凹底與平底雷管軸向起爆能力的探究

邵子豪，馬志鋼，董聰慧

(安徽理工大學化學工程學院， 安徽淮南232001)

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凹底與平底雷管軸向起爆能力的探究

邵子豪，馬志鋼，董聰慧

(安徽理工大學化學工程學院， 安徽淮南232001)

通過改變高鈍感黑索金的壓藥密度來探究凹底和平底雷管的軸向起爆能力，并運用升降試驗法對比凹底雷管和平底雷管起爆高鈍感黑索金的能力，結果表明：高鈍感黑索金壓藥密度越大，鋁塊凹坑容積越大，在高鈍感黑索金壓藥密度相同的情況下，凹底雷管的鋁塊凹坑容積僅略大于平底雷管；利用DMA升降法計算得出，凹底雷管的高鈍感黑索金50 %起爆密度是1.449 g·cm-3，平底雷管是1.461 g·cm-3，即凹底雷管和平底雷管的軸向起爆能力沒有明顯差距。

雷管； 軸向起爆能力； 升降法

1 引言

目前使用的工程雷管在中國多是凹底的，在歐洲多是平底的。兩種雷管的起爆能力曾有一些學者做過試驗，但仍存在爭議。陳福梅等認為在直接接觸的情況下，平底或凸底的雷管起爆能力比凹底的好一點[1]。凹、平底雷管的起爆機理已有過探索[2-4]，普遍認為，雷管軸向起爆能力包括三個因素，沖擊波、爆炸氣體和破片。蔡瑞嬌推導并驗證了平底雷管爆炸輸出沖擊波速度和底殼飛片速度的的計算方法[5]；郝建春等測試出了雷管破片速度的衰減曲線以及沿雷管軸向的分布曲線[6]；張卅卅等運用高速攝像技術研究8號鋁殼工業雷管軸向金屬射流的速度變化規律[7]。論文通過改變高鈍感黑索金的壓藥密度，分析鑒定鋁塊破壞情況，來探究凹、平底雷管軸向起爆能力的差異。本文提出的試驗方法對今后雷管軸向起爆能力的檢測具有一定的實用價值。

2 試驗原理及條件

運用升降法進行起爆鈍感黑索金的試驗，得出凹底雷管和平底雷管的高鈍感黑索金藥50 %起爆密度，從而對比凹底雷管和平底雷管的軸向起爆能力[8]。

2.1 試驗樣品和試驗條件

2.1.1 受測雷管

受測雷管均是8號瞬發導爆管雷管，各項參數符合《導爆管雷管》(GB19417-2003)之規定。按底部形狀分為凹底和平底兩種。

2.1.2 高鈍感黑索金藥柱制備

試驗原料：鈍化黑索金(消焰劑含量16 %)，60目篩，某化工廠；滑石粉(Mg3[Si4O10](OH)2)，600目篩，商丘市亮豐衛生用品有限公司；PVC-U阻燃絕緣電工套管(GY.205-16)，Ф 16 mm(δ 1.1 mm)，上海上豐集團。

將滑石粉和鈍化黑索金按照1∶5比例均勻混合，制成高鈍感黑索金。截取35 mm長的PVC-U管，將一端用A4紙封住，制成藥筒。稱取4.8 g高鈍感黑索金加入藥筒中，用油壓機壓制成不同密度的藥柱。

2.1.3 升降法試驗參數

本次試驗的樣本量N為30發。升降試驗以高鈍感黑索金的壓藥密度作為刺激量，經試驗考察初步確定刺激水平，見表1。

表1 升降試驗刺激水平

2.2 試驗裝置

將高鈍感黑索金藥柱放在鑒定鋁塊上，雷管直立于藥柱上。試驗裝置的示意圖如圖1所示。試驗將雷管直立于藥柱上，雷管的軸向能量輸出起主要作用，側向能量作用較小。所以高鈍感黑索金藥柱的起爆情況和鑒定鋁塊的破壞情況，表征雷管的軸向起爆能力。

1 雷管； 2 PVU-C筒；3 高鈍感黑索金； 4 鑒定鋁塊

3 結果及討論

3.1 試驗現象分析

升降試驗中藥柱被起爆和未被起爆的鑒定鋁塊分別如圖2(a)、(b)所示。

(a)藥柱被起爆

(b)藥柱未被起爆

判定高鈍感黑索金藥柱是否被完全起爆的依據是鋁塊凹坑深度和有無殘留炸藥。鋁塊凹坑較深且凹坑呈焦黑色，認定高鈍感黑索金藥柱被起爆，測試結果記為“1”，如圖2(a)所示。鋁塊凹坑深度較淺且凹坑中有炸藥殘留，認定高鈍感黑索金藥柱未被起爆，測試結果記為“0”， 如圖2(b)所示。

升降試驗的樣本量是30發,按照升降試驗有效樣本計數規則，凹底雷管的有效樣本量為30發，平底雷管的有效樣本量為29發。

3.2 炸藥密度的變化對鋁塊炸坑的影響

雷管引爆后在鋁塊上炸出凹坑。凹坑容積用120目篩過篩、洗凈、涼干的砂子填滿，刮平，倒出砂子在電子天平(精度0.001 g)上稱重。砂子松裝密度為1.3 g·cm-3。凹坑邊緣需在測量前磨去，使之和鋁塊表面平齊。高鈍感黑索金的密度與鋁塊凹坑容積的關系如圖3所示。

圖3 高鈍感黑索金密度與鋁塊凹坑容積關系

張守忠認為，猛炸藥的壓藥密度越大，越難被起爆[9]。原因有以下兩方面：一是壓藥密度越大，藥柱中的空氣間隙越少，越難形成熱點，則起爆困難；二是壓藥密度越大，雷管起爆所產生的爆轟能量在單位體積炸藥內消耗的越多，則更難起爆。而由圖3可見，隨著高鈍感黑索金壓藥密度的增大，鋁塊的凹坑容積也隨之增大，即爆炸威力增大。原因是高鈍感黑索金是由滑石粉和鈍化黑索金混合而成，壓藥密度越大，單位體積內的有效藥量越大，則越容易被起爆。

3.3 升降法試驗結果及討論

凹底和平底雷管起爆高鈍感黑索金藥柱的升降試驗結果分別見表2、表3。

表2 凹底雷管升降試驗結果

表3 平底雷管升降試驗結果

表4 計算結果

利用DMA升降法[10]計算出高鈍感黑索金50 %起爆密度x50和標準差s，計算結果見表4。

凹底雷管升降試驗步長為0.020 g·cm-3，結果標準差s為0.017 g·cm-3，相差不大；平底雷管升降試驗步長為0.020 g·cm-3，結果標準差s為0.018 1 g·cm-3，相差不大；對整體試驗結果無影響。

由表2～4可知，凹底雷管的高鈍感黑索金藥50 %起爆密度是1.449 g·cm-3，平底雷管是1.461 g·cm-3，與凹底雷管相當。原因在于雷管底部和高鈍感黑索金之間是緊貼著的，凹底雷管底部軸向的金屬射流沒有成長的空間，此種條件下對被發藥的起爆占主要作用的是下雷管底部產生的沖擊波和爆炸氣體。

4 結論

運用升降法進行試驗，得出凹底雷管和平底雷管的高鈍感黑索金藥50 %起爆密度。凹底雷管的高鈍感黑索金藥50 %起爆密度是1.449 g·cm-3，平底雷管是1.461 g·cm-3，所以在雷管底部直接接觸被發藥時，凹底雷管和平底雷管的軸向起爆能力并沒有明顯差距。

[1] 陳福梅,蔡瑞嬌.雷管底部形狀對起爆能力的影響[J].爆破器材，1981(1)：1-6.

[2] 陳福梅,蔡瑞嬌.平凹底雷管起爆機理的探討[J].爆破器材，1982(1)：1-6.

[3] ML Schimmel.Quantitative Understanding of Explosive Stimlus Transfer[J].NTRS,1973.

[4] 陳西武,秦志春,周彬,等.雷管輸出威力的動態測量法[J].爆破器材,1998(5)：24-26.

[5] 蔡瑞嬌,毛金生.平底雷管軸向起爆能力的研究[J].兵工學報，1991(2)：49-55.

[6] 郝建春，俞金良.雷管破片速度初探[J].含能材料，2004，12(1)：59-61.

[7] 張卅卅，王玉杰，任高峰，等.雷管爆炸杵體及射流傳播規律安全性研究[J].中國安全科學學報，2014，2(2)：47-51.

[8] GJB/Z377A-1994感度試驗用升降法[S].國防科學技術工業委員會，1995.

[9] 張守忠.炸藥爆炸理論[M].北京：國防工業出版社，1988.

[10]Zhao Y X,Yang B.Probabilistic measurements of the fatigue limit data from a small sampling up-and-down test method[J].International Journal of Fatigue,2008,30(12):2094-2103.

The Study on Axial Initiating Ability of Concave Bottom Detonators and Plain Bottom Detonators

SHAO Zi-hao ,MA Zhi-gang,DONG Cong-hui

( Anhui University Of Science & Technology, HuainanAnhui232001)

This paper explores the axial initiating ability of concave bottom detonators and plain bottom detonators by changing the charge density of highly insensitive RDX. The ability of initiating highly insensitive RDX of concave bottom detonators and plain bottom detonators was studied by the up-and-down test method. The results show that the greater the density of highly insensitive RDX, the greater volume of the aluminum block. Unifying the density of highly insensitive RDX, concave bottom detonators’ aluminum block volume is only a little greater than plain bottom detonators; Calculated by using DMA up-and-down test method, concave bottom detonators’ highly insensitive RDX 50 % initiating density is 1.449 g·cm-3，and plain bottom detonators’ is 1.461 g·cm-3. In a word, there is no significant difference in axial initiating capacity between concave bottom detonators and plain bottom detonators.

detonator； axial initiation capacity； the up-and-down test method

2016-08-30

邵子豪(1991-)，男，安徽淮北人，研究生，研究方向為民用爆破器材與應用，電話：13053175122。

TQ565.2

B

1671-4733(2016)05-0011-04

10.3969/j.issn.1671-4733.2016.05.004