炸藥的起爆與感度

5炸藥的起爆與感度炸藥的起爆與感度研究炸藥在外界作用下發(fā)生爆炸變化的原因及評價方法。第一頁，共四十四頁。5/18/202315.1炸藥的起爆及其原因5.2炸藥的起爆機理5.3炸藥的感度5.4影響炸藥感度的因素5.5炸藥的鈍感與敏化第二頁，共四十四頁。5/18/202325.1炸藥的起爆及其原因1炸藥的起爆①定義：炸藥在外界能量作用下發(fā)生爆炸變化，稱炸藥的起爆。外界能量愈大，炸藥起爆愈易。第三頁，共四十四頁。5/18/20233②外界能量：熱能，電能，光能（激光能量），機械能（撞擊、摩擦），輻射能（射線），電磁波能……③引爆沖能：引起炸藥爆炸變化的最小能量，稱引爆沖能。引爆沖量是度量引起爆炸變化的定量指標。④感度：第四頁，共四十四頁。5/18/20234感度（敏感度sensitivity）定義：在外界能量作用下，炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。外界能量小→感度大，外界能量大→感度小。★此處“爆炸”的含義：指不穩(wěn)定爆轟、爆燃、DDT等。第五頁，共四十四頁。5/18/20235熱感度火焰感度靜電感度摩擦感度撞擊感度沖擊波感度爆轟波感度激光感度……按照不同的初始引爆沖能，可將感度分為：第六頁，共四十四頁。5/18/202362炸藥起爆原因炸藥是一種處于相對穩(wěn)定狀態(tài)的物質(zhì)，本身的能量水平比較高（如處于高位的小球）第七頁，共四十四頁。5/18/202373炸藥起爆的選擇性和相對性

①外界能量種類：不同種類的外界能量引起爆炸變化的難易程度是不同的（選擇性）。

TNT耐熱,機械感度低(<8%)NaN3耐熱,強機械感度②外界能量作用速度：作用速度愈快，起爆愈易。靜壓——快速加壓緩慢加熱——迅速加熱第八頁，共四十四頁。5/18/20238③裝藥條件：裝藥條件影響炸藥的感度（直徑、密度）。尺寸<臨界條件時，在熱的作用下不會爆炸；尺寸>臨界條件時，才有熱爆炸的可能。④炸藥的物理狀態(tài)：

熔融狀態(tài)——固態(tài)結(jié)晶狀態(tài)——粉狀⑤不同用途的炸藥有不同感度的要求

火焰撞擊沖擊波針刺摩擦爆轟波第九頁，共四十四頁。5/18/20239感度的選擇性與相對性炸藥感度的選擇性：對不同的外界能量形式，炸藥的感度并不一致，有的對熱敏感，而對機械作用不敏感，等等。炸藥感度的相對性：★只在一定條件有效，例如在某一尺寸下，在溫度為T時，炸藥是安全的。但在大尺寸下又是不安全的。不同的使用條件對炸藥的感度有不同的要求（工業(yè)炸藥往往要敏化，軍用炸藥往往要鈍化）★外界能量的作用速率不同，感度不同。如靜壓與動壓，加速速率等。第十頁，共四十四頁。5/18/202310炸藥感度的選擇性與相對性炸藥起爆的選擇性與相對性第十一頁，共四十四頁。5/18/2023114研究意義掌握各種起爆機理，判別炸藥對各種外界能量的感度，指導研究、生產(chǎn)、貯存、運輸、使用各個環(huán)節(jié)。

如:定員定量嚴禁煙火輕拿輕放電雷管腳線短路抗靜電處理過篩濕混第十二頁，共四十四頁。5/18/202312對工業(yè)炸藥提出所謂“實用感度”與”危險感度”要求：①實用感度（performancesensitivity，敏感性）：

最小引爆沖能下能起爆---沖擊波感度。②危險感度（hazardsensitivity，不安定性）：保持安全的最大引爆沖能---機械感度。

一對矛盾，取其中。

使用者：使用中需要高感度→防止拒爆

生產(chǎn)者：操作制造中需要低感度→防止事故第十三頁，共四十四頁。5/18/2023135.2炸藥的起爆機理1.熱能起爆機理2.炸藥的機械能起爆理論3.炸藥的沖擊波起爆機理4.炸藥的光起爆機理5.電能起爆機理第十四頁，共四十四頁。5/18/2023141熱能起爆機理熱爆炸理論（P.170定義）

Semenov，F(xiàn)rank-Fameneskii，Thomas，馮長根★基本觀點：

在一定條件下（溫度、壓力等）若炸藥因熱分解的作用下，反應放出的熱量大于熱傳導（向外）所散失的熱量，就能使炸藥的內(nèi)部發(fā)生熱積累，從而使反應自動加速，溫度升高，反應更快，溫度更高，如此循環(huán)發(fā)展最后導致爆炸。第十五頁，共四十四頁。5/18/202315熱作用下炸藥發(fā)生爆炸的機理炸藥分解反應放熱與炸藥向周圍介質(zhì)（環(huán)境）散失熱量的平衡問題，放熱速率（單位時間內(nèi)由于分解反應放出的熱量）：

式中：W——反應速率,分子數(shù)/(s.m3)；Q——分解1mol炸藥放出的熱量；N——Avogadro數(shù)。如果分解反應按一級反應動力學近似有：式中：Q——反應熱；V——體積；

m——炸藥量（數(shù)）；c——濃度（單位體積的分子數(shù)）第十六頁，共四十四頁。5/18/202316如果炸藥內(nèi)各點處溫度均勻，均為T，環(huán)境溫度為T0則散熱速率為：：傳熱系數(shù),S：炸藥的表面積q1q2ABC熱速率溫度TBT0T0’T0’’A點：穩(wěn)定平衡點，體系可在A點保持恒溫。C點：體系不能自動到達，若外界供熱，則為不穩(wěn)定平衡點。B點：為亞穩(wěn)態(tài)，超過B點，系統(tǒng)將處于熱爆炸狀態(tài)。第十七頁，共四十四頁。5/18/202317均溫系統(tǒng)熱爆炸定性判據(jù)：見馮長根著《熱爆炸理論》科學出版社，1988，或者見松全才《炸藥理論》，兵器工業(yè)出版社?！餆岜ㄓ绊懸蛩兀孩僬ㄋ幍幕罨堍谡ㄋ幍姆纸夥磻獰幄壅ㄋ幍臒醾鲗禂?shù)和熱容④有效的加熱面積⑤炸藥的質(zhì)量⑥環(huán)境條件（T,P）第十八頁，共四十四頁。5/18/202318炸藥的機械能起爆理論

◆撞擊、摩擦、針刺、槍擊等；

熱點學說：

布登（英）①基本觀點：當炸藥受到撞擊或摩擦時，機械能首先轉(zhuǎn)化成熱能，并聚集在小的局部范圍內(nèi)形成“熱點”，在熱點處發(fā)生熱分解，由于分解的放熱性，分解速度迅速增加，熱點內(nèi)形成強烈反應，結(jié)果引起部分炸藥或全部炸藥爆炸。第十九頁，共四十四頁。5/18/202319②熱點的形成和擴展是有過程的。(ⅰ)熱點形成階段；(ⅱ)以熱點為中心向周圍擴展的成長階段，以爆燃形式進行；(ⅲ)由燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榈退俦Z，直至穩(wěn)定爆轟。第二十頁，共四十四頁。5/18/202320③熱點形成的原因：（熱點形成的3個途徑）(ⅰ)氣泡的絕熱壓縮；(ⅱ)物質(zhì)之間的相互摩擦；(ⅲ)

炸藥的粘滯流動。第二十一頁，共四十四頁。5/18/2023219.8～98J1.96×10-3J5～47％100％第二十二頁，共四十四頁。5/18/202322④熱點成長為爆轟的條件：(ⅰ)熱點溫度足夠高：300~600℃；(ⅱ)熱點半徑足夠大：10-3~10-5cm；(ⅲ)熱點作用時間足夠長：10-7Sec以上；(ⅳ)

熱點能量足夠多：10-8~10-10J。

第二十三頁，共四十四頁。5/18/2023233炸藥的沖擊波起爆機理（引爆、傳爆、殉爆）

基本觀點：沖擊波是一種強烈的壓縮波，當炸藥受到?jīng)_擊波強烈的壓縮要產(chǎn)生熱。(a)若是均質(zhì)炸藥，受到?jīng)_擊時，沖擊波陣面上的一薄層炸藥便均勻地受熱升溫，當溫度達到爆發(fā)點時（溫度較高），炸藥就會發(fā)生爆炸。---“熱爆炸”特征，起爆難，爆速高。(b)若是非均質(zhì)炸藥受到?jīng)_擊時，則由于炸藥受熱升溫的不均勻性，使在局部產(chǎn)生熱點，爆炸首先在熱點開始并擴展，然后才引起整個炸藥的爆炸。---“熱點爆炸”特征，起爆易，爆速低。第二十四頁，共四十四頁。5/18/2023244炸藥的光起爆機理（不成熟）

基本觀點：

(a)光起爆是熱作用，即炸藥受到陽光照射時，很薄的表面層吸收了光能，并在很短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，然后發(fā)生爆轟。(b)光化學分解起作用，當炸藥受陽光照射時，其表面屋吸收光能而導致電子的激發(fā)，引起了光化學反應，反應放出的熱量傳給下一層炸藥，在適當?shù)臈l件下（得熱→失熱）以熱爆炸的形式擴展。(c)激光起爆作用

熱作用等離子體第二十五頁，共四十四頁。5/18/2023255電能起爆機理電能→熱能電能→沖擊波能◆高壓強電流使金屬受熱氣化，產(chǎn)生高溫高壓等離子體，并迅速膨脹，以沖擊波形式引爆炸藥；◆或用金屬氣化后的高壓氣體（或等離子體）推動薄片，使其高速飛出沖擊炸藥，即飛片起爆。第二十六頁，共四十四頁。5/18/202326問題：下列屬于何種形式的起爆外能？火雷管的引爆；電雷管的起爆；用雷管或?qū)П饕ㄋ?；起爆藥包引爆鈍感炸藥；殉爆試驗；手榴彈、地雷中引信裝置；采用金屬膜技術(shù)引爆炸藥等。熱能機械能爆炸能第二十七頁，共四十四頁。5/18/2023275.3炸藥的感度針對各種起爆機理設(shè)計的各種判斷炸藥起爆特性（感度）檢測方法。第二十八頁，共四十四頁。5/18/2023281炸藥的熱感度定義：炸藥在熱的作用下發(fā)生爆炸的難易程度。方法：

①爆發(fā)點實驗

（時間，溫度）

5s/5min延滯期/發(fā)火溫度爆發(fā)點：是指一定條件下炸藥被加熱到爆炸時，加熱

介質(zhì)的最低溫度。延滯期：是指炸藥從加熱到突然升溫爆炸的時間。第二十九頁，共四十四頁。5/18/202329

②火焰感度（a）導火索法（距離）（P.175）（b）其它方法（時間）（?。┏酂徼F棒試驗法（日本）（ⅱ）酒精噴燈燃燒法（美）（ⅲ）加燃料油點燃法（美）（ⅳ）熱絲點火法鈍感炸藥含水炸藥第三十頁，共四十四頁。5/18/202330③鋼管法④爆燃試驗（藥量）（?。┖诨鹚幰挤ǎǖ拢áⅲ┟悍郯卜ǎǚǎá＃┍季逝诜á菽涂救荚囼灒幽么螅┑谌豁?，共四十四頁。5/18/2023312炸藥的機械感度定義：炸藥在機械作用（如撞擊、摩擦、針刺、慣性等）發(fā)生爆炸變化的難易程度。

測試裝置：（a）卡斯特落錘儀（立式落錘儀）（b）弧形落錘儀（起爆藥）（c）落球撞擊裝置（不同感度炸藥）第三十二頁，共四十四頁。5/18/202332二、方法1．撞擊感度

撞擊感度的表示方法（錘重/落高）：（ⅰ）爆炸百分數(shù)（固定錘重和落高）（ⅱ）爆炸上下限法上限：100%爆炸Hmin，下限：100%不爆炸Hmax（ⅲ）特性落高（臨界落高）H50法感度曲線（爆炸百分數(shù)～落高）

布魯斯頓法（down&up)或上下法或升降法第三十三頁，共四十四頁。5/18/202333表示方法：摩擦感度（擺角/壓力）（a）布登摩擦擺（b）柯茲洛夫摩擦擺（?。┍ò俜謹?shù)（ⅱ）感度曲線第三十四頁，共四十四頁。5/18/2023343炸藥的沖擊波感度

a.殉爆試驗（放在地面）

殉爆定義：p285.炸藥殉爆的三個途徑：a.爆轟產(chǎn)物.b.惰性沖擊波c.固體顆粒。b.空氣間隙試驗（懸掛）c.隔板試驗（有意識地加入隔板）表示方法：距離/厚度的判斷。

第三十五頁，共四十四頁。5/18/2023354爆轟感度（起爆感度）指猛炸藥在其它炸藥（起爆藥或猛炸藥）的爆炸作用下發(fā)生爆炸變化的能力。

a.最小起爆藥量（鉛板穿孔實驗）

b.臨界直徑（Ⅰ）等直徑（Ⅱ）錐形直徑（鍥形試驗）第三十六頁，共四十四頁。5/18/202336產(chǎn)生靜電影響因素：設(shè)備接地性能；2.摩擦力；3.炸藥的粒度與藥量；4.空氣溫度，炸藥含水量。5靜電火花感度第三十七頁，共四十四頁。5/18/202337靜電事故預防措施：1.設(shè)備接地；2.鋪設(shè)導電膠皮或噴涂導電材料；3.增濕；4．使用添加劑（抗靜電劑）；5．其它方法，如中和法等。

第三十八頁，共四十四頁。5/18/2023386射頻感度

7激光感度：《松》P408

激光是能量高度集中，顏色單純的光線，在空氣中傳播不易衰減。近年來，由于固體激光器的改進，Q開關(guān)的應用，可以產(chǎn)生高功率、脈沖時間短的激光，形成等離子體，這種能量能夠直接引爆炸藥。第三十九頁，共四十四頁。5/18/2023395.4影響炸藥感度的因素1內(nèi)在影響因素①炸藥的原子團：結(jié)構(gòu)特征。②炸藥的生成熱：與鍵能有關(guān)（生成熱小感度高）。③炸藥的爆熱：爆熱大感度高。④炸藥的活化能：活化能小感度高。⑤炸藥熱分解熱導率：越小感度越高。⑥