成澤濱*，曹景祥，張 迪，尤 俊，聶 偉
（大連船舶重工集團(tuán)爆炸加工研究所有限公司，遼寧 大連 116023）
摘 要：配比出不同比例的粉乳炸藥，通過(guò)對(duì)不同比例粉乳炸藥爆速、密度、爆轟距離的測(cè)定，找出最適合在爆炸復(fù)合中使用的炸藥比例，再進(jìn)行小板幅的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，由粉狀乳化炸藥制備的混合炸藥可用于大面積雙金屬?gòu)?fù)合板的爆炸焊接。
關(guān)鍵詞：爆炸復(fù)合；粉乳炸藥；銨油炸藥；爆速；爆轟距離
0 前 言
長(zhǎng)期以來(lái)，在爆炸復(fù)合生產(chǎn)中使用的炸藥都是以銨油炸藥為主，但近幾年來(lái)，硝酸銨、柴油的價(jià)格都在不斷上漲，導(dǎo)致制作銨油炸藥的成本越來(lái)越高，復(fù)合板的生產(chǎn)成本也越來(lái)越高。因此，開發(fā)研制粉狀乳化炸藥，用來(lái)替代銨油炸藥，節(jié)約生產(chǎn)成本。粉狀乳化炸藥是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種環(huán)保型粉狀炸藥，由于其兼顧了膏狀乳化炸藥爆轟性能和粉狀炸藥使用方便的特點(diǎn)，組分中不含TNT，生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高、產(chǎn)能大，得到民爆生產(chǎn)廠家和用戶的好評(píng)[1]。
1 混合炸藥的制備
1.1 混配炸藥
由于純的粉狀乳化炸藥的爆速一般在3700~4000 m/s之間[2]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于爆炸焊接時(shí)要求的炸藥爆速，因此需采用向粉狀乳化炸藥中加入與其相容的稀釋劑，降低其爆速。稀釋劑選擇的原則是：稀釋劑能有效調(diào)節(jié)炸藥的爆速，且在一定范圍內(nèi)炸藥爆速對(duì)厚度不太敏感；稀釋劑的加入要盡量不影響炸藥的吸濕結(jié)塊性能；成本低，來(lái)源廣[3]。石粉是天然礦石尾料經(jīng)粉碎而成的材料，其來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，并且自身的穩(wěn)定性也很好。
（1）石粉基本特性
1）松密度1.056 g/cm3；2）粒度：100目篩通過(guò)率92.1%，60目篩通過(guò)率99.0%，40目篩通過(guò)率100.0%；3）酸堿性按照石粉：水=2:1的比例，將石粉浸透，用試紙檢測(cè)其酸堿性，經(jīng)測(cè)試混合液的P H值在7-8之間，表明混合液酸堿性接近中性。
（2）相容性試驗(yàn)
1）與粉狀銨油相容性試驗(yàn)
將干基石粉與粉狀銨油按照1:3的比例進(jìn)行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽(yáng)光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達(dá)到45℃。然后，在室外自然條件儲(chǔ)存24 h，混合物沒(méi)有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學(xué)反應(yīng)。
以干基石粉與爆炸復(fù)合專用炸藥按照1:3的比例進(jìn)行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽(yáng)光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達(dá)到45℃。然后，在室外自然條件儲(chǔ)存24 h，混合物沒(méi)有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學(xué)反應(yīng)。
將干基石粉加25%的水潤(rùn)濕，與粉狀銨油按照1:3的比例進(jìn)行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽(yáng)光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達(dá)到45℃。然后，在室外自然條件儲(chǔ)存24 h，混合物沒(méi)有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學(xué)反應(yīng)。
將干基石粉加25%的水潤(rùn)濕，與爆炸復(fù)合專用炸藥按照1:3的比例進(jìn)行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽(yáng)光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達(dá)到45℃。然后，在室外自然條件儲(chǔ)存24 h，混合物沒(méi)有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學(xué)反應(yīng)。
2）與粉狀乳化炸藥及黑索今相容性試驗(yàn)
以干基石粉與粉狀巖石型乳化炸藥按照1:9的比例進(jìn)行混合，裝入塑料袋中，封口，放在太陽(yáng)下暴曬3 h，混合物最高溫度達(dá)到45℃。然后，轉(zhuǎn)入室內(nèi)繼續(xù)儲(chǔ)存，觀察其狀態(tài)，存儲(chǔ)62個(gè) h，混合物沒(méi)有發(fā)生塑料袋鼓起、藥劑發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學(xué)反應(yīng)。
以干基石粉與黑索今按照1:9的比例進(jìn)行混合，裝入塑料袋中，封口，放在太陽(yáng)下暴曬3 h，混合物最高溫度達(dá)到45℃。然后，轉(zhuǎn)入室內(nèi)繼續(xù)儲(chǔ)存，觀察其狀態(tài)，繼續(xù)存儲(chǔ)62個(gè) h，混合物沒(méi)有發(fā)生塑料袋鼓起、藥劑發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學(xué)反應(yīng)。
經(jīng)過(guò)石粉與粉狀銨油炸藥、爆炸復(fù)合專用炸藥、粉狀乳化炸藥、黑索今等混合、儲(chǔ)存試驗(yàn)，可以得出結(jié)論，石粉與粉狀銨油炸藥、巖石型粉狀乳化炸藥、黑索今等相容性較好，該石粉可以作為調(diào)整粉狀乳化炸藥爆速的添加劑使用。
1.2 炸藥性能測(cè)試
混配了三種比例的混合炸藥，其中石粉占炸藥質(zhì)量的百分比分別為20%、25%和30%。分別對(duì)這三種比例混合炸藥和粉狀銨油炸藥的密度以及30 mm藥厚時(shí)的爆速進(jìn)行了測(cè)量，具體數(shù)值如表1所示：
表1 粉狀乳化混合炸藥和粉狀銨油炸藥的密度與爆速測(cè)試值
經(jīng)過(guò)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比可知，石粉質(zhì)量比為25%的粉狀乳化混合炸藥（2#）的密度和爆速都比較接近于粉狀銨油炸藥（4#），而粉狀銨油炸藥經(jīng)常用于爆炸復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合板[4]。因此，選擇使用2#粉狀乳化混合炸藥進(jìn)行爆炸焊接試驗(yàn)[5]。
2 復(fù)合板爆炸焊接試驗(yàn)
2.1 復(fù)合板爆炸參數(shù)設(shè)定
用于爆炸焊接試驗(yàn)的復(fù)合板復(fù)板為3 mm的S30403不銹鋼，尺寸為300×500，基板為16 mm的Q345R鋼板，尺寸為300×500。爆炸焊接試驗(yàn)方案如表2所示。
表2 S30403/Q345R復(fù)合鋼板爆炸復(fù)合參數(shù)
2.2 復(fù)合板性能檢驗(yàn)和分析
經(jīng)過(guò)上述試驗(yàn)后，1#復(fù)合板的炸藥在距離起爆點(diǎn)300 mm左右處發(fā)生了拒爆，說(shuō)明25 mm厚的粉狀乳化混合炸藥爆轟不夠穩(wěn)定；2#、3#復(fù)合板爆轟完整，復(fù)合板經(jīng)超射波探傷檢[6]測(cè)表明，達(dá)到了100%結(jié)合。對(duì)2#和3#板末端取樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3所示。
表3 復(fù)合鋼板界面結(jié)合強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果
由表3數(shù)據(jù)可知，采用石粉質(zhì)量比為25%的粉狀乳化混合炸藥進(jìn)行復(fù)合板的爆炸焊接時(shí)，試驗(yàn)3#的數(shù)值較高，這也說(shuō)明，35 mm厚的混合炸藥使復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度更高。
3 結(jié) 論
（1）通過(guò)對(duì)不同比例混合炸藥的密度和爆速的測(cè)量及對(duì)比，選定石粉質(zhì)量比為25%的粉狀乳化混合炸藥為試驗(yàn)用炸藥。
（2）石粉質(zhì)量比為25%的粉狀乳化混合炸藥在藥厚達(dá)到35 mm的時(shí)候爆轟較為穩(wěn)定，適合用于爆炸焊接。
（3）粉狀乳化混合炸藥在藥厚低于25 mm時(shí)，爆轟存在不穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制炸藥厚度。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 王喜,王鳳英,張建仁,等.粉狀乳化炸藥在爆炸焊接中的應(yīng)用研究[J].工程爆破,2012,18(01):94-96.
[3] 袁勝芳,李亞,陳秋宇,等.低爆速爆炸焊接炸藥的實(shí)驗(yàn)研究[J].煤礦爆破,2010,89(02):1-3.
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