成澤濱*，曹景祥，張 迪，尤 俊，聶 偉
（大連船舶重工集團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，通過對不同比例粉乳炸藥爆速、密度、爆轟距離的測定，找出最適合在爆炸復合中使用的炸藥比例，再進行小板幅的實驗，結果表明，由粉狀乳化炸藥制備的混合炸藥可用于大面積雙金屬復合板的爆炸焊接。
關鍵詞：爆炸復合；粉乳炸藥；銨油炸藥；爆速；爆轟距離
0 前 言
長期以來，在爆炸復合生產(chǎn)中使用的炸藥都是以銨油炸藥為主，但近幾年來，硝酸銨、柴油的價格都在不斷上漲，導致制作銨油炸藥的成本越來越高，復合板的生產(chǎn)成本也越來越高。因此，開發(fā)研制粉狀乳化炸藥，用來替代銨油炸藥，節(jié)約生產(chǎn)成本。粉狀乳化炸藥是20世紀90年代發(fā)展起來的一種環(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，組分中不含TNT，生產(chǎn)線自動化程度高、產(chǎn)能大，得到民爆生產(chǎn)廠家和用戶的好評[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]，遠遠高于爆炸焊接時要求的炸藥爆速，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)炸藥爆速對厚度不太敏感；稀釋劑的加入要盡量不影響炸藥的吸濕結塊性能；成本低，來源廣[3]。石粉是天然礦石尾料經(jīng)粉碎而成的材料，其來源廣泛，價格便宜，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目篩通過率92.1%，60目篩通過率99.0%，40目篩通過率100.0%；3）酸堿性按照石粉：水=2:1的比例，將石粉浸透，用試紙檢測其酸堿性，經(jīng)測試混合液的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
1）與粉狀銨油相容性試驗
將干基石粉與粉狀銨油按照1:3的比例進行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達到45℃。然后，在室外自然條件儲存24 h，混合物沒有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學反應。
以干基石粉與爆炸復合專用炸藥按照1:3的比例進行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達到45℃。然后，在室外自然條件儲存24 h，混合物沒有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學反應。
將干基石粉加25%的水潤濕，與粉狀銨油按照1:3的比例進行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達到45℃。然后，在室外自然條件儲存24 h，混合物沒有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學反應。
將干基石粉加25%的水潤濕，與爆炸復合專用炸藥按照1:3的比例進行混合，裸露放在鐵板上，在室外陽光下暴曬，3 h，混合物最高溫度達到45℃。然后，在室外自然條件儲存24 h，混合物沒有發(fā)生發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學反應。
2）與粉狀乳化炸藥及黑索今相容性試驗
以干基石粉與粉狀巖石型乳化炸藥按照1:9的比例進行混合，裝入塑料袋中，封口，放在太陽下暴曬3 h，混合物最高溫度達到45℃。然后，轉入室內(nèi)繼續(xù)儲存，觀察其狀態(tài)，存儲62個 h，混合物沒有發(fā)生塑料袋鼓起、藥劑發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學反應。
以干基石粉與黑索今按照1:9的比例進行混合，裝入塑料袋中，封口，放在太陽下暴曬3 h，混合物最高溫度達到45℃。然后，轉入室內(nèi)繼續(xù)儲存，觀察其狀態(tài)，繼續(xù)存儲62個 h，混合物沒有發(fā)生塑料袋鼓起、藥劑發(fā)煙、升溫等可觀察到的化學反應。
經(jīng)過石粉與粉狀銨油炸藥、爆炸復合專用炸藥、粉狀乳化炸藥、黑索今等混合、儲存試驗，可以得出結論，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藥厚時的爆速進行了測量，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試值
經(jīng)過上述試驗數(shù)據(jù)的對比可知，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)常用于爆炸復合雙金屬復合板[4]。因此，選擇使用2#粉狀乳化混合炸藥進行爆炸焊接試驗[5]。
2 復合板爆炸焊接試驗
2.1 復合板爆炸參數(shù)設定
用于爆炸焊接試驗的復合板復板為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。爆炸焊接試驗方案如表2所示。
表2 S30403/Q345R復合鋼板爆炸復合參數(shù)
2.2 復合板性能檢驗和分析
經(jīng)過上述試驗后，1#復合板的炸藥在距離起爆點300 mm左右處發(fā)生了拒爆，說明25 mm厚的粉狀乳化混合炸藥爆轟不夠穩(wěn)定；2#、3#復合板爆轟完整，復合板經(jīng)超射波探傷檢[6]測表明，達到了100%結合。對2#和3#板末端取樣進行力學性能試驗，結果見表3所示。
表3 復合鋼板界面結合強度檢驗結果
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行復合板的爆炸焊接時，試驗3#的數(shù)值較高，這也說明，35 mm厚的混合炸藥使復合板結合強度更高。
3 結 論
（1）通過對不同比例混合炸藥的密度和爆速的測量及對比，選定石粉質(zhì)量比為25%的粉狀乳化混合炸藥為試驗用炸藥。
（2）石粉質(zhì)量比為25%的粉狀乳化混合炸藥在藥厚達到35 mm的時候爆轟較為穩(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，爆轟存在不穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象，使用時應嚴格控制炸藥厚度。
參考文獻：
[1] 郭文圣,李子強.粉狀乳化炸藥生產(chǎn)線的安全技術與設計[J].工程爆破,2010,18(01):83-85.
[2] 王喜,王鳳英,張建仁,等.粉狀乳化炸藥在爆炸焊接中的應用研究[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驗研究[J].煤礦爆破,2010,89(02):1-3.
[4] 趙峰,張鵬輝,車宇鋒.爆炸金屬復合板常見缺陷概述[J].熱加工工藝,2017,46(21):9-12.
[5] 曾翔宇,李曉杰,曹景祥,等.材料強度對爆炸焊接結合界面的影響[J/OL].爆炸與沖擊:01-08.
[6] 但鵬.超聲探傷檢測極限值探討[J].化工管理,2018(32):127.