CN112557442B - 一种后燃效应判定试验方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种后燃效应判定试验方法，本方法以爆炸物起爆试验为基准，对比相同药量下爆炸物与易燃物混合样的爆炸后燃效应，通过准静态压力和温度，定量判定爆炸物与易燃物之间是否具有后燃效应。解决现有方法不能判定爆炸物与易燃物之间是否具有潜在后燃效应的问题，优点是：试验所用的爆炸物及爆炸物与易燃物混合样为散装状态，无需制样成型即可进行判定试验，试验药量前后一致，易于对比分析，试验操作简单、快速。适用于各类爆炸物与易燃物之间潜在后燃效应的判定。

Description

一种后燃效应判定试验方法
技术领域
本申请涉及一种后燃效应判定试验方法，适用于爆炸物与易燃物之间的潜在后燃效应评价。
技术背景
通常爆炸物的破坏作用主要由爆轰或爆炸造成，但是随着含铝、硼等金属化炸药的快速发展，后燃效应也成为重要的毁伤形式。温压炸药通过在密闭或半密闭空间中维持较长时间的压力和温度，以及消耗氧气的能力产生杀伤效应，由于温度、压力、耗氧具有无孔不入的特点，可以在不毁伤建筑物结构的基础上实现对有生力量的杀伤。由于温压炸药产生温度、压力及耗氧等作用的时间在炸药爆轰波阵面之后，因此统称为后燃效应。
爆炸物具有显著的爆炸破坏效应，而对于常规的易燃物往往以火灾为主，对易燃物的管控相对于爆炸物要宽松。即便如此，出于安全考虑爆炸物和易燃物通常是禁止混合储运的，而并不是所有的易燃物与爆炸物混合后都具有后燃效应，对于不具有后燃效应的爆炸物与易燃物可以考虑混合储运，而具有后燃效应的爆炸物与易燃物则禁止混合储运。基于对是否具有后燃效应的判定试验，可以实现对爆炸物储运的精细化管理，降低爆炸、燃烧物的安全储运成本。
通过对国内外技术资料调研，目前国内外主要研究了10g量级以内的爆炸物相容性试验方法，在GJB 772A-97炸药试验方法中的“500组安定性和相容性试验方法”提供了9种试验方法，主要通过峰值温度、放热量、放气量等参数来判定两种爆炸物或爆炸物与其他非爆炸物之间是否相容，当混合物的参数超过单质物的参数一定量时，即判定两种物质不相容，储运及使用过程二者不能直接接触，必须采用适当的方法进行隔离。
在爆炸物储运过程中，出于安全考虑，更关心两种物质混合储运时的危险性比分开运输时的危险性是否增加或敏感性是否增加，而峰值温度、放热量、放气量等不能判定爆炸输出性能，需要开展起爆条件下的爆炸效应评定，以综合压力参数和温度参数为判定依据，量化判定是否具有反应性。另一方面，爆炸物与燃料组合后具有一定的尺寸效应，10g量级的相容并不能得出尺寸放大后也相容的结论，因此也需要大药量下的爆炸试验。
目前常用的后燃效应表征方法主要包括爆炸罐法、水下爆炸法、光测法等，爆炸罐法通过测定爆炸后在爆炸罐内的准静态压力和温度来评价温压炸药后燃效应的强弱。水下爆炸法通过测定水下冲击波峰值压力和冲量来评价温压炸药的后燃效应。光测法主要用于科学研究，可以测定铝粉后燃的发光强度、或者采用光谱仪捕捉铝粉参与后燃反应的时间段来综合评价后燃效应。爆炸罐法、水下爆炸法、光测法等都是用于爆炸物的性能评价，即在试验前事实上就已知了样品是否具有后燃效应，因此试样都采用成型样品，而对于尚不能确定是否具有后燃效应的爆炸物与易燃物，需要先开展成型工艺研究，确定成型工艺参数，这将极大增加试验的试样制备成本，同时由于成型过程不可避免需要加入粘结剂等辅助物料，这些辅助物料的加入势必会影响后燃效应的强弱。此外，成型状态与实际储运时的散装状态也不同，不利于爆炸物与易燃物的混合储运的风险评价。
综上所述，现有技术存在以下不足：
(1)尚未建立爆炸物与易燃物之间的后燃效应判定试验方法，不能判定二者是否具有后燃效应；
(2)现有后燃效应评价方法针对已知具有后燃效应的爆炸物进行性能评价，不能判定两种物质是否具有潜在的后燃效应；
(3)现有试验方法采用成型试样，与大量散装爆炸物与易燃物储运过程的状态差异较大；
(4)如果采用成型试样，需要掌握不常用的易燃物与爆炸物的成型工艺，试验样品准备的要求较高。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本申请提供一种后燃效应判定试验方法，采用散装试样的爆炸罐试验法，通过对比同等药量下的爆炸物起爆及爆炸物与易燃物混合样起爆后的后燃效应参数，判定爆炸物与易燃物之间是否具有潜在后燃效应，为爆炸物与易燃物的混合储运提供判定依据。试验过程操作方法简单，数据处理简便。
具体内容如下：一种后燃效应判定试验方法，其特征在于，试验系统包括试样容器1、爆炸罐2、测压装置3和测温装置4；
所述试样容器1为圆柱形容器，用于盛放爆炸物试样及爆炸物与易燃物的混合样，爆炸物须满足GB 14371中对第一类物质的要求，所述爆炸物、易燃物均为散装状态，所述混合样中爆炸物与易燃物的质量比为65:35～50:50；
一种后燃效应判定试验方法，具体按下列步骤进行：
步骤1，在爆炸罐2的侧壁上安装测压装置3和测温装置4，在试样容器1中加入爆炸物并使上表面平整；
步骤2，将试样容器1吊挂在爆炸罐2中心，将起爆装置埋放在爆炸物上表面；
步骤3，将爆炸罐2封闭，起爆试样，测压装置3和测温装置4记录数据；
步骤4，开启爆炸罐2，通风15分钟，将爆炸罐2内的废气排出，清扫爆炸罐2内的残渣；
步骤5，在试样容器1中分别加入爆炸物与易燃物，采用木棒顺时针和逆时针分别搅拌5分钟至混合均匀形成混合样，混合样质量与步骤1中爆炸物质量相同，用防静电刮刀抹平混合样的上表面；
步骤6，重复步骤2、步骤3；
步骤7，潜在后燃效应判定依据，若发生发生下列情况之一，则爆炸物与易燃物之间具有潜在后燃效应，否则不具有潜在后燃效应：
①步骤6的试验结果中准静态峰值压力比步骤3的试验结果大5％以上；
②步骤6的试验结果中峰值温度比步骤3的试验结果大5％以上。
所述爆炸罐2为圆柱体结构，直径1m～1.5m，长度1.3m～1.8m；爆炸物试样的质量为100g～300g；测压装置3的测压持续时间不小于1ms；测温装置4的测温上限不小于500℃，耐温度冲击不小于2000℃。
本方法的设计思路是：采用与实际储运相同的散装状态的爆炸物及爆炸物与易燃物的混合样为试验样品，以常见温压炸药后燃效应最强时的物料配比设计了爆炸物与易燃物的质量比为65:35～50:50，设计试验程序对比单一爆炸物及爆炸物与易燃物混合样的爆炸后燃效应参数，从而判定爆炸物与易燃物之间是否具有潜在后燃效应。
对混合样中比例的设计。混合样中爆炸物的比例会显著影响混合样的爆炸输出效应，为了更好的实现爆炸物的混合，本申请设计时要求爆炸物为粉状，混合比例通过最大威力进行预测。爆炸物与燃料混合常用于温压炸药中，以典型含铝温压炸药为例，其威力最大时的铝粉含量一般在35％以上，当铝粉含量过多时往往很难实现有效起爆，因此，为了保证可靠起爆同时又能够充分体现后燃效应，推荐爆炸物与易燃物混合时的比例为65:35～50:50。
对测温装置和测压装置的设计。由于后燃效应在炸药爆炸冲击时候，这一方面要求测温装置和测压装置首先能够承受前期爆炸的高温作用；另一方面，后燃效应的持续时间远大于爆轰过程的微秒量级，可能达到毫秒，因此对测温装置和测压装置的参数进行了设计。
对结果判定的设计。通过爆炸罐试验来测定后燃效应是相对成熟的方法，但是，本申请的关键在于如何判定两种物质是否具有后燃效应，其核心判据，即为什么选定的是准静态峰值压力和峰值温度超过5％以上作为判定依据，而不是通过简单的比大小来判定是否具有后燃效应。这需要考虑测温装置、测压装置的测试误差，还要考虑混合样混合过程的不均匀性等。综合上述因素，最终本申请规定准静态峰值压力和峰值温度超过5％以上作为判定依据
本申请的有益效果体现在以下几个方面：
(1)建立了一种爆炸物与易燃物后燃效应的判定方法，并规定了判据，解决了两种物质是否具有后燃效应的判定难题；
(2)本申请适用于未知物质之间的后燃效应判定，也可用于已经确定属于爆炸物或易燃物的物质之间的后燃效应判定。
(3)无需制样成型即可进行后燃效应的判定，与大量爆炸物与易燃物储运过程中的状态保持一致，可以更好的反映实际效果。
(4)采用散装试样，避免了开展判定试验之前首先需要进行成型工艺研究的问题，降低了试样准备的难度。
附图说明
图1是试验各部件位置关系示意图。
图中1-试样容器、2-爆炸罐、3-测压装置和4-测温装置。
实施例1
本实施例给出一种后燃效应判定试验方法的具体参数。爆炸物为单质CL-20，易燃物为铝粉；所述试样容器1为纸质圆柱形，直径60mm，高150mm；试验药量200g，混合样中CL-20质量为130g，铝粉为70g；爆炸罐2为圆柱形，直径1.5m，长1.8m。
一种后燃效应判定试验方法，具体按下列步骤进行：
步骤1，在爆炸罐2的侧壁上安装测压装置3和测温装置4，在试样容器1中加入200gCL-20并使上表面平整；
步骤2，将试样容器1吊挂在爆炸罐2中心，将起爆装置埋放在爆炸物上表面；
步骤3，将爆炸罐2封闭，起爆试样，测压装置3和测温装置4记录数据；
步骤4，开启爆炸罐2，通风15分钟，将爆炸罐2内的废气排出，清扫爆炸罐2内的残渣；
步骤5，在试样容器1中分别加入130g CL-20与70g铝粉，采用木棒顺时针和逆时针分别搅拌5分钟至混合均匀形成混合样，抹平混合样的上表面；
步骤6，重复步骤2、步骤3；
步骤7，CL-20与铝粉潜在后燃效应试验结果的判定：
①CL-20的准静态压力为0.316MPa，CL-20与铝粉混合样的准静态压力为0.498MPa，混合样的准静态压力比CL-20大57.6％；
②CL-20的峰值温度为613℃，CL-20与铝粉混合样的峰值温度为991℃，混合样的峰值温度比CL-20大61.7％，
因此，判定CL-20与铝粉之间具有后燃效应。
实施例2
本实施例给出一种后燃效应判定试验方法的具体参数。爆炸物为单质CL-20，易燃物为铝粉；所述试样容器1为纸质圆柱形被子，直径60mm；试验药量200g，混合样中CL-20质量为130g，铝粉为70g；爆炸罐2为圆柱形，直径1m，长1.3m。
一种后燃效应判定试验方法，具体按下列步骤进行：
步骤1，在爆炸罐2的侧壁上安装测压装置3和测温装置4，在试样容器1中加入200gCL-20并使上表面平整；
步骤2，将试样容器1吊挂在爆炸罐2中心，将起爆装置埋放在爆炸物上表面；
步骤3，将爆炸罐2封闭，起爆试样，测压装置3和测温装置4记录数据；
步骤4，开启爆炸罐2，通风15分钟，将爆炸罐2内的废气排出，清扫爆炸罐2内的残渣；
步骤5，在试样容器1中分别加入130g CL-20与70g铝粉，采用木棒顺时针和逆时针分别搅拌5分钟至混合均匀形成混合样，抹平混合样的上表面；
步骤6，重复步骤2、步骤3；
步骤7，CL-20与铝粉潜在后燃效应试验结果的判定：
①CL-20的准静态压力为0.342MPa，CL-20与铝粉混合样的准静态压力为0.518MPa，混合样的准静态压力比CL-20大51.5％；
②CL-20的峰值温度为623℃，CL-20与铝粉混合样的峰值温度为996℃，混合样的峰值温度比CL-20大59.9％，
因此，判定CL-20与铝粉之间具有后燃效应。
实施例3
本实施例给出一种后燃效应判定试验方法的具体参数。爆炸物为单质CL-20，易燃物为RDX；所述试样容器1为纸质圆柱形被子，直径60mm；试验药量100g，混合样中CL-20质量为50g，RDX为50g；爆炸罐2为圆柱形，直径1m，长1.3m。
一种后燃效应判定试验方法，具体按下列步骤进行：
步骤1，在爆炸罐2的侧壁上安装测压装置3和测温装置4，在试样容器1中加入200gCL-20并使上表面平整；
步骤2，将试样容器1吊挂在爆炸罐2中心，将起爆装置埋放在爆炸物上表面；
步骤3，将爆炸罐2封闭，起爆试样，测压装置3和测温装置4记录数据；
步骤4，开启爆炸罐2，通风15分钟，将爆炸罐2内的废气排出，清扫爆炸罐2内的残渣；
步骤5，在试样容器1中分别加入50g CL-20与50g RDX，采用木棒顺时针和逆时针分别搅拌5分钟至混合均匀形成混合样，抹平混合样的上表面；
步骤6，重复步骤2、步骤3；
步骤7，CL-20与铝粉潜在后燃效应试验结果的判定：
①CL-20的准静态压力为0.342MPa，CL-20与RDX混合样的准静态压力为0.331MPa，混合样的准静态压力比CL-20小；
②CL-20的峰值温度为623℃，CL-20与铝粉混合样的峰值温度为601℃，混合样的峰值温度比CL-20小，
因此，判定CL-20与RDX之间不具有后燃效应。
实施例4
本实施例给出一种后燃效应判定试验方法的具体参数。爆炸物为单质CL-20，易燃物为未知物质A；所述试样容器1为纸质圆柱形被子，直径60mm；试验药量200g，混合样中CL-20质量为100g，易燃物A为100g；爆炸罐2为圆柱形，直径1m，长1.3m。
一种后燃效应判定试验方法，具体按下列步骤进行：
步骤1，在爆炸罐2的侧壁上安装测压装置3和测温装置4，在试样容器1中加入200gCL-20并使上表面平整；
步骤2，将试样容器1吊挂在爆炸罐2中心，将起爆装置埋放在爆炸物上表面；
步骤3，将爆炸罐2封闭，起爆试样，测压装置3和测温装置4记录数据；
步骤4，开启爆炸罐2，通风15分钟，将爆炸罐2内的废气排出，清扫爆炸罐2内的残渣；
步骤5，在试样容器1中分别加入100g CL-20与100g易燃物A，采用木棒顺时针和逆时针分别搅拌5分钟至混合均匀形成混合样，抹平混合样的上表面；
步骤6，重复步骤2、步骤3；
步骤7，CL-20与易燃物A潜在后燃效应试验结果的判定：
①CL-20的准静态压力为0.342MPa，CL-20与易燃物A混合样的准静态压力为0.234MPa，混合样的准静态压力比CL-20小；
②CL-20的峰值温度为623℃，CL-20与易燃物A混合样的峰值温度为371℃，混合样的峰值温度比CL-20小，
因此，判定CL-20与易燃物A之间不具有后燃效应。

Claims (5)

1.一种后燃效应判定试验方法，其特征在于，该方法利用的试验系统包括试样容器(1)、爆炸罐(2)、测压装置(3)和测温装置(4)；
所述试样容器(1)为圆柱形容器，用于盛放爆炸物试样及爆炸物与易燃物的混合样，爆炸物须满足GB 14371中对第一类物质的要求，所述爆炸物、易燃物均为散装状态，所述混合样中爆炸物与易燃物的质量比为65:35～50:50；
具体按下列步骤进行：
步骤1，在爆炸罐(2)的侧壁上安装测压装置(3)和测温装置(4)，在试样容器(1)中加入爆炸物并使上表面平整；
步骤2，将试样容器(1)吊挂在爆炸罐(2)中心，将起爆装置埋放在爆炸物上表面；
步骤3，将爆炸罐(2)封闭，起爆试样，测压装置(3)和测温装置(4)记录数据；
步骤4，开启爆炸罐(2)，通风15分钟，将爆炸罐(2)内的废气排出，清扫爆炸罐(2)内的残渣；
步骤5，在试样容器(1)中分别加入爆炸物与易燃物，采用木棒顺时针和逆时针分别搅拌5分钟至混合均匀形成混合样，混合样质量与步骤1中爆炸物质量相同，用防静电刮刀抹平混合样的上表面；
步骤6，重复步骤2、步骤3；
步骤7，潜在后燃效应判定依据，若发生下列情况之一，则爆炸物与易燃物之间具有潜在后燃效应，否则不具有潜在后燃效应：
①步骤6的试验结果中准静态峰值压力比步骤3的试验结果大5％以上；
②步骤6的试验结果中峰值温度比步骤3的试验结果大5％以上。
2.如权利要求1所述的后燃效应判定试验方法，其特征在于，所述爆炸罐(2)为圆柱体结构，直径1m～1.5m，长度1.3m～1.8m。
3.如权利要求2所述的后燃效应判定试验方法，其特征在于，所述爆炸物试样的质量为100g～200g。
4.如权利要求3所述的后燃效应判定试验方法，其特征在于，所述测压装置(3)的测压持续时间不小于1ms。
5.如权利要求4所述的后燃效应判定试验方法，其特征在于，所述测温装置(4)的测温上限不小于500℃，耐温度冲击不小于2000℃。
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