Tema 5. Detonarea explozivilor și a factorilor care afectează stabilitatea lor
5.1. Concepte ale transformării chimice, exploziei și detonării explozivilor
Explozia este un proces de transformare fizico-chimică rapidă a substanțelor, în care o cantitate mare de energie este eliberată într-un volum limitat într-o perioadă foarte scurtă de timp și se lucrează.
Val de șoc - este un semn caracteristic al exploziei și reprezintă o creștere accentuată a presiunii, însoțită de comprimare, încălzire și schimbare în viteza substanței.
Exploziile sunt împărțite în fizică. la care se schimbă numai starea fizică a substanței (butelii cu gaz comprimat, cazane de abur, trăsnet, etc.) și chimice. la care compoziția chimică a substanței se modifică odată cu eliberarea căldurii și formarea de produse gazoase.
- termice (omogene), care apar cu o încălzire treptată și uniformă a întregului volum de explozivi;
- autopropagare. care apar atunci când o reacție chimică este excitată mai întâi într-o mică parte a volumului exploziv, de unde se răspândește spontan la întregul volum de explozivi la o rată ridicată. În industrie sunt folosite explozii autoproduse.
Sablaj de conversie este un set de reacții de oxidare a elementelor combustibile aparținând IV (C, N), datorită oxigenului, ca parte a BB, deci explozia are loc în orice condiții de spațiul închis fără acces de oxigen din exterior.
Pentru a iniția o explozie, substanța trebuie să fie informată cu privire la un puls inițial de intensitate suficientă, care provoacă o reacție chimică rapidă în exploziv, însoțită de apariția unui val de șoc de undă în ea.
În funcție de intensitatea influenței externe, procesul de transformare chimică a explozivilor poate avea loc în trei forme:
1 - descompunere termică - un proces relativ lent de descompunere a substanței atunci când este încălzit sub punctul de aprindere, care apare pe tot parcursul volumului de explozivi. Rata descompunerii crește odată cu creșterea temperaturii de încălzire a explozivilor. În cazul predominării eliberării termice ca rezultat al reacției exotermice a descompunerii explozivilor asupra eliminării căldurii în mediu, procesul de descompunere termică poate intra în combustie.
2 - ardere - auto inmultire proces de transformare chimică a explozivilor care are loc într-o zonă relativ îngustă (flacără pe bază), care se deplasează de-a lungul straturilor de suprafață a BB rezultat încălzire vperedilezhaschih explozivi la temperatura blițului făcându. Distingeți arderea staționară. inmultire la o viteză constantă (de la milimetri la câțiva metri pe secundă) și tranzitorie (exploziv) - se extinde de la creșterea vitezei instabilă (până la sute m / s). Cu un ascuțit
creșterea vitezei de ardere, însoțită de formarea undelor de compresie în fața flacării, este posibilă transferarea arderii în detonare.
3-detonarea este procesul de deplasare de-a lungul încărcăturii explozive cu o viteză foarte mare (de la 3-5 la 7 km / s) a zonei de reacție chimică, cu o creștere bruscă a presiunii pe frontul undei abrupte.
Un val de detonare este un val de șoc care se mișcă în jurul explozivului, care comprima și încălzește adiabatic explozivul, provocând o reacție chimică a transformării explozive în el. În același timp, produsele gazoase ale exploziei (PV), încălzite până la zeci de mii de grade și ocupând inițial volumul substanței inițiale, dezvoltă o presiune de câteva zeci de mii de MPa.
5.2. Bazele teoriei detonării explozivilor
Sub acțiunea undei de șoc este distrus molecule BB, și fără legături, încălzite la o pile de combustie la temperaturi ridicate și oxigen intră în zona 7 în spatele undei de șoc 2 într-o reacție chimică cu eliberare de căldură și conversia IV în gazos MF (fig. 5.1).
Fig. 5.1. Schema de încărcare de detonare BB:
1 - val de detonare; 2 - unde de șoc; 3 - frontul expansiunii PV; 4 - frontul undei de rafina; 5 zone de gaze neexpandate; 6 - avionul Chapman-Jouguet; 7 - zona de reacție chimică;
D este viteza de propagare a valului de detonare în sarcina explozivă.
Complexul undei de șoc și zona 2 este reaktsii7 chimic val detonarea 1. Din fata zonei de reacție chimică tartinabile expansiune MF 3 și de la periferie spre centrul taxei pe planul înclinat către puntea din față se extinde undei rarefiere 4. In centrul taxei sub forma unei zone de formă conică 5. gazele nu expandate ale zonei de reacție chimică 7 este limitată la un avion Chapman - Jouget 6. presiune PD, care este de aproximativ 2 ori mai mic decât în fața comprimării val de detonare.
(D. Chapman din Anglia, E. Jouguet din Franța - a creat primele modele matematice ale valului de detonare la sfârșitul secolului al XIX-lea).
Pe profilul valului de detonare, construit în coordonate, presiunea (P) este distanța (X), compresia adiabatică a explozivului corespunde liniei drepte
Fig. 5.2. Profilul valului de detonare
Zona de reacție chimică corespunde secțiunii aeronavei pe curba de scădere a presiunii, secțiunea curbei CF caracterizează scăderea presiunii în PD-ul în expansiune.
Partea capului valului de reacție chimică este denumită de obicei vârful chimic (vezi Figura 5.2, secțiunea BC). Suprafața vârfului viteza de propagare chimică a evoluat încălziți viteză de detonație mai mare, în care există un „machiaj“ val de detonare, datorită energiei chimice eliberate în vârf, care asigură stabilitatea și auto-propagare.
Principala condiție pentru stabilitatea detonării încărcăturii explozive este pre-
deținerea cantității de energie eliberată în zona vârfului chimic, a pierderilor de energie din această zonă ca urmare a expansiunii AP și invers.
5.3. Factorii care afectează stabilitatea explozivilor de detonare
Toți factorii care afectează viteza și stabilitatea detonării explozivilor sub formă de încărcătură sunt împărțiți condițional în 2 grupe:
1 - dependent de starea BB
1.1. Dispersia explozivilor.
Capacitatea de detonare a explozivilor special amestecați depinde de uniformitatea amestecului și de dimensiunile particulelor componentelor constituente. Cu cât particula este mai mică, cu atât este mai rapidă descompunerea, amestecarea elementelor și interacțiunea secundară a gazelor transformării primare.
1.2. Sensibilitatea explozivului la impulsul inițial.
detonare Excitația a încărcăturii explozive este asigurată de orice forță externă de o intensitate suficientă, cauzând presiune ridicată datorită decalajului de dezvoltare substanță legăturile intramoleculare și reacția chimică rapidă însoțită de apariția undelor de șoc neamortizat.
Ca o influență externă pentru inițierea exploziilor în încărcături
Se utilizează explozivi de încărcături mici de explozivi care pornesc, care trebuie să asigure presiunea necesară în valul de compresie.
Indicele de sensibilitate la impulsul inițial este masa minimă a sarcinii de inițiere a explozivului, care asigură declanșarea detonării în explozivul de testare și se numește impulsul minim de inițiere. măsurat în grame de mercur exploziv.
În funcție de intensitatea impulsului de inițiere, viteza inițială de detonare din sarcina explozivă poate fi mai mare sau mai mică decât viteza de detonare a acestui exploziv (Figura 5.3).
Fig. 5.3. Dependența vitezei de detonare a încărcăturii explozive asupra intensității impulsului inițial:
D min. D max este viteza minimă și maximă de detonare a explozivului inițiator care provoacă detonarea încărcăturii;
D cc este viteza de detonare a explozivului exploziv industrial; l este lungimea încărcării
Efectul intensității impulsului de inițiere asupra vitezei de detonare a sarcinii explozive afectează numai partea inițială I a dezvoltării (accelerația, decelerația) detonării și secțiunea II. egală (de la 1 la 2) a diametrelor de încărcare d 3. viteza de detonare este stabilizată.
Pentru inițiere fără probleme a taxelor de explozivi industriale trebuie să fie suficient de puternic pentru a informa punct de impulsuri, care va provoca o explozie inițială în anumite masa critică a încărcăturii explozive capabile de a furniza auto-propagare a detonarea explozibililor în toată masa cu viteza sa caracteristică.
Pentru explozivii cu sensibilitate redusă la impulsul inițial, se utilizează un inițiator suplimentar sub forma unui bloc trotil sau a unui suport pentru cartușe cu un alt exploziv mai sensibil.
2 - în funcție de condițiile explozive ale explozivilor:
2.1. Diametrul de încărcare
2.1.1. Critical d cr este un astfel de diametru de încărcare d. cu o scădere suplimentară în care detonarea încărcăturii explozive devine instabilă, viteza de detonație D cr este cea mai mică, adică se produce amortizarea acesteia (figura 5.4).
2.1.2. Limita dp este diametrul sarcinii explozive la care este asigurată viteza de detonare maximă (ideală) a BBD. și la o creștere ulterioară a cărei viteză de detonare a explozivului nu crește.
Fig. 5.4. Dependența vitezei de detonare D pe diametrul de încărcare d s:
D și. D cr - viteza ideală și critică de detonare a explozivilor; d cr. d pr este diametrul critic și limitativ al încărcăturii explozive.
2.2. Densitatea explozivilor în sarcină.
Pe măsură ce densitatea p a explozivilor individuali crește, viteza de detonare D crește la o valoare maximă (curba 1 din Figura 5.5).
Pentru explozivii explozivi, se disting densitatea explozivilor în sarcină:
1. Greutatea p n este densitatea explozivilor în stare naturală neconsolidată
2. Optimal p opt - densitatea explozibililor compozit, viteză de detonație la care maximă (punctul A de pe curba 2, figura 5.5 ..) Deoarece distanța scade dintre particulele componente ce constituie BB, îmbunătățind condițiile de transfer de căldură de la particulă la particulă și de asemenea, condițiile pentru interacțiunea elementelor chimice formate în timpul reacției chimice primare.
3. p cr Critice - smesevogo densitate BB, la care viteza de detonare este redusă la dezintegrarea completă, ca și o reducere suplimentară a distanței dintre particule scade suprafața liberă a acestora, ceea ce face ca percepția de căldură, aprindere și răspândirea reacției chimice pe suprafața lor lor.
Astfel, atunci când explozivii explozivi sunt reambalați în încărcături, se produce atenuarea detonării și eșecul exploziilor. (De exemplu, azotat de amoniu, o parte a tasării exploziv, se comportă ca o substanță inertă, căldură absorbant și nu susține reacția chimică de combustie).
Fig. 5.5. Dependența vitezei de detonare D
din densitatea explozivilor p. 1 - pentru explozivi individuali; 2 - pentru explozivi amestecați.
Fig. 5.6. Dependența vitezei de detonare D
din diametrul de încărcare d al explozivilor explozivi: 1 - fără coajă; 2 - cu o teacă
5.4. Cauzele eșecului și arderii explozivilor
La stabilitate detonare, eșecuri și arde încărcături explozive afectează densitatea BB, taxa diametru, puterea de un start de tip puls, dispersie, compoziția și starea VV.
Motivele pentru eșecurile și arderea explozivilor în procesul de sablare includ:
1. Densificarea sarcinilor și reducerea diametrului acestora datorită:
- atunci când între pereții găurii și cartușul BB există un decalaj semnificativ
- fenomenele de împrăștiere a conturului găurii de foraj ca urmare a influenței undelor de stres generate de explozia încărcărilor din seria anterioară de pușcare;
- perturbarea PD gazoasă de la încărcarea învecinată la o detonare a încărcăturii de impulsuri încă nu a detonat;
- efectul de etanșare al sarcinilor dinamice seismice din serii anterioare de explozii în timpul exploziei de grup;
- utilizarea unor eforturi mari în procesul de trimitere a cartușelor într-o gaură
2. bullets groase de hârtie BB la capete, precum și adâncituri care depășește în acesta 7 mm, oversleeping amenzi între rocă atunci când încărcarea cartușelor.
3. Lipsa de livrare a cartușelor BB la foraje la încărcare.
4. Îndepărtarea insuficientă a explozivilor prinși în cartușe înainte de a le pune în gaură.
5. Ameliorarea explozivilor în puțuri de apă udate.
5.5. Metode de evaluare și mijloace pentru asigurarea stabilității detonării
Rezistența BB la efectul canalului este determinată de
5 deplasări ale explozivului de testare în cartușe de hârtie coajă dlinoy250 mm și un diametru de 20 mm, într-o țeavă de oțel cu o diametrom36 mm interior și 1,25 m. Primul cartuș este introdus ED încărcare instantanee și explozie. Măsură efect rezistență canal este lungimea taxei pentru detonare detonare amortizare spațiu (pentru amonit PZHV-20, această lungime 76-79 cm, pentru uglenita E-6 - 35 cm).
Mijloacele de creștere a stabilității detonării sunt respectarea tehnologiei BWR, EPB:
- Conformitatea cu distanța minimă admisă între taxe în matrice pentru a preveni roci efect Spall, PD gazos descoperire.
- Îndepărtați găurile și puțurile de la burghie înainte de încărcare.
- Aplicarea explozivilor impermeabili.
- Utilizarea tarifării.
- Utilizarea inițiatorilor intermediari pentru sensibilitate scăzută
- Utilizarea cartușelor BB cu diametrul corespunzător diametrului
- Slăbiți explozivii caked.
- Respectarea tehnologiei de încărcare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: