Характеристики взрывчатых веществ

Мощность - это несколько абстрактное и общее понятие, так как составляют ее несколько факторов. О мощности бризантных ВВ можно судить, по выделяемой тепловой энергии (общая энергия взрыва), а также по скорости детонации (скорости распространения взрывной волны внутри ВВ при его подрыве и после его подрыва), которая составляет обычно несколько километров в секунду. По ней можно судить о том "рывке", который совершит ВВ при взрыве, ясно, что чем этот показатель выше, тем взрыв "жестче", а значит мощнее. Тепловая энергия взрыва характеризует общую потенциальную работу, которую может совершить взрыв (подобно емкости аккумуляторов в ампер-часах). Для порохов критерием мощности является теплота сгорания за единицу времени. Порох должен гореть быстро и с большим тепловыделением, но не слишком быстро, чтобы горение не перешло во взрыв.

Теплота разложения - Теплотой разложения ВВ называют количество энергии выделивщейся при взрыве определенной массы ВВ.

Бризантность - это дробление среды, окружающей заряд. Бризантное действие проявляется на расстоянии примерно двух радиусов заряда. Во время взрыва импульс будет максимальным, естественно, в эпицентре, и как раз этот импульс (резкий перепад давления большой амплитуды) дробит (крошит) находящиеся по близости элементы среды. По этой самой причине бризантные ВВ не используют вместо пороха - заряд просто разорвет казенную часть ствола. Численной мерой бризантности является длинна смятия свинцового цилиндра с радиусом 1 см взрывом 10 грамм взрывчатого вещество расположенного у конца цилиндра (бризантность ко Касту) ; и отклонение баллистического маятника взрывом заряда ВВ массой 1 грамм. (бризантность по Гессу).

Фугасность - это работа взрыва по перемещению элементов среды. Так, если взрыв произошел на открытой поверхности, то фугасное действие будет минимальным, взрыв практически не произведет работы, то есть работа будет бесполезной (такой же, что от двигателя, работающего вхолостую), будет взрывная волна, которая быстро погаснет. Если же взрыв происходит в чем-то, например, в стенах здания, то фугасное действие может быть значительным, работа взрыва через взрывную волну может привести к разрушению (не дроблению!) стен, и обрушению здания или его части. Максимальную опасность взрыв несет именно происходя в чем-то. Именно поэтому заряды гранат облачают в корпус, причем, чем он будет массивней (до некоторого предела, разумеется), тем фугасное действие будет сильнее (такие припасы называют осколочно - фугасными). Для определения работоспособности немецкий исследователь Трауцль изобрел простой способ. Он взял цилиндрическую свинцовую чушку (высотой и диаметром двадцать сантиметров) и высверлил в ней углубление, в которое поместил десять граммов взрывчатки. Плотно забив заряд песком, он произвел взрыв. Внутри свинцовой чушки образовалась довольно большая полость. Налив туда из мензурки воды, Трауцль определил ее объем. Чем мощнее вещество, тем больше, естественно, получался объем полости, который Трауцль и предложил считать мерой работоспособности взрывчатого вещества. Этот нехитрый метод был рекомендован в качестве стандартного на Пятом международном съезде по прикладной химии в Берлине в 1903 году и с успехом применяется и в наше время.

Бризантное и фугасное действие легко показать на примере: если взять кирпич и ударить по нему кувалдой, то этот кирпич сначала расколится (бризантное действие), а обломки отлетят на некоторое расстояние (фугасное действие). Вот реальный пример: если мы положим заряд под бетонную плиту, то после взрыва мы обнаружим нашу плиту на некотором расстоянии от места взрыва и с дырой или выбоиной в этой плите: это и есть соответственно фугасное и бризантое действие.

Кумулятивный эффект - заключается в придании направленности взрыву за счет того, что передняя часть заряда ВВ выполняется в форме воронки. Воронка способствует тому, что взрывная волна и поток частиц идут не паралельно, а фокусируются в одной точке. В этой точке - фокусе, мощность взрыва максимальна и очень высока (относительно массы и количества заряда). Поэтому кумулятивные припасы имеют "вытянутый" вид, хотя сам заряд составляет примерно треть от длины боевой части припаса, и сделано это для того и с таким расчетом, чтобы снаряд остановился и разорвался на определенном растоянии от брони или любого другого препядствия. В настоящее время нет брони, способной выдержать кумулятивный взрыв, поэтому всякими методами броню защищают, например, накидывают на нее разный хлам - ящики, проволку и т.д. (т.к. подрыв заряда раньше времени сводит на "нет" всю эффективность кумуляции).

Чувтвительность к механическим воздействиям - заставляет по иному использовать некоторые, и не использовать некоторые вовсе (нитроглицерин, например, слишком чувствителен к механическим воздействиям и груза массой 2 кг, отпущенного с высоты 4 см, вполне хватит, чтобы нитроглицерин сдетонировал). Например, там, где необходимо инициировать основной заряд механическим ударом, или пламенем используют как раз такие ВВ (тэн, азид свинца, гексоген, тенерес). Как правило, чувтвительные к механическим воздействиям ВВ, так же не переносят огня, горение идет не стабильно, в конечном итоге, переходя во взрыв. Для того чтобы получить заряд с приемлемыми характеристиками, подобные ВВ используются в сплавах (сплав, например, гесогена с тротилом обладает меньшей чувствительностью к удару, чем гесоген, и большей мощностью нежели тротил), а также в заряды из таких ВВ вводятся "легирующие добавки" - флегматизаторы (для уменьшения чувтвительности, чтобы, например, простреленный пулей припас, не сдетонировал, или ВВ, находящееся в снаряде не сдетонировало при выстреле из орудия).

Термостойкость - Температура является также очень важным фактором при выборе ВВ, так далеко не все ВВ "хорошо" ее переносят. Например, тротил, приготовленный по упрощенной технологии при некоторой температуре может "потечь" так называемым "тротиловым маслом", которое может служить причиной преждевременного взрыва. У некоторых веществ с увеличением температуры увеличивается чувствительность к механическому воздействию (гексоген по этой причине не заливают, а впресовывают).

Химическая стойкость - предполагает устойчивость соединения во времени, т.е. взрывчатка попросту не должна со временем сгнить или разложиться, и, естественно сама по себе взорваться.
Так что найти вещество, отвечающее всем этим и некоторым другим требованиям весьма не просто. Боеприпасы, оставшиеся со времен войны и взрывающиеся в наши дни - пример ВВ отличного качества, отвечающего всем этим требованиям.Химическая активность присуща некоторым ВВ, например гремучей ртути, которая неплохо взаимодействует с некоторыми металлами, разъедая их и образуя, в некоторых случаях, гремучие соли (более чувствительные к механическим воздействиям, чем сама гремучая ртуть), а это, естественно не сулит ничего хорошего.Тоже можно сказать об пикриновой кислоте.

Гигроскопичность - способность вбирать в себя воду (свойственна, например аммонитам и АСВВ вообще) вследствие чего качество такого ВВ ухудшается подчас на столько, что оно не детонирует вообще, так как влажность приводит к слеживанию АСВВ, которое, в конечном итоге, превращается в монолит. В следствие этого чувствительность к детонации сильно уменьшается (хотя химических преобразований при этом не происходит). Для предотвращения слеживания, в АСВВ необходимо добавлять различные разрыхлители (жмыховую муку, например).

Автор - Engager.

Современные взрывчатые вещества могут пребывать в газообразном, жидком, пластичном и твердом состоянии.

Газопаровоздушные (ГПВС) и пылевоздушные смеси образуют класс объемных взрывов.

Взрывы ГПВС могут происходить в:

•помещениях вследствие утечки газов из бытовых приборов;

•емкостях их хранения и транспортировки ( спецрезервуарах, газгольдерах, цистернах, танках - грузовых отсеках танкеров);

•глубинных штреках горных выработок;

•природной среде вследствие повреждений трубопроводов, труб буровых скважин, при интенсивных утечках сжиженных и горючих газов.

Сжиженные углеводородные газы, аммиак, хлор, фреоны хранятся в технологических емкостях под сверхатмосферным давлением при температуре выше или равной температуре окружающей среды, и по этим причинам они являются взрывоопасными жидкостями.

В теплоизолированных ("изотермических") сосудах и резервуарах при отрицательных температурах хранятся сжиженные газы метан, азот, кислород, которые называют криогенными веществами.

Вещества другой характерной группы пропан, бутан, аммиак, хлор хранят в жидком состоянии под давлением в однослойных сосудах и резервуарах при температуре окружающей среды.

В соответствии с нормативами ГОСТа разработана классификация, объединяющая вещества в четыре основные категории.

К первой категории отнесены вещества с критической температурой ниже температуры среды (криогенные вещества - сжиженный природный газ, содержащий в основном метан, азот, кислород).

Во вторую категорию входят вещества с критической температурой выше, а точкой кипения ниже, чем в окружающей среде (сжиженный нефтяной газ, пропан, бутан, аммиак, хлор). Их особенностью является "мгновенное" (очень быстрое) испарение части жидкости при разгерметизации и охлаждение оставшейся доли до точки кипения при атмосферном давлении,

Третью категорию составляют жидкости, у которых критическое давление выше атмосферного и точка кипения выше температуры окружающей среды (вещества, находящиеся в обычных условиях в жидком состоянии). К этой группе относятся некоторые вещества из предыдущей категории, например, бутан в холодную погоду и этиленоксид при теплых природных условиях.

Четвертую категорию - вещества, содержащиеся при повышенных температурах (водяной пар в котлах, циклогексан и другие жидкости под давлением и при температуре, превышающей точку кипения при атмосферном давлении).

При значительных разрушениях емкостей с криогенными жидкостями и веществами второй категории происходит их вскипание с быстрым испарением и образованием облаков газопаровоздушных смесей. Аварийное вскрытие емкостей с негорючими или горючими перегретыми жидкостями сопровождается взрывами и опасными осколочными повреждениями.

Огненный шар детонации возникает в результате горения газопаровоздушных смесей, переобогащенных углеводородными соединениями. Переходу к детонации способствуют препятствия: стены строений, предметы, пересеченная местность на пути распространения пламени, вызывающие явление турбулентности.

Статистика 150 аварий в России и в странах СНГ в 1970-1989 гг. показывает, что в 42,5% случаев взрывов облаков газопаровоздушных смесей участвовали углеводородные газы (аммиак, хлор, фреоны), в 15,5% - пары легковоспламеняющихся жидкостей, в 18% - водород, в 5,3% случаев - пыль органических продуктов.

Из 150 крупных взрывов 84 произошло в технологической аппаратуре, 66 - в атмосфере. В 73 случаях при взрывах были серьезные разрушения зданий, сооружений и различного оборудования промышленных предприятий.

Взрывы пыли (пылевоздушных смесей - аэрозолей) представляют одну из основных опасностей химических производств и происходят в ограниченных пространствах (в помещениях зданий, внутри различного оборудования, штольнях шахт). Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль) при ее взаимодействии с красителями, серой, сахаром с другими порошкообразными пищевыми продуктами, а также при производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве.

По данным зарубежных источников, из 1120 взрывов пылевоздушных смесей на производствах, 540 произошли при работах с зерном, мукой, сахаром и другими пищевыми продуктами, 80 - с металлами, 63 -с угольной пылью на установках дробления топлива, 33 - с серой, 61-в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТВЕРДЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВАХ (ВВ)

Взрывчатыми веществами называются неустойчивые химические соединения или смеси, чрезвычайно быстро переходящие под воздействием определенного импульса в другие устойчивые вещества с выделением значительного количества тепла и большого объема газообразных продуктов, которые находятся-под очень большим давлением и, расширяясь, выполняют ту или иную механическую работу. Первым взрывчатым веществом был дымный (черный) порох, появившийся в Европе в XIII веке. В течение 600 лет дымный порох был единственным ВВ. В XIX веке с развитием химии были получены другие ВВ, называемые в настоящее время бризантными. Они были безопасными при обращении с ними, обладали большой мощностью и стойкостью при хранении.

В 1832 г. пироксилин был получен из древесины, а в 1846 г. - из ваты. В 1847 г. изобрели жидкий нитроглицерин, на основе которого русский академик Н.Н. Зинин совместно с В.Ф. Петрушевским разработали динамиты, применяющиеся в различных рецептурах и в наше время.

Во второй половине XIX века были получены пикриновая кислота, тротил, аммиачно-селитренные вещества, а в XX веке более мощные ВВ, такие, как гексоген, тэн, азид свинца.

Развитие ВВ шло в направлении получения веществ, обладающих меньшей чувствительностью и большей стойкостью. Однако бризантные взрывчатые вещества не взрывались от искры и пучка (луча) пламени, достаточного для дымного пороха, а потому применять их стали лишь тогда, когда шведский промышленник А.Нобель предложил в 1867 г. использовать для этого гремучую ртуть, т.е. по сути дела создал современный капсюль- детонатор.

Современные ВВ представляют собой или химические соединения (гексоген, тротил и др.), или механические смеси (аммиачно-селитренные и нитроглицериновые).

Инициирующие ВВ обладают наибольшей чувствительностью к внешним воздействиям. Развитие процесса детонации в них происходит за очень малый промежуток времени, почти мгновенно, и поэтому они способны детонировать в очень малых количествах от таких простых начальных импульсов, как искра и луч пламени, возбуждая взрывчатое превращение в других менее чувствительных веществах.

Весьма большая чувствительность и слабые взрывчатые характеристики не позволяют использовать их в качестве основных ВВ для получения от них механической работы.

Инициирующие ВВ применяются для снаряжения капсюлей детонаторов и электродетонаторов.

Бризантные ВВ получили свое название от французского слова "briser", что значит дробить, разламывать.

Они не детонируют от таких простых начальных импульсов, как искра и луч пламени. Для возбуждения в них детонации необходим начальный импульс в виде взрыва небольшого количества инициирующего ВВ.^

Бризантные ВВ являются основными веществами, применяемыми для снаряжения боеприпасов (снарядов, мин, бомб) и производства взрывных работ как для военных, так и для народнохозяйственных целей.

Метательные ВВ характеризуются тем, что их дробящее действие проявляется в незначительной степени по сравнению с действием в виде отбрасывания и разбрасывания окружающей среды. Они легко воспламеняются от удара, трения, искры, прострела пулей. На взрывных работах применяются очень редко, находят применение в различных боеприпасах и в огнепроводных шнурах.

Основные свойства ВВ определяются взрывчатыми и физико-химическими характеристиками. Взрывчатыми характеристиками являются:

• теплота взрыва и температура продуктов взрыва;

• скорость детонации;

• бризантность (способность дробить прилегающую к нему среду);

•работоспособность(фугасность).

Теплота взрыва и температура продуктов взрыва

Из физики известно, что энергия и тепло, выделяемые в процессе реакции, находятся в прямой зависимости между собой, поэтому количество энергии , выделяемое при взрыве , и теплота являются важной энергетической характеристикой ВВ, 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.

Скорость детонации

От скорости детонации ВВ зависит скорость взрывчатого превращения, а следовательно, и время, в течение которого выделяется вся энергия, заключенная в ВВ. А это вместе с количеством тепла, выделяющегося при взрыве, характеризует мощность, развиваемую взрывом, следовательно, дает возможность правильно выбрать ВВ для выполнения работы. Для перебивания металла целесообразнее получить максимум энергии в короткий промежуток времени, а для выброса грунта эту же энергию лучше получить за более длительный отрезок времени подобно тому , как при нанесении резкого удара по доске можно ее перебить, а приложив эту же энергию постепенно, только сдвинуть.

Бризантность ВВ характеризуется мгновенным скачком давления до весьма высоких величин и быстрым его падением до атмосферного и ниже.

Работоспособность ВВ (фугасность) проявляется в форме выброса грунта из воронок и выемок, образованием полостей в грунтах и скальных породах и рыхлением их. Физико-химическими характеристиками являются: - чувствительность к механическим и тепловым воздействиям;

- физическая и химическая стойкость;

- плотность.

Чувствительность взрывчатых веществ является одной из важнейших характеристик ВВ. Она определяет область и возможность практического использования данного вещества.

Слишком большая чувствительность делает ВВ опасным и не удобным в обращении. Например, йодистый азот взрывается от прикосновения к нему. Существенно влияют на чувствительность к механическому внешнему импульсу различные примеси. Песок, стекло, корунд, металлические опилки повышают чувствительность, а воск, парафин, вода и масло понижают ее.

Физическая и химическая стойкость

Стойкость ВВ определяет возможность, длительность и сроки хранения, а также условия хранения и использования ВВ на взрывных работах.

Стойкостью называется способность ВВ сохранять в нормальных условиях хранения и применения постоянство своих физико-химических и взрывчатых характеристик. Нестойкие ВВ 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 ВВ.

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

Химическая стойкость ВВ определяется подогреванием небольшого количества вещества в течение определенного времени с одновременным контролем за скоростью разложения.

Плотность ВВ

Под плотностью понимается вес вещества в единице объема. От плотности зависит чувствительность ВВ к начальному импульсу, скорость детонации и бризантность.

Способность к детонации у ВВ сохраняется при плотности в пределах 0,8-1,7 г/см^.

Из взрывчатых веществ изготавливаются заряды. Для получения различной механической работы требуется различное их количество. Например, для перебивания дерева потребуется меньшее количество ВВ, чем для перебивания металла при равных их размерах.

Для возбуждения детонации зарядов ВВ применяются огневой, электрический или радио способы взрывания.

Огневой способ применяют для взрывания одиночных зарядов и реже - нескольких. Преимущества огневого способа взрывания: простота, отсутствие сложных и дорогих приспособлений.

Недостатки: относительная опасность, неполная надежность взрывания, невозможно достичь одновременности подрыва нескольких зарядов.

Электрический способ взрывания осуществляется с помощью взрывных машинок , электрической сети и электродетонаторов. Этим способом можно осуществлять подрыв зарядов ВВ с безопасного расстояния или укрытия: контролировать исправность сети и ее элементов: производить подрыв в определенное время, взрывать любое число зарядов, в любой последовательности.

Последний способ применяют для взрывания зарядов с помощью радиосигналов в строго определенное время и на значительном удалении от них.

Твердые взрывчатые вещества служат для наполнения взрывных устройств. Это гранаты, мины, снаряды, самодельные взрывные устройства.

С.М. Сербии Г.А. Ко л у паев

Пиротек - изготовление пиротехники и изготовление взрывчатых веществ, напалм и детонация

Техноэкспорт Новосибирск: оборудование для автосервиса. . Удобно фотошкола новосибирск.