CN112876325B - 一种爆炸焊接用低爆速混合炸药及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种爆炸焊接用低爆速混合炸药及其制备方法和应用,专供低熔点金属爆炸复合使用，所述低爆速混合炸药的组分(质量百分比)包括:60‑70％无锑岩石硝铵炸药(70～85％硝酸铵、3～6％木粉、10～20％改性硝酸脲、1.5～4％复合改良剂混合而成)、15‑20％碳酸钙粉末、5‑15％碳化硅粉末和5‑10％水。该低爆速炸药按照以上组分现场均匀混合后配置而成。本发明炸药可显著降低常用无锑岩石硝铵炸药爆速，以及爆炸复合炸药的成本；本发明易于生产，性能稳定，解决了使用常规炸药制备低熔点金属材料爆炸复合板材时爆速过高、易于毁坏低熔点材料的缺点。可在现场根据不同材料制备不同爆速需求的炸药，工艺简单，适合规模化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业炸药,具体涉及一种用于低熔点金属材料之间爆炸焊接用的低爆速混合炸药及其制备方法。
背景技术
爆炸焊接技术是利用炸药的能量，在爆轰波的作用下，将一种金属材料(复板)高速斜碰撞另一种金属材料(基板)，实现两种金属的冶金结合。该技术在国防、造船、石油化工、冶金等领域得到广泛应用。作为爆炸焊接的能源，炸药的质量将直接影响爆炸焊接的质量。
常用的爆炸焊接炸药的爆速一般为1500m/s～3000m/s，而对于超低熔点材料(如铅、锡)的爆炸复合，为了避免高爆速条件下导致的金属熔化，则需要控制炸药爆速在1300～1500m/s内才能保证爆炸焊接的质量。但是常用的民用炸药爆速一般在2800m/s～6500m/s范围内,因此，为保证爆炸焊接顺利进行，必须对民用炸药进行改性，通过对炸药成分进行更改来开发新型低爆速炸药。
专利CN92103824.0公开了一种无锑岩石硝铵炸药及其制备工艺，该炸药由70～85％硝酸铵、3～6％木粉、10～20％改性硝酸脲、1.5～4％复合改良剂所构成。其中复合改良剂为：75～85％松香或松香和石蜡或石蜡、3～6％十二烷基硫酸钠或硬脂酸酰胺或硬脂酸酰胺和海泡石粉、10～20％六次甲基四胺或二甲基偶氮四唑或二硝基甘脲。虽然该炸药毒性小、爆轰感度高、机械感度低、爆炸性能、贮存性能优，但是其爆速仍高达3300-3600m/s。专利CN103626614A通过混合70～85％二号岩石硝铵炸药、10～25％NaCl和5～15％水获得了爆速为1575～2365m/s的低爆速炸药。但是目前仍没有一种适用超低熔点金属材料爆炸焊接，爆速为1300～1500m/s的低爆速炸药。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种用于超低熔点金属材料爆炸复合的低爆速混合炸药及其制备方法，本发明的低爆速混合炸药爆炸具有爆炸焊接效果好、安全、成本低，制备简单的特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种爆炸焊接用低爆速混合炸药，所述低爆速混合炸药，按质量百分比，其组成如下：无锑岩石硝铵炸药60～70％、碳酸钙粉末15～20％、碳化硅粉末5～15％、水5～10％。
本发明的配方以无锑岩石硝铵炸药为基础，添加碳酸钙粉末和碳化硅粉末作为稀释剂，最终可以获得爆速为1300～1500m/s的低爆速炸药，发明人发现，在碳酸钙粉末和碳化硅粉末的协同下，可以显著降低无锑岩石硝铵炸药的爆速。
在本发明中，配方的成份与组成都是至关重要的，无论任何一种成份、比例不在本发明内，都无法获得1300-1500m/s爆速范围的炸药。
作为优选，所述低爆速混合炸药，按质量百分比，其组成如下：无锑岩石硝铵炸药60-65％、碳酸钙粉末15～20％、碳化硅粉末10～15％、水5～10％。
作为优选，所述碳酸钙粉末的粒径为45～55目。
作为优选，所述碳化硅粉末的粒度均为45～55目。
发明人发现，将碳酸钙粉末与碳化硅粉末均控制于45～55目，最终所得低爆速混合炸药性能最佳。
作为优选，所述低爆速混合炸药的爆速为1300-1500m/s。
本发明一种爆炸焊接用低爆速混合炸药的制备方法，包括如下步骤，先将碳酸钙粉末和碳化硅粉末进行干燥处理，然后立即与无锑岩石硝铵炸药共同置于共振混合机中进行混合获得混合料，然后于爆炸焊接前将水喷洒于混合料表面，即得低爆速混合炸药。
发明人发现，需要将碳酸钙粉末和碳化硅粉末进行干燥处理，以防止与无锑岩石硝铵炸药混合时出现结块，影响所得低爆速混合炸药的性能。
在发明中，碳酸钙粉末与碳化硅粉末的粒径范围很窄，因此在配取过程中，需要严格对碳酸钙粉末与碳化硅粉末按照粒度要求进行严格筛选。
在本发明中，将水均匀的喷洒于混合料表面，使药体潮湿松散，且不会在爆炸焊接前结块。
作为优选，在共振混合机中进行混合的时间为20～25min。在上述时间内可实现充分混合均匀。
作为优选，于爆炸焊接前10min内将水喷洒于混合料表面。
本发明一种爆炸焊接用低爆速混合炸药的应用，将所述低爆速混合炸药用于熔点低于400℃的超低熔点金属材料爆炸复合。
原理与优势
本发明主要以无锑岩石硝铵炸药为基础，掺入碳酸钙粉末和碳化硅粉末在共振搅拌机中进行均匀混合，然后用水掺入均匀混合的粉末，现场制备成的一种新型爆炸焊接用低爆速混合炸药，通过成分配比的改变，获得满足不同低熔点金属材料爆炸复合所需的不同低爆速炸药。
碳酸钙粉末和碳化硅粉末在混合炸药中作为稀释剂既能够转移炸药的做功能力(威力)，也能够起到消焰的作用，而且碳酸钙粉末和碳化硅粉末的粒度控制在45～55目之间，不会使炸药性能失效，发生抗爆现象。粉末粒度太大会影响混合的均匀性，造成炸药颗粒隔断息爆或者爆速不稳定；粉末粒度太小也会影响混合均匀性，同时会包裹炸药造成隔断息爆。碳酸钙和碳化硅的价格低廉，且能够有效降低炸药爆速，是作为爆炸焊接用低爆速混合炸药中稀释剂的理想材料。在混合炸药中，水作为一种惰性物质，在炸药爆炸过程中并不参与反应，而是吸收一部分能量用于自身加热和汽化；同时，水分含量的增加能够很大程度的降低炸药的爆热和爆速。因此，充分利用碳酸钙粉末和碳化硅粉末与水的作用，可使该低爆速爆炸焊接用混合炸药的爆速控制在1300-1500m/s的范围内，从而获得能够满足超低熔点金属爆炸焊接所需的低爆速混合炸药。
本发明的优势在于：
①本发明的爆炸焊接用低爆速混合炸药是在无锑岩石硝铵炸药中按技术方案加入稀释剂碳酸钙粉末和碳化硅粉末与水均匀混合，其爆速在超低熔点金属材料爆炸复合期望的合理范围内，爆速稳定，安全性能好。
②本发明的爆炸焊接用低爆速混合炸药易于生产、各组分混合均匀、密度适中。
③本发明的爆炸焊接用低爆速混合炸药可以满足各种超低熔点金属复合材料爆炸焊接工艺的需求，特别是对铅、锡等超低熔点金属的爆炸复合。
本发明作为通用型爆炸焊接用低爆速混合炸药，可广泛推广应用。
具体实施方式
利用实例对本发明作进一步说明。
以下实施例，仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
本发明所用的母体炸药为市售无锑岩石硝铵炸药无锑岩石硝铵炸药(其成份组成为70～85％硝酸铵、3～6％木粉、10～20％改性硝酸脲、1.5～4％复合改良剂)，爆速为3000m/s。购买于大同煤矿集团公司化工厂。
实施例1
将粒度为45～55目的20kg碳酸钙粉末和45～55目的10kg碳化硅粉末进行干燥处理，与60kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.10g/cm3时，成功引爆，炸药爆炸充分均匀。测得爆速为1405m/s。
实施例2
将粒度为45～55目的20kg碳酸钙粉末和45～55目的15kg碳化硅粉末进行干燥处理，与60kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒5kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.14g/cm3,成功引爆，炸药爆炸充分均匀。测得爆速为1365m/s。
实施例3
将粒度为45～55目的15kg碳酸钙粉末和45～55目的10kg碳化硅粉末进行干燥处理，与70kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒5kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.09g/cm3，成功引爆，炸药爆炸充分均匀。测得爆速为1500m/s。
实施例4
将粒度为45～55目的15kg碳酸钙粉末和45～55目的10kg碳化硅粉末进行干燥处理，与65kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.05g/cm3，成功引爆，炸药爆炸充分均匀。测得爆速为1450m/s。
对比例1
将粒度为70～80目的20kg碳酸钙粉末和70～80目的10kg碳化硅粉末进行干燥处理，与60kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.10g/cm3时，成功引爆，炸药爆炸不稳定，出现息爆现象。
对比例2
将粒度为45～55目的20kg碳酸钙粉末和45～55目的10kg氯化钠粉末进行干燥处理，与60kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.16g/cm3,成功引爆，炸药爆炸不稳定，出现息爆现象。
对比例3
将粒度为45～55目的20kg碳化硅粉末和45～55目的10kg氯化钠粉末进行干燥处理，与60kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.09g/cm3,成功引爆，炸药爆炸不稳定，出现息爆现象。
对比例4
将粒度为45～55目的20kg碳酸钙粉末和45～55目的10kg碳化硅粉末进行干燥处理，与60kg二号岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.13/cm3,成功引爆，炸药爆炸充分均匀。测得爆速为1650m/s。
对比例5
将粒度为45～55目的30kg碳酸钙粉末进行干燥处理，与60kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.14g/cm3,成功引爆，会出现爆炸不均匀的现象。测得爆速为1675m/s。
对比例6
将粒度为45～55目的30kg碳化硅粉末进行干燥处理，与60kg无锑岩石硝铵炸药置于共振混合机中，搅拌20-25min至混合均匀；在焊接前10min，将上述得到的均匀混合料在爆炸复合的基板上均匀铺撒，并均匀喷洒10kg纯净水使药体潮湿松散，且不结块，得到爆炸焊接用低爆速混合炸药。经测试，当装药厚度为2cm时，装填密度为1.14g/cm3,成功引爆，会出现爆炸不均匀的现象。测得爆速为1570m/s。
Claims (7)
1.一种爆炸焊接用低爆速混合炸药，其特征在于：所述低爆速混合炸药，按质量百分比，其组成如下：无锑岩石硝铵炸药60~70%、碳酸钙粉末15~20%、碳化硅粉末5~15%、水5~10%；
所述碳酸钙粉末的粒径为45~55目；
所述碳化硅粉末的粒度均为45~55目。
2.根据权利要求1所述的一种爆炸焊接用低爆速混合炸药，其特征在于：所述低爆速混合炸药，按质量百分比，其组成如下：无锑岩石硝铵炸药60~65%、碳酸钙粉末15~20%、碳化硅粉末10~15%、水5~10%。
3.根据权利要求1所述的一种爆炸焊接用低爆速混合炸药，其特征在于：所述低爆速混合炸药的爆速为1300-1500m/s。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的爆炸焊接用低爆速混合炸药的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：先将碳酸钙粉末和碳化硅粉末进行干燥处理，然后立即与无锑岩石硝铵炸药共同置于共振混合机中进行混合获得混合料，然后于爆炸焊接前将水喷洒于混合料表面，即得低爆速混合炸药。
5.根据权利要求4所述的一种爆炸焊接用低爆速混合炸药的制备方法，其特征在于：在共振混合机中进行混合的时间为20~25min。
6.根据权利要求4所述的一种爆炸焊接用低爆速混合炸药的制备方法，其特征在于：于爆炸焊接前10min内将水喷洒于混合料表面。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的爆炸焊接用低爆速混合炸药的应用，其特征在于：将所述低爆速混合炸药用于超低熔点金属材料爆炸复合。
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