2002年10月
October 2002
钢 铁 研 究
Research on Iron &S teel
第5期(总第128期)
N o.5 (Sum128)
爆炸焊接条件下炸药爆轰过程的分析和研究(一)
———爆轰过程的宏观特性
郑远谋
(甘肃省白银市银铝实业公司)
摘 要 研究了爆炸焊接条件下炸药爆轰的宏观过程。这个过程包括发生、发展、持续和消亡4个阶段。探讨了爆炸焊接边界效应的力学-能量原理,提出了解决此边界效应的有效措施。
关键词 爆炸焊接 炸药 爆轰 边界效应
ANA LYSIS OF EXP LODING PR OCESS IN EXP LOSIVE
WE LDING CON DITIONS
———APPARENT FEATURES OF EXP LODING PR OCESS
Zheng Y uanm ou
(S ilver and Aluminum Industry C o.,Baiyin City ,G ansu Prov.)
Synopsis This paper studies apparent features of exploding process in explosive welding con 2ditions.The exploding process consists of four steps ,i.e arising ,developing ,continuing and end 2ing.The mechanical and energy principle to cause boundary effect is discussed and then measures to overcome the effect are put forward.
K eyw ords explosive welding explosive exploding boundary effect
联系人:郑远谋,高级工程师,甘肃省(730900)白银市银铝实业公司
1 前 言
用探针法测定了炸药爆速沿爆轰方向的分
布[1]
,指出,这种分布象任何物质的运动规律一样,有一个发生、发展、持续和消亡的过程。然而,在该文的讨论中也明确地指出了现有过程缺少消亡阶段。也就是炸药在爆完的瞬间,其速度是怎样从每秒几千米突然降低到零的。这个问题是经典的和传统的爆炸物理学中至今尚未明确提出和很好解决的课题。本文在实验的基础上,试图讨论之,并以此解决爆炸焊接中的一些理论和实际问题。本文讨论的问题拟称为爆轰过程的宏观特性。2 试验方法
(1)用三合板订做药框(包括底面)和2号岩石硝铵炸药,在3mm ×500mm ×800mm 的铝板上
进行爆轰试验。试验前将铝板置于钢板之上。
(2)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接(3+20)mm ×2000mm ×2000mm 的钛-钢复合板,此
时钛板的长、宽尺寸较钢板大一点。
(3)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接几块(2+25)mm ×150mm ×600mm 的钛-钢复合板,
此时钛板和钢板的长、宽尺寸一样。
(4)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接镍-不锈钢、铝-不锈钢、铝-钢和铜-铝等复合板,测量它们的复板、基板和复合板相应位置上的厚度,并计算它们的减薄率和绘制分布曲线。
(5)用文献[2]提供的工艺和工艺参数爆炸焊接锆-2+不锈钢复合管。3 试验结果和分析
(1)用试验方法(1)获得的结果如图1所示。
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93?
图1 铝板上的爆轰试验(半幅照片)
由图可见,炸药爆炸以后,在铝板表面留下了类似
于爆炸复合材料结合区的特有的波形。这种波形
自起爆点(左上)开始沿爆轰方向逐渐增大,并在局部位置波形大小有反复。爆轰结束的位置(右端)铝板被氧化和烧伤而成了黑色。
(2)用试验方法(2)获得相应尺寸的钛-钢复合板,将钛板和钢板用尖刃工具撬开后,可见其结合面上也有波形(图2)。这种波形从起爆点开始沿爆轰方向也逐渐增大。之后,在一定范围内波形大小趋于稳定(图2中c 、d 和e 的右半部)局部位置的波形大小亦有反复。在爆轰结束的地方波形显得更大一些
。
图2 钛-钢复合板(中心起爆)的钢侧结合界面上的波形(爆轰方向自左至右)
注:距起爆中心的距离:(a )0～80mm (b )80～200mm (c )200～650mm (d )650～1000mm (e )爆轰结束附近
(3)用试验方法(3)获得的结果如图3所示。
由图可见,这4块复合板的起爆位置(左上)均未结合好,两侧、尤其是前端(右下)打伤和打裂严重。
(4)用试验方法(4)获得的结果如图4和图5
所示。由图4可见,爆炸焊接后,复板、基板和复合板的厚度都变薄了,尤其是前端、特别是爆轰结束的位置更厉害。而且,金属的强度越低和塑性越高,其变薄程度越严重。
(5)用试验方法(5)获得的结果如图6所示。由图可见,在经几次试验之后,
两半模具的内孔成图3 钛-钢复合板外部的宏观形貌
(爆轰方向自左上至右下)
?
04?
图4 几种复合板的减薄率沿爆轰方向的分布注:图(a)～(c)中的“0”表示爆轰结束位置
(a)铜-铝复合板,厚度1.2+5.0mm,图中1和2表示二次试验的
(b)1.铝-钢复合板,厚度22+40mm;2.铝-
不锈钢复合板,厚度12+18mm
(c)铜-铝复合板,厚度1.2+3.0mm,图中1～4表示4次试验的
(d)镍-不锈钢复合板,厚度2.5+10mm,图中1为镍板,2为不锈钢板,3为复合板
图5 铝-钢复合板的铝复板沿爆轰方向(a)和 垂直爆轰方向(b)上的减薄率分布曲线
注:复合板厚度1.15+40mm 2.12+30mm
了葫芦状;由此获得的锆
-2
+不锈钢复合管的外形也成了葫芦状。
由图5可见,不仅在爆轰方向上有如图4所示的变形规律,而且在垂直爆轰方向上也有类似的规律:复板的两侧边部特别是爆轰结束的位置变薄程度更严重。
减薄率的计算方法是:金属板材的原始厚度减去爆炸焊接变薄后的厚度,再除以原始厚度。各种厚度数据用相应材料的金相样品在金相工具显微镜下测量,精确度为0.001mm。
4 讨 论
4.1 炸药爆轰过程中发生、发展和持续阶段的理
论分析及实验验证
由于速度很快和强度很高,除仪器测量之外,人们看不见和摸不着炸药的爆轰过程而无法感受。但是任何物质的运动都会有其轨迹和留下痕迹,炸药的爆轰也不例外。大量的爆速沿爆轰方向的分布曲线就是其运动轨迹的记录[1]。而图1至图6即是其高速运动后在金属上留下的痕迹。由这些痕迹也能够判断炸药爆轰的全过程:发生、发展、持续和消亡。
研究了爆轰过程的微观特性。从理论分析和实验两个方面论证了爆轰波是一种具有波长、波幅和频率的波的事实。并且,由于炸药的种类不同,其爆轰后生成的爆轰波的波长、波幅和频率的大小也不同。
正因为如此,具有这种特性的炸药在与金属接触爆炸以后,其爆轰波的能量就同金属的表面、界面和底面相互作用,而生成相应的表面波形、界
?
1
4
?
图6 锆
-2
+不锈钢复合管爆炸焊接用两半模内孔(a)和该复合管外形(b)的葫芦状变形
注:爆轰方向为二半模自上而下;复合管自左至右
面波形和底面波形。由于爆轰过程在各个阶段的能量,即波长、波幅和频率大小的不同,那些波形的波长、波幅和频率大小也不同。也正因为如此,由那些表面波形、界面波形或底面波形的波长、波幅和频率的不同,就能够判断爆轰波在传播过程中的各个阶段,以及在这些阶段中的宏观特性。
如图1所示,爆轰波在铝板上传播过后留下了大小不同和类似于双金属界面波形的表面波形:起爆点上的金属表面有变化但无波形,不久出现小波形,随后波形逐渐增大直到爆轰结束。由于铝板的长度较短和药厚较小,铝板上的表面波形的波长大小尚未稳定。
图2则不同,钛-钢复合板结合区的波形,自爆轰开始后,除自小逐渐变大之外,还可辨认出波形大小基本不变的稳定阶段。
由图1和图2所显示的事实不难推论,在足够长的爆轰距离上,爆轰波有一个发生、发展和持续的过程。接触爆炸后,在金属板上和金属板内波形大小沿爆轰方向的分布,与炸药爆速大小沿爆轰方向的分布,在论证这个问题上有异曲同工之妙。
4.2 炸药爆轰过程消亡阶段的理论分析和实验
验证
由图1至图6可见,在接触爆炸的情况下,在爆轰结束位置及其附近,发现了铝板被烧伤,界面波形增大,复合板两侧和前端被打伤、打裂以及减薄率异常增大,还有复合管的外形及其相应的模具内孔的葫芦状变形等现象。与相应单金属和双金属其余位置相比,这些边部位置的严重变形和破断能够说明什么?毫无疑问,唯一地只能说明作用在这个地方的爆炸载荷要大得多。
在爆炸焊接的名词术语中,上述现象和雷管区(雷管放置位置)复合不良的现象称为“边界效应”。那么,这种效应是怎样产生的?
为了讨论这个问题,先应进行爆轰过程的力学-能量分析。
如图
7(A)所示,假设药包长度为0g,其内的炸药被雷管引爆以后,经过一段加速(0a),便以稳定速度v
d爆轰(ab),直至结束(b)。但是由于下述原因,这个速度还得沿b-c-d-e-f-g折线下降为零。
图7 接触爆炸后,沿爆轰方向金属板上
的爆速(A)和能量(B)分布示意图
在炸药爆炸后,爆轰波的运动是一种物质的运动。其速度就是爆速,其质量就是相应的那部分爆炸化学反应后而又未膨胀和处于高温高压下的爆炸产物的质量。理论上分析,这部分产物的质量和参与爆炸化学反应的那部分炸药的质量相同。炸药爆炸后的巨大能量主要地就是爆轰波提供的:
E1=
1
2
m1V d2(1)
式中 E
1———爆轰波的能量
m1———爆轰波的质量
?
2
4
?
V d———爆轰波的速度
另外,爆炸产物膨胀后,以1Π4V
d的速度紧随爆轰波运动,其能量是:
E2=1
2m2V
2
2
=1
2m2
(1
4V d
)2
=1
32m2V d
2(2)
式中 E
2———爆炸产物的能量
m
2
———爆炸产物的质量
假设m
2
=m1,则:
E2=1
32m1V d
2(3)
将上述两种能量比较一下,得:
E1ΠE2=16(4)由(4)式可知,爆轰波的能量是爆炸产物的能量的16倍。
根据上述分析和计算不难发现,爆炸焊接条件下炸药爆炸后的能量是由爆轰波和爆炸产物这两种物质的高速运动形成的(爆热对爆炸焊接没有直接贡献),并且前者比后者大得多。而非通常所认为的仅仅是由爆炸产物的膨胀产生的。
这个观点还有文献佐证。文献[3]指出,在实施爆炸成形工艺的过程中发现,被成形的板坯经受了两次加载,只是第二次的载荷小得多。文献[4]在试验中发现,在接触爆炸焊接过程中,复板通常经历二次加速过程。第二次加速虽然不明显,但普遍存在。文献[5]也报导,在测试爆炸焊接条件下复板的运动轨迹的实验中发现,这种轨迹是一条二次曲线,而非通常所认为的一次曲线。上述两次加载、二次加速和二次曲线就是由爆轰波和爆炸产物的先后运动及两次作用造成的。如是而已。由此可见,在爆炸焊接过程中,作用在复板上的能量有两个:爆轰波和爆炸产物。因此,图7(A)中的速度分布曲线还应当包括爆炸产物的,只是它滞后一些(图中未画出)。
再来讨论图7(A)中b-c-d-e-f…g折线的问题。大家知道,高速运动的物体在突然失去外部作用力后,不是突然静止下来,而是在惯性力的作用下继续向前运动一段距离。之后,在地面的摩擦力和空气阻力等反作用力的作用下向后运动更短的距离。再在第二次、第三次…反作用力的作用下,第三次、第四次…反向运动,直到作用力和反作用力相抵为零时,该物体才静止下来。
上述力学现象在自然界中屡见不鲜。汽车在变速行驶中突然刹车时,它不是突然停止,而是继续向前滑行一段距离,再倒退更短距离和前后倾动几下,最后不动了。匀速运动中的火车突然加速或减速,座位上的旅客的上身会后仰或前倾,再向相反的方向动作和恢复常态。如果车辆启动(加速)或刹车(减速)的速度足够高和强度足够大,则车上的人的后仰或前倾的次数会更多。在这种情况下,作用在公路路面和铁轨上的能量将会比车辆静止或匀速运动时大得多。高速运动的汽车突然刹车后向前滑行时,由于轮胎和路面的摩擦,而在路面上留下了两条与轮胎等宽的黑印就是证明。
再举一例。海浪拍击海岸时的能量比其在海中运动时的能量大得多。其中的原因就是高速运动的海水(物质)在遭遇海岸的阻挡时产生了多次的急速的正反运动。其实,一切高速运动的物体被突然制止时,制止物都会受到大得多的能量的作用。
图8所显示的事实又是一个例证。在爆炸焊接后,复板和基板相应位置的长度都增加了,而且在爆轰结束的位置及其附近增加得更多;同时延伸到了布药长度之外[如同图7(A)中的bc和图7 (B)中的gc]
。
图8 钢-钢复合板沿爆轰方向的伸长
率与布药长度的关系[6]
注1:1.复板,2.基板
注2:复合板尺寸(2+10)mm×1000mm×2000mm,
间隙4mm;单位面积药量2.2gΠcm2;V d=2kmΠs
根据上述分析,大概能够论证图7(A)右边折线的来历(当然,究竟会经历多少次弯折,尚可继续实验和讨论)。由此就大概能够论证速度是如此下降为零的。自然,由此也可以论证炸药的爆轰过程是如此消亡的。
在理解了如图7(A)所示的爆速分布曲线之后,便不难理解如图7(B)所示的能量分布曲线。
?
3
4
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该曲线仍包含爆轰波和爆炸产物的两部分。
同理,能够画出爆炸焊接条件下,沿平面药包的两侧(垂直爆轰方向)的爆速和能量分布曲线,如图9所示。
亦同理,可以作出金属管内炸药爆速、爆炸产物速度及其能量分布曲线,如图10所示。与图7不同的是,图10(C )中ac 段斜线还表示由于金属管内的爆炸产物不能迅速消散而逐渐积累对金属管内壁所造成的逐渐增大的压力。于是,就造成了图10(D )中对应位置上逐渐增大的能量。
文献[7]用图11
描述了金属管内炸药的爆轰
图9 接触爆炸后,沿垂直爆轰方向金属板 上的爆速(A )和能量(B )分布示意图
过程和其内的压力分布。并指出,管内最大压力处于沿爆轰方向的管长的5Π6的地方。由该图可以看出,它与图10(B )和(D )类似
。
图10
金属管内炸药爆速(A )、爆炸产物速 度(C )及其对应能量(B 、D )分布示意图
图11 金属管内炸药的爆轰过程和压力分布示意图
注:1.雷管 2.金属管 3.炸药 4.爆炸产物 5.爆炸产物膨胀前沿 6.爆轰前沿
4.3 爆炸焊接边界效应的力学-能量原理
综合图7(B )和图9(B )可以画出如图12所示的能量分布曲线。由此曲线图能够分析出爆炸焊接边界效应的力学-能量原理。
以爆炸复合板为例,如图12所示
,假设使金属板间发生焊接的能量为E 0。而在沿爆轰波传播的方向上(图中a ),在左边雷管放置位置上就少了一部分能量E 3,在右边则多了一部分能量E 4。在垂直爆轰波传播的主方向上(图中b ),其左、右两边部相应地多了能量E 5和E 6。
由爆炸焊接的基本原理和实践可知,能量少了,就焊接不上;能量多了,就会造成过大的变形或破断。如图12所示,在雷管放置位置上少了能量E 3,这是雷管区复合(焊接)不良的主要原因。图12 爆炸焊接边界效应的 力学-能量原理示意图
前端(图12a 右边)和两侧(图12b 左、右两
?
44?
边)多了能量E
4、E5和E6,这是前端和两侧边部烧伤、打裂和破断的根本原因。这些缺陷在图1
至图5中充分地显现了出来。
图6中,除了可用图11和图12来解释的复合管外形及两半模内孔的葫芦状变形之外,也可用该两图来解释的复合管的雷管区复合不良和前端打裂及破断的现象。
以上就是爆炸焊接边界效应的力学-能量原理。
应当指出,边界效应中,复层边部打裂、破断和严重的变形与两种形式的能量的特别作用有关:一
是边部材料先后经历爆轰波(V
d
)和爆炸产物(1Π4V d)的二次高能量物质的作用;二是它们对边部材料的作用是折线(b-c-d-e-f…g)地反复进行的。这两次及其反复的作用是够边部材料承受的了。
边界效应中雷管区复合不好的原因除该处理能量不足之外,还有该处间隙中的空气来不及迅速排出而影响复合过程之故。
在明确了上述边界效应的力学-能量原理之后,克服由这种效应所造成的材料缺陷的办法就跃然纸上了。
如图12所示,为了克服雷管区(复合板和复合管),可在相应位置添加高能量的附加药包、或者堆放更多的主体炸药、或者二者兼而用之。以此来补充该位置原来不足的能量。
如图12所示,为了克服前端(复合板和复合管)和两侧边部(复合板)的打伤、破断和严重变形,能够将复层的长(宽)向尺寸加大。这相对基层所加大的尺寸,以此效应作用的范围为准。
除在雷管区补充炸药能量的方法之外,简言之,如图12所示,克服边界效应的另一个方法就是将复合面积置于AB和EF之间。这种方法国内外早就使用了,至今都取得了良好的效果。只是人们可能还不知道本文所阐述的原理。4.4 卸载波
在传统的和经典的爆炸物理学中有“卸载波”一词,意在炸药爆完后从边部得以卸除爆炸载荷的波。但是,对该波产生的原因、传播的过程和影响不甚了了。在讨论本文的问题之后,能否将其与爆炸焊接边界效应(前端和两侧边部)产生的原因、过程和影响联系起来?也就是能否与本文讨论的炸药爆轰的消亡过程联系起来?
5 结 论
(1)和任何物质的运动规律一样,作为一种物质运动形式的炸药的爆轰,也有一个发生、发展、持续和消亡的过程。本文从理论分析和实验两个方面论证了这个过程。
(2)在论证这个问题之后,探讨了爆炸焊接边界效应的力学-能量原理。根据这个原理提出了克服边界效应的有效办法。
(3)炸药的爆轰具有瞬时和能量巨大两个显著的特点。本文从传统的和经典的力学原理出发研究了这种特点。并根据爆炸焊接中所观察到的许多现象的研究,提出了在传统的和经典的爆炸物理学中也许是不曾有过的一些看法、观点及结论。
参考文献
1 郑远谋.爆炸焊接条件下炸药爆速的探针法测定.工程爆破, 2001,(4):12～19
2 郑远谋.核工程用材料中管接头的爆炸焊接.原子能科学技术, 2000,34(1):49～53
3 郑哲敏.爆炸加工.北京:国防工业出版社,1981
4 中国科学院力学研究所.爆炸焊接动态参数试验报告.In:中国力学学会eds.第三届全国爆炸加工学术会议论文集.北京:中国科学院力学研究所,1978
5 陈勇富.爆炸焊接飞板运动的试验研究,1979
6 诺贝尔狄那米特公司炸药发展部.朱缠娥译.爆炸复合对基体材料性能的影响.第五届国际高能率加工会议论文集,1979
7 H ans on G,et al.Assem loly for E x plosively Bonding T ogether M etal Layers and T ubes,1974(收稿日期:2001-09-20)
“专家论坛”栏目征稿启事
《钢铁研究》杂志从2000年第一期开始增设新栏目“专家论坛”,主要报道冶金界专家学者对当今钢铁业发展动态的看法、建议、评述及当今钢铁研究的前沿技术信息、对市场的评议及钢铁业发展的方向等等,创栏以来,读者反响强烈,为继续发挥本栏目的优势,诚邀冶金界各位专家学者涌跃投稿!
《钢铁研究》编辑部
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16年济宁市爆破工程技术人员（复训）： 教学培训计划 （2016-12-13） 一、教学内容 1、爆炸与炸药的爆炸理论（二章） 2、爆破器材（三章） 3、起爆技术（四章） 4、岩土爆破理论（六章） 5、露天爆破（七章） 6、爆破安全技术和环境保护（十四章） 7、相关法律法规 1天 8、爆破安全管理和相关规定（十五章） 1天 9、复习小结 0.5天 10、考试（笔试：填空、选择、问答、计算设计题） 0.5天 二、使用教材 《爆破设计与施工》中国爆协汪旭光主编、2015版（15章、782页121.9万字） 三、教学时间:5天（40学时） 具体教学课程安排见《课程表》 四、任课教师: 尹成祥、毕延华等 五、教学目的 1、提高爆破基础理论知识和爆破设计施工技能；
2、提高爆破工程行业管理水平和法律法规意识； 3、解决爆破施工作业疑难问题，确保爆破工程施工效果和施工安全； 4、复训学习情况存档、备案，为办理个人爆破作业证件许可、审核提供依据；亦为爆破作业证件升级打基础。 六、教学要求 1、珍惜这次爆破技术人员复训学习机会 95年全国第一次举办爆破技术人员作业证： 2、严格遵守培训班各项规章制度； 3、严格遵守课堂教学纪律，按时到课； 4、认真听课，做好笔记。 编制：尹成祥 2016-12-1
第二章爆炸与炸药的基本理论 （教材10p） 第一节基本概念 一、爆炸及其分类 （一）爆炸 物质或物体在外界作用下，瞬间发生物理或化学变化，并在极短时间内放出大量能量的的现象。 如：锅炉爆炸、热水瓶爆炸、轮胎爆炸、炸药爆炸、鞭炮爆炸等。 （二）爆炸的分类 1、物理爆炸 爆炸后物质的物理状态发生变化，其内部分子结构不发生变化。 如车胎、水瓶、压力罐、雷电等 2、化学爆炸 爆炸后不但物质的物理形状发生变化，其内部分子结构也发生变化，并生成其它物质。 炸药爆炸属于化学爆炸。 3、核爆炸 由核炸药的原子核发生烈变或聚变的连锁反应，并在瞬间放出巨大能量的现象称为核爆炸。如u235，u238、氚、氘的爆炸等。 二、炸药及其爆炸特征（3个基本条件）
炸药的爆轰爆速与间隙 效应 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
炸药的爆轰、爆速与间隙效应爆轰是炸药在瞬间发生分解应应的一种特定形式，其实质是爆轰波有炸药中的传播。爆轰波是炸药爆轰时的前阵面，是带冲击波的化学应区，爆轰波是爆轰作用的激发源。爆轰的特点是： （1）化学反应区很薄，凝聚相炸药的化学反应区厚度在 0.5mm~2.5mm之间； （2）化学反应区以常速传播，该速度大于炸药中的声速。 （3）在波阵面上产生很高的温度梯度和压力梯度。 一、爆速
炸药中爆轰波传播的速度称为爆速。常用炸药的爆速在 2500m\s~7000m/s之间。影响炸药爆速的因素有： （1）药柱直径。爆速随药柱直径增大而增大，当药柱直径增大到一定值后，爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流动时即可达到理想爆速）。反之，减少药柱直径，爆速将相应降低。当药柱直径减小到定值后，爆轰波就不再能稳定传播，最终将导致熄爆，这是因为有效能量已减少到不能再到持爆轰波稳定传播。爆轰波能稳定传播的最小药柱直径称为临界直径，临界直径的爆速成称为临界爆速。 （2）炸药密度。对于单质炸药，爆速随密度的增大而增大；对于混合炸药，密度与爆速的关系比较复杂。在一定范围内，噌大密度能提高理想爆速；但超过这个范围继续增大密度，就会导致爆速下降，最终导致熄爆。
（3）炸药粒度。粒度虽不会影响炸药的理想爆速，但减小粒度一般能提高炸药的反应速度，减小反应时间和反应区厚度，从而减小临界直径，提高爆速。 （4）药柱外壳。药柱外壳不会影响炸药的理想爆速。但外壳能减小炸药的临界直径，所以当药柱直径较小，爆速距理想爆速相差较大时，增强外壳可提高爆速，其效果与加大药柱直径相同。 二、间隙效应 混合炸药细长连续药柱，通常在空气中都能正常传爆。但在炮眼内，如果药柱与炮眼孔壁间存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象。这种现象称为间隙效应(曾叫沟槽效应或管道效应)。它
炸药的爆轰、爆速与间隙效应 爆轰是炸药在瞬间发生分解应应的一种特定形式，其实质是爆轰波有炸药中的传播。爆轰波是炸药爆轰时的前阵面，是带冲击波的化学应区，爆轰波是爆轰作用的激发源。爆轰的特点是： （1）化学反应区很薄，凝聚相炸药的化学反应区厚度在0.5mm~2.5mm 之间； （2）化学反应区以常速传播，该速度大于炸药中的声速。 （3）在波阵面上产生很高的温度梯度和压力梯度。 一、爆速 炸药中爆轰波传播的速度称为爆速。常用炸药的爆速在2500m\s~7000m/s之间。影响炸药爆速的因素有： （1）药柱直径。爆速随药柱直径增大而增大，当药柱直径增大到一定值后，爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流动时即可达到理想爆速）。反之，减少药柱直径，爆速将相应降低。当药柱直径减小到定值后，爆轰波就不再能稳定传播，最终将导致熄
爆，这是因为有效能量已减少到不能再到持爆轰波稳定传播。爆轰波能稳定传播的最小药柱直径称为临界直径，临界直径的爆速成称为临界爆速。 （2）炸药密度。对于单质炸药，爆速随密度的增大而增大；对于混合炸药，密度与爆速的关系比较复杂。在一定范围内，噌大密度能提高理想爆速；但超过这个范围继续增大密度，就会导致爆速下降，最终导致熄爆。 （3）炸药粒度。粒度虽不会影响炸药的理想爆速，但减小粒度一般能提高炸药的反应速度，减小反应时间和反应区厚度，从而减小临界直径，提高爆速。 （4）药柱外壳。药柱外壳不会影响炸药的理想爆速。但外壳能减小炸药的临界直径，所以当药柱直径较小，爆速距理想爆速相差较大时，增强外壳可提高爆速，其效果与加大药柱直径相同。 二、间隙效应 混合炸药细长连续药柱，通常在空气中都能正常传爆。但在炮眼内，如果药柱与炮眼孔壁间存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为
《爆轰物理》教学大纲 课程类别：技术基础教育课 程 课程名称：爆轰物理 开课单位：环境与安全工程 系 课程编号：2080302 总学时：48学 时 学分： 3 适用专业：特种能源工程与烟火技术专业 先修课程：炸药理论、流体力学等 一、课程在教学计划中的地位和作用 《爆轰物理》属于特种能源工程与烟火技术专业重要的技术基础教育课程之一。炸药作为一种能源，具有许多独特的优点。无论在军事上还是在国民经济的许多领域中，炸药均得到广泛的使用。通过对该课程的学习可以使学生了解炸药的爆炸、炸药的起爆机理、炸药中的爆轰传播以及对周围介质做功的能力。同时炸药爆炸现象的发生，爆轰的传播规律以及爆炸效应等有关内容，是本专业学生必备的基础知识。 二、课程内容、基本要求 绪论 1.概述 2.热力学基本知识
本章主要了解爆炸现象及性质并掌握热力学的基础知识。为后述章节打下基础。 第一章炸药的爆炸 1.概述 2.炸药爆炸的特征 3.炸药的组成与爆炸分解 4.炸药的爆炸变化与炸药的分类 5.炸药的主要特性数 6.炸药爆炸对介质的作用 本章主要了解炸药爆炸的特征、对介质的作用，掌握爆热、爆温和爆容等特性数的计算与测定。 第二章炸药的起爆机理 1.概述 2.炸药的热起爆理论 3.炸药的机械作用起爆机理 4.炸药的冲击波起爆 5.炸药对静电放电的感度 本章主要要求学生了解炸药的起爆过程以及起爆能具有的各种形式，重点掌握热起爆和机械作用起爆理论。 第三章冲击波基本理论 1.概述 2.一维非定常等熵流动
3.正冲击波基本关系式 4.冲击波雨贡纽曲线及冲击波的性质 5.运动冲击波的正反射 6.运动冲击波的斜反射 7.冲击波的声学近似 本章要理解特征线的概念及冲击波雨贡纽曲线的含义，区别运动冲击波的正反射与斜反射，熟练掌握冲击波参数的计算方法。 第四章爆轰波的流体力学理论 1.概述 2.爆轰波的基本关系式 3.多方气体中的爆轰 4.爆轰波的定常结构----ZND模型 本章主要重点了解爆轰过程中炸药的化学反应和反应产物质点的运动过程以及一个复杂的爆轰过程可以用比较简单的冲击波流体力学理论而进行研究的方法，掌握根据C-J理论建立爆轰波的基本关系式，根据ZND模型研究爆轰过程的规律。 第五章爆轰波参数 1.概述 2.气相爆轰波参数 3.凝聚炸药的爆轰波参数 4.爆轰波反应区的定常解 5.爆轰波参数的实验测量 本章主要了解爆轰波参数的含义，熟练掌握爆轰波参数的计算公式。
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 矿山爆炸基本理论(标准版)
矿山爆炸基本理论(标准版)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 矿山爆破采用的是工业炸药，使其爆炸以破碎、压实、疏松被爆物体，属化学爆炸。形成化学爆炸必须同时具备四个条件：爆炸反映过程必须放出大量的热能；化学反应过程必须是高速的；化学反应过程应能生成大量的气体产物；反应能自行传播。 炸药化学反应有热分解、燃烧、爆炸、爆轰等4种基本形式。这四种基本形式之间有着密切的联系，在一定条件下可以相互转化，人们可以控制外界条件，按需要来“驾驭”炸药的化学反应。 炸药温度升高到一定温度，炸药分解反应自行加速而转为爆炸，这一温度称为爆发点，炸药分解反应开始自行加速到爆炸所经历的时间叫爆发延滞期。炸药在明火作用下发生爆炸反应的难易程度称为炸药的火焰感度。火焰感度用上限距离和下限距离表示，上限距离是利用导火索点燃装入加强帽中的0.05g炸药，100％发火的最大距离，下限距离是100％不发火的最小距离。炸药在机械撞击下能发生爆炸，其难易程度用其撞击感度表示。在机械摩擦条件下，炸药发生爆炸的难
炸药的爆轰爆速与间隙效应 爆轰是炸药在瞬间发生分解应应的一种特定形式，其实质是爆轰波有炸药中的传播。爆轰波是炸药爆轰时的前阵面，是带冲击波的化学应区，爆轰波是爆轰作用的激发源。爆轰的特点是： （1）化学反应区很薄，凝聚相炸药的化学反应区厚度在 0.5mm~2.5mr之间； 2）化学反应区以常速传播，该速度大于炸药中的声速。 3）在波阵面上产生很高的温度梯度和压力梯度
、爆速 炸药中爆轰波传播的速度称为爆速。常用炸药的爆速在 2500m\s~7000m/s之间。影响炸药爆速的因素有： （1）药柱直径。爆速随药柱直径增大而增大，当药柱直径增大到一定值后，爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流动时即可达到理想爆速）。反之，减少药柱直径，爆速将相应降低。当药柱直径减小到定值后，爆轰波就不再能稳定传播，最终将导致熄爆，这是因为有效能量已减少到不能再到持爆轰波稳定传播。爆轰波能稳定传播的最小药柱直径称为临界直径，临界直径的爆速成称为临界爆速。 （2）炸药密度。对于单质炸药，爆速随密度的增大而增大；对于混合炸药，密度与爆速的关系比较复杂。在一定范围内，噌大密度能提高理想爆速；但超过这个范围继续增大密度，就会导致爆速下降，最终导致熄爆。
（3）炸药粒度。粒度虽不会影响炸药的理想爆速，但减小粒度一般能提高炸药的反应速度，减小反应时间和反应区厚度，从而减小临界直径，提高爆速。 （4）药柱外壳。药柱外壳不会影响炸药的理想爆速。但外壳能减小炸药的临界直径，所以当药柱直径较小，爆速距理想爆速相差较大时，增强外 壳可提高爆速，其效果与加大药柱直径相同。 二、间隙效应 混合炸药细长连续药柱，通常在空气中都能正常传爆。但在炮眼内，如果药柱与炮眼孔壁间存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象。这种现象称为间隙效应（曾叫沟槽效应或管道效应）。它不仅降低了爆破效果，而且在瓦斯矿井中进行爆破时，若炸药发生燃烧，就有引发事故的可能。
Ξ塑料粘结炸药的感度测试方法及钝感机理的讨论 胡庆贤 (中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳 621900) 摘要:报道了用不同的撞击装置测试塑料粘结炸药撞击感度的结果,并对炸药的钝感机理进行了讨论。 关键词:炸药;撞击感度;机理 中图分类号:TQ 560.71 文献标识码:A 文章编号:100727812(2002)0120057202 引 言 通常人们用落锤仪测试炸药在固定落高下的爆炸概率或50%爆炸特性落高来评价炸药的撞击感度,测试炸药的爆炸概率,多使用由击柱、击柱套和底座组成的限制型撞击装置(以下简称标准撞击装置),受试炸药被限制在上、下击柱和击柱套之间。我国多使用这种撞击装置。而美国洛斯2阿拉莫斯国家科学实验室(LANL )、劳伦斯?利物莫尔实验室(LLNL )则是使用非限制型撞击装置——12型撞击装置,测试炸药50%爆炸特性落高,试样放置在砂纸上。采用不同的撞击装置进行试验,可模拟炸药在不同的状态下对撞击的敏感程度。用上述两种撞击装置测试塑料粘结炸药的方法,已有大量的报道,但所测炸药的配方有较大不同。用标准撞击装置测试的炸药中除粘结剂外,使用了石蜡、石墨、硬脂酸、氮化硼、二硫化钼等钝感剂,而用12型撞击装置测试的炸药多含有较多的粘结剂而不含上述的钝感剂,由于用上述不同的撞击装置测试同一种炸药的数据尚少,对同一种炸药,由一种撞击装置测试的结果,难以估计用另一种撞击装置测试的结果。本文报道了用标准撞击装置和非限制型撞击装置测试几种塑料粘结炸药的感度测试结果,并对炸药的钝感机理进行了讨论。 1 实验方法 测试炸药的爆炸概率,按国家军用标准规定进行。试验条件为:锤重10000±10g ,落高250±1mm ,药量50±1m g 。 测试炸药的50%爆炸特性落高按文献[1]的方法进行。判爆标准采用了美国军标中规定的用声音判爆的方法。 试样的爆炸声用CH 11型电容传声器、FDC -2A 型传声放大器和N J -1型电平记录仪测定。电容传声器放在高1m 、距声源1m 的位置上。当试样的撞击声压级大于落锤从最高落高“空打”的撞击噪声时,判为爆炸。否则,为不爆炸。 表1 几种塑料粘结炸药的感度测试结果试样名称 配 方爆炸率 %H SD c m ΡJO 29159 HM X +粘结剂+钝感剂1526.6±0.15EH FW HM X +F 2311+W 040.3±0.09CR 45 TA TB +RDX +粘结剂+钝感剂871.5±0.18 TH 4748TA TB +HM X +粘结剂+钝感剂089.1±0.13 M T 24TA TB +HM X +粘结剂 089.7±0.11JB 29014TA TB +粘结剂 0>1402 实验结果与讨论 1)用上述撞击装置测试的几种塑料粘结炸药的感度结果如表1所示。由表1可见,用击柱、击柱套、底座组成的撞击装置测试塑料粘结炸药的爆炸百分数,与非限制型撞击装置测试炸药50%爆炸特性落高的 结果并不完全一致。特别是以HM X 等高感度炸药为基、其含量在95%以上,仅含少量粘结剂和钝感剂的炸药如EH FW 炸药,用标准撞击装置测其爆炸百分数,其撞击感度可达到TN T 的水平(爆炸百分数4%～8%),甚至为零。但用非限制型撞击装置测试50%爆炸特性落高,则感度较高。表明这些75 第1期 2002年火炸药学报Ξ:2001-08-09
第一章 本章小结 本章集中介绍了与炸药爆炸相关的一些基本概念、基本理论和基本实验，这些内容是后续章节的基础。现将其中的要点归纳如下： 1.炸药发生化学变化的三种基本形式，炸药爆炸的三要素，炸药的分类。炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药和炸药爆炸的概念。 2.炸药氧平衡的概念极其计算方法。爆热、爆温、爆容、爆炸压力的概念。 3.波、横波、纵波、音波、压缩波、稀疏波、冲击波的概念。冲击波的基本特性。 4.爆轰波、爆轰压力、爆轰温度的概念和爆轰波的结构。凝聚炸药的爆轰反应机理。 5.炸药的使用感度、危险感度、热感度、爆发点、机械感度、撞击感度、摩擦感度、起爆感度和雷管感度的概念。炸药的物理状态和装药条件对炸药感度的影响。 6.炸药的热点起爆理论，爆炸物直接作用于炸药的起爆机理。 7.炸药的爆速、影响爆速的主要因素、爆速的测定方法。作功能力、猛度、殉爆距离的概念及其试验测定方法。炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、最佳密度、临界密度的概念。 8.沟槽效应，产生沟槽效应的机理，消除沟槽效应的措施。 9.聚能效应及其应用。 复习题 1.计算硝化甘油和梯恩梯的氧平衡。 2.在铵油炸药中（硝酸铵与柴油的混合炸药），假如 4%木粉作疏松剂，试按零氧平衡设计炸药配方。 3?已知凝聚炸药的绝热指数 K值一般取为3,试推导计算凝聚炸药爆轰波参数
的方程式。 4?已测得某种岩石铵梯炸药的密度 0 1.0g/cm，爆速D=3750m/s。经计算得到其爆温 T b 2592 C。试求这种炸药的其余各项爆轰波参数u H、P H、 H、c H和T H。 5?如果采用理想气体状态方程来计算爆炸压力P，则存在关系P 0(K 1)Q v。试证明：爆轰压力近似等于爆炸压力的2倍。 6?试推导实验测定炸药爆速的导爆索法中计算爆速的公式。 3
高能炸药性能 ——理解有限长度反应区的效应 John B. Bdzil, Tariq D. Aslam, Rudolph Henninger, and James J. Quirk 高能炸药（即能量密度极高的炸药）的作用是驱动核武器初级的内爆。这要求高能炸药的爆炸行为要很精确。因此，精确预测各种条件下能量的释放过程是我们认证核武库中核武器的安定性、可靠性和性能时面临的一个重要问题。本文总结了在研究高能炸药性能问题方面的进展：在复杂的三维几何形状中预测高能炸药的爆轰结果。同时我们也简要介绍了对炸药安定性（意外点火）和可靠性（能重复响应规定的刺激信号）问题的研究工作。 炸药属于易燃物，被称为含能材料，也就是说，它是燃料和氧化剂以分子形式混合的物质。这类材料对燃烧提供全程支持，其中包括普通燃烧，如火柴头的燃烧。普通燃烧是一个耦合的物理化学过程，在此过程中，有一个将未燃烧的含能材料与已燃烧的含能材料相隔离的燃烧界面，该界面以波的形式穿过样品。放热化学反应开始于火柴头的表面，并燃烧外层材料。释放的热量通过热传导传给相邻未反应的材料层，直到第二层材料点火燃烧，这种一层接一层的燃烧过程，一直持续到整个样品都燃烧完。燃烧波的传播速度相对较低，这是由两层之间能量的传输速率和各层的局部放热化学反应速率决定的。 炸药的燃烧方式却大不相同，它进行的是称之为爆轰的非常高速的燃烧。与普通燃烧波一样，爆轰波从材料的化学反应中获得能量，但其能量的传播方式不是热传导，而是高速压缩波，或冲击波。高压爆轰波在材料中以超音速传播，将材料转化成高温高压的气体产物，该产物能以惊人的速度做机械功。图1为冲击压缩形成爆轰波的过程，在冲击波后跟随着一个自持的Zeldovich-von Neumann-Doring(ZND)爆轰反应区。炸药所能释放的能量多少取决于其能量密度和爆轰波速度。固体高能炸药（如核武器中所使用的高能炸药）的爆轰速度约为8,000 m/s，是炸药中声速的3倍；其释放的能量密度高达5MJ/kg；其初始物质密度约为2,000 kg/m3。上述三个值的乘积为一个巨大的功率密度值：80,000,000 MJ/m2s或8×109 W/cm2。作为比较，爆轰在100 cm2表面积上的产生的功率水平相当于整个美国发电能力的全部功率水平！正是固体炸药这种极快的能量释放速率，使它具有非常独特的用处。 传统的武器编码长期使用简单的Champman-Jouguet(CJ)模型来计算高能炸药的性
第１期曾代朋等：超压爆轰产物冲击绝热线的实验研究７７ ＤＧ０１Ａ、ＰＥＩＸ－９４０４炸药超压爆轰状态与实验符合很好。本工作采用高速扫描相机测量冲击波在样品中的走时，通过对比法研究炸药超压爆轰产物的冲击绝热线。 ２实验方法 超压爆轰产物雨贡纽曲线的测量技术与一般材 料的雨贡纽曲线测量技术相类似。如图１所示，用 直径１００ｍｍ的平面波透镜起爆ＪＯ－９１５９炸药，驱 动铜飞片，经一定空腔加速后撞击铝基板。在铝基 板下面分别安装直径２０ｍｍ、厚度５ｍｍ的炸药试 样和铝标准试样，用有机玻璃闪光隙技术，通过高速 相机测量冲击波在炸药试样中的传播时间，从而得 到超压爆轰波的传播速度，同样可以得到铝的冲击 波速度。每发实验在垂直于光测线的直径方向，对 称安装６对光纤探针，以监测飞片的击靶速度。利 用以上实验获得的数据和铝的雨贡纽参数，可以计 算出炸药的冲击状态参数（粒子速度和压力）。改变铜飞片速度，可以得到不同的冲击状态，从而得到不同压力下一组炸药超压爆轰冲击状态数据，进而得到冲击波速度（“。）随粒子速度（“。）变化的雨贡纽关图１超压爆轰雨贡纽实验装置示意图Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｆｏｒ Ｈｕｇｏｎｉｏｔｍｅａｓｕｒｉｎｇ 系或雨贡纽曲线。实验中铜飞片的厚度分别为１．０ｍｍ和１．５ｍｍ，Ｊ０－９１５９炸药的厚度分别为３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ和６０ｍｍ，通过采用飞片厚度和Ｊ０－－９１５９炸药厚度的不同组合，分别使入射到ＪＢ－９０１４试样中的冲击压力在４０ＧＰａ至６０ＧＰａ区间分布。 实验中所用的ＪＢ－９０１４炸药试样是一种以超细ＴＡＴＢ为主要成分的钝感高聚物粘结炸药［７］，另外还含有少量的粘接剂，进行雨贡纽测试的样品密度为１．８９８ｇ／ｃｍ３。 雨贡纽实验所采用的试样尺寸为２０ｍｍ×５ｍｍ。侧向尺寸应选得足够大，以确保一维波效应。５ｍｍ厚的样品足够获得所需精度，但不能超过飞板后部入射的稀疏波的追赶厚度。雨贡纽数据由对比方法获得∞］。炸药样品沿铝标准试样固定在５１Ｔｉｍ厚的铝基板上。压力由炸药驱动的铜飞板碰撞基板产生，入射压力的大小由飞片的撞靶速度决定。入射冲击波经过基板后，激发基板与光探板之间的气隙发光，再经过样品激发样品与光探板之间的气隙发光，由扫描相机记录冲击波到达基板背面和样品后端面的时间，由样品的厚度可以求得冲击波在样品中的传播速度，通过冲击波守恒关系式即可得到超压爆轰产物的冲击绝热线。 ３实验结果处理与分析 以０５１１—０２实验为例，说明对实验结果的处理过程。相机设置的扫描速度为７．５ｋｍ／ｓ，对装置底部的扫描波形如图２所示，对其进行计算机读数处理，处理结果见图３。样品的边缘由于边侧稀疏的作用，冲击波速度降低，曲线两侧翘起，因此去掉这部分，并把冲击波到达炸药试样和铝标准试样背面的扫描线与冲击波到达基板背面的扫描线位置进行对比，得到冲击波经过ＪＢ－９０１４炸药样品的时间为５７７弘ｓ，经过ＬＹｌ２铝标准样品的时间为５９７弘ｓ，如图３所示。根据样品厚度，得到炸药试样中的冲击波速度Ｄ。为８．３７５ｋｍ／ｓ，铝标准试样中的冲击波速度Ｄ。为８．６６５ｋｍ／ｓ。再由ＬＹｌ２铝标准试样的雨贡纽关系，按以下方法计算出炸药试样中冲击波后的粒子速度。 当冲击波到达基板与炸药试样的界面时，在炸药中入射一个冲击波，并产生反射波，反射波是冲击波还是稀疏波则根据炸药反应后产物的波阻抗所决定。图４是图解过程，ＯＢ线的斜率为ＪＤ。，Ｄｔ，ＯＡ线 的斜率为ＩＤ。：Ｄ。，夕（“）ｌｉｎｅ是ＬＹｌ２铝标准试样在ｐ－ｕ平面上的雨贡纽线，２Ｓ２Ｒ线为其反演线。ＯＢ与
3.8 聚能效应 3.8.1 聚能效应的基本现象 20世纪50年代以来，各国学者都在探求爆炸产物的有效利用问题。与前面介绍的爆炸作用不同，聚能效应是通过利用特殊形状的装药来达到提高其局部爆炸破坏作用的目的。 随着测试手段的科学化和现代化，瞬时高压作功的物理过程能够得以揭示，炸药爆炸的聚能效应也就逐渐得到了广泛的应用。目前，聚能装药在战时被广泛应用于各种穿甲、破甲雷弹及战时破坏作业（如大型桥梁、建筑物的破坏）；在平时用于快速切割金属（如打捞沉船等）、在硬土或冻土中快速穿孔、破碎孤石（悬石和危石）、在抢险救灾中快速清除障碍物（陆上或水中障碍物，如楼房、桥梁、树木等）、利用线性聚能装药拆除大型钢结构建筑物、桥梁以及切割贵重石材等。 根据爆轰产物沿其外法线方向散射这一基本规律，在装药底部或一侧予留空穴（如锥形、半球形、线形、抛物形、双曲线形等），或再加药型罩并取适当炸高（从聚能药包的底面（即药型罩底面）到穿孔目的物间的距离），爆炸时，由于空穴的存在，从而产生冲击、高压、碰撞、高密度、高速运动的气体流或金属流（带金属罩时），就可使爆炸能量沿轴线方向向外射出较高能量密度的聚能流，并集中到一定方向上发挥作用。这种利用装药一端（侧）的空穴使爆轰产物聚集、增加能量密度、以提高局部破坏作用的现象称为聚能现象，其效应称为聚能效应或空心效应，又称诺尔曼效应。能形成聚能流的装药称为聚能装药，其装置为聚能装置。 聚能效应是外部装药爆炸直接作用的一种特殊情况（非接触爆破），其作用在于使爆炸能在一定的方向集中起来，从而使爆炸的局部破坏效应增强。其主要特点是：装药底部（或一侧）有空穴；装药底面（或一侧）与目标间有一最有利距离；破甲能力很强。有空穴是其基本特点，也是形成聚能效应的基本条件。 聚能装药爆炸后，具有高温、高压的爆轰产物沿装药表面法线方向迅速散射时，在空穴影响下，必然在空穴前方汇集于一点（线性装药汇集成一线），此点（线）处的爆轰产物密度可增大数倍，速度可达每秒万米以上，温度可达数千摄氏度，压力可达几十兆帕。若空穴外壳采用金属药型罩，则会形成密度更大、压力更高的射流。在这种高温高压高速射流作用下，目标可视作流体，对目标具有很大的穿透能力，达到穿孔或切割的目的。 不同的装药形式具有不同的破坏效果。对于普通无空穴的园柱体装药，爆炸后爆轰产物近似沿装药表面法线方向散射，其速度一般为每秒数千、压力数量级一般为1×104MPa；当装药一端制成锥形空穴起爆后，爆轰产物质点以一定速度沿近似垂直于锥形空穴表面的方向向药柱轴线汇聚，使能量集中，此处聚能流速度高达每秒万米以上，密度比普通装药大4~5倍，高压的爆轰产物在沿轴线汇聚时，形成更高的压力区，比普通装药高10余倍，这种高压迫使爆轰产物向周围低压区膨胀，使能量分散。 由于上述两个因素的综合作用，气流不能无限地集中，而在离药柱端面某一距离处达到最大的集中，以后又迅速飞散开了。也就是气流在聚能过程中，动能（约占总能量的1/4）是能够集中的，而位能（约占3/4）不但不能集中，反而起飞散作用。如果设法把能量尽可能转化成动能形式，就能进一步提高能量的集中程度。提高的方法是在空穴内表面嵌装一个形状相同的药型罩。这种装药形式的爆轰产物在推动罩壁向轴线运动过程中，将能量传递给金属罩。由于金属罩的可压缩性很小，因此内能增加很少，能量的极大部分表现为动能形式，这样就可避免由于高压膨胀引起的能量分散而使能量更加集中，形成一束速度和动能比气体射流更高的金属射流。研究表明，由于金属流速度高，直径小，金属呈热塑状态，密度远比
文件编号：TP-AR-L2956 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 炸药的爆轰、爆速与间隙效应(正式版)
炸药的爆轰、爆速与间隙效应(正式 版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 爆轰是炸药在瞬间发生分解应应的一种特定形 式，其实质是爆轰波有炸药中的传播。爆轰波是炸药 爆轰时的前阵面，是带冲击波的化学应区，爆轰波是 爆轰作用的激发源。爆轰的特点是： （1）化学反应区很薄，凝聚相炸药的化学反应 区厚度在0.5mm~2.5mm之间； （2）化学反应区以常速传播，该速度大于炸药 中的声速。
（3）在波阵面上产生很高的温度梯度和压力梯度。 一、爆速 炸药中爆轰波传播的速度称为爆速。常用炸药的爆速在2500m\s~7000m/s之间。影响炸药爆速的因素有： （1）药柱直径。爆速随药柱直径增大而增大，当药柱直径增大到一定值后，爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流动时即可达到理想爆速）。反之，减少药柱直径，爆速将相应降低。当药柱直径减小到定值后，爆轰波就不再能稳
A爆破技术员应知应会的基本原理 一、岩石炸药单耗确定原理和方法 1岩石炸药单耗确定之经验法 2岩石炸药单耗确定之类比法 爆破各种岩石的单位炸药消耗量K值表
3、岩石炸药单耗确定之爆破漏斗试验法 最小抵抗线原理：药包爆炸时，爆破作用首先沿着阻力最小的地方，使岩（土）产生破坏，隆起鼓包或抛掷出去，这就是作为爆破理论基础的“最小抵抗线原理”。 药包在有限介质内爆破后，在临空一面的表面上会出现一个爆破坑，一部分炸碎的土石被抛至坑外，一部分仍落在坑底。由于爆破坑形状似漏斗，称为爆破漏斗。若在倾斜边界条件下，则会形成卧置的椭圆锥体如图2.6.14 当地面坡度等于零时，爆破漏斗成为倒置的圆锥体（图2.6.15）。mDl称为可见的爆破漏斗，其体积V mDl与爆破漏斗V mOl之比的百分数E0，称为平坦地形的抛掷率；r0（漏斗口半径）与W（最小抵抗线）的比值n称为平地爆破作用指数。 当r0=W时，n=1，称为标准抛掷爆破。在水平边界条件下，其抛掷率E=27%。标准抛掷漏斗的顶部夹角为直角。 当r0>W，则n>1，称为加强抛掷爆破。抛掷率>27%。
漏斗顶部夹角大于90°。 当r0 1 发动机爆震 1.1 爆震产生原理及特征 爆震是发动机运行时一种不正常燃烧的现象。发动机正常燃烧时，火花塞接到ECU 的点火信号后,对可燃混合气进行点火，火焰从火焰核心（离火花塞近的可燃混合气）以30～40m/s 的速度，向四周的未燃烧的混合气区传播，使燃烧室内混合气循序燃烧，直至结束。汽油机发生爆震时，在汽油机燃烧室内火焰传播过程中，远离火花塞的未燃混合气（末端混合气），被已燃混合气的膨胀所压缩，此处的局部温度由于热辐射作用而超过燃料的自燃温度，从而产生自发反应，形成一个或多个火焰核心，这时末端混合气在正常火焰传播到以前先行发火燃烧。这种自行发火燃烧会发出极强的火光，燃烧温度常在4 000 ℃以上，火焰传播速度达200 ～1 000 m/s 以上，比正常燃烧的火焰传播速度高数倍甚至数十倍。当正常燃烧和爆震两个方向相反的燃烧压力波相遇时，会产生剧烈的气体震动，并发出特有的金属撞击声，所以称为“爆震”。 轻微的爆震无法被人的感官所察觉，在此我们称它为‘无感爆震’，因此当你能感觉得到引擎爆震所产生的噪音和震动时，这时的爆震情况已经严重得超乎你的想象，我们称它为“有感爆震”。生有感爆震时，发动机有哒哒的金属敲击发动机缸体的声音，而且发动机各部件温度急剧上升，油耗增大，发动机和车身能感到震动。 至今人们对爆震的具体的产生机理还没能彻底掌握。目前大家普遍接受的有两种理论，即自燃(auto ignition)理论和爆燃(detonation)理论。下面具体阐述： 自燃理论最早在1919年由H．R．Richardo提出，这种理论认为爆震是因为气缸中远离火花塞的一部分混合气自发燃烧引起的，这部分混合气又称末端混合气。当末端混合气的温度和压力超过自燃点时，这部分混合气将自发燃烧，从而产生强烈的压力波，高频压力波向外传播而导致气缸壁尖锐的敲击声。这种理论也是目前已被广为接受。 另一种理论为爆燃理论。对预混合气的燃烧，火焰在传播过程中受到周围条件的限制，突然产生高压和高速传播的现象，火焰前峰从火花塞到气缸壁加速传播，即正常的火焰前峰由于冲击波的高压提供的能量，从亚音速转变为超音速传播，燃烧反应异常猛烈，并产生强烈的冲击波，冲击波在气缸壁之间来回反射。碰撞压力虽然持续时间短但是幅值大，从而产生尖锐的敲击声。这种理论1963年由S．Curry提出的。 爆震是指点火燃烧中本应逐渐燃烧的部分可燃混合汽突然自燃的现象。点火预提前角过大时，活塞还在压缩混合汽的过程中，混合汽已全部燃烧。压力急剧增大作用于迎面而来的活塞上，阻止活塞继续向上运动，特别是刚点燃的混合汽受到上行活塞的剧烈压缩后，使未燃烧的那部分混合汽温度升高，便会突然形成全部爆炸式的燃烧，学名称其为爆震或爆燃。爆震使发动机汽缸内发出尖锐的金属敲击声，这种钝击声音如果持续较长时间，会使发动机功率降低，燃料消耗增大，发动机过热和排气冒烟，严重时造成发动机损伤。汽油机燃烧的特点是燃烧室内有明显的火焰前锋在传播。燃烧产物的膨胀使火焰前锋急速地向前推移，致使未然混合汽受到强烈的压缩和热辐射，使距离火焰核心较远处的混合汽温度急剧地升高甚至超过燃料的自燃温度，造成这部分混合汽的着火延迟时间极大地缩短。这就促使火焰前锋到达以前，远端的混合汽已经自燃着火了，在燃烧室内形成新的火焰核心(发火点在2个以上)，这样的燃烧与正常情况完全不同。正常燃 内部编号：AN-QP-HT176 版本/ 修改状态：01 / 00 When Carrying Out Various Production T asks, We Should Constantly Improve Product Quality, Ensure Safe Production, Conduct Economic Accounting At The Same Time, And Win More Business Opportunities By Reducing Product Cost, So As T o Realize The Overall Management Of Safe Production. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 炸药的爆轰、爆速与间隙效应通用范 本 炸药的爆轰、爆速与间隙效应通用范本 使用指引：本安全管理文件可用于贯彻执行各项生产任务时，不断提高产品质量，保证安全生产，同时进行经济核算，通过降低产品成本来赢得更多商业机会，最终实现对安全生产工作全面管理。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 爆轰是炸药在瞬间发生分解应应的一种特定形式，其实质是爆轰波有炸药中的传播。爆轰波是炸药爆轰时的前阵面，是带冲击波的化学应区，爆轰波是爆轰作用的激发源。爆轰的特点是： （1）化学反应区很薄，凝聚相炸药的化学反应区厚度在0.5mm~2.5mm之间； （2）化学反应区以常速传播，该速度大于炸药中的声速。 （3）在波阵面上产生很高的温度梯度和压力梯度。 一、爆速 炸药中爆轰波传播的速度称为爆速。常用炸药的爆速在2500m\s~7000m/s之间。影响炸药爆速的因素有： （1）药柱直径。爆速随药柱直径增大而增大，当药柱直径增大到一定值后，爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流动时即可达到理想爆速）。反之，减少药柱直径，爆速将相应降低。当药柱直径减小到定值后，爆轰波就不再能稳定传播，最终 2002年10月 October 2002 钢 铁 研 究 Research on Iron &S teel 第5期(总第128期) N o.5 (Sum128) 爆炸焊接条件下炸药爆轰过程的分析和研究(一) ———爆轰过程的宏观特性 郑远谋 (甘肃省白银市银铝实业公司) 摘 要 研究了爆炸焊接条件下炸药爆轰的宏观过程。这个过程包括发生、发展、持续和消亡4个阶段。探讨了爆炸焊接边界效应的力学-能量原理,提出了解决此边界效应的有效措施。 关键词 爆炸焊接 炸药 爆轰 边界效应 ANA LYSIS OF EXP LODING PR OCESS IN EXP LOSIVE WE LDING CON DITIONS ———APPARENT FEATURES OF EXP LODING PR OCESS Zheng Y uanm ou (S ilver and Aluminum Industry C o.,Baiyin City ,G ansu Prov.) Synopsis This paper studies apparent features of exploding process in explosive welding con 2ditions.The exploding process consists of four steps ,i.e arising ,developing ,continuing and end 2ing.The mechanical and energy principle to cause boundary effect is discussed and then measures to overcome the effect are put forward. K eyw ords explosive welding explosive exploding boundary effect 联系人:郑远谋,高级工程师,甘肃省(730900)白银市银铝实业公司 1 前 言 用探针法测定了炸药爆速沿爆轰方向的分 布[1] ,指出,这种分布象任何物质的运动规律一样,有一个发生、发展、持续和消亡的过程。然而,在该文的讨论中也明确地指出了现有过程缺少消亡阶段。也就是炸药在爆完的瞬间,其速度是怎样从每秒几千米突然降低到零的。这个问题是经典的和传统的爆炸物理学中至今尚未明确提出和很好解决的课题。本文在实验的基础上,试图讨论之,并以此解决爆炸焊接中的一些理论和实际问题。本文讨论的问题拟称为爆轰过程的宏观特性。2 试验方法 (1)用三合板订做药框(包括底面)和2号岩石硝铵炸药,在3mm ×500mm ×800mm 的铝板上 进行爆轰试验。试验前将铝板置于钢板之上。 (2)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接(3+20)mm ×2000mm ×2000mm 的钛-钢复合板,此 时钛板的长、宽尺寸较钢板大一点。 (3)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接几块(2+25)mm ×150mm ×600mm 的钛-钢复合板, 此时钛板和钢板的长、宽尺寸一样。 (4)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接镍-不锈钢、铝-不锈钢、铝-钢和铜-铝等复合板,测量它们的复板、基板和复合板相应位置上的厚度,并计算它们的减薄率和绘制分布曲线。 (5)用文献[2]提供的工艺和工艺参数爆炸焊接锆-2+不锈钢复合管。3 试验结果和分析 (1)用试验方法(1)获得的结果如图1所示。 ? 93? ( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 矿山爆炸基本理论(新编版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process 矿山爆炸基本理论(新编版) 矿山爆破采用的是工业炸药，使其爆炸以破碎、压实、疏松被爆物体，属化学爆炸。形成化学爆炸必须同时具备四个条件：爆炸反映过程必须放出大量的热能；化学反应过程必须是高速的；化学反应过程应能生成大量的气体产物；反应能自行传播。 炸药化学反应有热分解、燃烧、爆炸、爆轰等4种基本形式。这四种基本形式之间有着密切的联系，在一定条件下可以相互转化，人们可以控制外界条件，按需要来“驾驭”炸药的化学反应。 炸药温度升高到一定温度，炸药分解反应自行加速而转为爆炸，这一温度称为爆发点，炸药分解反应开始自行加速到爆炸所经历的时间叫爆发延滞期。炸药在明火作用下发生爆炸反应的难易程度称为炸药的火焰感度。火焰感度用上限距离和下限距离表示，上限距离是利用导火索点燃装入加强帽中的0.05g炸药，100％发火的最大距离，下限距离是100％不发火的最小距离。炸药在机械撞击下能发 生爆炸，其难易程度用其撞击感度表示。在机械摩擦条件下，炸药发生爆炸的难易程度称为摩擦感度。一种炸药在其它炸药爆炸作用下引起爆炸的难易程度称为炸药的爆轰感度。炸药在静电火花作用下发生爆炸的难易程度叫炸药的静电感度。炸药的物理状态与晶体形态、装药密度、炸药结晶的大小、温度、惰性杂质的掺入与否等多种因素对炸药的感度都会有一定的影响。 一般炸药由C、H、O、N等四种元素组成。爆炸后，这几种元素重新组合，生成CO2、H2O、N2，没有多余的氧元素将氮氧化，也不会因氧元素不够而生成CO时，这种炸药爆炸时放热量最大，称为零氧平衡。炸药爆炸后，有多余的氧将氮氧化出现氮氧化合物时，称为正氧平衡，氧元素不够而出现CO时，称负氧平衡。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd. 工业炸药专用术语 一般术语 001 冲击波shock wave 在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升然后缓慢下降特征的一种高强度压力波。 002 空气冲击波air blast;air concussion 在空气中传播的冲击波。 003 空气冲击波集中air blast focusing 由于声波从空气返回到地面的折射作用，而在地表小范围内形成的声能量的集中。这常常发生在特定的气象条件下，如逆温现象。 004 C-J面C-J plane；Chapman-Jouguet plane 在C-J假设的模型中，爆轰化学反应区的末端面。 005 爆炸状态explosion state 爆炸时爆轰区后面与压力和温度有关的物理条件。 006 爆炸效应explosion effect 炸药爆炸施于物体荷载使之破坏的效果。包括爆炸冲击波的作用效果和爆生气体在高温下的膨胀效果。前者称为炸药的动效应；后者称为炸药的静效应。两者构成了炸药的爆炸威力。 007 爆轰压力detonation pressure 炸药爆轰时爆轰波阵面中，C-J面中所测得的压力。 008 爆炸压力explosion pressure；borehole pressure 又称“炮孔压力”，爆轰气体产物膨胀作用在孔壁上的压力。 009 爆速detonation velocity 爆轰波沿炸药装药传播的速度，通常以km/s或m/s表示之。一种炸药的爆速取决于其类型、密度、粒度、直径、包装、约束条件和起爆性能。爆速可在约束或非约束条件下测出。低威力炸药的爆速介于1500～2500m／s，高威力炸药的爆速介于2500～7000m／s。 010 炸药燃烧combustion of explosives 炸药不仅能爆炸，而且在一定条件下，绝大多数炸药都能够稳定地燃烧而不爆炸。当然，炸药燃烧，经过一段时间后转化为爆炸的现象也是可能的。因起爆条件不良而造成的炸药燃烧，对于有大量可燃气体存在的井下煤矿是很危险的。 011 (绝对)体积威力(absolute)bulk strength，ABS；(absolute)volume strength，A VS 指单位体积炸药的作功能力，单位为MJ／m3。 012 (绝对)质量威力(absolute)mass strength，AMS 单位质量炸药的作功能力，单位为MJ／kg。爆震现象
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