火炸藥環境性能試驗安全問題的探索

葉文升，王青枝，陳興泉

（西安近代化學研究所，西安 710065）

環境試驗是環境技術的一個重要的組成部分，它是考核各種環境條件下對產品的作用和影響。而火炸藥危險品試樣的環境試驗更為重要和復雜。多年來，完成了大量火炸藥危險品的環境性能試驗，對火炸藥樣品進行環境性能試驗涉及到的安全措施、安全防護、安全概念以及試驗前的安全準備等安全問題進行了分析、思考、總結。

1 火炸藥樣品的敏感度[1]

從火炸藥樣品的生產試驗狀況出發，火炸藥藥劑的敏感度主要有熱感度和機械感度兩個方面，是生產技術和試驗技術管理的核心內容。

1.1 火炸藥藥劑熱感度的表述

火炸藥藥劑的熱感度是指火炸藥藥劑在熱（直接加熱、高溫、熱輻射、電火花、火焰等）能作用下，發生爆炸變化的能力稱為火炸藥的熱感度，在實際使用上常以火炸藥藥劑的爆發點和火焰感度來表示，主要包括爆發點、火焰感度、最小引燃能量（最小引爆電流）和熱安定性等幾個概念。

而靜電火花感度也是一個熱感度概念，靜電放電火花的熱能，是引燃煙火藥、黑火藥、鞭炮藥發生爆炸的一個不可忽視的環境因素。靜電火花感度則常用引燃能量（焦爾）來表示。

可見，危險品環境試驗中靜電可能產生的危害不可忽視，消除靜電和防范措施必不可少。

1.2 火炸藥藥劑機械感度的表述

火炸藥藥劑在機械力作用下（沖擊、摩擦、針刺等）發生爆炸的能力，稱為機械感度。

一般用落錘實驗結果來表示炸藥的沖擊感度，用摩擦感度擺或其形式的摩擦儀的試驗結果表示炸藥的摩擦感度。

1）沖擊感度：火炸藥藥劑、煙花爆炸藥劑在沖擊和摩擦作用下發生爆炸的原因，是由于炸藥內部產生了所謂“熱點”，也叫灼熱核。這些熱點的溫度超過了炸藥的爆發點，成為爆炸的初始中心。熱點的溫度一般在400～500℃，熱點的直徑一般為（10-5）cm～（10-3）cm，熱點持續時間（炸藥從加熱到爆炸的時間）約（10-5）s～（10-3）s。一般來說，熱點的半徑越小，臨界溫度越高；炸藥的敏感度越低，臨界溫度越高。

2）摩擦感度：摩擦感度的測定，一般用摩擦感度擺或其他形式的摩擦儀進行，是依照生產實踐中摩擦運動引發危險物爆炸的機理，基本都是將受試的炸藥放在一可以滑動硬物的平面下（如鋼板、鋼柱或石油等），加上一定壓力，再由另一擺錘，以某種高度下落時失去此硬物作相對滑動，從而引起炸藥爆炸，就此得出在某種壓力與擺錘的高度下，發生摩擦爆炸的爆炸百分率。

1.3 火炸藥藥劑感度的影響因素

火炸藥藥劑感度的影響因素主要包括溫度、物理狀態、結晶粒子的大小、密度和雜質等因素。其中，溫度主要考慮火炸藥生產使用儲存過程中的外圍環境因素，而物理狀態、結晶粒子的大小和密度則是火炸藥產品制作工藝配方所決定的。另外，雜質就是炸藥中摻雜的惰性物質，炸藥感度會發生巨大變化，雜質主要影響炸藥的機械感度。雜質又分為敏化劑和鈍化劑，敏化劑為了提高炸藥感度，鈍化劑為了減低炸藥感度。

可以看出，火炸藥樣品一旦生產成型，其物理狀態、結晶粒子的大小、密度以及雜質類型和含量都是確定的。對于配方決定的高敏感度火炸藥樣品，環境試驗前要組織技術專家確定環境試驗方法、試驗藥量，最主要的是試驗藥量，一定從小藥量開始摸索試驗，然后放大試驗。試驗前進行試驗安全分析，編寫安全分析報告，召開安全評審會議。試驗期間要特別細心、認真、嚴謹，做好原始記錄，積累原始數據。

而溫度既是內因也是外因，炸藥外圍溫度或內部溫度升高，各種感度毫無例外地會增高，當溫度接近炸藥的爆發點時，很小的外界作用就可以引起爆炸。如黑火藥，隨溫度的上升敏感度也隨之提高，40℃以上時，黑火藥對任何外界沖擊作用都很敏感。氣候環境試驗時火炸藥承受的主要是外部溫度，因此，對于火炸藥在進行高溫試驗或高溫高濕試驗期間不得隨意打開試驗箱箱體門，或近距離內避免各種撞擊振動，防止高溫試驗、高溫高濕試驗期間發生意外燃燒或爆炸事故，造成人員傷亡。

2 不同環境性能試驗對火炸藥樣品的安全準備

2.1 氣候環境性能試驗更關注火炸藥樣品的熱感度

2.1.1 氣候環境性能試驗的特點

氣候環境性能試驗包括高溫試驗、低溫試驗、高低溫循環試驗、溫度沖擊試驗、高溫高濕試驗、鹽霧腐蝕試驗、低氣壓（高度）試驗等。

氣候環境性能試驗中會出現試驗要求的高溫、高熱，溫度劇烈變化等情況，也可能會發生意外情況，如高溫、高熱，溫度劇烈變化或失控現象。

2.1.2 氣候環境性能試驗前的安全準備

在環境試驗室環境下，氣候環境性能試驗樣品有火炸藥成品、散藥、裸藥柱等，針對火炸藥樣品外觀特點及性能特點，在進行氣候環境性能試驗前，首先送樣方技術人員與試驗方技術人員協商確定試驗方案，其中最主要的是試驗方法和試驗藥量限制；其次必須了解清楚危險品藥劑的熱感度，主要有爆發點、火焰感度、最小引燃能量（最小引燃電流）、靜電火花感度和熱安定性，其中最主要關注的是爆發點和熱安定性指標，要求試驗中搬運、裝配危險品樣品的人員輕拿輕放、減少碰撞、摩擦、防止意外跌落；另外針對危險品對靜電火花敏感等特點，要求試驗人員在接觸火炸藥危險品必須進行靜電放電，觸摸釋放靜電門簾或靜電球釋放身體可能攜帶的靜電，預防事故。

對于在研制的新型火炸藥樣品必須謹慎，從小藥量開始進行探索試驗，嚴禁首次就進行大藥量、成型產品的氣候環境性能試驗，因為大藥量、成型產品發生燃燒或爆炸的威力要遠大于散藥或小試樣。

一般熱感度是對火藥而言，熱感度非常復雜，沒有一個統一的標準。例如，炸藥在75℃以下的溫度環境下是比較安全的，而火藥則不同，且火藥較炸藥敏感，但是火藥一般發生燃燒，也有可能轉為爆轟，而炸藥一旦發生事故即為爆炸事故，破壞威力或傷害性更大。因此，火藥或推進劑等樣品進行氣候環境性能試驗時要格外小心認真，嚴格遵守各項試驗操作規程。

2.2 力學環境性能試驗更關注火炸藥樣品的機械感度

2.2.1 力學環境性能試驗的特點[2]

力學環境試驗是指模擬振動、沖擊、碰撞、恒加速度、搖擺等力學環境或是重現上述力學環境條件影響的試驗。其目的是確定產品經受力學環境條件的適應性以及評價其結構的完好性（包括研究其動態性能）。力學環境試驗主要有現場試驗和人工模擬試驗，而人工模擬試驗亦稱試驗室試驗，本文講述試驗室情況。

國內外力學環境試驗方法標準中規定的力學環境試驗，常見的有：正弦振動試驗、隨機振動試驗、調制正弦振動試驗、沖擊試驗、碰撞試驗、離心恒加速度試驗、搖擺試驗、傾跌與翻到試驗、彈跳試驗、撞擊試驗、自由跌落試驗等等。

2.2.2 力學環境性能試驗前的安全準備

在環境試驗室環境下，力學環境性能試驗樣品一般是火炸藥成型產品或樣品，火炸藥樣品是被裝配或直接注裝在一個金屬殼體內，在針對火炸藥樣品外觀特點及性能特點，在進行力學環境性能試驗前，首先送樣方技術人員與試驗方技術人員協商確定試驗方案，其中最主要的是試驗藥量限制、試驗方法和試驗方案。然后必須了解清楚危險品藥劑的機械感度，主要有摩擦感度、撞擊感度、沖擊感度、槍擊感度等，對于機械感度較高的樣品一定要單獨編寫環境性能試驗試驗大綱或操作程序，試驗時危險品必須指定專人負責搬運、裝卸、安裝和管理。

對于在研制的新型火炸藥樣品必須謹慎試驗，從小藥量開始進行探索試驗，嚴禁首次就進行大藥量的力學環境性能試驗，且樣品若是裸藥柱，必須另行加工殼體，且嚴格裝配，力學試驗過程中避免發生藥柱與殼體之間的相對移動，造成摩擦點火，引起事故。

一般而言，摩擦感度、撞擊感度小于40%均為合格，大于40%則該炸藥的機械感度較高，力學環境試驗時要求多方面考慮，以此來指導環境試驗工作。

總之，不論是氣候環境性能試驗還是力學環境性能試驗，危險品環境試驗前要進行一般安全教育和專項安全培訓，一般安全教育包括：對參試人員進行相關安全培訓和安全教育、檢查所有安全設施的有效性、安全防護和勞動護具到位有效、事故應急、逃生技能等；專項安全培訓包括明確試驗內容、了解待試危險品相關性能參數、編寫試驗大綱、試驗安全評審等，另外，要合理進行人員分工、職責劃分、做好試驗原始記錄、危險品出入登記、儀器設備使用記錄等等，嚴格執行試驗大綱，確保危險品環境性能試驗的順利完成。

3 火炸藥樣品環境性能試驗的安全問題

火炸藥樣品進行環境性能試驗目的在于考核樣品對某種環境條件的承受能力，考核經受環境試驗后試品性能和表征其性能的參數的變化，可見，危險品在環境試驗中性能或表征其性能的參數發生變化會引起一定的危險，環境試驗期間必須考慮防護、防爆和隔爆措施。

3.1 火炸藥樣品防爆措施

火炸藥樣品不論是進行什么試驗，都必須遵守嚴格的操作規定和操作方法，環境性能試驗一般接收的是固體成型樣品，應嚴格遵守送樣、取樣、搬運、安裝等各自相關的安全防護措施規定：

1）一次試驗中嚴禁超量送樣，送樣必須采用規定的搬運器具或車輛；

2）火炸藥危險品進入環境實驗室前，搬運人員或接觸人員必須首先觸摸除靜電門簾或靜電釋放球，釋放自身靜電；

3）試驗期間樣品搬運，輕拿輕放，防止發生摩擦、碰撞、跌落；

4）試驗裝配期間，禁止用金屬或較重的物件敲打火炸藥危險樣品；

5）火炸藥危險品不得在環境實驗室試驗間內隔夜存放，短期內可就近存放在轉手庫，試驗結束及時取走樣品。

根據試驗實際情況，完善或增加對火炸藥危險品樣品的安全防護措施規定。

3.2 火炸藥樣品環境性能試驗防爆隔爆措施

火炸藥樣品在進行環境性能試驗時環境實驗室必須是防爆工房，且試驗藥量必須符合工房的防爆藥量和等級，不得超量進行環境性能試驗。

防爆工房有嚴格的定員定量規定，我們現有的環境實驗室危險等級為XX級、危險品定量為XXkgTNT當量、實驗室定員XX人，即危險品的試驗量乘以該危險品的威力系數乘積不得大于XXkgTNT當量、參試人員總數不得超員。

危險品安裝在環境實驗室防爆間內試驗臺上或試驗箱內進行，采用隔離操作或遠程控制完成試驗內容，包括試驗檢測、試驗控制、試驗測量等。

危險品環境試驗期間不得隨意打開防爆間防爆門，閑雜人員不得靠近試驗場所。

高溫試驗、高溫高濕試驗期間不得隨意打開試驗箱箱體門，減少危險品高敏感狀態下不必要的操作或進行違章作業。采取一切合理合法措施，達到了隔爆防爆目的，保護參試人員安全和試驗安全。

3.3 火炸藥樣品環境性能試驗應急處理

火炸藥樣品環境試驗中出現異常情況，應首先迅速把人員撤離到相對安全的地方，立即報告情況，請求救援。等待現場狀況穩定后在條件允許時遠程切斷儀器設備電源，積極采取措施，進行現場救助，防止事故擴大。

[1]吳宗之 主編,安全生產技術[M]. 北京：中國大百科全書出版社,2011.5.

[2]王涌泉,雷平森,馮睿 等．力學環境試驗技術[M]．西安：西北工業大學出版社, 2003.9．