民用爆炸物品安全技术基础

1、 主讲人：黄寅生 教授 地址：南京理工大学化工学院 ),84318120(h) : huangyinshengsina : 623705315民用爆炸物品平安技术根底.第4章 炸药的熄灭与爆炸根底知识p61第5章 民用爆炸物品的根本特性及运用p73第6章 民用爆炸物品现状与开展 p125.第4章 炸药的熄灭与爆炸根底知识4.1 炸药的化学反响根本方式及特点 炸药有热分解、熄灭和爆轰三种化学反响根本方式。炸药的热分解是缓慢的化学反响，而炸药的熄灭和爆轰是快速的化学反响，炸药的爆轰是炸药化学反响的最高方式。.1热分解 炸药的热分解是指炸药在一定的温度下缓慢分解，发生在整

2、个炸药内，放热也较慢，反响的热量及时地传给环境。热分解的化学反响受炸药的温度影响较大，温度越高，炸药的热分解速度越快。炸药在储存条件下，热分解总是要发生的。热分解生成的分子碎片使炸药的组成发生变化，随之性能也发生变化。除爆炸性能变化外，敏感性也发生变化经常敏感性添加，这是平安上要特别留意的。.2熄灭 日常生活中的熄灭景象是非常普遍的，熄灭是伴随着发光发热的一种猛烈的化学反响。 炸药的熄灭与普通燃料的熄灭的主要区别： 普通燃料的熄灭，外界必需求供应氧气或其它助燃气体，熄灭的速度缓慢，决议熄灭速度的主要要素之一是供氧情况；而炸药的熄灭那么是一种可以自行传播的猛烈的化学反响，由于炸药的本身含有氧，因

3、此不需求外界供应助燃气体，它可以在隔绝空气的情况下熄灭，熄灭的速度很快，有的还非常迅速，并可以转变为爆燃或爆轰。.炸药熄灭的根本特点如下： 炸药熄灭时反响区的能量是经过热传导、气体产物的分散和热辐射而传入原始炸药的。 由于传热和分散是一个缓慢的过程，因此，炸药熄灭的速度比声速要低得多，普通为每秒几厘米到每秒几米，熄灭的传播速度也大大低于爆轰波的传播速度。 火焰波后的熄灭产物是向后运动的，因此，在火焰区域内熄灭产物的压力较低。.炸药熄灭反响的三种类型：1易挥发性炸药是指炸药的沸点或升华温度低于凝聚相中进展快速化学反响温度的一类炸药，边熄灭边挥发，未挥发的炸药还来不及熄灭就被气化，熄灭的化学反响完

4、全在气相中进展，典型的这类炸药是乙二醇二硝酸酯。显然这类炸药在空气中熄灭时，还会有空气中的氧参与反响。2难挥发性炸药是指在受热时不能气化，当温度升至炸药沸点之前其本身便发生分解的炸药，其熄灭反响主要在凝聚相炸药中进展。大多数炸药如TNT、RDX、工业硝铵炸药等均属难挥发炸药。3速燃炸药表如今其在凝聚相中的反响速度很快，同时放出大量的气体产物和热量，从而使凝聚相的外表发生剧烈的迸裂，大量的气体产物夹杂着尚未反响的炸药粒子进入气相，尔后在气相中进展反响，在距外表较远处终了反响，雷汞的熄灭就属典型的速燃炸药的熄灭。 在处置不同类型的炸药时应分别对待。.影响炸药熄灭速度的要素 炸药性质 压力和炸药初始

5、温度 装药直径和密度 装药外壳.3爆轰 炸药的爆轰是冲击波在其中传播而引起炸药快速的化学反响。当足够强的冲击波在炸药中传播时，由于冲击波的猛烈紧缩作用而引起快速的化学反响，反响放出的能量又支持冲击波的传播，可以使其维持定速而不衰减，这种紧跟着化学反响的冲击波称为爆轰波。 .4热分解、熄灭和爆轰的区别及相互转换 炸药的热分解是在整个物质内进展，反响速度主要取决于环境温度，反响规律服从阿累尼乌斯Arrhenius定律，反响速度随温度成指数关系，温度越高反响速度增长越快。而熄灭与爆轰是以反响波的方式一层一层传播的快速化学反响，而且熄灭和爆轰两种化学变化的也存在如下区别： .熄灭和爆轰两种化学变化的也

6、存在如下区别： 传播机理：熄灭时反响区的能量是经过热传导、热辐射及产物的分散作用传入未反响炸药的，而爆轰的传播那么是借助于冲击波的方式进展的。 质点运动方向：熄灭过程中反响区内产物质点运动方向与熄灭波阵面方向相反，而爆轰时反响区内产物质点运动方向与爆轰波传播方向一致。 反响地点：凝聚炸药熄灭时，放热的反响主要在气相中进展的，而爆轰时放热的反响主要在液相或固相中进展。 反响速度：爆轰速度快，熄灭速度慢。 影响要素：熄灭受环境影响；爆轰几乎不受环境影响.炸药的热分解、熄灭和爆轰三种释能方式在一定的条件下可以相互转化。 当热分解时放出的热量大于散热量时，炸药会发生熄灭，某些热爆炸就是根源于此，历史上

7、发生过多次军火库在无外界击发时发生自炸，普通是由这种过程引起的。民爆器材仓库自燃爆炸亦能够是炸药热分解呵斥的。. 大部分炸药在敞开环境中用明火点燃，在控制堆积量的前提下会平稳熄灭。工业炸药常可以用熄灭法销毁。当炸药在密闭环境下熄灭或堆放量非常大时会发生熄灭转爆轰。 某些工业炸药在环境条件不满足时会发生爆轰不完全：这时某些配方的工业炸药表现为熄爆，余药残留下来不继续作用；有的配方的工业炸药那么继续发生熄灭。前者普通称为断爆，后者称为爆轰转熄灭。 在熄灭过程中，假设凝聚相炸药能及时地将熄灭时所生成的高温气体排出，使熄灭反响在生成气体和排气相平衡的形状下进展，那么熄灭就会稳定，此时的熄灭速度和熄灭过

8、程都是稳定的。假设生成气体速度大于排气速度，气体平衡被突破，压力增大，燃速加快，熄灭就变得不稳定，并能够转成爆轰。.5炸药本质 组成炸药物质本质实践上是具有氧化剂和可燃剂体系。它们能够独立存在，经过将氧化剂和可燃剂混合组成炸药，也能够是在同一种物质中共同存在，其本身既含有氧化剂，又含有可燃剂，工业炸药主要是前者。炸药在未被激发的形状时是一种亚稳性含能物质，在受激发后表现出强自行活化性质和自供氧性质,发生剧烈的氧化复原反响，生成大量的气体产物放出大量的热。 例如：工业铵油炸药中，其所含的硝酸铵为氧化剂，木粉和柴油是可燃剂。炸药正常储存时，硝酸铵和木粉、柴油间并不发生化学反响，是一种亚稳定形状；当

9、用雷管或起爆具将其起爆后，硝酸铵提供氧，使木粉、柴油氧化，瞬间放出大量热量、生成气体而发生爆炸。 .6爆炸三要素 放出大量热 化学反响速度极快 生成大量气体.反响的放热性第一个必要条件。爆炸时能释放热量，是激发未爆炸的炸药发生爆炸的能源，促使爆炸过程自行传播下去。爆炸时能释放热量，也是系统对外做功的能源。.例 草酸盐的分解反响： NH42C204 2NH3+H20+CO+C02-363.6kJ PbC204 Pb+2C02-69.87kJ Ag2C204 2Ag+2C02+123.4kJ前两个反响是吸热反响，不能发生爆炸，后一个反响是放热反响，可以发生爆炸。.例 硝酸铵的分解反响 NH4N03

10、 NH3十HN03一170.7kJ 雷管引爆 NH4N03 N2十H20十0.502十126.4 kJ 第一个反响靠外界供应能量来维持其分解，显然不能够发生爆炸；第二个反响具有放热性，因此具有爆炸性。.炸药和燃料混合物的含能量比较物质称号 含能量 kJ.kg-1 kJ.L-1黑火药(=1.2g-3) 2782.4 3347.2梯恩梯(=1.6g-3) 4250.9 6803.2硝化棉(=1.3g-3) 4288.6 5564.7硝化甘油(=1.6g-3) 6221.6 9957.9碳和氧的混合物 6221.6 17.15苯和氧的混合物 9204.8 18.41氢和氧的混合物 14.3 7.11

11、.炸药含能量的特点:凝聚炸药在反响时放出的能量，就单位质量而言，它比普通燃料熄灭时放出的能量还低，按单位体积的含能量来看，它比普通燃料具有大得多。凝聚炸药并非是高能量物质，而是一种具有高能量密度的物质。.反响的快速性第二个必要条件。是炸药爆炸一个最重要特征。普通化学反响也可以是放热的，而且有许多反响释放的热量比炸药爆炸反响释放的热量大许多倍，但这些反响并未构成爆炸景象，其根本缘由在于它们的反响过程进展得很慢。. lkg汽油在发动机中熄灭或lkg煤块在空气中熄灭，所需求的时间为数分钟到数非常钟， 1kg炸药爆炸反响的时间仅十几到几十微秒10-6s 炸药的爆炸要比燃料熄灭快数千万倍。例如：. 由于

12、炸药的爆炸反响速度极高，因此可以近似地以为，爆炸反响产物来不及膨胀，所释放的能量全部集中在炸药爆炸前所占的体积内，从而维持普通化学反响所无法到达的很高的能量密度，这样可以构成高温高压气体，使得炸药的爆炸具有宏大的作功功率和剧烈的破坏作用。 1kg普通炸药爆炸时释放的热量普通在4.186.27106J,仅相当于lkW电机任务一个多小时的能量，但在爆炸瞬间其功率可以到达56106kW。.炸药并非是一个能量很高的能源，是一个功率极大的能源。.生成气态产物 第三个必要条件。反响生成气态产物是能量转换的任务介质。爆炸对周围介质做功是经过高温高压的气体迅速膨胀实现的，所以生成大量气体产物是炸药爆炸的一个重

13、要特征。.体积为1L的普通炸药爆炸反响时，普通可产生1000L左右的气态产物在规范形状时。.例铝热剂的反响： 2Al+Fe2O3 Al203+2Fe + 853.12kJ反响的速度很快，反响的热效应可以使产物温度升到3000C，没有气态产物生成，不发生爆炸。. 在某些情况下，有足够的放热性和快速性，虽不生成气体，也可以发生爆炸过程。 例如很细的铝粉组成的类似铝热剂这样的反响，由于铝粉中混入了空气，受热膨胀也会发生弱爆炸。这种爆炸是空气受热后产生的，并不是铝热剂本身发生的。需求阐明的是:.爆鸣气爆炸气体量不添加，反而减少了三分之一：2H2十02 2H20十483.67kJ气体量的减少被过程的放热

14、性和快速性所弥补。由于产物在高温下体积添加，仍可在短时间内压力到达1MPa以上，从而具有一定的爆炸性。.小结放热性给爆炸反响提供了能源，而快速性那么是使能量集中在较小的体积内并产生强大的放热功率，反响生成气态产物那么是炸药爆炸后对外作功的任务介质。反响的放热性将炸药和产物加热到高温，从而使反响速度添加，增大了反响的快速性；放热性和快速性使产物加热到很高的温度，使更多的产物处于气态形状。正是由于不同种的炸药在这三要素上存在着差别，而使它们的爆炸性能产生了明显的差别，构成了形形色色、不同种类、用途各异的各种炸药。.4.2 炸药的起爆与敏感度1炸药起爆缘由 炸药是一种处于相对稳定形状的物质，本身的能

15、量程度比较高如处于高位的小球，只需在一定的引爆冲能作用下，才会发生爆炸。 外界作用所给的能量既是炸药发生化学反响的活化能，又是外界用以激发炸药爆炸的最小引爆冲能，因此可以得出：引爆冲能越小，炸药的感度越大，炸药越易起爆；.2炸药起爆的选择性 外界能量种类： 外界能量的作用速率 装药条件： 炸药的物理形状： 不同用途的炸药有不同感度的要求。 .3炸药起爆机理 炸药的热爆炸机理 在一定条件下温度、压力等假设炸药因热分解的作用，反响放出的热量大于热传导向外所散失的热量，就能使炸药的内部发生热积累，从而使反响自动加速，温度升高，反响更快，温度更高，如此循环开展最后导致爆炸。. 炸药的热点起爆实际 当炸

16、药遭到撞击或摩擦时，机械能首先转化成热能，并聚集在小的部分范围内构成“热点，在热点处发生热分解，由于分解的放热性，分解速度迅速添加，热点内构成剧烈反响，结果引起部分炸药或全部炸药爆炸。 .热点构成的三个途径：气泡的绝热紧缩；物质之间的相互摩擦；炸药的粘滞流动。 热点生长为爆轰的条件：热点温度足够高； 热点半径足够大；热点作用时间足够长；热点能量足够多。. 炸药的冲击波起爆机理 冲击波是一种剧烈的紧缩波，当炸药遭到冲击波剧烈的紧缩要产生热。 均质炸药，遭到冲击时，冲击波阵面上的一薄层炸药便均匀地受热升温，当温度到达迸发点时温度较高，炸药就会发生爆炸，具有热爆炸特征，起爆难，爆速高。 非均质炸药遭

17、到冲击时，那么由于炸药受热升温的不均匀性，使在部分产生热点，爆炸首先在热点开场并扩展，然后才引起整个炸药的爆炸，具有热点爆炸特征，起爆易，爆速低。.4炸药感度的双重性 适用感度：是指在一定的起爆方式下，假设用炸药的最小起爆能量来引爆它时，该炸药能可靠地起爆，不应该出现半爆或拒爆。从运用的角度来说，炸药具有适当的适用感度是很重要的，由于较好的适用感度可以减小炸药拒爆的概率，有效地防止不测事故的发生。 危险感度：和炸药的平安性相联络，即在外界作用的能量低于炸药的最小起爆能时，炸药是平安的。低危险感度是人们对炸药的永久追求，以保证炸药在制造、运输等过程中，即使遭到一些机械或者其它方式的作用，也是平安

18、的，不会发生不测爆炸事故。.5常见炸药感度实验 炸药感度是按外界激发能量的方式不同而分类的。感度实验是人为设计炸药在不同外界激发能量作用下发生爆炸反响的难易程度衡量方法， 主要有热感度、机械感度、火焰感度、冲击波感度、爆轰波感度、静电感度、激光感度、射频感度等。常用撞击感度和摩擦感度来表征炸药的机械感度，这两种感度也是人们最常用的。 随着人们对消费、运输、储存和运用炸药的需求、还会不断研讨和开展新的感度实验方法。 .4.3 炸药的安定性和相容性 炸药在长期的储存中，坚持其原有物理化学性质的才干叫做安定性。安定性可分为化学安定性和物理安定性。 炸药的安定性主要取决于以下要素：炸药的组成和构造，炸

19、药的加工工艺，炸药的装药形状和运用条件。.1化学安定性 化学安定性取决于物质的化学性质及所含杂质。如硝基化合物类的炸药，其化学安定性是属于高安定性的，在没有杂质存在的条件下，硝基化合物可以存放二十多年还能运用，根本上不改动性能。硝铵炸药的安定性也很好。硝酸酯炸药与无烟火药安定性比较差，主要由于硝酸酯含有微量酸，结果在长期储存中发生分解，药温上升，容易导致爆炸、熄灭，因此在存放时不要堆积过高，也要防止阳光照射，并坚持仓库通风。 .2物理安定性 吸潮、结块 冻结 老化和渗油 耐水降解、破乳分层.3炸药的相容性 在多种炸药或炸药与其所接触的物质，坚持物理、化学和爆炸性质不发生可觉察的或发生允许范围内

20、变化的才干。 内相容：又称混合性相容性，是指组分之间的混合相容性。 外相容：又称接触相容性，是炸药组分与其它接触物体之间的相容性。 物理相容性：不发生物理性量变化才干。 化学相容性：不发生化学性量变化才干。 炸药的安定性和相容性影响炸药的平安储存期和产品有效寿命。 .4.4 炸药的爆炸与爆炸破坏作用1炸药的爆炸作用炸药发生爆炸时所构成的高温高压气体产物，必然对周围的介质产生剧烈的冲击和紧缩作用。习惯上将炸药爆炸时对周围物体的各种机械作用称为炸药的爆炸作用。 .2冲击波与超压冲击波是由紧缩波迭加构成的，炸药发生爆炸时所构成的高温高压气体产物，使它周围的空气遭到冲击而发生扰动，使其形状压力、密度、

21、温度等发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中传播就成为冲击波。在离爆破中心一定间隔的地方，空气压力会随时间迅速发生而悬殊的变化。超压准那么以为，只需冲击波超压到达一定值时，便会对目的呵斥一定的损伤或破坏。冲击波超压对人体的损伤和对建筑物的破坏作用如表4-2和表4-3所示。.3平安间隔与殉爆间隔炸药爆炸后引起其周围一定间隔处炸药也发生爆轰的景象叫殉爆。引发爆轰的药柱叫自动装药，被引发的那么为被动装药。自动装药爆轰构成的冲击波在空气中传播，当其强度仍能引发被动装药爆轰时，那么被动装药可以被引爆。当两炸药柱相距足够远，冲击波不能引发被动装药爆轰时，那么该间隔的最小值叫做殉爆平安

22、间隔。反之，间隔小于平安间隔时，那么会出现殉爆。.研讨殉爆目的在于： 确定消费工房间的平安间隔，为厂房设计提供根本数据； 改良工业炸药的性能，提高在工程爆破时爆破的可靠性。 . 4爆炸作用与定员定量在工厂消费和炸药库存中还有定员定量的要求，以确保消费和储存过程中的平安。平安间隔包括冲击波平安间隔和殉爆平安间隔。 .所谓冲击波平安间隔：即防止空气冲击波对人员和建筑物损伤和破坏的最小间隔。可按式4-6计算：平安系数K取决于平安等级能够破坏的程度及工库房的防护程度有无防爆土堤，见表4-5。在表4-5中K值范围里详细数据确实定，应思索周围建筑物的重要程度、构造巩固程度、隐蔽和集中程度、交通线运输量等详细情况。.殉爆平安间隔：即防止炸药间相互殉爆的最小间隔。在确定炸药