1,58
Тринитротолуол 6930 1,63
Гексоген 8754 1,80
Октоген 9110 1,89
Гексанитроизовюрцитан 9380 1,98

Гексоген (1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан, циклонит), который в последние годы приобрел печальную известность, с добавками парафина или воска, а также в смеси с другими веществами (тротилом, нитратом аммония, алюминием) начали применять в 1940. Он используется для снаряжения боеприпасов, а также входит в состав аммонитов, применяемых при скальных работах.

Наиболее мощная взрывчатка, производящаяся (с 1955) в промышленном масштабе, – октоген (1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазоциклооктан). Октоген довольно устойчив к нагреву, поэтому его используют при взрывных работах в высокотемпературных условиях, например, в глубоких скважинах. Смесь октогена с тротилом (октол) – компонент твердых ракетных топлив. Абсолютный же рекорд держит синтезированный в США в 1990 гексанитроизовюрцитан. Ударная волна при его взрыве распространяется в 30 раз быстрее звука

Илья Леенсон

www.krugosvet.ru

Взрывчатые вещества — Статьи — Горная энциклопедия

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА (а. explosives, blasting agents; н. Sprengstoffe; ф. explosifs; и. explosivos) — химические соединения или смеси веществ, способные в определённых условиях к крайне быстрому (взрывному) самораспространяющемуся химическому превращению с выделением тепла и образованием газообразных продуктов.

Взрывчатыми могут быть вещества или смеси любого агрегатного состояния. Широкое применение в горном деле получили так называемые конденсированные взрывчатые вещества, которые характеризуются высокой объёмной концентрацией тепловой энергии. В отличие от обычных топлив, требующих для своего горения поступления извне газообразного кислорода, такие взрывчатые вещества выделяют тепло в результате внутримолекулярных процессов распада или реакций взаимодействия между составными частями смеси, продуктами их разложения или газификации. Специфический характер выделения тепловой энергии и преобразования её в кинетическую энергию продуктов взрыва и энергию ударной волны определяет основную область применения взрывчатых веществ как средства дробления и разрушения твёрдых сред (главным образом горных пород) и сооружений и перемещения раздробленной массы (см. Взрывная технология).

В зависимости от характера внешнего воздействия химические превращения взрывчатых веществ происходят: при нагреве ниже температуры самовоспламенения (вспышки) — сравнительно медленное термическое разложение; при поджигании — горение с перемещением зоны реакции (пламени) по веществу с постоянной скоростью порядка 0,1-10 см/с; при ударно-волновом воздействии — детонация взрывчатых веществ.

Классификация взрывчатых веществ. Имеется несколько признаков классификации взрывчатых веществ: по основным формам превращения, назначению и химическому составу. В зависимости от характера превращения в условиях эксплуатации взрывчатые вещества подразделяют на метательные (или пороха) и бризантные. Первые используют в режиме горения, например, в огнестрельном оружии и ракетных двигателях, вторые — в режиме детонации, например, в боеприпасах и на взрывных работах. Бризантные взрывчатые вещества, применяемые в промышленности, называются Промышленными взрывчатыми веществами. Обычно к собственно взрывчатым относят только бризантные взрывчатые вещества. В химическом отношении перечисленные классы могут комплектоваться одними и теми же соединениями и веществами, но по-разному обработанными или взятыми при смешении в разном соотношении.

По восприимчивости к внешним воздействиям бризантные взрывчатые вещества подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят взрывчатые вещества, способные взрываться в небольшой массе при поджигании (быстрый переход горения в детонацию). Они также значительно более чувствительны к механическим воздействиям, чем вторичные. Детонацию вторичных взрывчатых веществ легче всего вызвать (инициировать) ударно-волновым воздействием, причём давление в инициирующей ударной волне должно быть порядка несколько тысяч или десятков тысяч МПа. Практически это осуществляют с помощью небольших масс первичных взрывчатых веществ, помещённых в капсюль-детонатор, детонация в которых возбуждается от луча огня и контактно передаётся вторичному взрывчатому веществу. Поэтому первичные взрывчатые вещества называются также инициирующими. Другие виды внешнего воздействия (поджигание, искра, удар, трение) лишь в особых и труднорегулируемых условиях приводят к детонации вторичных взрывчатых веществ. По этой причине широкое и целенаправленное использование бризантных взрывчатых веществ в режиме детонации в гражданской и военной взрывной технике было начато лишь после изобретения капсюля-детонатора как средства инициирования детонации во вторичных взрывчатых веществах.

По химическому составу взрывчатые вещества подразделяют на индивидуальные соединения и взрывчатые смеси. В первых химические превращения при взрыве происходят в форме реакции мономолекулярного распада. Конечные продукты — устойчивые газообразные соединения, такие, как азот, окись и двуокись углерода, пары воды.

Во взрывчатых смесях процесс превращения состоит из двух стадий: распада или газификации компонентов смеси и взаимодействия продуктов распада (газификации) между собой или с частицами неразлагающихся веществ (например, металлов). Наиболее распространённые вторичные индивидуальные взрывчатые вещества относятся к азотсодержащим ароматическим, алифатическим гетероциклическим органическим соединениям, в том числе нитросоединениям (тротил, тетрил, нитрометан), нитроаминам (гексоген, октоген), нитроэфирам (нитроглицерин, нитрогликоли, нитроклетчатка, тэн). Из неорганических соединений слабыми взрывчатыми свойствами обладает, например, аммиачная селитра.

Многообразие взрывчатых смесей может быть сведено к двум основным типам: состоящие из окислителей и горючих, и смеси, в которой сочетание компонентов определяет эксплуатационные или технологические качества смеси. Смеси окислитель — горючее рассчитаны на то, что значительная часть тепловой энергии выделяется при взрыве в результате вторичных реакций окисления. В качестве компонентов этих смесей могут быть как взрывчатые, так и невзрывчатые соединения. Окислители, как правило, при разложении выделяют свободный кислород, который необходим для окисления (с выделением тепла) горючих веществ или продуктов их разложения (газификации). В некоторых смесях (например, содержащиеся в качестве горючего металлические порошки) в качестве окислителей могут быть также использованы вещества, выделяющие не кислород, а кислородсодержащие соединения (пары воды, углекислый газ). Эти газы реагируют с металлами с выделением тепла. Пример такой смеси — алюмотол.

В качестве горючих применяют различного рода природные и синтетические органические вещества, которые при взрыве выделяют продукты неполного окисления (окись углерода) или горючие газы (водород, метан) и твёрдые вещества (сажу). Наиболее распространённым видом бризантных взрывчатых смесей первого типа являются взрывчатые вещества, содержащие в качестве окислителя нитрат аммония. В зависимости от вида горючего они, в свою очередь, подразделяются на аммониты, аммотолы и аммоналы. Менее распространены хлоратные и перхлоратные взрывчатые вещества, в состав которых в качестве окислителей входят хлорат калия и перхлорат аммония, оксиликвиты — смеси жидкого кислорода с пористым органическим поглотителем, смеси на основе других жидких окислителей. К взрывчатым смесям второго типа относятся смеси индивидуальных взрывчатых веществ, например динамиты; смеси тротила с гексогеном или тэном (пентолит), наиболее пригодные для изготовления шашек-детонаторов.

В смеси обоих типов, кроме указанных компонентов, в зависимости от назначения взрывчатых веществ могут вводиться и другие вещества для придания взрывчатому веществу каких-либо эксплуатационных свойств, например, сенсибилизаторы, повышающие восприимчивость к средствам инициирования, или, напротив, флегматизаторы, снижающие чувствительность к внешним воздействиям; гидрофобные добавки — для придания взрывчатому веществу водостойкости; пластификаторы, соли-пламегасители — для придания предохранительных свойств (см. Предохранительные взрывчатые вещества). Основные эксплуатационные характеристики взрывчатых веществ (детонационные и энергетические характеристики и физико-химические свойства взрывчатых веществ) зависят от рецептурного состава взрывчатых веществ и технологии изготовления.

Детонационная характеристика взрывчатых веществ включает детонационную способность и восприимчивость к детонационному импульсу. От них зависят безотказность и надёжность взрывания. Для каждого взрывчатого вещества при данной плотности имеется такой критический диаметр заряда, при котором детонация устойчиво распространяется по всей длине заряда. Мерой восприимчивости взрывчатых веществ к детонационному импульсу служат критическое давление инициирующей волны и время его действия, т.е. величина минимального инициирующего импульса. Её часто выражают в единицах массы какого-либо инициирующего взрывчатого вещества или вторичного взрывчатого вещества с известными параметрами детонации. Детонация возбуждается не только при контактном подрыве инициирующего заряда. Она может передаваться и через инертные среды. Это имеет большое значение для шпуровых зарядов, состоящих из нескольких патронов, между которыми возникают перемычки из инертных материалов. Поэтому для патронированных взрывчатых веществ проверяется показатель передачи детонации на расстояние через различные среды (обычно через воздух).

Энергетические характеристики взрывчатых веществ. Способность взрывчатых веществ при взрыве производить механическую работу определяется запасом энергии, высвобождаемой в виде тепла при взрывчатом превращении. Численно эта величина равна разности между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования (энтальпией) самого взрывчатого вещества. Поэтому коэффициент преобразования тепловой энергии в работу у металлсодержащих и предохранительных взрывчатых веществ, образующих при взрыве твёрдые продукты (окислы металлов, соли-пламегасители) с высокой теплоёмкостью, ниже, чем у взрывчатых веществ, образующих только газообразные продукты. О способности взрывчатых веществ к местному дробящему или бризантному действию взрыва см. в ст. Бризантность взрывчатых веществ.

Изменение свойств взрывчатых веществ может происходить в результате физико-химических процессов, влияния температуры, влажности, под воздействием нестойких примесей в составе взрывчатых веществ и др. В зависимости от вида укупорки устанавливают гарантийный срок хранения или использования взрывчатых веществ, в течение которого нормированные показатели взрывчатых веществ либо не должны изменяться, либо их изменение происходит в пределах установленного допуска.

Основной показатель безопасности в обращении с взрывчатыми веществами — их чувствительность к механическим и тепловым воздействиям. Она обычно оценивается экспериментально в лабораторных условиях по специальным методикам. В связи с массовым внедрением механизированных способов перемещения больших масс сыпучих взрывчатых веществ к ним предъявляются требования минимальной электризации и низкой чувствительности к разряду статического электричества.

Историческая справка. Первым из взрывчатых веществ был изобретенный в Китае (7 в.) чёрный (дымный) порох. В Европе он известен с 13 в. С 14 в. порох применяли в качестве метательного средства в огнестрельном оружии. В 17 в. (впервые на одном из рудников Словакии) порох использовали на взрывных работах в горном деле, а также для снаряжения артиллерийских гранат (разрывных ядер). Взрывчатое превращение чёрного пороха возбуждалось поджиганием в режиме взрывного горения. В 1884 французским инженером П. Вьелем был предложен бездымный порох. В 18-19 вв. был синтезирован ряд химических соединений, обладающих взрывчатыми свойствами, в том числе пикриновая кислота, пироксилин, нитроглицерин, тротил и др., однако их использование в качестве бризантных детонирующих взрывчатых веществ стало возможным только после открытия русским инженером Д. И. Андриевским (1865) и шведским изобретателем А. Нобелем (1867) гремучертутного запала (капсюля-детонатора). До этого в России по предложению Н. Н. Зинина и В. Ф. Петрушевского (1854) нитроглицерин использовался при подрывах взамен чёрного пороха в режиме взрывного горения. Сама гремучая ртуть была получена ещё в конце 17 в. и повторно английским химиком Э. Хоуардом в 1799, но способность её детонировать тогда не была известна. После открытия явления детонации бризантные взрывчатые вещества получили широкое применение в горном и военном деле. Среди промышленных взрывчатых веществ первоначально по патентам А. Нобеля наибольшее распространение получили гурдинамиты, затем пластичные динамиты, порошкообразные нитроглицериновые смесевые взрывчатые вещества. Аммиачно-селитренные взрывчатые вещества были запатентованы ещё в 1867 И. Норбином и И. Ольсеном (Швеция), но их практическое использование в качестве промышленных взрывчатых веществ и для снаряжения боеприпасов началось лишь в годы 1-й мировой войны 1914-18. Более безопасные и экономичные, чем динамиты, они в 30-х годах 20 века начали всё в больших масштабах применяться в промышленности.

После Великой Отечественной войны 1941-45 аммиачно-селитренные взрывчатые вещества, вначале преимущественно в виде тонкодисперсных аммонитов, стали доминирующим видом промышленных взрывчатых веществ в CCCP. В других странах процесс массовой замены динамитов на аммиачно-селитренные взрывчатые вещества начался несколько позже, примерно с середины 50-х гг. С 70-х гг. основные виды промышленных взрывчатых веществ — гранулированные и водосодержащие аммиачно-селитренные взрывчатые вещества простейшего состава, не содержащие нитросоединений или других индивидуальных взрывчатых веществ, а также смеси, содержащие нитросоединения. Тонкодисперсные аммиачно-селитренные взрывчатые вещества сохранили своё значение главным образом для изготовления патронов-боевиков, а также для некоторых специальных видов взрывных работ. Индивидуальные взрывчатые вещества, в особенности тротил, широко применяются для изготовления шашек-детонаторов, а также для длительного заряжания обводнённых скважин, в чистом виде (гранулотол) и в высоководоустойчивых взрывчатых смесях, гранулированных и суспензионных (водосодержащих). Для прострелочных работ в глубоких нефтяных скважинах применяют гексоген и октоген.

www.mining-enc.ru

Физико-химические характеристики вв

Взрывчатые вещества представляют собой класс веществ или смесей веществ, характеризующихся тем, что они, будучи при обыкновенных условиях более или менее стойкими, способны под влиянием некоторых внешних воздействий как-то: трения, удара, искры, и.т. п., «взрывается» то есть разлагаться чрезвычайно быстро, с образованием большого количества раскаленных газов, поскольку при этом разложении выделяется значительное количество тепла. Раскаленные газы, стремясь занять большой объем, производят большое давление на окружающую среду, вследствие чего происходит разламывание и разбрасывание частей окружающей среды (преграды). На указанном свойстве разрушать и разбрасывать преграду основано применение ВВ в военной технике, и в промышленности, например для взрывных работ в горном деле.

Классификация вв

Метательные взрывчатые вещества (пороха).

Метательными (порохами) называются такие вещества, основной формой взрывчатого превращения которых является горение. Пороха делятся на дымные и бездымные.

Инициирующие взрывчатые вещества.

Инициирующие ВВ обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям (удару, наколу, трению и воздействию огня). Взрыв сравнительно небольших количеств инициирующих ВВ в непосредственном контактом с бризантными ВВ возбуждает детонацию последних. Вследствие указанных свойств инициирующие ВВ применяются для снаряжения средств взрывания (капсюлей-воспламенителей, капсюлей-детонаторов и запалов). К инициирующим ВВ относятся: гремучая ртуть, азид свинца, ТРС. К инициирующим ВВ относятся также капсюльные составы, которые используются для возбуждения детонации инициирующих ВВ или для воспламенения порохов.

Бризантные взрывчатые вещества.

Бризантные ВВ более мощны и менее чувствительны к внешним воздействиям, чем инициирующие ВВ. Возбуждение детонации бризантного ВВ производится взрывом капсюля-детонатора или заряда другого бризантного ВВ.

Бризантные ВВ применяются для снаряжения инженерных боеприпасов в чистом виде, а также в виде сплавов и смесей. К бризантным взрывчатым веществам относятся тэн, гексоген, тетрил, тротил и амиачно-селитренные ВВ.

Инициирующие вв

Инициирующие ВВ обладают наибольшей чувствительностью к внешним воздействиям. Развитие процесса детонации, то есть установление детонационной скорости в них происходит за очень малый промежуток времени, почти мгновенно (рисунок 1)  и поэтому они способны развивать

 Рисунок 1 – Характер развития детонационной скорости 1. у бризантных ВВ; 2. у инициирующих ВВ

нормальную (для конкретного инициирующего ВВ) скорость детонации в очень малых количествах (порядка десятых долей грамма), от таких простых начальных импульсов как искра, луч пламени, накол, удар, возбуждая взрывчатое превращение в других менее чувствительных веществах. Из-за большой чувствительности инициирующих ВВ и их сравнительно малой энергоёмкости, они не используются в качестве ВВ для получения механической работы разрушения.

Гремучая ртуть – [Hg (ONC)2] – первое инициирующее вещество открытое французом Бойеном в 1774г, позволила А.Нобелю создать первый капсюль-детонатор положивший начало использования процесса детонации в промышленности и военной техники. Гремучая ртуть представляет собой белый порошок, или при иной технологии изготовления серый порошок в виде игольчатых кристаллов плотностью 4,42 г/см3 нерастворимых в холодной воде. От действия сильных кислот (особенно серной) она взрывается, от действия щелочей разлагается. С металлами практически не взаимодействует, лишь с алюминием она энергично взаимодействует, поэтому гильзы гремучертутных детонаторов не делают из указанного металла. С медью, латунью, железом, гремучая ртуть взаимодействует медленно лишь в присутствии влаги с образованием фульминатов меди и железа, веществ более чувствительных чем сама гремучая ртуть. Гильзы из меди, латуни, железа, перед наполнением гремучей ртутью обязательно покрывают слоем лака недопускающего контакта металла с гремучей ртутью. Сухая гремучая ртуть подожжённая в небольшом количестве вспыхивает без взрыва, при поджигании больших количеств горение перейдёт в детонацию. Гремучая ртуть чувствительна к удару и трению даже весьма незначительным. При содержании 30% влажности она не поджигается, при 10% влажности горит но не взрывается, при 5% взрыв происходит только в месте инициирования и далее не распространяется. Изменение температуры в пределах обычных, не влияют на стойкость гремучей ртути, длительное нагревание при более 50°С приведёт к её разложениё с потерей взрывчатых свойств. При температуре ниже –100°C гремучая ртуть также теряет способность взрываться. Будучи подожжена даже в лёгкой оболочке легко детонирует, применяется для снаряжения капсюлей детонаторов, электродетонаторов, в капсюлях воспламенителях (в смесях с другими веществами). В настоящее время заменяется более прогрессивными инициирующими ВВ. Скорость детонации гремучей ртути при максимальной плотности- 5400м/с.

Азид свинца – [PB(N3)2] впервые синтезирован иностранными учёными в 1891г. Азид свинца представляет собой белый кристаллический порошок плотностью 4,71г/см3, нерастворимый в воде, и негигроскопичный. Кислоты, щёлочи, углекислый газ, (особенно в присутствии влаги) и солнечный свет очень медленно разлагают азид свинца. Азид свинца не реагирует с алюминием, и реагирует с медью с образованием более чувствительного чем он сам азида меди, поэтому гильзы для азид- свинцовых детонаторов делают из алюминия. Азид свинца подоженый даже в ничтожных количествах взрывается, детонация развивается даже в сотых долях грамма. Азид свинца детонирует даже при отсутствии оболочки. Азид свинца менее чувствителен к удару, трению, иным механическим воздействиям, чем гремучая ртуть. Чувствительность к искре, лучу пламени (нагреванию), также меньше чем у гремучей ртути. Азид свинца не снижает способности к детонации во влажном состоянии. Температурные колебания не влияют на стойкость азида свинца, но при нагревании до 200°С он начинает разлагаться. По инициирующей способности азид свинца превосходит гремучую ртуть, например при инициировании 2г тетрила в капсюле детонаторе №8 необходимо 0,29-0,30г. гремучей ртути и только 0,025г азида свинца. Азид свинца вследствие своей малой чувствительности к механическим воздействиям применяется для снаряжения капсюлей детонаторов артиллерийских снарядах с высокими начальными скоростями, где на применяемые ВВ действуют громадные ускорения. Однако малая чувствительность азида свинца к лучу огня и нагреванию заставляет применять для его начального возбуждения вещества, которые сами, будучи малочувствительными к механическим воздействиям, чувствительны к тепловым воздействиям и особенно к лучу огня. В азид- свинцовых капсюлях- детонаторах в качестве вещества подобного свойства применяется ТНРС. Азид свинца применяется во всех видах капсюлей- детонаторов и электродетонаторов.

ТНРС – [C6H(NO2)3O2Pb] сокращённое название стифнат свинца, или тринитрорезорцинат свинца. Впервые синтезирован иностранными учёными в 1914г. ТНРС представляет собой жёлтый кристаллический порошок, плотностью 3,1г/см3, практически не растворимый в воде, и мало гигроскопичный. Кислоты разлагают ТНРС, также как и солнечный свет. ТНРС не взаимодействует с металлами и может быть помещён в любую оболочку. ТНРС весьма чувствителен к тепловым воздействиям, особенно лучу огня чем отличается от других инициирующих ВВ. Чувствительность к удару ТНРС в 6 раз меньше чем у гремучей ртути, и в 2 раза меньше, чем у азида свинца. Инициирующая способность ТНРС очень мала, даже 2г. ТНРС не могут вызвать детонацию тетрила. Совмещение в одном корпусе капсюля-детонатора, начального инициатора ТНРС и азида свинца позволяют получить прекрасные результаты работы капсюля, нечувствительного к механическим и чувствительного к тепловым воздействиям. Применяется в капсюлях-детонаторах, электродетонаторах, воспламенительных изделиях.

Тетразен – [C2H8ON10] сокращённое название гуанилнитрозоамино-гуанилтетразена. Впервые получен иностранными учёными в 1910г. Тетразен представляет собой светло- жёлтый кристаллический порошок, практически не растворимый в воде, малогигроскопичный, не взаимодействующий с металлами и поэтому могущий быть помещён в оболочку из любого металла. По чувствительности к наколу и удару тетразен близок к гремучей ртути его инициирующая способность значительно меньше. Тетразен невозможно использовать как самостоятельное инициирующее ВВ, однако его применяют в качестве в качестве сенсибилизатора к азиду свинца или ТНРС. Примесь 2-3% тетразена к указанным веществам резко повышает их чувствительность к наколу.

Перекись ацетона – сокращённое название перекиси трициклоацетона. Перекись ацетона представляет собой белый кристаллический порошок, нерастворимый в воде, негигроскопичный. С металлами не взаимодействует, может быть помещён в любую оболочку. Перекись ацетона чувствительна к удару, наколу, и тепловым воздйствиям. Подожжёная без оболочки сгорает сильным пламенем. Помещённая в оболочку, даже слабую легко детонирует, даже матрица из отверждённой эпоксидной смолы служит оболочкой для развития детонации в перекиси ацетона. Воспламеняется как в сухом, так и во влажном виде. Из-за лёгкости получения часто используется как модельное инициирующее ВВ, однако очень не стойка и теряет свои взрывчатые свойства (в зависимости от условий хранения и общего колличества) в течение от нескольких дней до нескольких недель. По инициирующей способности перекись ацетона не уступает гремучей ртути. Кроме перечисленных веществ инициирующими свойствами обладают некоторые органические азиды, например циануртриазид, органические пероксиды, ацетилениды серебра и свинца, перхлораты, арилдиазониев, производные тетразола и пр.

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о