Взрывчатые вещества (продолжение)

Величина критического диаметра для каждого ВВ может варьироваться в довольно широких пределах и зависит гл. обр. от:

1. Бокового отвода газов, т.е. от вида оболочки, в которую заключен заряд – массивная оболочка уменьшает потери в окружающую среду и тем самым способствует поддержанию детонационной волны. Например критический диаметр игданита в бумажной оболочке составляет 120-150мм, тогда как в стальной – 25-30мм.

2. Плотности и сплошности ВВ – Для порошкообразных индивидуальных ВВ (тротил, гексоген) критический диаметр детонации тем меньше, чем больше плотность ВВ. Критический диаметр маловосприимчивых и маломощных ВВ (аммиачная селитра, динитротолуол и др.) с ростом плотности в противоположность мощным индивидуальным ВВ не уменьшается, а растет (см рис 4). При детонации аммиачноселитренных ВВ со значительным содержанием индивидуального бризантного ВВ (напр. амматол 50/50) наблюдается “переходная” зависимость критического диаметра детонации, от плотности. В области малых плотностей характерная для маломощных ВВ, а при больших плотностях (для данного амматола >1.2 г/см3 ) характерная для обычных индивидуальных ВВ (см рис 5). Это свидетельствует о том, что энергии превращения второго компонента – тротила или какого- либо другого мощного ВВ при большом содержании его в составе смеси достаточно чтобы без поддержки энергией вторичных реакций обеспечивать детонацию по мере дальнейшего уплотнения ВВ. В сплошных ВВ (пластичные ВВ, литьевые смеси и пр.), относительное увеличение скорости детонации от критического до макс. значения при изменения диаметра невелико по сравнению с порошкообразными или пористыми ВВ.

 

3. Среднего размера зерен ВВ – с увеличением размера частиц ВВ величина критического диаметра детонации возрастает. Так, для тротила при величине частиц 0.06мм критический диаметр детонации равен 9мм, а при величине частиц 0.5мм он составляет уже 28мм. См рис 6.

Рис 6. Зависимость критического диаметра от плотности для смеси аммиачная селитра/торф (Динамон Т). 1 - грубодисперсная селитра, 2 – селитра средней дисперсности, 3 - мелкодисперсная селитра.

4. Содержания инертных и медленно реагирующих наполнителей за счет увеличения зоны реакции и рассеяние энергии инертными частицами. При смешивании ВВ с различными наполнителями можно также существенно понизить скорость детонации, однако ее зависимость от радиуса заряда изменится незначительно. Меньшая скорость детонации также объясняется затратой энергии на процесс разогревания и деформации (измельчения) инертных частиц.

5. Температуры ВВ. С увеличением температуры критический диаметр уменьшается.

Табл. 1 Критический диаметр детонации мм. при плотности 1.0 г/см3 . Размер частиц порядка 0.18мм.

ВВ	В стеклянной трубке	В бумажной оболочке
Азид свинца	0.01-0.02	-
ТЭН	1.0-1.5	-
Гексоген	1.0-1.5	4
Тетрил	-	7
Тротил	8-10	11
Аммонит №6	10-12	12

Табл. 2 Критический диаметр детонации мм при различных плотностях.

ВВ	плотн. г/см3	D мм
Тротил прессованный	1.56	3.5
Тротил литой	1.56	30
Тетрил	1.70	3.5
ТЭН	1.61	0.3
ТЭН флегматизированный	1.60	1.5
Гексоген флегматизир.	1.63	4.0
Октоген флегматизир.	1.74	4.0
ТГ-40 литой	1.69	7.0

Детонация жидких ВВ происходит несколько иначе чем твердых: при искровом инициировании возникает медленное горение, которое через некоторое время (сотые доли секунды) переходит в нормальную скорость процесса. Для нитроглицерина и его аналогов существуют две стационарные скорости детонации. Высокое значение (до 8000 м/с) соответствует теоретической гидродинамической скорости, тогда как низкая скоростьдетонации, равная примерно 2000 м/с ненамного превышает скорость звука в этих веществах. Слабые первичные инициирования всегда возбуждают детонацию низшего порядка, которая в благоприятных условиях переходит в высокоскоростную, обратный же переход не наблюдается. К тому же мощность взрыва жидких ВВ типа нитроглицерина всегда в большей степени зависят от силы инициатора и вида оболочки, чем для обычных твердых ВВ. Некоторые твердые ВВ также могут иметь 2 скорости детонации, например нитрат гидразина, но для них это менее характерно.

ВВ могут представлять собой индивидуальные хим. соединения (напр. тротил, тринитробензол и др.), но чаще всего применяются смеси различных веществ. Это позволяет достигнуть требуемых эксплуатационных характеристик; технологичность, безопасность изготовления и хранения, экономическая целесообразность и т.д. Например во время второй мировой войны наиболее часто используемым ВВ для снаряжения боеприпасов был не чистый тротил, а его смеси с аммиачной селитрой (амматолы).

В качестве компонентов смесевых ВВ, могут использоваться как взрывчатые, так и не взрывчатые соединения. Большое распространение получили смесевые ВВ типа окислитель – горючее; в качестве окислителя обычно содержат неорганические соли, способные при разложении выделять кислород (нитраты, реже - перхлораты), в качестве горючего – высокоэнергетические органические соединения (продукты переработки нефти, отходы целлюлозной и зерновой промышленности, мелкодисперсные порошки металлов и т.д.) или индивидуальные ВВ, выделяющие при разложении горючие газы CO, CH₄, H₂ и сажу (тротил, динитронафталин). Введение неорганических окислителей позволяет в несколько раз уменьшить стоимость ВВ и, в большинстве случаев, повысить фугасное действие (бризантность при этом уменьшается т.к. понижается скорость детонации). Состав таких смесей обычно подбирается таким образом, чтобы получить кислородный баланс близкий к нулю, особенно это касается ВВ промышленного назначения. Однако подобные смеси (аммиачно- селитренные ВВ типа динамонов и аммонитов) обычно имеют некоторые недостатки; при отсутствии в смеси (или малого содержания) индивидуального ВВ, такие ВВ теряют способность детонировать при сильном уплотнении (на практике выше 1.4 г/см3 ). Это происходит в том числе из- за того, что в смесевых ВВ, например в аммонитах, превращение компонентов протекает не с одинаковой скоростью. Более активные компоненты могут превращаться в газообразные продукты быстрее других; на скорость химического превращения отдельных компонентов по разному влияет давление, поэтому при изменении плотности ВВ химическое превращение компонентов и взаимодействие продуктов их превращения могут сместиться по времени и обусловить этим рост химических потерь и снижение параметров детонационной волны. При значительном уплотнении аммиачная селитра в составе АСВВ может вести себя в детонационной волне как инертное вещество и, поглощая энергию, сделать смесь неспособной к детонации.

Промышленные ВВ с большой долей аммиачной селитры в определенных условиях при штатном инициировании могут «выгорать» или дефлагрировать. Дефлаграция является промежуточным процессом между устойчивым горением и детонацией. Ее можно охарактеризовать как «неустойчивое горение» со скоростями от нескольких сотен м/с до 1км/с. Она обычно наблюдается при инициировании маловосприимчивых ВВ в шпурах и, как правило, сопровождается выбросом непрореагировавшего ВВ. В отличие от детонации дефлаграция не распространяется посредством ударной волны и, поэтому, неспособно передаваться через тонкую металлическую преграду.

Кроме того многие порошкообразные АСВВ обладают высокой гигроскопичностью, склонны к слеживанию и следовательно, к увеличению плотности и сплошности. В результате при увлажнении даже на 1% в несколько раз понижается способность к детонации. Для улучшения детонационной способности в эти смеси вводят сенсибилизаторы - бризантные ВВ: ТЭН, гексоген и т.д. Или применяют различные методы по уменьшению плотности ВВ (добавка разрыхлителей), более тонкому измельчению компонентов и обеспечению лучшего контакта между горючим и окислителем (например добавками поверхностно-активных веществ или эмульгированием).

Если горючим служат металлические порошки (напр. алюминий), то окислителем могут быть не только соединения с активным кислородом, но и соединения со связанным кислородом, в этих условиях способные вступать в экзотермическую реакцию с металлом. При этом алюминий окисляется до Al₂O₃, водород воды почти полностью восстанавливается, а CO₂ переходит в CO. Поэтому на практике иногда применяют смеси индивидуальных ВВ с металлами, в которых ВВ – окислитель по отношению к металлу например алюмотол (тритонал). В отличие от индивидуальных ВВ, взрывное разложение СВВ, содержащих невзрывчатые компоненты протекает в 2 стадии: сначала детонирует основное ВВ, затем с продуктами взрыва реагирует металлический наполнитель, увеличивая энергию взрыва и следовательно повышая фугасное действие. Однако это в полной мере справедливо только для плотных ВВ с крупным или пассивированным связкой алюминием. В некоторых промышленных смесевых ВВ алюминий наоборот реагирует на детонационном фронте и благодаря выделяющейся энергии поддерживает фронт детонационной волны.

Из смесевых ВВ в боеприпасах нашли применение гл. обр. удобные в изготовлении и использовании литьевые смеси и сплавы на основе тротила (содержание более 20%) с разл. веществами (аммиачная селитра, гексоген, ТЭН, динитронафталин и т.д.) Из таких СВВ делают отливки нужной формы, напр. шашки – детонаторы. При взрыве смесей из индивидуальных ВВ, при первом приближении считается, что каждый из компонентов разлагается независимо с выделением соотв. кол – ва тепла, суммарный тепловой эффект складывается. Некоторые довольно чувствительные мощные бризантные ВВ часто используются с 4 - 20% добавкой флегматизатора. Флегматизаторы ВВ – разл. в–ва вводимые для снижения чувствительности ВВ, увеличения водостойкости, улучшения прессуемости и пластичности; для этих целей применяют парафин, церезин, вазелин, воск и различные полимеры. (подробнее см. в разделе «Смесевые ВВ»).

Для проведения взрывных работ раньше применяли смесевые ВВ на основе жидкого кислорода (оксиликвиты), жидких и загущенных нитроэфиров и нитропарафинов (динамиты, сольвениты и т.п.), солей гидразина (астролиты) и т.д.

Особая группа промышленных ВВ – предохранительные (антигризунтные) ВВ, предназначенные для проведения взрывных работ в шахтах, опасных по газу и пыли. Подобные ВВ, по составу сходные с аммонитами, содержат в своем составе пламегасители - хлориды натрия и калия в кол-ве 12-70% (обычно 20 – 25%). Пламегаситель разбавляет взрывчатую смесь, поглощает часть тепла и препятствует воспламенению метановоздушной смеси или угольной пыли. Пламегаситель либо вводят в смесь заранее в виде порошка, либо он образуется при взрыве в активном мелкодисперсном состоянии по реакции например между нитратом калия и хлоридом аммония. Теплота взрыва предохранительных ВВ 2.1 – 3.8 МДж/кг, скорость детонации до 4.5 м/с и более.