起爆器材课件

第一章緒論第一章緒論

1課程的目的內容

原材料？1）理論估算要求

參數結構？參數？2）試驗方案工藝？安全？3）修正方案試驗驗收？4）設計定型，一定批量考核

第一章緒論

選題獲取和積累科學事實進行科學抽象和提出假設檢驗假設建立理論體系（想像就是財富）

人因工程學（HumanFactorsEngineering）

主要內容：各種起爆方式，基本理論；各種起爆器材，設計的基本規律。

定義：

起爆器材是裝有少量炸藥或煙火藥，受外界刺激後發生燃燒或爆炸，產生能量用於點燃火藥或引爆炸藥，做機械功或產生特種效應的一次性使用的元器件和裝置的總稱（裝火炸藥的器件）。又稱火工品。作用：1）產生熱沖能或爆炸沖能點燃火藥或引爆炸藥；2）作為獨立能源做功。第一章緒論

民用：

工程爆破中將炸藥起爆，也可單獨使用。礦用起爆器材：大量雷管

大量藥包

定向爆破爆炸拆除、爆炸加工、射釘彈、爆炸開關、爆炸切割、微爆破醫療、汽車防撞氣囊，還有爆炸壓實和爆炸合成等。

第一章緒論

軍用：

用於組成彈藥點火引爆系統，用於爆炸切割分離產生氣體，暫態供熱，遙控開關，座椅彈射。起爆器材使用一般組成爆炸序列在武器使用中構成激發系統。Initiatingexplosivedevicesandpyrotechnicdevice.第一章緒論

如炮彈，撞擊火帽

點火藥

擴燃藥

發射藥

發射彈丸傳火序列（lowexplosivetrain）。傳爆序列（highexplosivetrain）。擊針

針刺雷管

導爆藥

傳爆藥

戰鬥部裝藥。第一章緒論

2起爆器材的發展史、分類與要求

起爆器材發展史：伴隨火藥、炸藥、武器及煙火技術而發展起來的。第一章緒論

黑火藥時代：唐代大醫藥學家孫思邈(581-682年)在《孫真人丹經》中，記載了世界上最早的火藥配方：硫磺、硝石、皂角一起燒的硫磺伏火法。第一章緒論

又有學者認為：火藥發明不會遲於東漢時期，否則魏伯陽是不可能歸納出這一大類爆炸反應的。《參同契》中強調指出，即使是“八公搗煉，淮南執火”也沒法避免“飛龜舞蛇”的發生。八公是西漢淮南王召致的八位方士，現傳下來的有八公（三十六水法）。能否認為淮南王時期就已掌握了火藥的秘密呢？第一章緒論

南北朝時，蕭綺在錄《拾遺記》時引述《淮南子》雲：“含雷吐火之術，出於萬畢之家”（今本《淮南子》中此文已佚）。蕭綺還論述了“方毳羽於洪爐，炎煙火於冰水”是“書籍之所未詳”。這說明在淮南王時期，已有將火藥用於幻術的傳聞。可能在已失傳的《淮南萬畢術》中會有更詳細的記述。煉丹家們發明了火藥，最初是用於戲術或惡作劇，後來才逐漸轉用於軍事。同學們在黑火藥發明地-淮南，系統學習火工知識也是一種緣分。第一章緒論

1867年前全部使用黑火藥，引燃或引爆黑火藥的器材有引火撚、引火繩、導火索等。1219年

阿拉伯

歐洲17世紀

雷汞（第一種起爆藥）19世紀

擊發藥1814年

火帽第一章緒論

雷管的發明及其重要性：1864年

諾貝爾用雷汞裝入銅管內製成雷管1867年用雷管起爆猛炸藥成功，結束了黑火藥時代。例如，起爆爆了以下炸藥：代那買特（矽藻土、硝化甘油）炸藥爆膠（硝化棉、硝化甘油）炸藥苦味酸炸藥：梯恩梯炸藥等雷管是打開猛炸藥能源的鑰匙。第一章緒論

雷管發展概況：開始製成的為只裝雷汞的結構簡單的單裝雷管，共分10號（裝雷汞0.3g～3.0g不等），多用6號及8號。1864年單裝火雷管1881年瞬發電雷管1907年疊氮化鉛，目前起爆性能最好的起爆藥第一章緒論

1920年複裝雷管（開始裝梯恩梯、特屈爾）1924年加強雷管（加強帽，黑索今、太安）1927年秒延期電雷管（延期元件為導火索）1930年秒及半秒延期電雷管(微氣體延期藥)1945年毫秒延期電雷管1950年抗雜電雷管、油井雷管1970年導爆管雷管第一章緒論

1980年後：爆炸橋絲電雷管、半導體橋點火頭與半導體橋雷管、無起爆藥雷管、衝擊片雷管、磁電雷管、編號雷管、無線電雷管、鐳射雷管、數碼電子雷管、剛性電引火以及導爆管非電雷管等。第一章緒論

索管狀器材發展概況：1831年畢克佛爾德發明畢氏導火索1840年防水導火索1879年鉛皮導爆索1919年棉線導爆索1970年後塑膠導爆管、細徑導爆索、塑膠導爆索

第一章緒論

國內產品介紹：火雷管、電雷管、導爆管雷管，火雷管約占一半。電雷管的感度，可分普通型A(敏感型)、鈍感型(U)、高鈍感型(R)、特鈍感型(P、HU)四類。在延期雷管方面，有毫秒延期、1／4秒延期、半秒延期、秒延期四種類型，高精度毫秒雷管和電子延期雷管。第一章緒論

工業導火索從產品結構上看，主要是三層紙條棉紗導火索，裝黑火藥有木炭、石碳兩種類型。工業導爆索主要為棉紗型，少部分為塑膠型。塑膠導爆管按爆炸後顏色是否變化分變色和不變色，按強度有普通和複式兩種。國內起爆器材

第一章緒論

分類：

起爆器材按輸出特性分引爆器材和引燃器材。引爆器材分各種雷管、導爆索、繼爆管和起爆具。引燃器材分各種導火索、引火管（頭）和導爆管。雷管分非電雷管和電雷管。

非電雷管分火雷管和導爆管（非電）雷管，導爆管非電雷管又分瞬發、毫秒延期（延時）雷管。電雷管分瞬發和延期（延時）雷管，瞬發又有普通型和煤礦型，延期（延時）又分秒及半秒延期和毫秒延期，毫秒延期又分普通型和煤礦型。

索管狀器材分導火索、導爆索和導爆管。

導火索分普通型和延期型。

導爆索分普通型、煤礦型和特殊型。

導爆管按爆炸後顏色是否變化分透明和變色導爆管，按強度分普通型和高強度導爆管。

按輸入能量形式分熱、光、電、衝擊、機械。熱：火焰雷管機械：針刺雷管衝擊波：飛片雷管電：橋絲電雷管光：鐳射雷管起爆器材主要介紹熱爆炸理論，論述機械起爆、衝擊波起爆、電起爆和光及鐳射起爆的機理，可靠性理論與抽樣檢查方法，相關國內外進展、產品品質控制與安全生產技術。

特點：“製造安全性”與“作用可靠性”矛盾，綜合優化，安全第一。實現科學性、可行性和經濟性三原則的辯證統一。

起爆器材設計具體原則：

1）安全性原則要求盡可能低的安全失效率。

2）可靠性原則一般要求高的作用可靠性。

3）協調性原則除單個產品性能外，還要考慮傳爆序列相關系統要求。

4）繼承和創新融合性原則創新儘量採用成熟技術，或多數成熟技術與少數新技術結合。

5）最佳效費比原則（效能/費用）要高，貫徹低成本原則。

6）標準化原則通用化、系列化、模組化，採用制式藥劑或制式起爆器材。教學參考書：[1]謝興華，顏事龍，楊祖一.起爆器材.合肥：中國礦業大學出版社，2009.3[2]王麗瓊,馮長根,杜志明.有限空間內爆炸和點火的理論與實踐.北京：北京理工大學出版社，2005緒論[3]GB8031[4]GB2828[5]GB6378[6]E.G.Schilling.Acceptancesamplinginqualitycontrol.NewYork:MarcelDekkerInc.,1982[7]F.P.Bowden.Initiationandgrowthofexplosioninliquidsandsolids.London:CambridgeUniversityPress,1985[8]馮長根.熱爆炸理論.北京：科學出版社，1988復習思考題1.什麼是起爆器材？2.按輸入能量形式和輸出方式分類，雷管分為哪幾類？3.起爆器材的設計基本原則有哪些？4.起爆器材的設計具體要求有哪些？第二章熱起爆2.熱起爆的基本方程及判據炸藥中熱平衡問題炸藥本身放熱、向環境散熱、本身升溫需熱其中：——

c

——J/℃g

▽

2T——拉普拉斯算子

Kr——反應速率，1/s

Q——炸藥反應熱，J/g

（1）爆炸條件>0

只有>0才升溫，才可能導致爆炸

（2）

m=0平板,

m=1圓柱,

m=2球.

(3)

n——反應級數；

Z——頻率因數；（1/s）E——活化能（J/mol）R——氣體常數（J/mol）T——℃

要解決兩個問題：（1）如何解該方程？（2）判據？解方程途徑一N.Semnoff模型

假設（1）炸藥均溫，即（2）周圍環境溫度不變（3）發生爆炸時，炸藥溫度與環境溫度相近（4）炸藥按零級反應進行（5）炸藥與環境熱傳導符合牛頓冷卻定律

q2=X(T-T0)1.圖解法

2.解析法（求出臨界狀態參數，在判斷爆或不爆）

解得兩式得（兩式相比）：

1線：放熱<散熱，不爆

2線：臨界（炸藥溫度近似為環境溫度)

3線：放熱>散熱，爆炸

上式微分得（去掉環境溫度）：

（將第一式在臨界條件下炸藥溫度T按謝苗諾夫三條假設用環境溫度T代，因而近似等於1）令：（無量綱對比溫度）

E——J/molR——J/mol·℃T——℃=1

臨界

1

爆

〈1不爆炸

值可用與預測臨界溫升

（T-T0E）

謝苗諾夫數

：

——單位體積放熱——通過單位面積的熱量

由上式看出加cm2兩邊量綱才相等。

∴寫成：

X——傳熱係數（J/℃·S）V——

無量綱環境溫度（與前述百分數

不同）

其中

+1-

(）=＝﹙﹚＝

e

﹣故

-E/RT=-E/RT

e

=e

代入上式中整理得

/(xSR

T2

)

=VQZe

令ψ=ρVQZe

(xs)

ψ為謝苗諾夫數（音破塞）則ψ=

e

其中

=RT/E

活化能E

>>RT

（對炸藥），

故ψ

=

也可以作為判椐判斷=1，ψ=0.36788為判椐

爆炸，對應ψ

爆炸

不爆,對應ψ

不爆炸

3）熱傳導遵循傅立葉定律（同謝氏假設相同）

二、DAFrank——Kamentzkill理論假設：

1）

或

，其他假設與謝苗諾夫假設相同2）

R/E<<1

（即）

引入無量綱參數：

無量綱溫度

（T-）

=無量綱時間

無量綱距離

e=ee

將上各參數代入熱爆炸基本方程中，化簡為：其中，

稱Kamentkill爆炸臨界判據。圖21）平板m=0

解得：

2）圓柱m=1

3）球形m=2,解得：

三P.H.Thomas

普適性更大些解的結果與卡門涅基本類似解法：積分常數用邊界條件代求解

謝苗諾夫卡門涅斯基托馬斯熱阻力全在介面上熱阻力主要在炸藥內部，邊界炸藥溫度與環境溫度同

炸藥邊界與環境溫

度有溫差炸藥內部

溫度也有梯度

掌握：T

、Z、Q、、a給出後，如何判斷熱爆炸是否能發生。

則簡化為（假定爆藥量沒有

第三節爆炸延滯期的計算（也叫感應期，誘導期）在一定條件下經過多少時間發生爆炸（主要決定與環境溫度）1．絕熱條件（炸藥與外界無熱交換）熱爆炸基本方程

消耗）將上式無量綱化：

臨界溫度T與環境溫度T近似，

上式取對數：

與實驗經驗公式

基本相等

2·非絕熱條件下延滯期近似解（熱交換要考慮）

引入無量綱參數簡化方程求解：無量綱溫度：無量綱距離：

無量綱時間：

（注：上面無量綱參數與前判據講的無量綱參數形式不同）代入基本熱爆炸方程中，得：

Z=0，

當m=0（平板）化簡為：（對dz積分）炸藥無限遠邊界炸藥中心

令Y=

（具體Y如何求解未給出，屬經驗型公式。）表面溫度變化時（升高）延滯期縮短。掌握絕熱條件推導，非絕熱條件下瞭解熱起爆特徵即可。第四節熱起爆的影響因素（指外界條件方面）一、炸藥裝藥的臨界尺寸

二周圍介質氣體壓力和殼的密封性有相變的炸藥不易起爆，原因：

2）氣體生成物使AB+C向逆方向進行，也使其熱爆炸

反應變慢，即使爆發點升高（多數炸藥），但也有例外三硝基間苯酚酸鉛，低壓氣體易擴散，熱量損失增加，高壓不易擴散，熱損失（熱傳導不易發生）小，使爆發點降低。

三、環境溫度的影響

環境溫度越高，炸藥層反應外移，延滯期縮短。

四、雜質

1起化學作用的雜質：晶格變化易激發，爆發點降低，爆速增高；2不起化學作用的雜質：吸熱，熱感度降低（有相變更顯著）

例：摔炮製造，引入氨，制後氨揮發，感度提高，使用效果好。（炸藥本身性質影響可從各參數公式分析中討論）。

另外，組成炸藥成分狀態等

熱爆炸基本方程

1）傅立葉熱傳導散失，未考慮熱輻射及對流

2）爆炸放熱謝苗諾夫卡門托馬斯三個假設模型求介面炸藥內部兩者合一（溫度降發生地點）

小結：延滯期：

熱爆炸影響因素只討論外界影響，炸藥本身影響未討論。復習思考題1.研究熱爆炸機理的目的？2.如何建立熱爆炸基本方程？（公式中各符號的物理意義請表述清楚）3.比較熱爆炸基本方程的三個假設，近似解法和結果各有什麼差別？在實際應用中有哪些相似的例子？4.如何從熱爆炸的判據分析影響起爆的各種因素？5.影響熱起爆的因素有哪些？謝謝您的觀看第三章

機械能起爆第一節熱點理論

機械起爆關係到使用的可靠性，生產、運輸、貯存和使用的安全性。機械方式起爆（油井雷管改為機械能起爆如落杆撞擊針）。

一、熱點的成長和熄滅二、熱點溫度及尺寸計算基本方程中取放熱項為零（炸藥反應熱不計）

（無量綱溫度代入）中心邊界條件：

解方程得：

说明：在t1內熱點中心溫度能保持在爆發點，熱點可引爆炸藥，反之，熱點中心溫度低於爆發點，則熱點不能爆。

則臨界時間關係變為：

圖12熱點絕熱由熱爆炸基本方可得：非絕熱臨界半徑ac為（由費裏曼用數值解求得）第二節摩擦起爆摩擦力(f—摩擦係數，w—正壓力載荷)兩物體直接接觸存在咬合力，緊靠在一起物體存在吸附力圓柱在平板上運動，功：（v——速度）（J——熱功當量；）

圖14粘流體：

事例：工廠中洗浮藥水倒門外後，工人曬衣服時鞋與地面摩擦將鞋跟炸掉注意：生產中不能摩擦。摩擦感度影響因素見書。A——面積v——速度h——薄膜厚度第三節撞擊感度

機理（見教材）

兩種感度表示法：

1、50%落高;2、固定高度，測爆炸百分數。

撞擊感度影響因素：

1）落錘硬度和反跳高度

2）雜質影響：

3）藥劑式樣量和結晶尺寸

TMD=TheoreticalMaximumDensity

理論最大密度：

P=

P大,感度小；P小,感度大。第四節針刺起爆一、機理

爆炸的必要條件：針刺要有一定的速度。

二、影響因素（詳細分析見書）

（1）炸藥的裝藥密度；（2）針尖角度；（3）擊針的硬度與導熱係數；（4）雜質。

擊針擊針尖部面積，兵器部規定：

0.5～1.0mm2第五節氣泡絕熱壓縮

∴炸藥都存在氣泡注：壓雷管時，只能慢慢壓，如壓快，可能因氣泡熱點而導致雷管爆炸。76年倫道夫關於單個空氣氣泡的壓縮起爆的過程是：

散熱化學反應項

氣泡溫度變化，時間↑氣泡體積↑壓力↑溫度↑但一定時間，炸藥塑性變形，氣泡壓力、體積不變。復習思考題1.簡述空氣氣泡的壓縮起爆過程。2.何為熱點學說？形成熱點的方式有哪些？3.熱點成長和熄滅的條件和熱起爆的關係是什麼？4.影響機械起爆的因素有哪些？並說明各因素之間的制約關係。Thanks!第四章沖擊波起爆以《爆炸理論》中活塞壓力突變擾動模型為例引入衝擊波概念。衝擊波起爆屬熱爆炸機理（化學爆炸）隔板起爆器（金屬板）殉爆（中間存在空間介質）第一節均相炸藥衝擊波起爆

介紹起爆特性測試裝置。雷管是點起爆源，產生的衝擊波是球面波。平面波發生器有兩種：1)組合裝藥；2)加惰性塊。組合裝藥加惰性塊

爆轟成長過程測定：硝基甲烷NM，衝擊波推動炸藥上移，炸藥密度變大（能量密度加大）產生，到A點炸藥未受衝擊波壓縮時，炸藥已開始爆轟，因而密度未增加，其爆速D<特點:

1)從衝擊波到爆轟波的過渡是突然發生的,兩波軌跡線在分界點呈折線狀；

2)在介面上的一層炸藥受衝擊波作用後,需經過一段時間延時再同時起爆；

3)出現超速爆轟現象。延滯期:H.W.Hubard提出衝擊波起爆延滯期公式:Z——頻率因數，

N——反應級數，

（反應產物溫度）

Q——反應熱

活化能化簡

‖

‖

‖

（經初始衝擊波壓縮後的藥溫）（活化溫度）

進一步簡化：

對NM講：

超速爆轟速度

其中，D0——正常爆轟速度up——質點速度

對NM（硝基甲苯）

=6.30+

+3.20由品質守衡定律：

（——衝擊波影響部分炸藥品質）

代入公式，則

第二節非衝擊相炸藥衝擊起爆

非均相特點：1）介面多→衝擊波有折射，反射發生；

2）多相→化學反應不可能同一。熱點隨溫度位置的不同，產生不同熱點，不產生在同一介面上，因而上下左右前後有許多熱點，屬多點起爆機理。起爆深度的炸藥在爆轟波前而消耗掉了。區別均相非均相1）躍變（衝擊→爆轟）漸變2）

(10%)無

3）炸藥反應在介面薄層同時發生

熱分散，先後，多點

4）熱化學參數Q、E起主要作用

微觀結構（均勻性等）起主要作用

5）衝擊波不導電（不反應）在延滯期前

延滯期內導電（化學反應）

6）T、P↑爆炸發生（起決定作用）

T、P不起作用，決定微觀結構

第三節衝擊波起爆臨界能量

統計數學觀點，如50%爆炸能量表示臨界能量：

其中k——和炸藥有關的常數；

兩邊取對數得：

炸藥內部及飛片內部存在衝擊阻抗，設：

則

設飛片面積為1，時間亦為1

則（P—壓力；A—面積=力；—時間）（P—飛片產生的衝擊波壓力）

（D—衝擊波阻抗）

則=常數，該式受下列因素影響：

1）炸藥種類；

2）飛片速度（>3.0GPa）臨界值

3）炸藥密度，（臨界能量），原因：氣泡少傳熱加速EC↑（需能量）4)(飛片厚)↑，條件：

第四節起爆深度起爆過程：

衝擊波增大，趨於D，Δt→0,d→0即強衝擊波起爆開始以正常爆速進行爆轟。起爆深度影響因素

1）起爆衝擊壓力PLn=+lnP(直線關係)裝藥密度和炸藥粒度ρ增大增大晶體粒度增大，增大起爆深度與起爆延滯期對應關係增大Δt

增大

炸藥的DDT（DeflagrationtoDetonationTransition）有關爆轟轉變及炸藥爆轟基礎理論研究屬流體力學中的二相流。

第一段平行層燃燒第二段對流燃燒也有分成I階段DST第三段穩定對流燃燒第四段低速爆轟Ⅱ階段階段是SDT第五段高速爆轟

燃燒轉爆轟過程激發能量→燃燒加速→壓縮波→壓力疊加→衝擊波→爆轟

DDT=DST+SDT

燃燒轉爆轟燃燒轉衝擊波衝擊波轉爆轟影響DDT過程因素1）炸藥本身

PbN6<PETN<TNT<工業炸藥（由易到難）2）密度

現實意義就是開展無起爆藥雷管研究①選較敏感的猛炸藥（662炸藥、PETN、RDX）②粒度小，比表面積大（多點起爆機理），細度大③裝藥密度小，易湍流燃燒轉爆轟，密度與粒度構成透氣度（孔隙率）有最佳範圍④

DDT段殼體約束強度高衝擊波引爆深度計算

LA―7425炸藥看成粘流體一相燃燒，另一相衝擊波（兩相流）衝擊波起爆的臨界面積（側向稀疏波侵入）復習思考題1.試比較均相與非均相炸藥起爆機理的異同。2.影響炸藥衝擊波起爆的因素有哪些？這些因素各在起爆過程中如何作用？3.炸藥衝擊波起爆時起爆深度的物理意義是什麼？4.均相與非均相炸藥衝擊波起爆延滯期有什麼不同？並說明它們的影響因素？5.衝擊波起爆中起爆深度和起爆延滯期有什麼關係？THANKYOU!第五章電起爆

電橋分熱能和爆炸能，熱能為灼熱橋絲式；爆炸能為衝擊波（產物）即爆炸絲式和飛片式；直接―火花式。

靜電感度：①火花>②熱橋>③爆炸能

穿甲彈用壓電式雷管（10μs），非常敏感,一般需採取如下措施:

①工房內安銅網；②導電金屬門簾；③工作地面輔導電橡膠。

熱擊穿:

電阻→焦耳熱→電阻↑電流↑發熱↑→熱積累→溫度使絕緣破壞(幾分鐘)

電擊穿：電壓→電容擊穿→火花起爆炸藥(10-7秒)

擊穿場強:

Ec=/d

所加電壓和極距。

K=裝藥密度/真密度，70～90%(壓裝)，50～60%(松裝)。說明藥顆粒間有空隙(存在空隙及藥粒兩相組成)。

介電常數與物質種類有關:

空氣1.3～3.9

KV/mm

炸藥3.5～15.8

KV/mm(均為高電壓)

E==E==

E:E=空氣

E

串聯:

所以，空氣加電壓大，介電常數小，所以首先被擊穿

自由電子、離子→高壓電場加速→（電子）撞擊中性氣體分子

e+

加速→撞擊``````連鎖反應

→

擊穿→a=APa;經1cm距離產生撞擊次數n；電子捕捉，複合，消滅次數

（電場強度）條件；a>n時，“雪崩”才能發生（擊穿）Dn=nadxLnn=at=0，n=（本身具有的電子數）+lnA

初始條件n=Ae

，e=e

，則A=n0

n=ne

陰極上的電流（單位時間流過的電量）

I=qn=qn0e=I0e

，

q——每個電子電荷量

I0

沒有撞擊激離時的電流分析E

a

I

綜合考慮

n；n個電子走過

產生新電子數新增加電子數n也就是產生正離子數增加的電子數=增加的正離子數自由電子撞擊中性分子，產生新電子，新離子，正離子到陰極後也碰撞產生電子補充自由電子，不需外界給能，持續放電。左邊曲線隨P

V撞出電子多，則不易擊穿，V0低P不變增加不變氣體壓力P極板見空氣密度

不變（1cm長放出電子數），則

放出電子總數增加，易擊穿，VV不變P自由行程縮短，自由撞擊次數減少，需V右邊曲線P低P不變，

若不變）則V才能使擊穿發生起爆器材應用中，

=1mm一般在右邊曲線範圍

靜電感應儀（我校為213所制，最大問題是存在漏電高壓真空開關，準備改為銅球開關）火花感度測定（V可由交流整流或火花放電來獲得高壓直流電）試驗方針有兩種：1.圈定電極法，兩電極距離

=const，V0

變化測50%爆炸的

值（升降測法）V

2.固定電壓法（也叫移動電極法）調整一定電壓，改變極間距由小變大，大到剛能開始大，再大就不能炸即可，測出靜電臨界電壓V

V，

存在問題；距離為0．01mm～0．09mm用千分尺很難調整靜確很小，針尖端有一定的金屬氣化而導電，生熱使炸藥爆炸

較大，才是火花穿擊導致炸藥爆炸，若將擊柱改成導電橡膠，則低能區消失低能區；高能區；

火花感度因素：一、電極形狀，材料空氣擊穿產生火花要有一定持續時間，火花若使炸藥吹掉則不能炸，針形狀應維持炸藥不被吹飛散，微妙級點火點不著火藥，毫秒極點火頭卻能點燃黑火藥，因為持續時間太短，（當然三硝基間苯二酚鉛點火能力較弱）金屬材料比導電橡膠材料測出的能量要小陰極電子流量密度大，E值偏低，易擊穿二、炸藥性質狀態1種類，LTR〈ＰbＮ6〈四氮烯

２藥厚藥厚易擊穿（藥厚、總擊穿電壓加大，所需場強)Ｅ

３

藥密度及粒度。K壓實係數，空隙度＝１－Ｋ比表面積大，擊穿電壓也增大，結晶小空氣分散越細，使空氣泡間距離小需能減少。＝０

182S1/3

Ｅ

三、環境氣體壓力和相對濕度的影響（P，T0、Φ)

四、發火線路電容器放電時（電阻尺較小時，易產生震盪即反復自發充放電）產生振盪，則使火花放電能量減少，電容器能量E=C

火花系中的能量W=

E電壓I電流通常以表示C銅球高壓開關第五節炸藥擊穿起爆條件:炸藥在真空情況下或單晶炸藥（無空隙）N3－Pb－N3

介於離子鍵與共價鍵之間，Pb++(N3-)2具有半導體性質。金屬與PbN6介面①電子擴散②自建電場③勢能阻力（勢壘）④外界場強足夠時，克服勢壘，而使電子流繼續流動，炸藥被擊穿

炸藥擊穿是一個“電子過程”與前講熱起爆理論的擊穿不同（空氣擊穿），對有機炸藥電起爆（擊穿）過程還有待進一步研究。復習思考題1.為什麼說固體炸藥的電擊穿起爆首先發生空氣擊穿？2.炸藥電火花感度和熱感度有什麼關係？3.什麼是巴申曲線？它在起爆器材設計中有什麼作用？4.炸藥擊穿起爆的影響因素是什麼？5.為何火花式雷管在海拔高處使用時感度會提高？BYEBYE第六章

光起爆和鐳射起爆

如PbN6正常為白色，當光照後變灰，

並起爆性能也有變化（感度變化）,

大面积起爆（面起爆）一般用激光起爆.（雷管屬點起爆）第一節可見光起爆

表面吸收熱→熱起爆（各種炸藥都存在）

光光子

光電效應→電場→電起爆

並不是說炸藥見光就爆，而是有一定臨界條件，一定能量才能發生爆炸

光起爆方程:

α

吸收係數

Qe

單位時間面積光能

Z’

深入藥層厚度ρ

炸藥密度

h

炸藥厚度

Qe

入射能

Qi

透射光能

Rλ

反射率

Qe輻射能=const，則光能項為常數（與溫度無關）

光起爆為常數，則可併入熱損失項中，則方程為

C=

與熱爆炸方程形式一致，但引入了光能

T（x，t）求臨界參數時，仍令=0(穩定條件)

=－令

=（T-）無量綱溫度

=—[]

T一維情況，熱傳導只與x坐標軸有關令無量綱距離Z=x/r

=—[]e

==—e其中=[]e與熱起爆中的比較，此式多一個是因為引入光起爆的緣故解此方程：令n=e

w=上方程變為積分得：解得：

為無量綱溫度Z為無量綱距離

=f（z）此為穩定條件下光起爆方程解還需代入臨界條件求解邊界條件

入射面邊界條件可改寫為Z=0，=—=w代入基本方程解中，得臨界條件

Exp（）=其中u=,=（炸藥及傳熱性質）w=（光的性質）可求最大，即和最大w即w值

具體應用1）由推求W

=由臨界條件得=消去W得與u的關系其中B=e（即2）

前提：所有這些計算都必需先知道炸藥各種特性常數E、Q、Z、w=w爆炸

爆炸延滯期：

N

阿佛加得羅常數第二節光起爆的影響因素

1化學動力學因素EZ

2

反應熱，影響很小，符合延滯期中反應量很少的假設

3初溫T

，T

4藥厚對影響小，吸收係數5

雜質1）金屬粉深色燃料

（雜質吸收光能）2）石墨上沉澱PbN6

石墨量

3）半導體性炸藥（如PbN6，AgN3

）

第三節鐳射起爆

與光起爆機理一致，特點：強度大，功率高，單色光。光的輸出方式：1）自由振盪——（ms級）有透入深度；2）脈衝性質用（Q開關）。起爆藥的能量順序:

PbN6

=AgN3<DDNP<LTNR<Hg(ONC)2一般制鐳射雷管多用PbN6(較敏感)

小結

已介紹機理和設計基本規律

下一步講

第六章灼熱橋絲式電雷管

主要講電感度發火時間

第七章可靠性與檢驗方法

主要講抽樣檢查

第八章之后起爆器材製造與電化教學

主要講設計參數與工藝

包括雷管结构，生产技术与安全管理復習思考題1.光起爆和熱起爆的基本方程有什麼不同？2.討論下列因素如何影響光起爆？活化能E，指前因數Z，反應熱Q，初溫T0，加熱層厚度x。此章已放映完畢,謝謝觀看第七章

灼熱橋絲式電雷管1.熱平衡方程

C

℃

冷卻時間

2.橋絲加熱過程

⑴忽略化學反應惰性方程;(2)為簡化集總參數C

,

(3)熱損失有兩部分:軸向與徑向;第一種情況在大功率下忽略熱損失,第二種情況在輸入低功率下輸入=散失熱量

I

I=3

電容放電時的橋絲溫度和發火能量（電容放電下,忽略熱損失）：

C

T=

電容輸出電流

I

=

電壓V=V

電能E=

t

電容有剩餘能量

E=討論①並非全部電容中能量都用在橋絲上,有剩餘；②如果④大,線路消耗增大,

小,波形出現振盪.存在最佳值；⑤電路中存在分佈電容電感,使電流上升緩慢。③為減少剩餘能量,使用小電容大電壓；4

橋絲式電雷管感度與發火時間測定發火能量和發火時間關係：E=E

安全電流,這時測電流時E

發火能量與發火時間呈線形關係

圖52

5

感度和發火時間影響因素主要有:橋絲.藥劑.電源和環境因素。

1）橋絲尺寸

直徑

橋長恒流時

電容時②材質

恒I，P=I

恒V,P=

恒流比恒壓更易發火.2)藥劑熱感度

T②密度橋絲和藥的接觸

,P橋藥接觸

E③粒度

粒度3)電源

一般功率

①恒流②恒壓③電容→RC小，P>>恒流→E↓，tf↓相同V下高V,小C,但C過小放電時間過短,放電結束,

4)環境氣壓

有氣體產物氣體擴散②溫度T反應速度6

橋絲式起爆器材無損檢驗橋絲發火能量方程C

④計算

,為橋絲冷卻時間,斷電時,P

=

式中

—冷卻時間，

7波形測定

1）瞬態脈衝試驗；

2）跟蹤顯示試驗。復習思考題１.如何用Rosenthol能量方程計算橋絲式電起爆器材的安全電流及最小發火能量？２.在使用恒定電流及電容器電源各因素的影響有什麼不同？３.爆炸橋絲電起爆器材的通電過程和灼熱橋絲電起爆器材有什麼區別？４.某引火頭的橋絲電阻為1.75Ω，電阻溫度係數為1.35×10-4°C-1，散熱係數為4.25×10-2J／s°C，定壓熱容為3.20×10-6J/°C使用藥劑的爆發點與延滯期的關係為復習思考題續ln=-6.2＋3280/T,其中T為爆發點，單位為°C，為延滯期，單位為ms。試計算在25°C環境溫度下，通以5A的恒定電流10ms，該引火頭能否爆炸？此章結束,謝謝觀看第八章可靠性與檢驗方法第八章可靠性與檢驗方法第八章可靠性與檢驗方法第八章可靠性與檢驗方法

1

可靠性原理

1)用計數法估計可靠性；

2)用計量法估計可靠性。

2

統計測試方法

1）尺寸,電阻等設計參數(大批量符合正態分佈規律)2）輸入端性能數據(感度)

發火電流1A，發火不發火如感度(已量化),有兩種方法:

用儀器《火工品》84年第1期動態斜坡法；

統計測試法（參數估計法）有三種：

ⅰ）barber法。分佈未知時可採用

ⅱ）probit法，上下限法正態分佈

ⅲ）bruceton法（升降法,布魯斯頓法）

《火工品》81年第1期

3）輸出端性能數據（工業電雷管GB8031—87）可量化——延期時間待量化——鉛板穿孔試驗3計數抽樣檢查1)試樣中不合格品出現概率總體N樣本n

N(P)=PN+(N—PN)總體不合格率不合格品數合格品數

n=r(不合格)+合格(n–r)

r(不合格品數)n–r(合格品數)

n發中出現r發不合格品的概率：

（超幾何分佈）

2）批合格的概率L(P)

L(P)—接收概率

3）抽樣方案的OC曲線[即L(P)-P曲線]

O—Operation操作C—Circle曲線

L(P)=f(P,n,Ac)

例

100（2，3）P%123456……10L(P)0.9300.7040.4530.2630.1410.0340.003

4)計數標準型一次抽樣n(Ac,Re)

①JISZ9002(日本工業標準)

規定

n及Ac

可解出n及Ac

②取折衷方案，處調查L(P)—P曲線，斜率如荷蘭菲利普公司H.C.HamakerSSS方案

5）計數調整型抽檢

GB2828

加嚴正常放寬《GB2828—81計數調整型抽樣檢查程式及表》

歷史：ABC（美、英、加拿大）三國科學家製成標準MIL—STD—105（美國軍標）MIL—STD—105D（美國現用標準）周仁據此制定國家工業標準GB2828—81胡學先GJB179—86（軍用），參與制定JISZ9015（日本標準）國際標準ISO—2859中有兩內容（五次抽樣取代七次抽樣及判定曲線調整）由我國改進並為國際標準審查機關許可。

4計量抽樣檢查

①

正態分佈

m—

均值——標準偏差

圖62

則：可查表求出給定下的值。例：解：所以的概率為0.0668

GB4883—85《數據的統計處理和解釋，正態樣本異常值的判斷和處理》

②不合格品率

確定上限和下限

—下限不合格品率

—上限不合格品率

⑵已知批標準偏差的抽樣檢查

需測出一定的數值，與上下限比較，看是否合格，而計數型只看合格不合格（無數值概念）。①保證批的平均值②保證批的不合格率

a)SU

（給出上限）

所以：

K—計量型抽樣檢查分位數

b)

給出下限

用同樣如上計算可得與前面一致的結果

可得L(P)—P曲線(3)未知批標準偏差的抽樣檢查（目前應用的方法）用Se代替（即不知總體N的分佈情況）

①給出上限SU時，

合格

不合格

②給出下限時，合格

不合格

同上結果，

⑷

綜合雙側標準限的抽樣檢查

（目前煤炭系統採用的新方法）

GB6378—86不合格品率的計量抽樣檢查程式及圖表（曲線內合格，曲線外不合格）復習思考題1.簡述可靠性原理？2.描述計數標準型一次抽樣？

請看下頁！ThankYou第九章起爆藥製造與性能第一節二硝基重氮酚製造

⑴

二硝基重氮配製造名稱及結構（

Diazo

dinitrophenol）

DDNP

重氮基二硝基酚名稱及結構：

習慣名：二硝基重氮酚

分子式：二十世紀40年代提出的氧化苯式結構二十世紀70年代提出醌式結構：

2-重氮4，6-二硝基醌（quinone）醌①物理性質

外觀：工業品為球狀聚晶，棕紫或紫黑色

假密度：

0.17～0.95克/釐米3

，工廠用0.5～0.7克/釐米3，丙酮中結晶1.63克/釐米3

假流起耐壓性（在使用範圍內）假流起耐壓性

吸濕性：

小，純品>工藝品（表面形成一層抗水雜質層）

工業品：表面有副產物：硝基酚類，重氮氨基物，偶氮物等（吸濕性小）（Ar-N=N-Ar）

平衡水份：0.1～0.3%（對起爆力無影響）

溶解度：水中約0.09～0.1%

丙酮中5%（30℃），即溶解度5.34克

用熱丙酮(或硝基苯)加冰（或乙醚）冷卻法可提純DDNP

②化學性質

與金屬作用

幹品無作用；濕品有腐蝕作用，原因

a)其水溶液為酸性（PH約4～5）

b)金屬與水，二氧化碳生成氧化物，氫氧化物，碳酸鹽

a+b

酸堿反應

熱安定性較好，60℃長期加熱不分解。

60℃以上，緩慢分解

100℃以上分解加快，苯環破壞受日光照射變化日照後，發黑，純度↓，起爆力↓日本資料：受光照活化發生反應

在酸堿溶液中的安定性

在冷酸中安定，熱濃硫酸中分解。（有強烈的氧化作用及吸水作用）

在堿中不穩定，發生分解，偶聯反應。放出↑，失去爆炸性

與強還原劑作用

其他有關性質

①與酒精作用分解生成二硝基酚，乙醛，氮氣。

②有染色性及毒性。

③爆炸性質（1）爆炸分解反應及物理參數

分解反應有生成（缺氧），氧平衡-58%物理參數：爆發點（5秒）170º～173º

（1分鐘）155℃2）敏感度

i）衝擊感度，針狀高，粒狀（結晶）低，含水↑衝擊感度↓低於雷汞，氮化鉛，三硝基間苯二酚鉛

ii）摩擦感度，同上

iii）火焰感度較敏感，與雷汞接近

iv）靜電感度靜電火花感度較其他起爆藥小，摩擦靜電感度也小

製造方法：

a)直接法

氨基苦味酸+5.5%鹽酸+26～27%亞硝酸鈉。20℃，棕黃色細晶，假密度0.23～0.30克/釐米3

b)克拉克法

氨基苦味酸鈉+5.5%鹽酸+26～27%亞硝酸鈉，得到針、片狀細晶，假密度同上。

c)倒重氮法

加料不方便，假密度0.5左右

d)戴維斯法

氨基苦味酸懸浮於鹽酸溶液中，冷卻加亞硝酸鈉，攪拌20分鐘的小粒晶。流散性稍好，假密度小e)銨鹽法

氨基苦味酸

結晶為花瓣狀，勞動條件不好，假密度合格。f)鈉鹽法

原料：苦味酸，碳酸鈉，硫化鈉，鹽酸，亞硝酸鈉苦味酸與碳酸鈉中和→苦味酸鈉

苦味酸鈉外加硫化鈉還原→氨基苦味酸鈉

12.5～13.0%可加HCl

6%

氨基苦味酸鈉與鹽酸（8%）及亞硝酸鈉（6%）進行重氮化，得二硝基重氮酚化學反應過程：

i）中和反應

目的：消除酸性，增加水中溶解度

PH=8-9，溫度80℃左右（提高3-4倍）

苦味酸溶解度（50℃）為2.53克

。ii）還原反應

目的：苦味酸鈉被硫化鈉還原成氨基苦味酸鈉（鈉鹽）。

硫化鈉水解反應

（起還原作用）

還原反應過程複雜，根據硝基苯還原成苯胺原理推論如下：（Ⅰ）與（Ⅱ）反應如下：如中和反應

(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)如鹼性還原

(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)鹼性強

多

(Ⅴ)(Ⅵ)(Ⅶ)(Ⅷ)

可單獨存在，鹼性副反應多、副產物多

減少還原液中堿含量的方法：a用二硫化鈉或硫氫化鈉還原b加鹽酸中和堿目前有將中和與還原反應並為一步的

c

控制硫化鈉加入量及流速

ⅲ）重氮化反應

目的：鈉鹽與鹽酸及亞硝酸鈉進行重氮化，生成二硝基重氮酚。（在水中及酸性條件下進行）當反應液呈弱鹼性時可出現以下反應生成重氮氨基物生成的DDNP發生分解

另外還原過程混入結晶中的各種偶氮物也有少量被帶入重氮反應液中。以上各種雜質都有控制DDNP晶形作用,但量過多時DDNP品質下降。控制假密度可有效控制產品品質。

假↑，起↓，純↓

二硝基重氮酚製造工藝

要求瞭解內容:溫度:中和75～85℃,還原55～60℃,重氮30～34℃ⅰ)流程簡圖及原料主要性質ⅱ)反應工藝條件及工藝條件變化影響ⅲ)重氮母液PH值變化及球狀聚晶成長情況ⅳ)DDNP品質要求及檢驗方法(主要專案)ⅴ)DDNP的得率情況ⅵ)操作乾燥DDNP的安全注意事項

重氮化反應加入添加劑方法:

ⅰ)雙料齊加法加入碳酸氫銨(鈉鹽量2%)

作用：與酸及堿發生反應,緩衝PH值變化.

與堿作用：

NH4HCO3+NaOHNH4OH+NaHCO3

可與酸作用：

ⅱ)鹽酸單一加料法(加入鈉鹽量0.2%連苯三酚)及0.3%左右的氫氧化鈉混合水溶液.

此法優點:

①得率高,②流散性好,

③耐壓性及起爆力好,④污水少。

此法缺點:

DDNP聚晶平衡水分高,約0.3%。鹽酸單一加料法工藝條件：《火工品製造》36頁氨基苦味酸鈉(含40%水)

48Kg水

90～100Kg亞硝酸鈉(10%)

140Kg(預先加入)連苯三酚氫氧化鈉液

1000ml(氫氧化鈉10～20%內含連苯三酚約60g)鹽酸(8%)

130Kg(慢速加入)溫度

28～34℃時間

45～50分加連苯三酚(焦性沒食子酸)

對細小結晶有吸附及粘結作用.加入氫氧化鈉溶液是使連苯三酚溶解,並增強反應液開始反應時的鹼性.廢水處理

a

廢水量200Kg/Kg產品

b

廢水種類及水還原廢水(包括洗水)鹼性(PH>12)暗紅色,毒性強,硝基物(無機鹽等)含量約1%以上重氮廢水DDNP洗水

酸性(PH1.5左右)硝基物含量約0.5%,約3000毫克/升

微酸性(PH5～6)硝基物約0.1%(淡紅色)

(硝基苯國家排放標準不大於5毫克/升)超過100倍以上.

C

處理方法

ⅰ)吸附法

ⅱ)鍋爐蒸發法(總廢水9以上)ⅳ)其他措施a

中和不加堿法會產生副反應損失廢水可重複用2-3次b

還原常溫出料離心分離法提高得率至80%以上,目前為70%,鈉鹽理論得率96%

C

回收小結晶d

改進重氮工藝(採用單一加料法),中和與還原合併e

分別處理法(淮南廠)f

日本法:漂白法及自然NaClO鹼性時濃縮法g

回收硫代硫酸鈉法

還有臭氧法,生化法等。

其他起爆藥

a

迭氮化鉛（LeadAzide）分子式：Pb

結構式：

氮氫酸()重金屬衍生物

氮化鉛優點：

①爆轟成長快(單位時間內放出的能量大,稱高能起爆藥)

②耐壓性好(500～4000公斤/釐米2,極限藥量無變化)

③安定性好理化性質純品白色粉狀(糊精品為淡黃色)

晶形有兩種短柱狀（斜方晶）感度小，安定性好型長針狀感度大，易自爆，不能使用假密度1.2～1.4克/釐米3壓藥密度500公斤/釐米2,約3克/釐米3（）純品吸濕性小,溶解度小.糊精品吸濕性大.

冷水中不易溶，沸水稍溶。在沸水中部分水解生成氫氧化鉛及氮氫酸()

沸水中冷卻出針晶易自爆,要防水解。在醋酸鈉及己胺中易溶。有水存在時，CO2作用放出迭氮酸，生成堿式碳酸鉛與硝酸作用分解（可用稀硝酸10%清洗設備）

濃硝酸與幹品發生爆炸，濃硫酸與濕品也爆炸。與堿作用生成堿式氮化鉛

與銅作用生成敏感的氮化銅（不能用銅殼裝藥）有水及二氧化碳存在時作用加快。

與鐵作用不與鋁，鎳，鉛作用，與光作用分解放出氮氫酸（），生成堿式氮化鉛（）

熱安定性較好，純品50℃長存幾年不變質。170℃以上發生變化，200℃以上分解加快。300℃以上可發生爆炸。（糊精品比純品變化大）。爆炸性質分解反應式：爆炸物理參數：爆發點（5秒）糊精品345℃

純品308～310℃

起爆力強，高於其他起爆藥。受溫度變化小，可起爆液氧炸藥。耐壓性強：500～4000千克/釐米2（極限藥量無變化）

敏感度：

冲击及摩擦感度中等，摩擦感度与晶形有关，α較β型鈍感。

雷汞>氮化鉛>三硝基間苯二酚鉛>二硝基重氮酚

火焰感度低

原因：①表面有堿式氮化鉛

②發火點高

③熱容量較大

用強力點火藥點火，或氮化鉛與三硝基間苯二酚鉛混合使用。氮化鉛的製造

1891年制出，生產過程易自爆，為防止自爆，產生了以下各種氮化鉛：細結晶氮化鉛石蠟造粒氮化鉛採用迭氮化鈉（3%）與硝酸鉛（8%）作用製成，用糊精或聚乙烯醇為晶型控制劑。含量不超過3%，配5%，反應溫度60～70℃。

雷汞（MercuryFulminate）雷汞為雷酸的汞鹽（

），稱雷酸汞。分子式：Hg

氰酸（）異氰酸（）結構式：

雷汞的性質理化性質：白色或灰色菱形有光澤絲狀結晶。吸濕性小，微溶於水，在沸水中部分分解。雷汞與濃硫酸作用爆炸；與其它強酸作用也可分解（不能放在硫酸乾燥器中），可做化學雷管。雷汞與強鹼（氫氧化汞）作用分解；與硫化鈉或硫代硫酸鈉作用分解，可用此性質銷毀雷汞。雷汞與鋁、鎂作用生成氧化物（不能用鋁殼裝藥）。雷汞受日光照射發生分解。雷汞熱安定性差，高於室溫緩慢分解。（50℃以上明顯分解）

爆炸性質

分解反應：爆炸參數：爆發點（5秒）170～180℃

（1分鐘）

155～165℃

雷汞的衝擊及摩擦感度高於氮化鉛、三硝基間苯二酚鉛、二硝基重氮酚。火焰及靜電火花感度較敏感，低於三硝基間苯二酚鉛，高於二硝基重氮酚。雷汞的起爆力較小，低於氮化