WO2013118434A1 - 爆破処理方法 - Google Patents

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WO2013118434A1
WO2013118434A1 PCT/JP2013/000287 JP2013000287W WO2013118434A1 WO 2013118434 A1 WO2013118434 A1 WO 2013118434A1 JP 2013000287 W JP2013000287 W JP 2013000287W WO 2013118434 A1 WO2013118434 A1 WO 2013118434A1
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WO
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pressure vessel
explosive
initial load
stress
treatment method
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PCT/JP2013/000287
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Inventor
林　浩一
貴雄 白倉
潔 朝比奈
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B33/00—Manufacture of ammunition; Dismantling of ammunition; Apparatus therefor
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    • B30B1/001—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by explosive charges
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/06—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves
    • B21D26/08—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves generated by explosives, e.g. chemical explosives

Definitions

  • the present invention relates to a blast treatment method for blasting an object to be treated such as ammunition.
  • Patent Document 1 Such a processing method is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • an ANFO explosive is disposed around a workpiece in a sealable pressure vessel, and a sheet-shaped explosive is wound around the ANFO explosive, and a predetermined end portion of the sheet-shaped explosive. Detonating the sheet explosive in a predetermined direction, and detonating the ANFO explosive in a predetermined direction along with the detonation of the sheet explosive.
  • the object to be processed can be blasted while detonating the glaze.
  • the same standard as that of a general static pressure vessel (a vessel to which a high pressure is applied for a long time) is used as a design standard of the pressure vessel used for the blast treatment.
  • the pressure vessel is designed so that a primary stress generated in at least a structural portion (a portion excluding the local structural discontinuity portion of the pressure vessel) with respect to an applied load does not exceed an elastic range. Yes.
  • the load applied to the pressure vessel is set so that the primary stress generated in the structural portion of the pressure vessel is within the elastic range.
  • An object of the present invention is a blast treatment method using a pressure vessel, which can reliably process an object to be processed while avoiding excessive plastic deformation of the pressure vessel without increasing the size of the pressure vessel. Is to provide.
  • the present inventors focused on the phenomenon of so-called shakedown.
  • This phenomenon is caused by applying an initial load to a metal having elasto-plasticity under which the stress generated in the metal reaches the (original) plastic region, and the elastic limit load (maximum load in the elastic region) is the initial load.
  • This is a phenomenon in which even when a load is applied to the metal so that the stress of the metal reaches the original plastic region, the metal behaves as if the load is in the elastic region.
  • the present invention has been made utilizing this phenomenon, and provides a blast treatment method for blasting a workpiece.
  • This method is made of an elasto-plastic metal, has a shape that can accommodate the object to be processed in a sealed state, and has an inner peripheral surface that receives the blasting energy generated when the object to be processed is blasted in the accommodated state.
  • a step of preparing a pressure vessel having the initial pressure applying explosive in the pressure vessel, sealing the inside of the pressure vessel, and exploding the initial load applying explosive, thereby localizing the pressure vessel An initial load is applied to at least a part of the structural portion excluding the discontinuous portion so that the sum of the primary stress and the secondary stress generated in the pressure vessel exceeds the elastic limit and reaches the plastic region.
  • An initial load applying step for causing a shakedown, and the object to be processed and the explosive for processing are accommodated in the pressure vessel after the initial load is applied, the inside of the pressure vessel is sealed, and the explosive for processing is used.
  • Serial comprising a treatment step of blasting the object to be treated in the pressure vessel by causing the explosion as applied is lower load than the initial load to the pressure vessel, the.
  • the “local structural discontinuity” means a structural discontinuity, that is, an overall structural discontinuity in a portion where the shape or material is rapidly changing, In other words, a portion excluding a portion that causes an increase in stress or strain that affects a relatively narrow portion of the structure and does not significantly affect the overall stress or strain distribution, for example, a pressure vessel A fillet welded portion between the body portion constituting the body and the support supporting the same, an R portion having a small radius, a mounting portion for a small welded portion, and the like are included.
  • the overall structural discontinuity refers to a portion of the discontinuity that affects a relatively wide portion of the structure, for example, a joint between the end plate (lid) and the body , A joint between the flange and the body, a joint between body plates having different diameters or thicknesses, and the like.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a bomb 10 which is an example of an object to be processed by the blast processing method.
  • the bomb 10 includes a cylindrical bullet shell 11 extending in a predetermined direction, a steel glaze cylinder 13 accommodated inside the bullet shell 11, a glaze 12 accommodated inside the glaze cylinder 13, and a bullet shell 11. And a chemical agent 14 housed between the glaze cylinder 13.
  • the glaze 12 is detonated by a fusible tube (not shown) or the like and explodes, the shell 11 is destroyed, and the chemical agent 14 is scattered around with the fragments of the shell 11.
  • the bomb 10 is blasted by the processing explosive while being sealed in the pressure vessel 30 and rendered harmless.
  • a method of blasting the bomb 10 in a pressure vessel has been conventionally used.
  • the pressure vessel vibrates for a long time (several hundred milliseconds) after the blasting.
  • the sound the energy absorbed by the deformation of the pressure vessel, the vibration, and the like balance with the explosive energy of the processing explosive that instantly occurs at the time of blasting.
  • a pressure vessel used in a static state such as storing high-pressure gas
  • the load due to the internal pressure in the pressure vessel and the stress generated in the pressure vessel always balance.
  • the relationship between the pressure vessel and the load when used in the blasting process is different from the relationship between the pressure vessel and the load when used statically.
  • the standard of the pressure vessel used statically has been applied to the design standard of the pressure vessel used for the blast treatment.
  • the conventional pressure vessel has been designed so that the primary stress generated in the structural portion of the pressure vessel by the blasting process, that is, the portion excluding the local structural discontinuity portion, falls within the elastic region. That is, the primary stress generated in the structural portion of the pressure vessel is designed to be equal to or less than a predetermined stress smaller than the yield stress (yield strength) ⁇ y.
  • the value obtained by multiplying the residual strain generated in the pressure vessel by one blast treatment by the number of treatments is designed to be smaller than the allowable strain of the pressure vessel.
  • the thickness of the pressure vessel is set to a very large value, It was necessary to enlarge the container. Or there existed a problem that energy high enough could not be provided to the bomb 10 so that the load added to a pressure vessel may be settled in an elastic region.
  • the residual strain generated in the pressure vessel in one blasting process must be suppressed to a small size. It is necessary to suppress the load applied to the pressure vessel in one blast treatment and hence the energy applied to the bomb 10.
  • the present inventors have found the following findings. That is, an elastic-plastic metal is used for the pressure vessel used for the blasting process, and the primary + secondary stress generated in the pressure vessel due to the explosion of the explosive, that is, the sum of the primary stress and the secondary stress is plastic. If an initial load that reaches the range is applied, the pressure vessel can be shaken down to increase the elastic vessel's elastic limit load, and a larger load is applied to the pressure vessel while avoiding the accumulation of residual strain. That is, it becomes possible to apply more energy to the bomb 10.
  • the present blast treatment method is based on this finding, and makes it possible to efficiently treat the bomb 10 by using a pressure vessel that has been shaken down in advance.
  • shake down means that when an initial load in which primary and secondary stresses reach a plastic region under a specific condition is applied to an elastoplastic metal, the elastic limit load of the metal increases to the initial load, This is a phenomenon in which the elastic region of a metal expands to a region that is the original plastic region.
  • Table 1 shows the results of investigation by the present inventors on the change in the residual strain of the pressure vessel after shakedown occurs. Specifically, the maximum strain of the pressure vessel when a 75 kg TNT (trinitrotoluene) explosive was exploded in the pressure vessel to cause a shakedown in the pressure vessel was examined. Thereafter, 40.5 kg and 60 kg of TNT explosives were sequentially exploded to examine how much the maximum value of the residual strain of the pressure vessel 30 increased after each explosion.
  • TNT trinitrotoluene
  • the residual strain in Table 1 indicates the amount of increase in the residual strain after each explosion.
  • the residual strain multiple in Table 1 shows the ratio of the increase in the residual strain generated in the subsequent (second and third) explosions to the residual strain generated in the first explosion.
  • the amount of increase in the residual strain when the 75 kg TNT explosive is first exploded is a very high value of 8642 ⁇ 10 ⁇ 6 .
  • the amount of increase in residual strain associated with the subsequent explosion of 40.5 kg TNT explosive and 60 kg TNT explosive was 77 x 10 -6 and -34 x 10 -6 , respectively. Shows that the increase and accumulation of residual strain is suppressed.
  • a container having the structure described later shown in FIGS. 3 and 4 is used as the pressure container, and its elastic limit load Fa is less than 75 kg in terms of the amount of TNT explosive. Shakedown occurs.
  • the blast treatment apparatus includes a pressure vessel 30, a processing explosive 50, an explosion line 60, and an initiation device 70.
  • FIG. 3 is a side view showing an example of the pressure vessel 30.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the pressure vessel 30 in a state where the bomb 10 and the like are accommodated inside.
  • the pressure vessel 30 is divided into a housing portion 32 and a detachable lid portion 34.
  • the pressure vessel 30 is made of an elastic-plastic metal.
  • the pressure vessel 30 is made of 3.5% nickel steel.
  • the accommodating portion 32 has an opening, and accommodates the bomb 10 and the like carried in from the opening.
  • the accommodating portion 32 has a substantially cylindrical shape, and one end in the axial direction thereof is open.
  • the lid portion 34 opens and closes the opening of the accommodation portion 32.
  • the lid part 34 seals the inside of the accommodating part 32 and the pressure vessel 30 by closing the opening.
  • the lid portion 34 according to the present embodiment has a hollow hemispherical shape.
  • the lid portion 34 has a ring-shaped end surface that comes into close contact with the end surface of the opening of the housing portion 32 when the opening is closed.
  • the spherical space inside the lid portion 34 communicates with the space inside the housing portion 32 in a state where the lid portion 34 closes the opening of the housing portion 32, and the inner peripheral surface of the lid portion 34 and the inside of the housing portion 32 are communicated. It is almost continuous with the peripheral surface.
  • the bomb 10 is accommodated inside the accommodating portion 32, and the opening of the accommodating portion 32 is closed by the lid portion 34, and the bomb 10 is blasted with the inside of the pressure vessel 30 sealed.
  • the inner peripheral surface 30 a of the pressure vessel 30, that is, the inner peripheral surface of the accommodating portion 32 and the inner peripheral surface of the lid portion 34 receive the energy generated at the time of blasting.
  • the bomb 10 is suspended at the approximate center of the pressure vessel 30 by a suspension member (not shown), and a strain gauge for measuring the strain of the pressure vessel 30 is provided on the outer peripheral surface 30 b of the pressure vessel 30. 42 is attached.
  • the strain gauge 42 is attached to a portion of the structural portion of the pressure vessel 30 that is expected to have a relatively large strain generated during the blasting process based on a computer simulation result performed in advance.
  • the processing explosive 50 blows up the bomb 10 by giving the bomb energy to the bomb 10.
  • an explosive molded in a sheet shape is used as the processing explosive 50.
  • the sheet-shaped processing explosive 50 is detonated while being wound around the bomb 10, and the detonation energy is concentrated and applied to the bomb 10.
  • the detonation wire 52 is for detonating the processing explosive 50, a first end connected to the processing explosive 50, a second end connected to an electric detonator 54 which is a detonator, Have A blasting bus 56 extends from the electric detonator 54 and is connected to a blasting device (not shown). When the blaster is operated, the electric detonator 54 detonates the explosive line 52. The detonated lead 52 is detonated toward the processing explosive side, and the explosive energy is applied to the processing explosive 50 to detonate the processing explosive.
  • the kind of explosive 50 for processing will not be limited if it can explode the bomb 10.
  • the electric detonator 54 only needs to be able to detonate the processing explosive 50 and may be directly attached to the processing explosive 50 without using the explosive wire 52.
  • the blast treatment method includes the following steps.
  • Steps S1 to S7 shown in the flowchart of FIG. 5 are performed, and the initial load applied to the pressure vessel 30 first, and the initial load application explosive capable of applying this initial load. (The initial blast amount M3) is determined.
  • the initial load is the stress in the plastic region where the primary + secondary stress generated in each cross-section of the structural portion of the pressure vessel 30 by applying this initial load (stress greater than the yield stress (yield strength) ⁇ y). Value, that is, a value larger than the original elastic limit load Fa of the structural portion of the pressure vessel 30.
  • the equivalent stress ⁇ e at all points of the arbitrary cross section of the structural portion of the pressure vessel 30 is equal to or greater than the yield stress (yield strength) ⁇ y, the deformation of the cross section does not stop but breaks.
  • the initial load value is equivalent to that of the other part while the equivalent stress ⁇ e of a part of the cross section of the structural portion of the pressure vessel 30 is equal to or greater than the yield stress (yield strength) ⁇ y.
  • the value is determined such that the stress ⁇ e is suppressed to be less than the yield stress ⁇ y.
  • the yield stress (yield strength) ⁇ y is confirmed based on the material of the pressure vessel 30 in step S1.
  • the yield stress ⁇ y of 3.5% nickel steel used for the pressure vessel 30 in this embodiment is 260 MPa.
  • the elastic limit load Fa in the structural portion of the pressure vessel 30 is calculated based on the yield stress ⁇ y and the shape of the pressure vessel 30.
  • the elastic limit load Fa is a load when the primary + secondary stress generated in the structural portion of the pressure vessel 30 becomes the yield stress ⁇ y.
  • the relationship between the amount of explosion when the explosive is blown up in the pressure vessel 30 and the primary + secondary stress generated in the structural portion of the pressure vessel 30 is estimated using computer simulation analysis software capable of numerical calculation.
  • the explosive amount M1 of the initial load applying explosive corresponding to the elastic limit load Fa in which the primary + secondary stress generated in the structural portion of the pressure vessel 30 becomes the yield stress ⁇ y hereinafter referred to as the elastic limit explosive amount).
  • the pressure vessel 30 used in the test according to Table 1 and having the structure shown in FIGS. 3 and 4 and made of 3.5% nickel steel is used, and the TNT explosive is used as an initial load applying explosive.
  • the elastic limit explosive amount M1 of the TNT explosive that is an explosive for applying an initial load necessary to apply the elastic limit load Fa to the pressure vessel 30 is estimated to be 50 kg.
  • step S3 an amount obtained by adding the reference increase amount ⁇ M to the elastic limit explosive amount M1 calculated in step S2 is determined as a temporary explosive amount M2, and in step S4, the temporary explosive amount M2 calculated in step S3 is used as a pressure.
  • the equivalent stress ⁇ e generated in the structural portion of the pressure vessel 30 when it is exploded in the container 30 is calculated (hereinafter, the equivalent stress ⁇ e calculated in step S3 may be referred to as an equivalent stress at the time of explosion).
  • This blasting equivalent stress ⁇ e is calculated by simulation based on, for example, the pressure applied to the inner peripheral surface of the pressure vessel 30 when the explosive explosive explosive M2 explodes and the structure of the pressure vessel 30.
  • the pressure can also be calculated by simulation.
  • step S5 the blasting equivalent stress ⁇ e at each point on the cross section and the yield stress ⁇ y are compared for each cross section of the structural portion of the pressure vessel 30, and the blasting equivalent stress ⁇ e at all points on the cross section is yielded. It is determined whether or not there is a cross section having a stress ⁇ y or more. If the determination in step S5 is NO, that is, if there is no cross section in which the blasting equivalent stress ⁇ e at all points on the cross section is equal to or greater than the yield stress ⁇ y, the process proceeds to step S6.
  • step S5 determines whether there is a cross section in which the blasting equivalent stress ⁇ e at all points on the cross section is equal to or greater than the yield stress ⁇ y. If the determination in step S5 is YES, that is, if there is a cross section in which the blasting equivalent stress ⁇ e at all points on the cross section is equal to or greater than the yield stress ⁇ y, the process proceeds to step S7.
  • step S6 the temporary blast amount M2 is updated to the increase side. Specifically, an amount obtained by adding the reference increase amount ⁇ M to the previously determined temporary blast amount M2 is determined as a new temporary blast amount M2. Then, the process returns to step S4. That is, in this embodiment, the temporary blast amount M2 is increased until the determination in step S5 becomes YES.
  • step S7 after YES is determined in step S5, the initial explosive amount M3 is determined to be a value obtained by subtracting the reference increase amount ⁇ M from the temporary blast amount M2. That is, the temporary explosive amount M2 immediately before the final update in step S6 is determined as the initial explosive amount M3.
  • the initial explosive amount M3 determined in this way is larger than the elastic limit explosive amount M1, and the equivalent stress ⁇ e at the time of blasting at all points on the cross section in the predetermined cross section of the structural portion of the pressure vessel 30 is the yield stress ⁇ y.
  • the value is slightly smaller than the above amount.
  • the initial explosive amount M3 is determined, for example, to a value of 50 kg or more and 75 kg or less with a TNT explosive.
  • step S8 Initial load application process
  • the initial load application explosive having the initial explosive amount M3 determined in the initial blast amount determination step is exploded in the pressure vessel 30 to apply the initial load to the pressure vessel 30.
  • an initial load applying explosive with an initial explosive amount M3 is carried into the accommodating portion 32 of the pressure vessel 30.
  • An electric detonator 54 is connected in advance to the explosive for giving an initial load, and a blast bus 56 extends from the electric detonator 54.
  • the pressure vessel 30 is sealed by the lid portion 34 in a state where the blast bus 56 is led out of the pressure vessel 30.
  • the electric detonator 54 detonates the explosive wire 52 and hence the explosive by operating the blasting device, and detonates the initial load applying explosive in the pressure vessel 30 in a sealed state. Due to the detonation of the initial load applying explosive with the initial explosive amount M3, an initial load Fb greater than the original elastic limit load Fa is applied to the structural portion of the pressure vessel 30, and the pressure vessel 30 is shaken down.
  • the explosive may be exploded while the bomb 10 is housed in the pressure vessel 30. In this way, the bomb 10 can be processed while applying the initial load Fb to the pressure vessel 30.
  • the initial explosive amount M3 of the initial load applying explosive is determined in consideration of this load. Should be.
  • step S9 is performed. That is, the bomb 10 is blown up by the processing explosive 50.
  • the amount of the processing explosive 50 is determined such that the load applied to the pressure vessel 30 at the time of the explosion is equal to or less than the initial load Fb, and this amount of the processing explosive 50 is prepared.
  • the same type of explosive as that used in the initial load application step is used as the processing explosive 50. Therefore, the amount of the processing explosive 50 is determined to be an amount equal to or less than the initial explosive amount M3.
  • the processing explosive 50 and the bomb 10 are carried into the accommodating portion 32 of the pressure vessel 30.
  • the bomb 10 is placed on the bottom of the housing portion 32 with the processing explosive 50 wound around the bomb 10.
  • the bomb 10 may be suspended at the central position of the pressure vessel 30, for example.
  • An electric detonator 54 is connected to the processing explosive 50 in advance, and the pressure vessel 30 is sealed by the lid portion 34 in a state where a blast bus 56 extending from the electric detonator 54 is led out of the pressure vessel 30. Thereafter, the electric detonator 54 detonates the explosive wire 52 and the processing explosive 50 by operating the blasting device.
  • the detonation energy of the processing explosive 50 is applied to the bomb 10 to blow up the bomb 10. Specifically, the shell 11 is destroyed, the glaze 12 is detonated, and the chemical agent 14 is decomposed by exposure to high temperature and pressure, thereby detoxifying the bomb 10.
  • the pressure vessel 30 is shaken down.
  • the load applied in this processing step is suppressed to be equal to or less than the initial load Fb applied in the initial load applying step. Therefore, the pressure vessel 30 is elastically deformed without being plastically deformed by the explosion of the bomb 10, and an increase in residual strain is avoided.
  • the residual strain ⁇ generated in the pressure vessel 30 due to the explosion of the bomb 10 by the detonation of the processing explosive 50 is measured by a strain gauge (strain measurement step).
  • the cumulative amount ⁇ T of the residual strain ⁇ from the start of the processing process is calculated. Specifically, when the processing step is the first time, the same value as the strain ⁇ measured in step S10 is calculated as the residual strain cumulative amount ⁇ T. On the other hand, when the treatment process is performed for the second time or later, a value obtained by adding up the residual strain ⁇ measured in each treatment process is calculated as the cumulative amount ⁇ T of the residual strain.
  • step S12 it is determined whether or not the cumulative amount ⁇ T of the residual strain is greater than or equal to a preset reference amount ⁇ _base. If this determination is YES, the processing is terminated as it is without further processing of the bomb 10 in the pressure vessel 30. On the other hand, if this determination is NO, that is, if the cumulative amount ⁇ T of the residual strain ⁇ due to the execution of the processing step is less than the reference amount ⁇ _base, the process returns to step S9 and processing of the new bomb 10 is performed in the pressure vessel 30. .
  • the bomb 10 is processed so that the load applied to the pressure vessel 30 is less than the increased elastic load in the pressure vessel 30 where the shakedown has already occurred and the elastic limit load has increased. Therefore, the bomb 10 can be processed without plastically deforming the pressure vessel 30, and the bomb 10 can be reliably processed by applying a large blast energy to the bomb 10. Further, the bomb 10 can be processed a plurality of times without accumulating residual strain, and the bomb 10 can be processed efficiently.
  • the initial load is such that at least a part of the equivalent stress ⁇ e on the cross section of the structural portion of the pressure vessel 30 is suppressed to be less than the yield stress (yield strength) ⁇ y, that is, The value is determined such that there is no cross section in which the equivalent stress ⁇ e at all points on the cross section is equal to or greater than the yield stress ⁇ y. Accordingly, the equivalent stress ⁇ e at all points in the cross section of the structural portion of the pressure vessel 30 is equal to or higher than the yield stress (yield strength) ⁇ y, so that the deformation of the cross section is prevented from being stopped without stopping.
  • the processing step is continued, so that the destruction of the pressure vessel due to the accumulation of the residual strain ⁇ can be surely avoided.
  • the initial load is equal to or greater than the yield stress (yield strength) ⁇ y of a part of the equivalent stress ⁇ e on the cross section of all the structural parts of the pressure vessel 30, while the equivalent stress ⁇ e of the other part is the yield.
  • the value is determined to be less than the stress ⁇ y, the present invention is not limited to this value.
  • the initial load may be determined so that the primary + secondary stress generated in at least a part of the structural portion exceeds the elastic region.
  • the shape of the pressure vessel is not limited to the above.
  • the material of the pressure vessel may be any material as long as it is an elastic-plastic metal that causes shakedown. Further, the workpiece to be processed by this method is not limited to the one described above.
  • a blast treatment method using a pressure vessel which reliably treats an object to be processed while avoiding excessive plastic deformation of the pressure vessel without increasing the size of the pressure vessel.
  • This method is made of an elasto-plastic metal, has a shape that can accommodate the object to be processed in a sealed state, and has an inner peripheral surface that receives the blasting energy generated when the object to be processed is blasted in the accommodated state.
  • An initial load is applied to at least a part of the structural portion excluding the discontinuous portion so that the sum of the primary stress and the secondary stress generated in the pressure vessel exceeds the elastic limit and reaches the plastic region.
  • An initial load applying step for causing a shakedown, and the object to be processed and the explosive for processing are accommodated in the pressure vessel after the initial load is applied, the inside of the pressure vessel is sealed, and the explosive for processing is used.
  • Serial comprising a treatment step of blasting the object to be treated in the pressure vessel by causing the explosion as applied is lower load than the initial load to the pressure vessel, the.
  • the “local structural discontinuity” means a structural discontinuity, that is, an overall structural discontinuity in a portion where the shape or material is rapidly changing, In other words, a portion excluding a portion that causes an increase in stress or strain that affects a relatively narrow portion of the structure and does not significantly affect the overall stress or strain distribution, for example, a pressure vessel A fillet welded portion between the body portion constituting the body and the support supporting the same, an R portion having a small radius, a mounting portion for a small welded portion, and the like are included.
  • the overall structural discontinuity refers to a portion of the discontinuity that affects a relatively wide portion of the structure, for example, a joint between the end plate (lid) and the body , A joint between the flange and the body, a joint between body plates having different diameters or thicknesses, and the like.
  • the pressure vessel is made of an elasto-plastic metal, and the initial load is such that the primary + secondary stress generated in the structural portion of the pressure vessel due to the explosion of the explosive in the pressure vessel reaches the plastic region. Is added to the pressure vessel, thereby causing an appropriate shake-down in the pressure vessel and increasing the elastic limit load of the pressure vessel.
  • the blast treatment of the object to be processed in the pressure vessel in which the elastic limit load is increased it is possible to reliably avoid excessive plastic deformation of the pressure vessel in the treatment process without increasing the size of the pressure vessel.
  • higher energy can be imparted to the object to be processed in the pressure vessel. This makes it possible to realize safe and reliable processing of the workpiece.
  • the treatment step in the treatment step, an explosion that causes a load lower than the initial load to be applied to the pressure vessel is performed by the treatment explosive, and the treatment step is the initial load application step. It is preferably carried out several times later.
  • the processing step since the load applied to the pressure vessel in the processing step is suppressed to be lower than the initial load, that is, the elastic limit load increased with shakedown, the processing step is performed within a range in which the pressure vessel is elastically deformed.
  • the processing step is performed within a range in which the pressure vessel is elastically deformed. Therefore, a significant increase in residual strain due to the implementation of the processing steps is avoided. Therefore, it is possible to carry out a plurality of processing steps while reliably avoiding damage to the pressure vessel accompanying an increase in residual strain. This increases the number of processing steps and increases processing efficiency.
  • the method further includes a strain measurement step that is performed after the processing step and measures a residual strain of a predetermined measurement portion of the structural portion of the pressure vessel, and the accumulated amount of the residual strain to be measured is When the specific condition of being smaller than a preset reference amount is satisfied, the processing step for a new workpiece is continued, while when the specific condition is not satisfied, the continuation of the processing step is prohibited. ,preferable. This makes it possible to more reliably avoid breakage and breakage of the pressure vessel.
  • the deformation of the cross section may not stop and may break, but the initial load is applied to each cross section of the structural portion of the pressure vessel on each cross section.

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Abstract

被処理物をより確実に、また、より効率よく処理することのできる爆破処理方法が提供される。この方法は、弾塑性体の金属からなる圧力容器３０内で爆薬を爆発させて、圧力容器３０に、その構造部分の少なくとも一部に生じる１次＋２次応力が弾性域を超えた塑性域に含まれる応力となるような初期荷重を付与して、圧力容器３０にシェイクダウンを生じさせることと、その後、圧力容器３０内で処理用爆薬５０を爆発させることで被処理物１０を爆破することと、を含む。

Description

爆破処理方法
　本発明は、弾薬等の被処理物を爆破処理するための爆破処理方法に関する。
　軍事用の弾薬（砲弾、爆弾、地雷、機雷等）として、鋼製の弾殻と、その内部に設けられる炸薬または化学剤と、を有するものが知られている。
　このような弾薬を処理するための方法として、密閉可能な圧力容器内で爆薬の爆発エネルギーを弾薬に供給することにより、弾殻を破壊しつつ炸薬を起爆させる方法が知られている。前記圧力容器には、爆薬の爆発により当該圧力容器の内側で生じた高い圧力に耐えうるのに十分堅固なものが用いられる。この爆破による処理方法は、解体作業を要しないため、保存状態が良好な兵器等のみならず、経年劣化や変形などにより解体が困難になったものの処理にも適用できる。さらに人体に有害な化学剤を有する爆弾を処理する場合には、圧力容器内における爆薬の爆発に基づく超高温場および超高圧場の実現によって、化学剤を大気中等に飛散させることなく化学剤のほとんど全てを分解できるという利点がある。
　このような処理方法は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の方法は、密閉可能な圧力容器内において、被処理物の周囲にＡＮＦＯ爆薬を配置するとともにこのＡＮＦＯ爆薬の周囲にシート状爆薬を巻きつける工程と、シート状爆薬の所定の端部を起爆して、このシート状爆薬を所定の方向に順次爆轟させ、このシート状爆薬の爆轟に伴ってＡＮＦＯ爆薬を所定の方向に順次爆轟させる工程とを含み、ＡＮＦＯ爆薬の爆轟エネルギーが被処理物に供給されることにより炸薬を爆轟させつつ被処理物を爆破処理することを可能にする。
　前記爆破処理に用いられる圧力容器の設計基準には、一般的な静的圧力容器（長時間にわたって高い圧力が付与される容器）と同様の基準が用いられている。具体的に、前記圧力容器は、加えられる荷重に対して少なくともその構造部分（圧力容器のうち局部的構造不連続部分を除く部分）に生じる１次応力が弾性域を超えないように設計されている。換言すれば、圧力容器に加えられる荷重は、圧力容器の構造部分に生じる１次応力が弾性域内に収まるように設定されている。
　前記のように圧力容器を用いる爆破処理では、被処理物を、安全に、かつ、確実に処理することが求められる。具体的には、被処理物の爆破時に圧力容器が過大な塑性変形をして破損に至るのを確実に回避しつつ、被処理物に付与するエネルギーをより高くすることが求められる。しかし、そのために圧力容器を大型化して圧力容器の弾性限界荷重を大きくすることは、著しいコストの上昇および必要スペースの増大を招く。
特開２００５－２９１５１４号公報
　本発明の目的は、圧力容器を用いた爆破処理方法であって、当該圧力容器を大型化することなく圧力容器の過大な塑性変形を回避しつつ被処理物を確実に処理することができる方法を提供することにある。
　この目的を達成するために、本発明者らは、いわゆるシェイクダウンという現象に着目した。この現象は、弾塑性を有する金属に、特定の条件下で、当該金属に生じる応力が（本来の）塑性域に達する初期荷重を付与すると、弾性限界荷重（弾性域の最大荷重）が初期荷重まで増加し、その後、当該金属の応力が本来の塑性域に達するような荷重が当該金属に加えられてもその荷重が弾性領域内にあるがごとく当該金属が挙動するという現象である。本発明は、この現象を利用してなされたものであり、被処理物を爆破処理するための爆破処理方法を提供する。この方法は、弾塑性を有する金属からなり、前記被処理物を密閉状態で収容可能な形状を有し、その収容状態で被処理物が爆破された際に生じる爆破エネルギーを受け止める内周面を有する圧力容器を用意する工程と、前記圧力容器内に初期荷重付与用爆薬を収容して当該圧力容器内を密閉し、前記初期荷重付与用爆薬を爆発させることにより、前記圧力容器のうち局部的構造不連続部分を除く構造部分の少なくとも一部に、当該圧力容器に生じる１次応力及び２次応力の和が弾性限界を超えて塑性域に達するような初期荷重を付与して当該圧力容器にシェイクダウンを生じさせる初期荷重付与工程と、前記初期荷重を付与した後の前記圧力容器内に前記被処理物及び処理用爆薬を収容して当該圧力容器内を密閉し、前記処理用爆薬によって前記圧力容器に前記初期荷重よりも低い荷重が加わるような爆発を生じさせることにより当該圧力容器内で前記被処理物を爆破処理する処理工程と、を含む。
　ＪＩＳ　Ｂ　０１９０にも規定されるように、「局部的構造不連続部」とは、構造不連続部、すなわち形状または材料が急激に変化している部分、のうち、総体的構造不連続部、つまり、構造上の比較的狭い部分に影響を与え、全体的な応力またはひずみ分布には重要な影響を与えないような応力又はひずみ増加の原因となる部を除く部分であって、例えば圧力容器を構成する胴部とこれを支持するサポートとの隅肉溶接部分や、その他の小さな半径のＲ部、小さな溶着部分の取付部等が含まれる。これに対して前記の総体的構造不連続部とは、前記不連続部のうち構造上の比較的広い部分に影響を与える原因となる部分をいい、例えば鏡板（蓋）と胴との接合部、フランジと胴との接合部、直径または板厚が互いに異なる胴板同士の接合部など、が含まれる。
被処理物の一例である爆弾の縦断面図である。 シェイクダウンを説明するための応力―ひずみ線図である。 本発明の実施形態に係る爆破処理方法で用いられる圧力容器の概略側面図である。 図３に示す圧力容器の断面側面図である。 本発明の実施形態に係る爆破処理方法の具体的手順を示したフローチャートである。
　以下、図面を参照しつつ、本発明に係る爆破処理方法の実施形態について説明する。
　図１は、本爆破処理方法により爆破処理される被処理物の一例である爆弾１０の概略断面図である。爆弾１０は、所定の方向に延びる円柱状の弾殻１１と、弾殻１１の内側に収容された鋼製の炸薬筒１３と、炸薬筒１３の内側に収容された炸薬１２と、弾殻１１と炸薬筒１３との間に収容された化学剤１４とを有する。爆弾１０では、炸薬１２が図示しない信管等により起爆されて爆発するのに伴い、弾殻１１が破壊され、弾殻１１の破片とともに化学剤１４が周囲に飛散する。
　この実施形態に係る爆破処理方法では、爆弾１０が圧力容器３０内に密閉された状態で処理用爆薬により爆破されて無害化する。爆弾１０を圧力容器内で爆破する方法は、従来から用いられている。このような処理用爆薬の爆発による爆破処理では、爆破後、前記圧力容器は長時間（数百ミリ秒）にわたって振動する。そして、音や、圧力容器の変形によって吸収されるエネルギー、振動等が、爆破時に瞬時に発生する処理用爆薬の爆発エネルギーとバランスする。一方、高圧ガスを保存する等、静的状態で用いられる圧力容器では、圧力容器内の内圧による荷重と圧力容器に発生する応力とが常にバランスする。このように、爆破処理に用いられた際の圧力容器と荷重との関係は、静的に用いられた際の圧力容器と荷重との関係とは異なる。
　しかしながら、従来、爆破処理に用いられる圧力容器の設計基準には、静的に用いられる圧力容器の基準が適用されていた。具体的に、従来の圧力容器は、爆破処理によってその構造部分、すなわち、圧力容器のうち局部的構造不連続部を除く部分に生じる１次応力が弾性域内に収まるように設計されていた。すなわち、圧力容器の構造部分に生じる１次応力が、降伏応力（耐力）σｙよりも小さい所定の応力以下となるように設計されていた。あるいは、１回の爆破処理で圧力容器に生じる残留ひずみに処理回数をかけた値が、圧力容器の許容ひずみよりも小さくなるように設計されていた。
　そのため、従来では、図１に示すような爆弾１０を確実に処理するべく圧力容器内において当該爆弾１０に付与するエネルギーを高めようとした場合、圧力容器の肉厚を非常に大きな値として、圧力容器を大型化する必要があった。あるいは、圧力容器に加えられる荷重が弾性域内に収まるように、爆弾１０に十分に高いエネルギーを付与することができないという問題があった。また、所定の圧力容器での処理回数を増加させようとした場合には、１回の爆破処理で圧力容器に生じる残留ひずみを小さく抑えねばならず、そのためには、圧力容器の大型化、あるいは、１回の爆破処理で圧力容器に加えられる荷重ひいては爆弾１０に付与するエネルギーの抑制、が必要になる。
　これに対して、本発明者らは、次の知見を見出した。すなわち、爆破処理に用いられる圧力容器に弾塑性体の金属を用い、この圧力容器に、爆薬の爆発によって、この圧力容器に生じる１次＋２次応力すなわち１次応力及び２次応力の和が塑性域に達するような初期荷重を加えれば、圧力容器にシェイクダウンを生じさせて圧力容器の弾性限界荷重をより大きくすることができ、残留ひずみの蓄積を回避しつつより大きな荷重を圧力容器に加えること、ひいては、より大きなエネルギーを爆弾１０に付与することが可能になる、ということである。本爆破処理方法は、この知見に基づいてなされており、予めシェイクダウンを生じさせた圧力容器を用いることにより、爆弾１０を効率よく処理することを可能にする。ここで、シェイクダウンとは、弾塑性体の金属に特定の条件下で１次＋２次応力が塑性域に達する初期荷重を付与すると、当該金属の弾性限界荷重が初期荷重まで増加して、当該金属の弾性域が本来の塑性域である領域まで拡大するという現象である。
　図２に示す応力（荷重）―ひずみ線図において、本来の弾性限界荷重Ｆａよりも大きくかつ塑性域内に含まれる初期荷重Ｆｂが加えられることで、圧力容器３０にシェイクダウンが生じると、圧力容器３０の弾性限界荷重は本来の弾性限界荷重Ｆａよりも高い初期荷重Ｆｂとなる。また、初期荷重の除去後、圧力容器３０には初期塑性ひずみε０が生じる。そして、初期荷重除去後、初期荷重以下の荷重が付与されると、圧力容器３０は弾性変形して応力は直線Ｌ１上を移動し、これにより、荷重の除去後の残留ひずみεの増加が回避される。
　表１は、本発明者らが、シェイクダウンが生じた後の圧力容器の残留ひずみの変化について調べた結果を示す。具体的には、圧力容器内で７５ｋｇのＴＮＴ（トリニトロトルエン）爆薬を爆発させて当該圧力容器にシェイクダウンを生じさせたときの圧力容器の最大ひずみを調べた。その後、４０．５ｋｇ、６０ｋｇのＴＮＴ爆薬を順次爆発させて、各爆発後に圧力容器３０の残留ひずみの最大値がどれだけ増加したかを調べた。
　表１の残留ひずみは、この各爆発後の残留ひずみの増加量を示したものである。表１の残留ひずみ倍数は、最初の爆発で生じた残留ひずみに対して、その後（第２回、第３回）の爆発で生じた残留ひずみの増加量の割合を示したものである。この表１に示されるように、最初に７５ｋｇのＴＮＴ爆薬を爆発させた際の残留ひずみの増加量は８６４２×１０－６と非常に高い値となる。一方、その後の４０．５ｋｇのＴＮＴ爆薬および６０ｋｇのＴＮＴ爆薬の爆発に伴う残留ひずみの増加量は、それぞれ７７×１０－６、－３４×１０－６と非常に小さく、シェイクダウンが生じた後では、残留ひずみの増加、蓄積が抑制されることが示されている。この調査では、圧力容器として、図３および図４に示す後述する構造を有する容器が用いられ、その弾性限界荷重Ｆａは、ＴＮＴ爆薬量で７５ｋｇ未満であり、７５ｋｇのＴＮＴ爆薬の爆発により圧力容器にシェイクダウンが生じる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る爆破処理方法で用いられる爆破処理装置について説明する。この爆破処理装置は、圧力容器３０と、処理用爆薬５０と、導爆線６０と、起爆装置７０とを有する。図３は、圧力容器３０の一例を示す側面図である。図４は、内側に爆弾１０等が収容された状態の圧力容器３０を示す縦断面図である。
　前記圧力容器３０は、収容部分３２と、着脱可能な蓋部分３４とに分割されている。圧力容器３０は、弾塑性体の金属からなる。本実施形態では、圧力容器３０は、３．５％ニッケル鋼からなる。収容部分３２は、開口部を有し、当該開口部から搬入される爆弾１０等を収容する。本実施形態では、収容部分３２は、略円筒状を呈し、その軸方向一端が開口している。蓋部分３４は、収容部分３２の開口部を開閉する。蓋部分３４は、開口部を塞ぐことで収容部分３２ひいては圧力容器３０の内側を密閉する。本実施形態に係る蓋部分３４は、中空の半球状を呈している。蓋部分３４は、前記開口部を塞ぐ際に前記収容部分３２の開口部の端面と密着するリング状の端面を有する。蓋部分３４が収容部分３２の開口部を塞いだ状態で蓋部分３４の内側の球状の空間と収容部分３２の内側の空間とが連通し、蓋部分３４の内周面と収容部分３２の内周面とはほぼ連続する。
　爆弾１０は、収容部分３２の内側に収容され、その収容部分３２の開口部が蓋部分３４によって塞がれて圧力容器３０の内側が密閉された状態で爆破される。このとき、圧力容器３０の内周面３０ａ、すなわち、収容部分３２の内周面と蓋部分３４の内周面とが、爆破時に生じたエネルギーを受け止める。図４に示す例では、爆弾１０は、図示されない吊り下げ部材により圧力容器３０の略中央に吊り下げられ、圧力容器３０の外周面３０ｂには、圧力容器３０のひずみを測定するためのひずみゲージ４２が取り付けられている。ひずみゲージ４２は、圧力容器３０の構造部分のうち、事前に実施されるコンピュータシミュレーション結果に基づき、爆破処理時に生じるひずみが比較的大きくなると予想される部分に、取り付けられている。
　処理用爆薬５０は、その爆轟エネルギーを爆弾１０に付与することによって当該爆弾１０を爆破する。本実施形態では、処理用爆薬５０として、シート状に成形された爆薬が用いられる。このシート状の処理用爆薬５０は、爆弾１０の周囲に巻きつけられた状態で爆轟し、その爆轟エネルギーを爆弾１０に集中して付与する。
　導爆線５２は、処理用爆薬５０を起爆するためのものであり、処理用爆薬５０に接続される第１端部と、起爆装置である電気雷管５４に接続される第２端部と、を有する。電気雷管５４からは発破母線５６が延びて図示しない発破器に接続されている。発破器が操作されると、電気雷管５４は導爆線５２を起爆させる。起爆した導爆線５２は、処理用爆薬側に向かって爆轟していき、その爆轟エネルギーを処理用爆薬５０に付与することで処理用爆薬を起爆する。
　処理用爆薬５０の種類は、爆弾１０を爆破可能なものであれば限定されない。電気雷管５４は、処理用爆薬５０を起爆可能であればよく、導爆線５２を用いずに直接処理用爆薬５０に取り付けられてもよい。
　次に、図５のフローチャートおよび図２の応力―ひずみ線図を用いて、本実施形態に係る爆破処理方法の手順について説明する。爆破処理方法は、次の各工程を含む。
　１）初期爆破量決定工程
　この工程では、図５のフローチャートに示すステップＳ１～ステップＳ７が実施され、圧力容器３０に最初に付与する初期荷重と、この初期荷重を付与可能な初期荷重付与用爆薬の量（初期爆破量Ｍ３）が決定される。
　初期荷重は、この初期荷重が加えられることで圧力容器３０の構造部分の各断面に生じる１次＋２次応力が弾性域を超えた塑性域内の応力（降伏応力（耐力）σｙ以上の応力）となる値、すなわち、圧力容器３０の構造部分の本来の弾性限界荷重Ｆａよりも大きな値に決定される。ここで、圧力容器３０の構造部分の任意の断面の全点の相当応力σｅが降伏応力（耐力）σｙ以上となると、その断面の変形が停止せずに破断に至る。そこで、本実施形態では、初期荷重の値が、圧力容器３０の構造部分の全ての断面において、断面上の一部の相当応力σｅが降伏応力（耐力）σｙ以上となる一方、他部の相当応力σｅが降伏応力σｙ未満に抑えられるような値に決定される。これにより、断面上の全点の相当応力σｅが降伏応力σｙ以上となるような断面が生じることが回避される。
　具体的には、ステップＳ１にて、圧力容器３０の材質に基づき、降伏応力（耐力）σｙが確認される。例えば、本実施形態において圧力容器３０に用いた３．５％ニッケル鋼の降伏応力σｙは２６０ＭＰａである。
　ステップＳ２にて、降伏応力σｙと圧力容器３０の形状とに基づき、圧力容器３０の構造部分における弾性限界荷重Ｆａが算出される。弾性限界荷重Ｆａは、圧力容器３０の構造部分に生じる１次＋２次応力が降伏応力σｙとなるときの荷重である。具体的には、圧力容器３０内において爆薬を爆破させた際の爆破量と圧力容器３０の構造部分に生じる１次＋２次応力との関係が数値計算可能なコンピュータシミュレーション解析ソフトを用いて推定される。より具体的には、圧力容器３０の構造部分に生じる１次＋２次応力が降伏応力σｙとなる弾性限界荷重Ｆａに相当する初期荷重付与用爆薬の爆薬量Ｍ１（以下、弾性限界爆薬量という）が、数回のコンピュータ解析を繰り返すことにより、推定される。例えば、表１に係る試験に用いられた圧力容器３０であって図３および図４に示す構造を有し３．５％ニッケル鋼からなる圧力容器３０を用い、初期荷重付与用爆薬としてＴＮＴ爆薬を用いた場合、圧力容器３０に弾性限界荷重Ｆａを加えるのに必要な初期荷重付与用爆薬であるＴＮＴ爆薬の弾性限界爆薬量Ｍ１は、５０ｋｇと推定される。
　ステップＳ３にて、ステップＳ２で算出した弾性限界爆薬量Ｍ１に基準増加量△Ｍを加算した量が仮爆薬量Ｍ２として決定され、ステップＳ４にて、ステップＳ３で算出した仮爆薬量Ｍ２を圧力容器３０内で爆発させた際に圧力容器３０の構造部分に生じる相当応力σｅが算出される（以下、このステップＳ３で算出した相当応力σｅを、爆発時相当応力という場合がある）。この爆破時相当応力σｅは、例えば、仮爆薬量Ｍ２の爆薬が爆発した際に圧力容器３０の内周面に加えられる圧力と、圧力容器３０の構造と、に基づいてシミュレーションにより算出されることが可能であり、前記圧力もシミュレーションにより算出されることが可能である。
　ステップＳ５にて、圧力容器３０の構造部分の各断面について断面上の各点の爆破時相当応力σｅと降伏応力σｙとの比較が行われ、断面上の全点の爆破時相当応力σｅが降伏応力σｙ以上となる断面が存在するかどうかが判定される。このステップＳ５の判定がＮＯの場合、すなわち、断面上の全点の爆破時相当応力σｅが降伏応力σｙ以上となる断面が存在しない場合には、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５の判定がＹＥＳの場合、すなわち、断面上の全点の爆破時相当応力σｅが降伏応力σｙ以上となる断面が存在する場合には、ステップＳ７に進む。
　ステップＳ６では、仮爆破量Ｍ２が増量側に更新される。具体的には、先に決定された仮爆破量Ｍ２に基準増加量△Ｍを加算した量が新たな仮爆破量Ｍ２として決定される。そして、ステップＳ４に戻る。すなわち、本実施形態では、ステップＳ５の判定がＹＥＳとなるまで、仮爆破量Ｍ２が増量される。
　ステップＳ５でＹＥＳと判定された後のステップＳ７では、初期爆薬量Ｍ３が、仮爆破量Ｍ２から基準増加量△Ｍ分引いた値に決定される。すなわち、ステップＳ６における最終の更新の直前の仮爆薬量Ｍ２が、初期爆薬量Ｍ３に決定される。このようにして決定された初期爆薬量Ｍ３は、弾性限界爆薬量Ｍ１よりも大きく、かつ、圧力容器３０の構造部分の所定の断面において断面上の全点の爆破時相当応力σｅが降伏応力σｙ以上となる量よりもわずかに小さい値となる。初期爆薬量Ｍ３は、例えば、ＴＮＴ爆薬で５０ｋｇ以上７５ｋｇ以下の値に決定される。
　２）初期荷重付与工程
　この工程では、ステップＳ８が実施される。すなわち、初期爆破量決定工程で決定された初期爆薬量Ｍ３の初期荷重付与用爆薬を圧力容器３０内で爆発させて圧力容器３０に初期荷重を付与することが、行われる。具体的には、初期爆薬量Ｍ３の初期荷重付与用爆薬が圧力容器３０の収容部分３２内に搬入される。初期荷重付与用爆薬には予め電気雷管５４が接続され、この電気雷管５４から発破母線５６が延びている。前記初期荷重付与用爆薬の搬入後、前記発破母線５６が圧力容器３０の外部に導出された状態で圧力容器３０が蓋部分３４により密閉される。その後、発破器の操作により電気雷管５４が導爆線５２ひいては爆薬を起爆して、密閉状態にある圧力容器３０内で初期荷重付与用爆薬を爆轟させる。この初期爆薬量Ｍ３の初期荷重付与用爆薬の爆轟により、圧力容器３０の構造部分には、本来の弾性限界荷重Ｆａ以上の初期荷重Ｆｂが加えられ、圧力容器３０にはシェイクダウンが生じる。
　この初期荷重付与工程では、圧力容器３０内に爆弾１０が収容された状態で、爆薬の爆発が行われてもよい。このようにすれば、圧力容器３０に初期荷重Ｆｂを加えつつ爆弾１０を処理することができる。ただし、この場合には、初期荷重付与工程において、爆弾１０に含まれる爆薬の爆発荷重も圧力容器３０に加えられるため、この荷重を考慮して初期荷重付与用爆薬の初期爆薬量Ｍ３が決定されるべきである。
　３）処理工程
　この工程では、ステップＳ９が実施される。すなわち、処理用爆薬５０によって爆弾１０が爆破される。
　具体的には、まず、処理用爆薬５０の量が、爆発時に圧力容器３０に付与する荷重が初期荷重Ｆｂ以下となる量に決定され、この量の処理用爆薬５０が準備される。この実施形態では、処理用爆薬５０として、初期荷重付与工程で使用された爆薬と同じ種類の爆薬が用いられる。従って、処理用爆薬５０の量は初期爆薬量Ｍ３以下の量に決定される。
　次に、処理用爆薬５０と爆弾１０とが圧力容器３０の収容部分３２内に搬入される。本実施形態では、爆弾１０がその周囲に処理用爆薬５０が巻き付けられた状態で収容部分３２の底部に載置される。この爆弾１０は例えば圧力容器３０の中央位置に吊下げられてもよい。処理用爆薬５０には予め電気雷管５４が接続され、この電気雷管５４から延びる発破母線５６が圧力容器３０の外部に導出された状態で、蓋部分３４により圧力容器３０が密閉される。その後、発破器の操作により電気雷管５４が導爆線５２ひいては処理用爆薬５０を起爆する。この処理用爆薬５０の爆轟エネルギーが爆弾１０に加えられて当該爆弾１０を爆破する。具体的には、弾殻１１が破壊され、炸薬１２は起爆し、化学剤１４は高温高圧に晒されることで分解し、これにより爆弾１０は無害化される。
　この初期荷重付与工程では圧力容器３０にシェイクダウンが生じる。この処理工程で付与された荷重は、初期荷重付与工程で付与された初期荷重Ｆｂ以下に抑えられている。そのため、圧力容器３０は、この爆弾１０の爆破により塑性変形せずに弾性変形し、残留ひずみの増加は回避される。
　次のステップＳ１０では、処理用爆薬５０の爆轟による爆弾１０の爆破によって圧力容器３０に生じた残留ひずみεがひずみゲージにより計測される（ひずみ計測工程）。
　次のステップＳ１１では、処理工程開始からの残留ひずみεの累積量εＴが算出される。具体的には、処理工程が１回目の場合は、ステップＳ１０で計測されたひずみεと同じ値が残留ひずみの累積量εＴとして算出される。一方、処理工程が２回目以降の場合は、各処理工程で計測された残留ひずみεを合計した値が残留ひずみの累積量εＴとして算出される。
　次のステップＳ１２では、残留ひずみの累積量εＴが、予め設定された基準量ε＿ｂａｓｅ以上かどうかが判定される。この判定がＹＥＳの場合、圧力容器３０内でのさらなる爆弾１０の処理は行わずにそのまま処理が終了される。一方、この判定がＮＯの場合すなわち処理工程の実施による残留ひずみεの累積量εＴが基準量ε＿ｂａｓｅ未満である場合、ステップＳ９に戻り、圧力容器３０内で新たな爆弾１０の処理が実施される。
　以上説明した爆破処理方法では、既にシェイクダウンが生じ弾性限界荷重が増大した圧力容器３０内で、圧力容器３０に加えられる荷重が増大した弾性荷重未満となるように、爆弾１０の処理が行われるから、圧力容器３０を塑性変形させることなく爆弾１０の処理を行うことができ、爆弾１０により大きな爆破エネルギーを付与して、爆弾１０を確実に処理することができる。また、残留ひずみを蓄積させることなく、爆弾１０の処理を複数回にわたって行うことができ、効率よく爆弾１０を処理することができる。
　また、本爆破処理方法では、初期荷重が、圧力容器３０の構造部分の全断面において、断面上の少なくとも一部の相当応力σｅが降伏応力（耐力）σｙ未満に抑えられるような値、すなわち、断面上の全点の相当応力σｅが降伏応力σｙ以上となるような断面が存在しないような値に決定されている。これにより、圧力容器３０の構造部分の断面の全点の相当応力σｅが降伏応力（耐力）σｙ以上となることで断面の変形が停止せずに破断に至ることが、防止される。
　また、処理工程後での残留ひずみε累積量εＴが基準量ε＿ｂａｓｅ未満の場合には処理工程を続行することにより、残留ひずみεの蓄積に伴う圧力容器の破壊を確実に回避することができる。
　本実施形態では、初期荷重が、圧力容器３０の構造部分の全ての断面において、断面上の一部の相当応力σｅが降伏応力（耐力）σｙ以上となる一方、他部の相当応力σｅが降伏応力σｙ未満に抑えられるような値に決定されるが、本発明はこれに限定されない。初期荷重は、構造部分のうち少なくとも一部に生じる１次＋２次応力が弾性域を超えるように決定されればよい。
　また、圧力容器の形状も前記に限らない。圧力容器の材質は、シェイクダウンを生じる弾塑性体の金属であればどのようなものであってもよい。また、本方法により処理される被処理物も既述のものに限らない。
　以上のように、本発明によれば、圧力容器を用いた爆破処理方法であって、当該圧力容器を大型化することなく圧力容器の過大な塑性変形を回避しつつ被処理物を確実に処理することができる方法が提供される。この方法は、弾塑性を有する金属からなり、前記被処理物を密閉状態で収容可能な形状を有し、その収容状態で被処理物が爆破された際に生じる爆破エネルギーを受け止める内周面を有する圧力容器を用意する工程と、前記圧力容器内に初期荷重付与用爆薬を収容して当該圧力容器内を密閉し、前記初期荷重付与用爆薬を爆発させることにより、前記圧力容器のうち局部的構造不連続部分を除く構造部分の少なくとも一部に、当該圧力容器に生じる１次応力及び２次応力の和が弾性限界を超えて塑性域に達するような初期荷重を付与して当該圧力容器にシェイクダウンを生じさせる初期荷重付与工程と、前記初期荷重を付与した後の前記圧力容器内に前記被処理物及び処理用爆薬を収容して当該圧力容器内を密閉し、前記処理用爆薬によって前記圧力容器に前記初期荷重よりも低い荷重が加わるような爆発を生じさせることにより当該圧力容器内で前記被処理物を爆破処理する処理工程と、を含む。
　ＪＩＳ　Ｂ　０１９０にも規定されるように、「局部的構造不連続部」とは、構造不連続部、すなわち形状または材料が急激に変化している部分、のうち、総体的構造不連続部、つまり、構造上の比較的狭い部分に影響を与え、全体的な応力またはひずみ分布には重要な影響を与えないような応力又はひずみ増加の原因となる部を除く部分であって、例えば圧力容器を構成する胴部とこれを支持するサポートとの隅肉溶接部分や、その他の小さな半径のＲ部、小さな溶着部分の取付部等が含まれる。これに対して前記の総体的構造不連続部とは、前記不連続部のうち構造上の比較的広い部分に影響を与える原因となる部分をいい、例えば鏡板（蓋）と胴との接合部、フランジと胴との接合部、直径または板厚が互いに異なる胴板同士の接合部など、が含まれる。
　この方法では、圧力容器が弾塑性体の金属で構成されるとともに、当該圧力容器内での爆薬の爆発によって当該圧力容器の構造部分に生じる１次＋２次応力が塑性域に達するような初期荷重が圧力容器に加えられることにより、圧力容器に適切なシェイクダウンを生じさせて圧力容器の弾性限界荷重を増加させることができる。そして、この弾性限界荷重が増加した圧力容器内で被処理物の爆破処理が行われることにより、圧力容器を大型化することなく、処理工程において、圧力容器の過大な塑性変形を確実に回避しつつ圧力容器内でより高いエネルギーを被処理物に付与することができる。このことは、被処理物の安全、かつ確実な処理の実現を可能にする。
　本発明において、前記処理工程では、前記処理用爆薬によって前記圧力容器に前記初期荷重よりも低い荷重が加わるような爆発を生じさせることが行われ、かつ、当該処理工程が前記初期荷重付与工程の後に複数回実施されるのが好ましい。この方法では、処理工程において圧力容器に加えられる荷重が初期荷重すなわちシェイクダウンに伴い増加した弾性限界荷重よりも低く抑えられることにより、当該処理工程が圧力容器が弾性変形する範囲内で実施されるため、処理工程の実施による残留ひずみの有意な増加が回避される。従って、残留ひずみの増加に伴う圧力容器の破損を確実に回避しつつ、複数回の処理工程を実施することができる。このことは、処理工程の回数を増大させ、処理効率を高める。
　前記方法は、前記処理工程の後に実施されて、前記圧力容器の構造部分のうち予め設定された計測部分の残留ひずみを計測するひずみ計測工程をさらに含み、その計測される残留ひずみの累積量が予め設定された基準量よりも小さいという特定条件が成立した場合は新たな被処理物に対する前記処理工程を続行する一方、前記特定条件が不成立の場合は、前記処理工程の続行を禁止するのが、好ましい。このことは、耐圧容器の破断、破壊をより確実に回避することを可能にする。
　前記断面の全点の相当応力が降伏応力以上となるとその断面の変形が停止せずに破断に至るおそれがあるが、前記初期荷重が、前記圧力容器の構造部分の断面全てにおいて、各断面上の少なくとも一部の点の応力が降伏応力よりも小さくなるように設定されることにより、前記耐圧容器の破断がより確実に回避される。

Claims (4)

  1. 　被処理物を爆破処理するための爆破処理方法であって、
    　弾塑性を有する金属からなり、前記被処理物を密閉状態で収容可能な形状を有し、その収容状態で被処理物が爆破された際に生じる爆破エネルギーを受け止める内周面を有する圧力容器を用意する工程と、
    　前記圧力容器内に初期荷重付与用爆薬を収容して当該圧力容器内を密閉し、前記初期荷重付与用爆薬を爆発させることにより、前記圧力容器のうち局部的構造不連続部分を除く構造部分の少なくとも一部に、当該圧力容器に生じる１次応力及び２次応力の和が弾性限界を超えて塑性域に達するような初期荷重を付与して、当該圧力容器にシェイクダウンを生じさせる初期荷重付与工程と、
    　前記初期荷重を付与した後の前記圧力容器内に前記被処理物及び処理用爆薬を収容して当該圧力容器内を密閉し、前記処理用爆薬を爆発させることにより前記圧力容器内で前記被処理物を爆破処理する処理工程と、を含む爆破処理方法。
  2. 　請求項１に記載の爆破処理方法であって、前記処理工程は、前記処理用爆薬によって前記圧力容器に前記初期荷重よりも低い荷重が加わるような爆発を生じさせることを含み、かつ、当該処理工程が前記初期荷重付与工程の後に複数回実施される、爆破処理方法。
  3. 　請求項２に記載の爆破処理方法であって、前記処理工程の後に前記圧力容器の構造部分のうち予め設定された計測部分の残留ひずみを計測するひずみ計測工程をさらに含み、前記残留ひずみの累積量が予め設定された基準量よりも小さいという特定条件が成立した場合は、新たな被処理物に対する前記処理工程を続行する一方、前記特定条件が不成立の場合は、前記処理工程の続行を禁止する、爆破処理方法。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の爆破処理方法において、
    　前記初期荷重は、前記圧力容器の構造部分の断面全てにおいて各断面上の少なくとも一部の点の応力が降伏応力よりも小さくなるように、設定される、爆破処理方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10712140B2 (en) 2017-03-09 2020-07-14 Zero Point, Incorporated Bumper system for an explosive ordnance disposal disruptor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005291514A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 化学弾薬の爆破処理方法
JP2010236775A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Kobe Steel Ltd 爆破処理方法および爆破処理装置
JP2011242080A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Kobe Steel Ltd 爆破処理用耐圧容器内の浄化方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3938584B2 (ja) * 2005-04-08 2007-06-27 株式会社神戸製鋼所 爆破処理容器の余寿命予測装置、余寿命予測方法、及び爆破処理施設
US2244064A (en) * 1937-06-10 1941-06-03 Babcock & Wilcox Co Welded pressure vessel and method
US3197851A (en) * 1962-03-28 1965-08-03 Arde Portland Inc Method of forming a high tensile stength pressure vessel
US3656518A (en) * 1967-03-27 1972-04-18 Perry Ind Inc Method and apparatus for measuring and dispensing predetermined equal amounts of powdered material
US4055247A (en) * 1976-10-22 1977-10-25 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Explosion containment device
US5654053A (en) * 1995-06-15 1997-08-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High-energy-absorbing enclosure for internal explosion containment
US6991124B1 (en) * 1995-09-25 2006-01-31 Alliedsignal Inc. Blast resistant and blast directing containers and methods of making
US7185778B1 (en) * 1995-09-25 2007-03-06 Allied-Signal Inc. Barrier units and articles made therefrom
US6341708B1 (en) * 1995-09-25 2002-01-29 Alliedsignal Inc. Blast resistant and blast directing assemblies
US5668342A (en) * 1995-12-07 1997-09-16 Discher; Stephen R. W. Apparatus and method for detection and neutralization of concealed explosives
US5884569A (en) * 1995-12-29 1999-03-23 Donovan; John L. Method and apparatus for containing and suppressing explosive detonations
US6196107B1 (en) * 1998-04-10 2001-03-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Explosive containment device
US6644165B1 (en) * 2002-05-23 2003-11-11 Nabco, Inc. Explosion containment vessel
JP4005028B2 (ja) * 2004-01-20 2007-11-07 独立行政法人産業技術総合研究所 爆破処理方法
US20060076350A1 (en) * 2004-09-15 2006-04-13 Weerth D E Lightweight blast resistant container
JP4247373B2 (ja) * 2005-04-08 2009-04-02 独立行政法人産業技術総合研究所 爆破処理方法
US20070029321A1 (en) * 2005-08-02 2007-02-08 Honeywell International Inc. Technology for blast containers
JP4667301B2 (ja) * 2006-05-16 2011-04-13 株式会社神戸製鋼所 処理システムおよび処理方法
FR2904105B1 (fr) * 2006-07-21 2008-08-29 Tda Armements Sas Dispositif pyrotechnique de destruction de munitions
CN101348850B (zh) * 2007-07-17 2011-03-16 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 容器应变强化系统及其所生产的奥氏体不锈钢低温容器
US7628137B1 (en) * 2008-01-07 2009-12-08 Mcalister Roy E Multifuel storage, metering and ignition system
JP5095661B2 (ja) * 2009-03-31 2012-12-12 株式会社神戸製鋼所 爆破処理方法および爆破処理装置
JP5095660B2 (ja) * 2009-03-31 2012-12-12 株式会社神戸製鋼所 爆破処理方法および爆破処理装置
JP5250478B2 (ja) * 2009-05-13 2013-07-31 独立行政法人産業技術総合研究所 廃棄物の処理方法
JP5291073B2 (ja) * 2010-10-13 2013-09-18 株式会社神戸製鋼所 爆破処理方法および爆破処理装置
WO2013002867A2 (en) * 2011-04-07 2013-01-03 Mark Benson Foam explosive containers
US8621973B2 (en) * 2011-06-11 2014-01-07 American Innovations, Inc. Portable explosion containment chamber
GB2496680B (en) * 2011-11-17 2015-07-08 Bae Systems Plc Protective material arrangement
GB2496678B (en) * 2011-11-17 2015-07-15 Bae Systems Plc Protective material
US20160040962A1 (en) * 2012-07-13 2016-02-11 Blast Control Systems, L.L.C. Blast Control Blanket
US8573125B1 (en) * 2012-07-13 2013-11-05 Blast Control Systems, L.L.C. Blast control blanket
US10801818B2 (en) * 2013-04-26 2020-10-13 Dana Raymond Allen Method and device for micro blasting with reusable blasting rods and electrically ignited cartridges

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005291514A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 化学弾薬の爆破処理方法
JP2010236775A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Kobe Steel Ltd 爆破処理方法および爆破処理装置
JP2011242080A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Kobe Steel Ltd 爆破処理用耐圧容器内の浄化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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