陳  磊，劉  洋，劉曉亮，姜國良，鄒  振，夏志丹

（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：本文采用2 #改性巖石銨油炸藥作為爆炸焊接用主炸藥的引爆藥，通過設定不同的引爆藥參數進行了雙金屬復合板爆炸焊接試驗。對復合板引爆點處的不貼合區域進行了超射波探傷檢驗，并對復合板進行了界面結合強度的力學性能檢驗。試驗結果表明，對于復層厚度為3 mm的爆炸復合板的作業，可采用2 #改性巖石銨油炸藥作為引爆炸藥。引爆藥的參數最佳為直徑100 mm，高度為50 mm。

關鍵字：爆炸復合；引爆藥；引爆點

0  引  言

為了使金屬材料最大限度地發揮出其所具有的性能，其方法之一就是把性能不同的材料加以組合制成復合材料^[1]。相對于其他復合方法來說，爆炸復合法具有生產方法簡便、結合強度高、一次復合成型等優點^[2,3]。

爆炸焊接中使用的炸藥一般以工業炸藥^[4]為主體，并采用相容性的非爆炸物進行炸藥爆炸性能調整，使炸藥的爆速在2000~3000 m/s之間，密度在500~900 kg/m³之間。這種類型炸藥的雷管感度較低，因此，需要引爆藥引爆主體炸藥。黑索金炸藥^[5]（RDX）是理想的引爆藥，但其感度高，易于爆炸，危險等級高，為安全生產使用形成諸多不便。出于對引爆藥采購、存放、運輸等過程風險性的控制，通過一系列實驗，希望找到RDX引爆藥的替代品。并通過替代引爆藥參數的不同設置，希望找到一套參數，使其將引爆點不貼合區域控制在最小，而且不影響復合板的剪切性能^[6]，從而達到在生產上得到實際應用的目的。

1  材料與設計

選取2 #改性巖石銨油炸藥作為爆炸復合主炸藥的引爆藥進行試驗。選用同厚度、同牌號的基復板，設置不同的引爆藥參數，記錄不同參數下引爆點不貼合區域的直徑大小以及相應復合板的剪切數值。

主炸藥選用普通銨油炸藥，炸藥厚度為30 mm時的爆速為2780 m/s。支撐物選用0.3 mm厚的紫銅，高度為8 mm。為了減小支撐物對引爆點不貼合區以及界面結合強度性能的影響，將所有支持物分布在試驗板的四周邊緣。采用中心引爆的方式^[7]，引爆藥直徑（Ф）和引爆藥高度（H）參數設置見表1。主炸藥、引爆藥和雷管的安裝如圖1所示。

表1  引爆藥的參數設置

圖1  引爆點安裝示意圖

2  結果與分析

2.1 方案與操作

為了節省材料，考慮到爆炸復合時，引爆點的影響范圍有限，因此，采用小尺寸板進行爆炸復合^[8]試驗。復層不銹鋼材料選擇S11306,基層鋼板選擇Q345R。各復合板的具體規格尺寸如表2所示。

表2  試驗板材料和規格尺寸

操作時嚴格按照表1的參數進行安裝，雷管插入引爆藥的深度不超過雷管長度的1/3（15-20 mm）。

2.2 試驗結果

對爆炸復合之后未熱處理之前的復合板進行UT探傷^[9]，引爆點處不貼合區結果見表2。

表2  引爆點位置復合板UT探傷結果（熱處理前）

對試驗板進行正火爐熱處理之后，再次對1 #—8 #進行UT探傷，發現引爆點不貼合區沒有發生變化。

對1 #—8 #復合板在相應的同一位置加工復合界面的剪切性能試樣（試樣位置避開邊界不貼合區和直徑D的區域），并進行結合強度試驗，試驗結果見表3：

表3  剪切性能數據

2.3 數據分析

對比表2中1 #、3 #、5 #、7 #板的引爆點不貼合探傷數據可知，當引爆藥的高度規定在50 mm，引爆藥直徑在Ф50 mm到Ф300 mm的區間變化時，引爆點不貼合區在50×50到70×70的范圍內，沒有明顯的變化。

對比表2中2 #、4 #、6 #、8 #板的引爆點不貼合探傷數據可知，當引爆藥的高度規定在80 mm，引爆藥直徑在Ф50 mm到Ф300 mm的區間變化時，引爆點不貼合區隨著引爆藥直徑的增大有非常明顯的變化：當引爆藥直徑控制在Ф50 mm和Ф100 mm時，引爆點不貼合區可以控制在50×50到60×60的范圍內；但當引爆藥直徑超過Ф200 mm以上時，引爆點不貼合區明顯增大至150×150左右或更大。

對比表2中1 #—8 #引爆點不貼合探傷數據可知，當引爆藥的高度規定在50 mm，引爆藥直徑在Ф100 mm時，引爆點不貼合區最小。當引爆藥的高度規定在50 mm至80 mm，引爆藥直徑控制在Ф50 mm到Ф100 mm時，引爆點不貼合區都可以控制在比較理想的范圍內。

對比表3中1 #-8 #剪切試驗數據可知，1 #板剪切數值略低，有可能是因為受板材尺寸限制炸藥爆轟距離^[10]不夠所致，但也高于NB/T47002.1標準要求的210 MPa，達到了254 MPa。除1 #板外，其余板的剪切數值都達到了270 MPa以上。當引爆藥的高度規定在50 mm，引爆藥直徑在Ф100 mm時，其復合板剪切數值最高，達到了296 MPa。當引爆藥直徑超過Ф200 mm以上時，剪切數值都達到了290 MPa以上。可以說，當炸藥爆轟距離足夠時，剪切數值都可以達到比較理想的范圍，受引爆藥參數的影響不明顯。

3  結  論

（1）采用2 #改性巖石銨油炸藥作為爆炸復合主炸藥的引爆藥是可行的。

（2）當爆炸復合用主炸藥的厚度為30 mm，復層材料的厚度為3 mm，引爆藥的高度設定為50 mm，引爆藥直徑Ф100 mm時，爆炸復合后復合板的引爆點不貼合區最小，剪切數值最高。

（3）由于本文僅采用了復層厚度為3 mm的不銹鋼進行了試驗，對于復層厚度增加時情況并未考慮，因此，采用2 #改性巖石銨油炸藥作為引爆藥是否可行，還需進一步研究。

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