現(xiàn)代爆破技術8

現(xiàn)代爆破技術8.特種爆破技術8.特種爆破技術8.1聚能爆破

聚能爆破(shapedchargeblasting)首先在軍事上得到應用，用于制造穿甲彈、火箭彈、槍榴彈及各種用途的導彈。1945年，美國用制成的聚能藥包在鋼筋混凝土中穿鑿炮眼，用一個380g的80%吉里那特硝化甘油聚能藥包在鋼筋混凝土中穿鑿了一個直徑達25mm,深度達1.0m的炮眼。此后，聚能爆破在民用爆破中正得到越來越廣泛的應用。

8.1聚能爆破

8.1.1聚能爆破原理8.特種爆破技術8.1聚能爆破

8.1.2影響聚能藥包爆破威力的因素

影響聚能藥包威力的因素有：炸藥、藥形罩、隔板、殼體、和支架等圖8-3各種形狀的藥型罩a-軸對稱型；b-面對稱型；c-中心對稱型1-藥型罩；2-炸藥

8.1聚能爆破

8.1.3聚能爆破的應用

爆炸加工(explosiveworking)是以炸藥為能源，利用其爆炸瞬間產(chǎn)生的高溫高壓對金屬材料進行加工的一種方法。它與傳統(tǒng)的機械加工方法比較，具有以下一些特點：1）爆炸產(chǎn)生的壓力高，加載速率高，是一種高效率的金屬加工方法。2）能加工常規(guī)方法難以加工（或焊接）的金屬材料和部件。3）爆炸加工所需的設備少，工序少，加工工藝簡單。4）加工質(zhì)量高，只要模具的形狀、精度和粗糙度高，那么爆炸加工的工件質(zhì)量也高。8.2爆炸加工8.2爆炸加工8.2.1爆炸成形

8.2.1.1爆炸拉深8.2.1.2爆炸脹形

8.2.2爆炸復合

8.2.2.1爆炸焊接

8.2.2.2爆炸壓接

8.2.3爆炸硬化

8.2.1爆炸成形

8.2.1.1爆炸拉深8.2爆炸加工圖8-14爆炸拉深成形裝置a-成形裝置；b-成形產(chǎn)品1-藥包；2-水；3-套筒；4-卡具；5-模具；6-成形毛料；7-排氣孔；8-斜碶8.2.1爆炸成形

8.2.1.1爆炸拉深8.2爆炸加工圖8－15常用的藥包形狀a－球形藥包；b－柱形藥包；c－錐形藥包；d－環(huán)形藥包8.2.1.2爆炸脹形

8.2爆炸加工8.2.2爆炸復合

爆炸復合(explosivecladding)是指用炸藥為能源，在所選擇的金屬板材或管材的表面包覆上一層不同性能的金屬材料的加工方法，前者叫基板，后者叫復板。爆炸復合有兩種基本形式：爆炸焊接(explosivewelding)，這種復合工藝要求兩種金屬材料的結(jié)合部位有一般的熔化現(xiàn)象，在兩種材料的界面上能觀察到細微的波浪狀結(jié)構(gòu)，由于兩種金屬彼此滲入到各自的組織中，因此焊接后的強度很大。爆炸壓接（explosivejointing），它與爆炸焊接的區(qū)別是，結(jié)合部位兩種金屬組織沒有發(fā)生熔化焊接現(xiàn)象，僅僅是依靠很高的爆炸壓力把兩者壓合、包裹而牢牢地復合在一起。

8.2爆炸加工8.2.2爆炸復合

8.2.2.1爆炸焊接

8.2爆炸加工圖8－18爆炸焊接示意圖1－炸藥；2－雷管；3－緩沖層；4－復板；5－基板；6－基座

8.2.2.2爆炸壓接

8.2爆炸加工8.2.2爆炸復合圖8－21鋼絞線爆炸壓接原理圖（尺寸單位：mm）1、5－鋼絞線（兩根對接）；2－壓接管；3－藥包包裹兩層；4－雷管爆炸硬化(explosivehardening)是利用敷設在金屬表面的一層板狀炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波使金屬表層硬化的方法。

8.2爆炸加工

8.2.3爆炸硬化圖8-22爆炸硬化過程示意圖1－待硬化金屬；2－已硬化金屬；3－炸藥；4－雷管經(jīng)爆炸硬化的金屬表層，一般硬度將提高2~3倍，抗拉強度提高2倍，屈服點可提高4倍左右。對爆炸硬化的高錳鋼切片的顯微觀察表明，高錳鋼表層在復雜的爆炸應力作用下，晶粒產(chǎn)生了高密度的位錯、增值和滑移。塑性變形和強化的結(jié)果，表現(xiàn)為硬度的提高，這就是高錳鋼在爆炸載荷作用下硬度提高的原因。

8.3爆炸合成新材料

8.3.1概述爆炸沖擊波作用時產(chǎn)生高壓和溫升,其作用時間很短,在材料中產(chǎn)生很高的應變率，這樣就會使由活性物質(zhì)組成的混合物產(chǎn)生化學反應,也可能使純物質(zhì)發(fā)生相變，如形成超硬材料如金剛石和致密相氮化硼。研究表明，爆炸合成的超導合金的轉(zhuǎn)變溫度比用普通方法制成的合金要低，而且爆炸合成的超導材料的轉(zhuǎn)變范圍也要大一些。氮化硅是用于高溫的一種非常重要的材料,它可以用來制造燃氣輪機的渦輪葉片和輪盤等。在對氮化硅進行爆炸沖擊時，也會發(fā)生相變。同普通方法制成的材料相比，爆炸合成的材料具有獨特的性質(zhì)。比如,爆炸合成的粒度約lmm的碳化鎢顆粒的硬度為HV3500左右，而用普通方法制成的碳化鎢為HV2000。爆炸合成的CuBr的密度和介電特性較強，CuBr的閃鋅礦向纖鋅礦轉(zhuǎn)變溫度較低，只有375℃，而一般的轉(zhuǎn)變溫度為396℃。將爆炸合成的CuBr在400℃下熱處理0.5小時，其性質(zhì)與普通CuBr制品類似。此外,爆炸合成的BN、CaF2，CdF2也有與常規(guī)方法得到的材料所不同的晶格常數(shù)。8.3.2爆炸合成金剛石

8.3.2.1沖擊波法沖擊波法是指將沖擊波作用于試樣，使試樣在沖擊波產(chǎn)生的瞬間高溫高壓下相變成金剛石。試樣包括石墨、灰口鑄鐵及其它碳材料。利用沖擊波爆炸合成金剛石的裝置有多種，一是平面飛片法，即利用飛片積儲能量，然后高速拍打石墨試樣獲取高溫和高壓。二是收縮爆炸法，則是利用收縮爆轟波，使大量爆炸能量集中于收縮中心區(qū)。造成很大的超壓和高溫，來提供石墨相變所需要的條件。

8.3爆炸合成新材料

8.3.2爆炸合成金剛石8.3.2.2爆轟波法

8.3.2.3爆轟產(chǎn)物法爆轟合成超微金剛石（UltrafineDiamond，簡稱UFD）與沖擊波法和爆轟波法不同，它是利用負氧平衡炸藥爆轟后，炸藥中過剩的沒有被氧化的碳原子在爆轟產(chǎn)生的高溫高壓下重新排列、聚集、晶化而成納米金剛石的技術，所以又稱為爆轟產(chǎn)物法。8.3爆炸合成新材料

8.4油氣井爆破

油氣井爆破技術是利用炸藥的爆炸能量，在井中通過特定裝置實施的井下爆破作業(yè)技術。油氣井爆破技術很好地促進了鉆井和采油工藝的發(fā)展。油氣井爆破與一般爆破工程不同，它是在油氣井內(nèi)特定環(huán)境中實施的爆破作業(yè)。爆破施工一般在套管內(nèi)指定的油氣層位中進行，如射孔、取芯、壓裂、整形、切割等作業(yè)。我國陸地油田絕大部分井身采用mm的套管，壁厚分別有6.2、6.98、7.72、9.17和10.54mm等多種，井內(nèi)充滿了井液。因此，在這種特定的條件下進行爆破作業(yè)，首先要求爆破器材及爆破裝置能滿足油氣井施工的要求，同時要確保作業(yè)過程中的安全。

8.4.2射孔技術

所謂射孔(perforation)就是根據(jù)勘探和開發(fā)需要，應用聚能射孔裝置在油氣層部位射孔，使井下套管和水泥環(huán)形成穿孔，溝通井眼與油氣層，以便有效地開采原油、天然氣或?qū)嵤┚伦⑺鳂I(yè)。

8.4油氣井爆破

圖8-28油井聚能射孔彈圖8-29雙側(cè)聚能射孔裝置1－藥柱；2－引爆藥餅；3－導爆索孔；1－導爆索孔；2－炸藥；3－槍殼4－外殼；5－金屬藥型罩4－鋼殼；5－鋁殼；6－聚能穴8.4.3聚能切割技術

8.4油氣井爆破

在油田施工作業(yè)中，聚能切割器的切割對象主要是井下油管、套管、鉆桿和鉆錠，海洋油田平臺的報廢樁腿和導管架等。切割彈大多采用面對稱環(huán)形裝藥結(jié)構(gòu)，分為環(huán)形內(nèi)切割和外切割兩種彈體，如圖8-30。前者放在管子內(nèi)部，從管子內(nèi)部向外切割管壁，采取中心起爆方式；后者套在管子外部，從外向內(nèi)進行切割，采用側(cè)向起爆方式。采用X光和高速攝影對內(nèi)切割彈爆炸后金屬射流形態(tài)的觀察表明，其環(huán)狀射流頭部速度在3137~3276m/s之間，可以滿足切割要求。目前