ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА. 1.1 Общие сведения о взрывчатых веществах

1.1 Общие сведения о взрывчатых веществах

Взрывчатые вещества представляют собой индивидуальные соединения или смеси, способные к быстрому, самораспространяющемуся химическому превращению (взрыву) с образованием большого количества газов и тепла. ВВ могут быть твердыми, жидкими и газо-образными.

Для взрыва характерны:

Большая скорость химического превращения (до 8–9 км/с);

Экзотермичность реакции (порядка 4180–7520 кДж/кг);

Образование большого количества газообразных продуктов (300-1000 л/кг);

Самораспространение реакции.

Невыполнение хотя бы одного из указанных условий исключает протекание взрыва.

Быстрое образование больших объемов газов и нагрев последних за счет теплоты реакций до высоких температур обусловливает внезапное развитие в месте взрыва больших давлений. Энергия сжатых газообразных продуктов взрыва является источником механической работы при различных видах применения взрывчатых веществ. В отли-чие от сгорания обычных топлив реакция взрыва ВВ протекает без участия кислорода воздуха и вследствие больших скоростей процесса позволяет получить в небольшом объеме огромные мощности.

Так, сгорание 1 кг угля требует около 11 м 3 воздуха, при этом выделяется приблизительно 33440 кДж. Сгорание (взрыв) 1 кг гексогена, занимающего объем 0,65 л, происходит за 0,00001 с и сопровождается выделением 5680 кДж, что соответствует мощности 500 млн кВт.

Такое химическое превращение называют взрывчатым превращением (взрывом). В нем всегда наблюдается две стадии:

Первая – превращение скрытой химической энергии в энергию сжатого газа;

Вторая – расширение образовавшихся газообразных продуктов, которые и совершают работу.

По механизму распространения и по скорости протекания химической реакции различают два вида взрывчатого превращения: горение и взрыв (детонация).

Горение – относительно медленный процесс. Передача тепла идет от более прогретого слоя в глубину к менее прогретому слою путем теплопроводности. Скорость горения зависит от условий, при которых протекает химическая реакция. Например, при повышении давления скорость горения увеличивается. В некоторых случаях горение может перейти во взрыв.

Взрыв – скоротечный процесс, протекающий со скоростью до
9 км/с. Энергия при взрыве передается образующейся ударной волной – областью сильно сжатого вещества (волной сжатия).

Механизм взрыва можно представить следующим образом. Взрывчатое превращение, возбужденное в первом слое ВВ посторонним возбудителем, резко сжимает второй (последующий) слой, то есть образует в нем ударную волну. Последняя вызывает взрывчатое превращение в этом слое. Затем ударная волна достигает третьего слоя и также возбуждает в нем взрывчатые превращения, затем – четвертого и т.д. В процессе распространения энергия ударной волны уменьшается, это выражается в уменьшении силы сжатия от слоя к слою. Когда сжатие будет недостаточным, взрыв перейдет в горение. Однако возможен и другой случай. Энергия, выделяющаяся в результате взрывчатого превращения в очередном слое, достаточна для компенсации потери энергии в ударной волне при прохождении этого слоя. В таком случае взрыв переходит в детонацию.

Детонация – частный случай взрыва, протекающего с постоянной скоростью (скоростью распространения ударной волны) для данного вещества. Детонация не зависит от внешних условий, и ее скорость распространения является важным параметром взрывчатого вещества. Вид взрывчатого превращения заданного ВВ зависит от свойства вещества и от внешних условий. Например, взрывчатое вещество тротил в обычных условиях горит, если же он находится в закрытом объеме, то горение может перейти во взрыв и детонацию. Порох на открытом воздухе горит, но если зажечь пороховую пыль, то она может сдетонировать. Поэтому, независимо от назначения взрывчатых веществ и их чувствительности к различным импульсам, с ними следует обращаться осторожно, с обязательным выполнением требований техники безопасности.

Глава 2

Общие сведения о взрывчатых веществах и

термохимия взрывных процессов

В хозяйственной деятельности людей мы часто встречаемся с взрывными явлениями (взрывами).

В широком смысле слова «взрывом» называется процесс весьма быстрого физического и химического превращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую работу.

К примерам взрыва можно отнести:

• 
  взрыв сосуда, работающего под высоким давлением (паровой котел, химический сосуд, топливный бак);
• 
  взрыв проводника при коротком замыкании им мощного источника электроэнергии;
• 
  соударение тел, движущихся с большими скоростями;
• 
  искровой разряд (молния при грозе);
• 
  извержение вулкана;
• 
  ядерный взрыв;
• 
  взрыв различных веществ (газов, жидкостей, твердых веществ).

В приведенных примерах весьма быстрым превращениям подвергаются различные системы: перегретая вода (или другая жидкость), металлический проводник, токопроводящий слой воздуха, расплавленная масса недр земли, заряд радиоактивных веществ, химические вещества. Все эти системы к моменту взрыва имели определенный запас энергии различного вида: тепловой, электрической, химической, ядерной, кинетической (соударение движущихся тел). Выделение энергии или ее преобразование из одного вида в другой приводит к весьма быстрым изменениям состояния системы, в результате чего она совершает работу.

Мы будем изучать взрывы особых веществ, которые широко применяются в народно-хозяйственной деятельности. Точнее сказать, «взрыв» в процессе изучения мы будем рассматривать как основное свойство изучаемых нами веществ – промышленных взрывчатых веществ.

Применительно к ВВ (в частности к ПВВ) под взрывом следует понимать процесс чрезвычайно быстрого (мгновенного) химического превращения вещества, в результате которого его химическая энергия переходит в энергию сильно сжатых и нагревных газов, совершающих работу при своем расширении.

Приведенное определение дает три характерные особенности «взрыва»:

• 
  большая скорость химического превращения;
• 
  образование газообразных продуктов химического разложения вещества – сильно сжатых и нагретых газов, играющих роль «рабочего тела»;
• 
  экзотермичность реакции.

Все три перечисленные особенности играют роль главных факторов и являются обязательными условиями взрыва. Отсутствие хотя бы одного из них приводит к обычным химическим реакциям, в результате которых превращение веществ не носит характера взрывного процесса.

Рассмотрим факторы, определяющие взрыв более подробно.

Экзотермичность реакции является важнейшим условием взрыва. Это объясняется тем, что взрыв ПВВ возбуждается под действием внешнего источника, имеющего незначительный запас энергии. Этой энергии достаточно лишь для того, чтобы вызвать реакцию взрывчатого превращения небольшой массы ВВ, находящейся в точке, на линии или плоскости инициирования. В дальнейшем процесс взрыва распространяется по массе ВВ самопроизвольно от слоя к слою (послойно) и поддерживается за счет энергии, выделяющейся в предыдущем слое. Количество выделяющегося тепла, в конечном счете, определяет не только возможность самораспространения процесса взрыва, но и его полезное действие, то есть работоспособность продуктов взрыва, так как начальная энергия рабочего тела (газов) полностью определяется тепловым эффектом химической реакции «взрыва».

Большая скорость распространения реакции взрывчатого превращения является его характерной особенностью. Процесс взрыва некоторых ВВ происходит настолько быстро, что создается впечатление, что реакция разложения происходит мгновенно. Однако это не так. Скорость распространения взрыва ВВ хотя и является большой, но имеет конечное значение (максимальная скорость распространения взрыва ПВВ не превышает 9000 м/с).

Наличие сильно сжатых и нагретых до высокой температуры газообразных продуктов также является одним из основных условий взрыва. Резко расширяясь, сжатые газы производят удар по окружающей среде, возбуждая в ней ударную волну, которая совершает запланированную работу. Таким образом, скачок (перепад) давлений на границе раздела взрывчатого вещества и окружающей среды, возникающий в начальный момент, является весьма характерным признаком взрыва. Если при реакции химического превращения газообразные продукты не образуются (т.е нет рабочего тела), процесс реакции не является взрывным, хотя продукты реакции могут иметь высокую температуру, не обладая другими свойствами, они не могут создать скачка давлений и, следовательно, не могут совершить работу.

Обязательность наличия всех трех рассмотренных факторов в явлении взрыва проиллюстрируем на некоторых примерах.

Пример 1 Горение угля:

С + О 2 = СО 2 + 420 (кДж).

При горении выделяется тепло (наличие экзотермичности) и образуются газы (есть рабочее тело). Однако реакция горения идет медленно. Поэтому процесс не является взрывчатым (нет большей скорости химического превращения).

Пример 2 Горение термита:

2 Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2 Fe +830 (кДж).

Реакция протекает весьма интенсивно и сопровождается большим количеством выделившегося тепла (энергии). Однако, образовавшиеся продукты реакции (шлаки) не являются газообразными продуктами, хотя и имеют большую температуру (около 3000 о С). Реакция не является взрывом (нет рабочего тела).

Пример 3 Взрывчатое превращение тротила:

С 6 Н 2 (NO 2) 3 СН 3 =2СО+1,2СО 2 +3,8С+0,6Н 2 +1,6Н 2 О+

1,4N 2 +0,2 NH 3 +905 (кДж).

Пример 4 Взрывчатое разложение нитроглицерина:

С 3 Н 5 (NO 3) 3 = 3СО 2 +5 Н 2 О + 1,5N 2 + Q (кДж).

Эти реакции протекают весьма быстро, выделяется теплота (реакции экзотермичны), газообразные продукты взрыва, расширяясь, совершают работу. Реакции носит взрывной характер.

Необходимо иметь в виду, что приведенные основные факторы, определяющие взрыв, следует рассматривать не изолированно, а в тесной взаимосвязи как между собой и с условиями протекания процесса. В одних условиях реакция химического разложения может протекать спокойно, в других – носить взрывной характер. В качестве примера можно привести реакцию горения метана:

СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О + 892 (кДж).

Если горение метана происходит небольшими порциями и его взаимодействие с кислородом воздуха осуществляется по фиксированной контактной поверхности, реакция носит характер устойчивого горения (есть экзотермичность, есть газообразование, нет большой скорости процесса – нет взрыва). Если же метан предварительно смешать с кислородом в значительном объеме и возбудить горение, скорость реакции значительно увеличится и процесс может стать взрывным.

Следует заметить, что большая скорость и экзотермичность процесса создает впечатление о том, что ВВ обладают чрезвычайно большим запасом энергии. Однако, это не так. Как следует из данных, приведенных в таблице 2.1, по теплосодержанию (количество тепла, выделившееся при взрыве 1 кг вещества) некоторые горючие вещества намного превосходят ВВ.

Таблица 2.1- Теплосодержание некоторых веществ

Отличие процесса взрыва от обычных химических реакций заключается в большей объемной концентрации выделяющейся энергии. У некоторых ВВ процесс взрыва происходит настолько быстро, что вся выделившаяся энергия в первый момент сконцентрирована практически в начальном объеме, занимаемом ВВ. Достичь такой концентрации энергии при реакциях другого рода, например, от сжигания бензина в автомобильных двигателях, невозможно.

Создаваемые при взрыве большие объемные концентрации энергии приводят к образованию удельных потоков энергии (удельным потоком энергии называется количество энергии, передаваемое через единицу площади в единицу времени, размерность в Вт /м 2) большой интенсивности, что и предопределяет большую разрушающую способность взрыва.

2.1. Классификация взрывных процессов

На характер протекания взрывного процесса и его конечный результат определяющее влияние оказывают следующие факторы:

• 
  природа ВВ, т.е его физико-химические свойства;
• 
  условия возбуждения химической реакции;
• 
  условия, при которых реакция происходит.

Совместное влияние этих факторов предопределяет не только скорость распространения реакции по массе ВВ, но и сам механизм химической реакции разложения в каждом реагирующем слое. Если, например, поджечь кусочек тротила, то на открытом воздухе он будет медленно гореть «коптящим» пламенем, при этом скорость горения не превосходит нескольких долей сантиметра в секунду. Выделяющаяся энергия будет расходоваться на нагревание воздуха и других тел, находящихся рядом. Если реакцию разложения такого куска тротила возбудить действием капсюля-детонатора, то взрыв произойдет в течение нескольких десятков микросекунд, при этом продукты взрыва проведут резкий удар по воздуху и окружающим телам, возбуждая в них ударную волну и произведя работу. Энергия, выделяющаяся при взрыве, будет расходоваться на совершение работы формоизменения, разрушения и отбрасывания окружающей среды (камень, руда и т.д.).

Общим в обоих рассмотренных примерах является то, что химическое разложение по массе (объему) тротила происходит последовательно от одного слоя к другому. Однако, скорость распространения реагирующего слоя и сам механизм разложения частиц тротила в реагирующем слое в каждом случае будут совершенно различными. Характер протекания процессов, происходящих в реагирующем слое ВВ, определяет, в конечном счете, и скорость распространения реакции. Однако, справедливо и обратное утверждение: по скорости распространения химической реакции можно судить и о ее механизме. Это обстоятельство и позволило положить скорость реакции взрывчатого превращения в основу классификации взрывных процессов. По величине скорости распространения реакции и ее зависимости от условий взрывные процессы подразделяются на следующие основные виды: горение, взрыв (собственно взрыв) и детонацию .

Процессы горения протекают сравнительно медленно (от 10 -3 до 10 м/с), при этом скорость горения существенно зависит от внешнего давления. Чем больше давление в окружающей среде, тем больше скорость горения. На открытом воздухе горение протекает спокойно. В ограниченном объеме процесс горения ускоряется и становится более энергичным, что приводит к быстрому нарастанию давления газообразных продуктов. В таком случае газообразные продукты горения приобретают способность производить работу метания. Горение является характерным видом взрывчатого превращения порохов и ракетных топлив.

Собственно взрыв по сравнению с горением представляет собой качественно иную форму распространения процесса. Отличительными чертами взрыва являются: резкий скачок давления в месте взрыва, переменная скорость распространения процесса, измеряемая тысячами метрами в секунду и сравнительно мало зависящая от внешних условий. Характер действия взрыва – резкий удар газов по окружающей среде, вызывающий дробление и сильные деформации предметов, находящихся вблизи места взрыва. Процесс взрыва существенно отличается от горения по характеру своего распространения. Если при горении энергия от реагирующего слоя к соседнему невозбужденному слою ВВ передается путем теплопроводности, диффузии и излучения, то при взрыве энергия передается путем сжатия вещества ударной волной.

Детонация представляет собой стационарную форму процесса взрыва. Скорость детонации в процессе взрыва, происходящего в заданных условиях, не изменяется и является важнейшей константой данного ВВ. В условиях детонации достигается максимальное «разрушающее» действие взрыва. Механизм возбуждения реакции взрывчатого превращения при детонации такой же, как и при собственно взрыве, то есть передача энергии от слоя к слою осуществляется в виде ударной волны.

Взрыв занимает промежуточное положение между горением и детонацией. Хотя механизм передачи энергии при взрыве такой же, как и при детонации, все же пренебречь процессами передачи энергии в виде теплопроводности, излучения, диффузии, конвенции нельзя. Вот почему взрыв иногда рассматривают как нестационарный, объединяющий совокупность эффектов горения, детонации, расширения газообразных продуктов и других физических процессов. Для одного и того же ВВ в одних условиях реакцию взрывчатого превращения можно классифицировать как интенсивное горение (порох в стволе орудия). В других условиях процесс взрывчатого превращения этого же ВВ происходит в виде взрыва или даже детонации (например, взрыв того же пороха в шпуре). И хотя при взрыве или детонации присутствуют процессы, свойственные горению, их влияние на общий механизм взрывчатого разложения оказывается незначительным.

2.2. Классификация взрывчатых веществ

В настоящее время известно огромное число химических веществ, способных к реакциям взрывного разложения, их количество постоянно увеличивается. По своему составу, физико-химическим свойствам, по способности к возбуждению в них реакций взрыва и по ее распространению эти вещества существенно отличаются друг от друга. Для удобства изучения ВВ их объединяют в те или иные группы по различным признакам. Мы остановимся на трех основных признаках классификации:

• 
  по составу;
• 
  по назначению;
• 
  по восприимчивости к взрывному превращению (взрывоопасности).

По составу все ВВ подразделяются на однородные взрывчатые химические соединения и взрывчатые смеси.

Взрывчатые химические соединения представляют собой неустойчивые химические системы, способные под влиянием внешних воздействий к быстрым экзотермическим превращениям, в результате которых происходит полный разрыв внутримолекулярных связей и последующая рекомбинация свободных атомов, ионов, группы атомов в термодинамически устойчивые продукты (газы). Большинство ВВ этой группы представляют собой кислородсодержащие органические соединения, а их химическая реакция разложения является реакцией полного и частичного внутримолекулярного окисления. Примерами таких ПВВ могут служить тротил и нитроглицерин (как составные части ПВВ). Однако есть и другие взрывчатые соединения (азид свинца, Рb(N 3 ) 2 ), не содержащие кислорода, способные к экзотермическим реакциям химического разложения при взрыве.

Взрывчатые смеси представляют собой системы, состоящие, по крайней мере, из двух химически не связанных между собой компонентов. Обычно один из компонентов смеси представляет собой вещество, относительно богатое кислородом (окислитель), а второй компонент – горючее вещество, совсем не содержащее кислорода, либо содержащее его в количествах, недостаточных для полного внутримолекулярного окисления. К первым – можно отнести дымный порох, эмульсионные ВВ, ко вторым – аммотол, гранулиты и др.

Необходимо отметить, что есть так называемая промежуточная группа взрывчатых смесей:

• 
  вещества одинаковой природы (взрывчатые химические соединения) с различным содержанием активного кислорода (тротил, гексоген).
• 
  взрывчатое химическое соединение в инертном наполнителе (динамит).

Взрывчатые смеси (как и взрывчатые химические соединения) могут находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях.

По назначению взрывчатые вещества подразделяются на четыре основные группы:

• 
  инициирующие ВВ;
• 
  бризантные ВВ (в том числе класс промышленных ВВ);
• 
  метательные ВВ (пороха и топлива);
• 
  пиротехнические составы (в том числе и ПВВ, дымный порох и другие воспламенители).

Отличительной особенностью ИВВ является их высокая чувствительность к внешним воздействиям (удар, накол, электричество, луч огня), взрываться в ничтожно малых количествах и вызывать взрывчатое превращение других ВВ намного менее чувствительных.

Бризантные ВВ обладают большим запасом энергии, менее чувствительны к воздействию начальных импульсов.

Основным видом химического разложения ИВВ и БрВВ является детонация.

Характерным признаком (видом) химического разложения метательных ВВ является горение. Для пиротехнических составов – основным видом реакции взрывного превращения является также горение, хотя некоторые из них способны к реакции взрыва. Большинство пиротехнических составов представляют собой смеси (механические) горючих и окислителей с различными цементирующими и специальными добавками, создающими определенный эффект.

По восприимчивости к взрывчатому превращению взрывчатые вещества подразделяются на:

• 
  первичные;
• 
  вторичные;
• 
  третичные.

К категории первичных относятся инициирующие ВВ. К категории вторичных относятся бризантные ВВ. Их детонацию возбудить труднее, чем у ИВВ, они менее опасны в обращениях, хотя и являются более мощными. Детонация БВВ (вторичных) возбуждается взрывом инициирующих средств.

К категории третичных относятся ВВ со слабо выраженными взрывчатыми свойствами. Типичными представителями третичных ВВ можно считать аммиачную селитру и эмульсию окислителя в горючем (эмульсионные ВВ). Третичные ВВ практически безопасны в обращении, в них весьма трудно возбудить реакцию разложения. Часто эти вещества относятся к категории невзрывчатых. Однако полное пренебрежение к их взрывчатым свойствам может привести к трагическим последствиям. При смешении третичных ВВ с горючими или при добавке сенсибилизаторов их взрывоопасность повышается.

2.3. Общие сведения о детонации, особенности

детонации промышленных ВВ

Согласно гидродинамической теории детонацией считают перемещение по ВВ зоны химического превращения, ведомой ударной волной постоянной амплитуды. Амплитуда и скорость перемещения ударной волны постоянные, так как диссипативные потери, сопровождающие ударное сжатие вещества, компенсируются тепловой реакцией превращения ВВ. В этом одно из главных отличий волны детонации от ударной волны, распространение которой в химически неактивных материалах сопровождается спадом скорости и параметров волны (затухание).

Детонация различных твердых взрывчатых веществ протекает со скоростями от 1500 до 8500 м/с.

Основной характеристикой детонации ВВ является скорость детонации, т.е скорость распространения по ВВ детонационной волны. Благодаря очень быстрой скорости распространения детонационной волны по заряду ВВ изменения его параметров [давления (Р ), температуры (Т ), объема (V )] во фронте волны происходят скачкообразно, как и в ударной волне.

Схема изменения параметров (Р,Т,V ) при детонации твердого ВВ приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- Схема изменения параметров при детонации твердых ВВ

Давление (Р ) скачкообразно возрастает на фронте ударной волны, а затем в зоне химической реакции начинает постепенно падать. Температура Т так же скачкообразно возрастает. но в меньшей мере, чем Р , а затем по мере химического превращения ВВ несколько возрастает. Объем V , занимаемый ВВ, благодаря высокому давлению уменьшается и остается практически неизменным до конца превращения ВВ в продукты детонации.

Гидродинамическая теория детонации (русский ученый В.А. Михальсон (1890), англ. ученый физик Д. Чепмен, франц. ученый физик Э.Жуге), основанная на теории ударной волны (Ю.Б.Харитон, Я.Б.Зельдович, Л.Д.Ландау), дает возможность, пользуясь данными о теплоте превращения ВВ и о свойствах продуктов детонации (средняя молекулярная масса, теплоемкость и др.), установить математическую зависимость между скоростью детонации, скоростью движения продуктов взрыва, объемом и температурой продуктов детонации.

Для установления этих зависимостей используют общепринятые уравнения, выражающие законы сохранения вещества, количества движения и энергии при переходе от исходного ВВ к его продуктам детонации, а также так называемое уравнение Жуге и уравнение состояния продуктов детонации, выражающее зависимость между основными характеристиками продуктов взрыва. Согласно уравнению Жуге при установившемся процессе скорость детонации D равна сумме скорости движения продуктов детонации за фронтом  и скорости звука с в продуктах детонации:

D =  +с. (2.1)

Для продуктов детонации «газов», имеющих сравнительно небольшое давление, применяют общеизвестное уравнение состояния идеальных газов:

PV=RT , (2.2)

Где P – давление,

V – удельный объем,

R – газовая постоянная,

Т – температура.

Для продуктов детонации конденсированных ВВ Л.Д. Ландау и К.П. Станюковичем было выведено уравнение состояния:

PV n =const , (2.3)

Где P и V - давление и объем продуктов взрыва в момент их образования;

n = 3 - показатель степени в уравнении состояния для конденсированных ВВ (показатель политропы) при плотности ВВ >1.

Скорость детонации по гидродинамической теории

, (2.4)

Где - теплота взрывчатого превращения.

Однако получаемые по этому выражению значения
всегда завышены, даже с учетом переменного, зависящего от плотности ВВ, значения «n ». Тем не менее, для ряда оценок полезно пользоваться подобной зависимостью в общем виде:

D = ƒ (p о )
, (2.5)

Где p о – плотность ВВ.

Для приближенных оценок скорости детонации нового вещества (если нет возможности экспериментального определения ее) можно пользоваться следующим отношением:

, (2.6)

Где индекс «х » относится к неизвестному (новому веществу), а «ЭТ » - к эталонному с известной скоростью детонации при равных плотностях и предполагаемых близких значениях политропы (n ).

Таким образом, скорость детонации зависит от трех основных характеристик ВВ: теплоты его взрыва, плотности и состава продуктов взрыва (через «n » и «М * »).

Превращение ВВ в форме детонации является наиболее желательным, так как оно обеспечивает значительную скорость химического превращения и создает наибольшие давление и плотность продуктов взрыва. Данное положение может быть соблюдено при условии, сформулированном Ю.Б.Харитоном:

   , (2.7)

Где  - длительность химического превращения ВВ;

 - время разбрасывания исходного ВВ.

Ю.Б.Харитон ввел понятие критического диаметра, величина которого является одной из важнейших характеристик ВВ. Соотношение времени реакции и времени разброса позволяет дать правильное объяснение наличия для каждого ВВ критического или предельного диаметра.

Если принять скорость звука в продуктах взрыва через «с» , а диаметр заряда через «d», то время разбрасывания вещества приблизительно можно определить из выражения

. (2.8)

Учитывая, что условием возможности прохождения детонации  >, можно записать >, откуда критический диаметр, т.е. наименьший диаметр, при котором еще может протекать устойчивая детонация ВВ, будет равняться:

d кр =с. (2.9)

Из данного выражения следует, что любой фактор, увеличивающий время разбрасывания вещества, должен способствовать детонации (оболочка, увеличение диаметра). Также будут действовать факторы, ускоряющие процесс химического превращения ВВ в детонационной волне (введение высокоактивных ВВ – мощных и восприимчивых).

Экспериментальные измерения показывают асимптотический характер возрастания скорости детонации с увеличением диаметра заряда. Начиная с предельного диаметра заряда d пр , при дальнейшем его увеличении скорость практически не возрастает (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Зависимость скорости детонации D от диаметра заряда d з :

D И -идеальная скорость детонации; d кр –критический диаметр; d пр – предельный диаметр.

Критические геометрические характеристики заряда зависят также от плотности ВВ и его однородности. Для индивидуальных ВВ с увеличением плотности уменьшается d кр , вплоть до области, близкой к плотности монокристалла, где, как показал А.Я.Апин, может наблюдаться некоторое увеличение d кр (например для тротила).

Если диаметр заряда ВВ значительно выше критического, то повышение плотности ВВ приводит к увеличению скорости детонации, достигающей предела при максимально возможной плотности ВВ.

Для аммиачно-селитренных ВВ критические диаметры сравнительно велики. В обычно применяемых зарядах влияние плотности имеет двойственный характер –увеличение плотности вначале приводит к повышению скорости детонации (D ), а затем при дальнейшем увеличении плотности скорость детонации начинает падать и может наступить затухание детонации. Для каждого аммиачно-селитринного ВВ, в зависимости от условий его применения, существует своя «критическая» плотность. Критической называют ту максимальную плотность, при которой (в данных условиях) еще возможна устойчивая детонация ВВ. При небольшом повышении плотности «заряда» выше критической детонация затухает.

Критическая плотность (p кр ) (точки максимума на кривой D= ( о ) ) не является константой того или иного промышленного ВВ, определяемой его химическим составом. Она меняется с изменением физических характеристик ВВ (размеров частиц, равномерности распределения частиц компонентов в массе вещества), поперечных размеров зарядов, наличием и свойствами оболочки заряда.

Исходя из данных представлений, вторичные ВВ делятся на две большие группы. Для ВВ 1-го типа, к которым относятся в основном мощные мономолекулярные ВВ (тротил, гексоген и др.), критический диаметр стационарной детонации уменьшается с увеличением плотности ВВ. Для ВВ 2-го типа, наоборот, критический диаметр увеличивается при уменьшении пористости (увеличении плотности) ВВ. Представителями этой группы являются, например, аммиачная селитра, перхлорат аммония, и ряд смесевых промышленных ВВ: АСДТ (аммиачная селитра + +диз. топливо); эмульсионные ВВ и др.

Для ВВ 1-го типа скорость детонации D цилиндрического заряда диаметром d монотонно растет при увеличении плотности  о взрывчатого вещества. Для ВВ 2-го типа скорость детонации сначала растет при уменьшении пористости ВВ, достигает максимума, а затем уменьшается, вплоть до прекращения детонации при так называемой критической плотности. Немонотонное поведение зависимости D= ( о ) для смесевых (промышленных) ВВ связывается с затруднительной фильтрацией взрывных газов, поглощением энергии детонационной волны инертными добавками, многостадийностью взрывного превращения отдельных компонентов, неполным перемешиванием продуктов взрыва компонентов и рядом других факторов.

Считается, что при уменьшении пористости ВВ скорость детонации сначала растет за счет увеличения удельной энергии взрыва Q V , так как D ~
, а затем по указанным выше причинам уменьшается.

2.4. Основные характеристики ВВ.

Чувствительность ВВ

С момента появления ВВ установлена их высокая опасность при механических и тепловых воздействиях (удар, трение, вибрация, нагрев). Способность ВВ взрываться при механических воздействиях определяли как чувствительность к механическим воздействиям, а способность ВВ взрываться при тепловом воздействии определяли как чувствительность к тепловым воздействиям (тепловому импульсу). Интенсивность воздействия, или, как говорят, величина минимального начального импульса, необходимого для возбуждения реакции взрывчатого разложения, для различных ВВ может быть различной и зависит от их чувствительности к тому или иному виду импульса.

Для оценки безопасности производства, транспортирования и хранения промышленных ВВ большое значение приобретает их чувствительность к внешним воздействиям.

Существуют различные физические модели возникновения и развития взрыва при локальных внешних воздействиях (ударе, трении). В учении о чувствительности ВВ получили распространение две концепции о причинах возникновения взрыва при механических воздействиях – тепловая и нетепловая. О причинах возникновения взрыва при тепловом воздействии (нагреве) все однозначно и понятно.

Согласно нетепловой теории – к возбуждению взрыва приводит деформация молекул и разрушение внутримолекулярных связей вследствие приложения к веществу некоторых критических давлений всестороннего сжатия или сдвиговых напряжений. В соответствии с тепловой теорией возникновения взрыва энергия механического воздействия диссипирует (рассеивается) в виде тепла, приводящего к разогреву и воспламенению ВВ. В создании представлений о тепловой природе чувствительности ВВ большое влияние оказали идеи и методы теории теплового взрыва, разработанной академиками Н.Н.Семеновым, Ю.Б. Харитоном и Я.Б.Зельдовичем, Д.А.Франк-Каменецким, А.Г.Мержановым.

Поскольку скорость термического разложения ВВ, определяющая возможность протекания реакции по механизму теплового взрыва, является экспоненциальной функцией температуры (закон Аррениуса: k=k о e - Е/RT), то становится понятным, почему не общее количество диссипируемого тепла, а его распределение по объему ВВ должно играть решающую роль в процессах инициирования взрыва. В этой связи представляется закономерным то обстоятельство, что различные пути, по которым механическая энергия превращается в тепло, неравноценны между собой. Эти представления явились отправной точкой для создания локально-тепловой (очаговой) теории инициирования взрыва. (Н.А.Холево, К.К.Андреев, Ф.А.Баум и др.).

Согласно очаговой теории возбуждения взрываэнергия механического воздействия диссипирует не равномерно по всему объему ВВ, а локализируется в отдельных участках, являющихся, как правило, физическими и механическими неоднородностями взрывчатого вещества. Температура таких участков («горячих точек») намного превышает температуру окружающего однородного тела (вещества).

Каковы же причины появления очага разогрева при механическом воздействии на ВВ? Можно считать, что внутреннее трение является основным источником разогрева вязкопластичных тел, обладающих однородной физической структурой. Высокотемпературные очаги разогрева в жидких ВВ при ударно-механических воздействиях в основном связаны с адиабатическим сжатием и разогревом газа или паров ВВ в небольших пузырьках, рассеянных по объему жидкого ВВ.

Каков же размер горячих точек? Предельный размер горячих точек, способных привести к взрыву ВВ при механических воздействиях, составляет 10 -3 – 10 -5 см, необходимое повышение температуры в очагах достигается 400-600 К, а длительность разогрева колеблется от 10 -4 до 10 -6 с.

Л.Г.Болховитинов сделал вывод о наличии минимального размера пузырька, который способен схлопываться адиабатически (без теплообмена с окружающей средой). Для типичных условий механического удара его величина составляет порядка 10 -2 см. Кинокадры схлопывания воздушной полости представлены на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 - Этапы схлопывания пузырьков при сжатии

Отчего зависит чувствительность ВВ и какие факторы влияют на ее величину?

К числу таких факторов можно отнести физическое состояние, температуру и плотность вещества, а так -же наличие примесей во взрывчатом веществе. С повышением температуры ВВ его чувствительность к удару (трению) возрастает. Однако столь очевидный постулат не всегда однозначен на практике. В качестве доказательства этого всегда приводится пример, когда заряды аммиачной селитры с добавлением мазута (3 %) и песка (5%), в середину которых помещали стальные пластины, взрывались от прострела пулей при обычной температуре, но не взрывались в этих же условиях при предварительном нагреве заряда до 60 0 С. С.М.Муратов указывал, что в данном примере не учтен фактор изменения физического состояния заряда при изменении температуры и, что особенно важно, – условия межграничного трения между движущимся предметом и зарядом ВВ. Влияние температуры часто нивелируется другими факторами, связанными с температурой.

Увеличение плотности ВВ обычно снижает чувствительность к удару (трению).

Чувствительность ВВ можно целенаправленно регулировать введением добавок. Для снижения чувствительности ВВ вводят флегматизаторы, для увеличения – сенсибилизаторы.

В практике работ часто можно встретиться с такими сенсибилизирующими добавками – песок, мелкие частицы породы, металлическая стружка, частицы стекла.

Тротил, дающий в чистом виде при испытании на чувствительность к удару 4-12 % взрывов, при введении в него 0,25 % песка дает 29 % взрывов, а при введении 5 % песка – 100 % взрывов. Сенсибилизирующее влияние примесей объясняется тем, что включение твердых веществ в ВВ способствует при ударе концентрации энергии на твердых частицах и их острых гранях и облегчает условия создания локальных «горячих очагов».

Вещества с твердостью, меньшей твердости частиц ВВ, смягчают удар, создают возможность свободного движения частиц ВВ и тем самым снижают вероятность концентрации энергии в отдельных «точках». В качестве флегматизаторов обычно используют легкоплавкие вещества, маслянистые жидкости, обладающие хорошей обволакивающей способностью, высокими теплоемкостями: парафин, церезин, вазелин, различные масла. Флегматизатором ВВ является также вода.

2.5. Практическая оценка чувствительности ВВ

Для практической оценки (определения) параметров чувствительности существуют различные методы.

2.5.1. Чувствительность ВВ к тепловому

воздействию (импульсу)

Минимальная температура, при которой в течение условно заданного отрезка времени теплоприход становится больше теплоотвода и химическая реакция вследствие самоускорения принимает характер взрывчатого превращения, называется температурой вспышки.

Температура вспышки зависит от условий испытания ВВ – величины навески, конструкции прибора и скорости нагрева, поэтому условия испытания должны быть строго регламентированы.

Промежуток времени от начала нагревания при заданной температуре до момента возникновения вспышки называют периодом задержки вспышки.

Задержка вспышки бывает тем меньше, чем выше температура, действию которой подвергается вещество.

Для определения температуры вспышки, характеризующей чувствительность ВВ к нагреву, используют прибор «для определения температуры вспышки» (навеска ВВ-0,05 г, минимальная температура, при которой вспышка происходит через 5 мин., после помещения ВВ в нагретую баню).

Температура вспышки составляет для

Более полно чувствительность ВВ к нагреву характеризует кривая, показывающая зависимость

Т всп = ƒ(τ зад).

а в

Рисунок 2.4 - Зависимость времени задержки вспышки (τ зад) от температуры нагрева (о С ) – график «а », и также зависимость в логарифмической форме (координатах Аррениуса) lgτ зад - ƒ(1/Т, К) – график «в ».

2.5.2. Чувствительность к огню

(воспламеняемость)

Промышленные ВВ испытывают на восприимчивость от луча огня огнепроводного шнура. Для этого 1 г ПВВ помещают в пробирку, укрепленную на штативе. В пробирку вводят конец ОША, чтобы он находился на расстоянии 1 см от ВВ. При сгорании шнура луч пламени, воздействуя на ВВ, может вызвать его воспламенение. На взрывных работах применяются только те ВВ, которые в 6 параллельных определениях не дают ни одной вспышки или взрыва. Не выдерживающие такое испытание ВВ, например порох, используют на взрывных работах только в исключительных случаях.

В другом варианте испытания определяют максимальное расстояние, при котором еще воспламеняется ВВ.

С тех пор как изобрели порох не прекращается мировая гонка за самую мощную взрывчатку. Актуально это и сегодня, несмотря на появление ядерного оружия.

Гексоген – взрывоопасное лекарство

Еще в 1899 году для лечения воспаления в мочевых путях немецкий химик Ганс Геннинг запатентировал лекарство гексоген – аналог известного уротропина. Но вскоре медики потеряли к нему интерес из-за побочной интоксикации. Только через тридцать лет выяснилось, что гексоген оказался мощнейшим взрывчатым веществом, причем, более разрушительным, чем тротил. Килограммовая взрывчатка гексогена произведет такие же разрушения, как и 1.25 килограмм тротила.

Специалисты-пиротехники в основном характеризуют взрывчатые вещества фугасностью и бризантностью. В первом случае говорят об объеме газа, выделенного при взрыве. Мол, чем он больше, тем мощнее фугасность. Бризантность, в свою очередь, зависит уже от скорости образования газов и показывает, как взрывчатка может дробить окружающие материалы.

10 грамм гексогена при взрыве выделяют 480 кубических сантиметров газа, тогда как тротил – 285 кубических сантиметров. Иными словами, гексаген в 1.7 мощнее тротила по фугасности и динамичнее в 1,26 раза по бризантности.

Однако в СМИ чаще всего использует некий усредненный показатель. Например, атомный заряд «Малыш», сброшенный 6 августа 1945 года на японский город Хиросима, оценивают в 13-18 килотонн в тротиловом эквиваленте. Между тем это характеризует не мощность взрыва, а говорит о том, сколько необходимо тротила, чтобы выделилось столько же тепла, как и при указанной ядерной бомбардировке.

Октоген - полмиллиарда долларов на воздух

В 1942 году американский химик Бахманн, проводя опыты с гексогеном, случайно обнаружил новое вещество октоген, причем в виде примеси. Свою находку он предложил военным, однако те отказались. Между тем, через несколько лет, после того, как удалось стабилизировать свойства этого химического соединения, в Пентагоне всё же заинтересовались октогеном. Правда, в чистом виде в военных целях он широко не применялся, чаще всего в литьевой смеси с тротилом. Эта взрывчатка получила название «октолом». Она оказалась на 15% мощнее гексогена. Что касается её эффективности, то считается, что один килограмм октогена произведет столько же разрушений, что и четыре килограмма тротила.

Впрочем, в те годы производство октогена было в 10 раз дороже изготовления гексогена, что сдерживало его выпуск в Советском Союзе. Наши генералы подсчитали, что лучше произвести шесть снарядов с гексогеном, чем один – с октолом. Именно поэтому так дорого обошелся американцам взрыв склада боеприпасов во вьетнамском Куи-Нгоне в апреле 1969 года. Тогда официальный представитель Пентагона заявил, что из-за диверсии партизан ущерб составил 123 миллиона долларов, или примерно 0.5 млрд. долларов в нынешних ценах.

В 80-х годах прошлого века после того, как советские химики, в том числе и Е.Ю. Орлова, разработали эффективную и недорогую технологию синтеза октогена, в больших объемах он стал выпускаться и у нас.

Астролит – хорош, но дурно пахнет

В начале 60-х прошлого века американская компания EXCOA презентовала новое взрывчатое вещество на основе гидразина, заявив, что оно в 20 раз мощнее тротила. Прибывших на испытания генералов Пентагона сбил с ног жуткий запах заброшенного общественного туалета. Впрочем, они были готовы его потерпеть. Однако ряд тестов с авиабомбами, заправленными астролитом А 1-5 показал, что взрывчатка оказалось лишь в два раза мощнее тротила.

После того, как чиновники Пентагона забраковали эту бомбу, инженеры из EXCOA предложили новую версию этого взрывчатого вещества уже под маркой «АСТРА-ПАК», причем для рытья окопов методом направленного взрыва. На рекламном ролике солдат тонкой струйкой поливал землю, а затем из укрытия детонировал жидкость. И окоп в человеческий рост – был готов. По своей инициативе компания EXCOA выпустила 1000 комплектов такой взрывчатки и отправила на вьетнамский фронт.

В реальности всё закончилось грустно и анекдотично. Полученные окопы источали такой отвратительный запах, что американские солдаты стремились их покинуть любой ценой, невзирая на приказы и опасность для жизни. Те же, кто оставался, теряли сознание. Неиспользованные комплекты военнослужащие за свой счет отправили назад – в офис фирмы EXCOA.

Взрывчатка, которая убивает своих

Наряду гексогеном и октогеном, классикой взрывчатых веществ считают трудно произносимый тетранитропентаэритрит, который чаще называют тэном. Однако из-за высокой чувствительности он так и не получил широкого применения. Дело в том, что для военных целей важна не столько взрывчатка, которая разрушительнее других, сколько – та, которая при этом не взрывается от любого прикосновения, то есть с низкой чувствительностью.

Особенно придирчиво к этому вопросы относятся американцы. Именно они разработали натовский стандарт STANAG 4439 для чувствительности взрывчатки, которая может использоваться в военных целях. Правда, это произошло уже после череды тяжелейших инцидентов, в числе которых: взрыв склада на американской базе ВВС «Бьен-Хо» во Вьетнаме, стоивший жизни 33 техникам; катастрофа на борту авианосца «Форрестол», в результате которой было повреждено 60 самолетов; детонация в хранилище авиационных ракет на борту авианосца «Орискани» (1966 года) тоже с многочисленными жертвами.

Китайский разрушитель

В 80 годах прошлого века было синтезировано вещество трициклическая мочевина. Считается, что первыми, кто получил эту взрывчатку, были китайцы. Тесты показали огромную разрушительную силу «мочевины» - один её килограмм заменял двадцать два килограмма тротила.

Эксперты соглашаются с такими выводами, поскольку «китайский разрушитель» имеет самую большую плотность из всех известных взрывчатых веществ, и при этом обладает максимальным кислородным коэффициентом. То есть, во время взрыва стопроцентно сжигается весь материал. Кстати, у тротила он равен 0.74.

В реальности трициклическая мочевина не годится для военных действий, прежде всего, из-за плохой гидролитической стойкости. Уже на следующий день при стандартном хранении она превращается в слизь. Впрочем, китайцам удалось получить другую «мочевину» - динитромочевину, которая хоть и хуже по фугасности, чем «разрушитель», но тоже относится к одному из самых мощных взрывчатых веществ. Сегодня ее выпускают американцы на своих трех пилотных установках.

Мечта пироманов – CL-20

Взрывчатка CL-20 на сегодня позиционируется, как одна из самых мощных. В частности, СМИ, в том числе и российские, утверждают, что один кг CL-20 вызывают разрушения, на которые требуется 20кг тротила.

Интересно, что деньги на разработку СL-20 Пентагон выделил лишь после того, как в американской прессе появилось сообщение, что такую взрывчатку уже сделали в СССР. В частности один из докладов на эту тему назывался так: «Возможно, это вещество разработано русскими в институте Зелинского».

В реальности в качестве перспективного взрывчатого вещества американцы рассматривали другую взрывчатку, впервые полученную в СССР, а именно диаминоазоксифуразан. Наряду с высокой мощностью, значительно превосходящей октоген, оно обладает низкой чувствительностью. Единственное, что сдерживает его широкое применение – отсутствие промышленных технологий.

Взрывчатые вещества весьма разнообразны по своему химическому составу, физическим свойствам и агрегатному состоянию. Известно много BB, представляющих собой твердые тела, менее распространены жидкие, есть и газообразные, например смесь метана с воздухом.

В принципе взрывчатым веществом может быть любая смесь горючего с окислителем. Самое древнее BB - дымный порох - представляет собой смесь двух горючих (уголь и сера) с окислителем (калиевая селитра). Другой вид подобных смесей - оксиликвиты - представляет собой смесь тонкодисперсного горючего (сажа, мох, опилки и т. д.) с жидким кислородом.

Необходимым условием получения BB из горючего и окислителя является их тщательное смешение. Однако, как бы тщательно ни были перемешаны составные части взрывчатой смеси, невозможно добиться такой равномерности состава, при которой с каждой молекулой горючего соседствовала бы молекула окислителя. Поэтому в механических смесях скорость химической реакции при взрывном превращении никогда не достигает максимального значения. Такого недостатка не имеют взрывчатые химические соединения, в молекулу которых входят атомы горючего (углерода, водорода) и атомы окислителя (кислорода).

К взрывчатым химическим соединениям, молекула которых содержит атомы горючих элементов и кислорода, относятся сложные азотнокислые эфиры многоатомных спиртов, так называемые нитроэфиры, и нитросоединения ароматических углеводородов.

Наиболее широкое применение нашли следующие нитроэфиры: гли- церинтринитрат (нитроглицерин) - C 3 H 3 (ONO 2)3, пентаэритриттетранитрат (тэн) - C(CH 2 0N0 2) 4 , нитраты целлюлозы (нитроцеллюлоза) - [СбНѵ0 2 (ОН) 3 - п (ОШ 2) n]x.

Из нитросоединений в первую очередь следует назвать тринитротолуол (тротил) - C 6 H 2 (N0 2) 3 CH 3 и тринитрофенол (пикриновая кислота) - СбЩ№02)зОН.

Кроме указанных нитросоединений широко применяются нитроамины: тринитрофенилметилнитроамин (тетрил) - C 6 H 2 (N0 2) 3 NCH 3 N0 2 , цик- лотриметилентри-нитроамин (гексоген) - C3H 6 N 6 0 6 и циклотетраметилентетранитроамин (октоген) - C 4 H 8 N 8 0 8 . У нитросоединений и нитроэфиров все, тепло или основная часть тепла при взрыве выделяется в результате окисления горючих элементов кислородом.

Применяют также BB, выделяющие тепло при распаде молекул, на образование которых было затрачено большое количество энергии. Примером подобных BB является азид свинца - Pb(N 3) 2 .

Взрывчатые вещества, относящиеся по своей химической структуре к определенному классу соединений, обладают некоторыми общими свойствами.

Однако в пределах одного класса химических соединений различия в свойствах BB могут быть значительными, так как BB во многом определяются физическими свойствами и структурой вещества. Поэтому классифицировать BB по их принадлежности к определенному классу химических соединений довольно трудно.

Известно большое количество ВВ, отличающихся составом, природой, взрывчато-энергетическими характеристиками и физикомеханическими свойствами. Взрывчатые вещества классифицируются по следующим признакам:

По практическому применению;

По агрегатному состоянию;

По составу и др.

По практическому применению ВВ делят на три группы:

Инициирующие ВВ (ИВВ);

Бризантные ВВ (БВВ);

Метательные ВВ (МВБ).

ИВВ (лат. injtcere - возбуждать) применяются для инициирования (возбуждения) взрыва разрывных зарядов из БВВ или процесса горения метательных зарядов.

ИВВ характеризуется высокой чувствительностью к простым видам начального импульса (удар, трение, наклон, нагрев) и способностью взрываться в очень малых количествах (сотые, а иногда и тысячные доли грамма).

ИВВ называются первичными ВВ, так как они взрываются от простых начальных импульсов и используются для возбуждения максимально возможной скорости взрывчатого превращения (скорости детонации) вторичных зарядов ВВ.

БВВ (фр. brisant - разбивающий) применяются для совершения разрушительного действия разрывными зарядами боеприпасов и подрывных средств.

Возбуждение детонации БВВ осуществляется, как правило, от первичного заряда ИВВ, а поэтому БВВ называют вторичными ВВ.

БВВ характеризуются сравнительно невысокой чувствительностью к простым начальным импульсам, но достаточной восприимчивостью к взрывному импульсу, имеют высокие взрывчато-энергетические характеристики и способны детонировать при значительно большей массе и размерах заряда ВВ, чем ИВВ.

МВБ - пороха, твердые ракетные топлива. Рассматриваются отдельно.

По агрегатному состоянию ВВ разделяются на три группы:

Твердые (тротил, гексоген, тэн и др.);

Жидкие (нитроглицирин, нитродигликоль и др.);

Газообразные (смеси водорода и кислорода и др.)

Практическое применение для снаряжения боеприпасов нашли лишь

твердые ВВ. Жидкие ВВ используются в качестве компонентов порохов и РТТ, а также для смесевых ВВ, имеющих промышленное значение.

По составу как БВВ, так и ИВВ делятся на 2 группы:

Индивидуальные ВВ, представляющие собой отдельные химические соединения, например гремучая ртуть Hg (ONC) 2 , тротил С 6 Н 2 (Ш 2)зСНз и др.;

Смесевые ВВ, представляющие собой смеси и сплавы взрывчатых и невзрывчатых в отдельности веществ, например, тротил - гексоген; гегсоген - парафин; азид свинца - ТНРС и др.

Взрывчатые вещества - индивидуальные химические соединения или механические смеси разных по своей природе веществ, способные под влиянием внешнего воздействия (инициирующего импульса) к самораспространяющемуся химическому превращению с образованием газообразных продуктов и выделением большого количества тепла, нагревающего их до высокой температуры.

Основные химические компоненты ВВ:

Окислитель;

Горючее;

Добавки.

Окислитель - химические соединения богатые кислородом (нитраты аммония, натрия, калия и др., так называемые селитры - аммиачная, натриевая, калиевая и т.д.).

Горючее - химические соединения богатые водородом и углеродом (моторные масла, дизельное топливо, дерево, уголь и т.д.).

Добавки - химические соединения, обеспечивающие изменение каких-либо параметров взрывчатых веществ (сенсибилизаторы, флегматиза- торы, ингибиторы).

Сенсибилизаторы - вещества, обеспечивающие большую чувствительность ВВ (абразивные вещества - песок, кусочки породы, металлическая стружка; другие, более чувствительные ВВ и т.д.).

Флегматизаторы - вещества обеспечивающие понижение чувствительности ВВ (масла, парафины и т.д.) за счет теплопоглащающей способности.

Ингибиторы - вещества, обеспечивающие понижение пламени при взрыве ВВ (некоторые соли щелочных металлов и др.).

Еще по теме Основные типы взрывчатых веществ по составу и классификация их по применению:

1. Условия безопасного применения взрывчатых веществ промышленного назначения
2. Совершение преступления с использованием оружия, боевых припасов взрывчатых веществ, взрывных или имитирующих их устройств, специально изготовленных технических средств, ядовитых и радиоактивных веществ, лекарственных или иных химико-фармакологических аппаратов, а также с применением физического или психического принуждения.
3. Долбенкин И.Н. и др.. Взрывчатые вещества промышленного изготовления: общие характеристики и способы применения [Текст] : учебно-практическое пособие / Долбенкин И.Н., Ипатов А.Л., Иваницкий Б.В., Ишутин А.В. - Домодедово: ВИПК МВД России,2015. - 79 с., 2015

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА (а. explosives, blasting agents; н. Sprengstoffe; ф. explosifs; и. explosivos) — химические соединения или смеси веществ, способные в определённых условиях к крайне быстрому (взрывному) самораспространяющемуся химическому превращению с выделением тепла и образованием газообразных продуктов.

Взрывчатыми могут быть вещества или смеси любого агрегатного состояния. Широкое применение в получили так называемые конденсированные взрывчатые вещества, которые характеризуются высокой объёмной концентрацией тепловой энергии. В отличие от обычных топлив, требующих для своего горения поступления извне газообразного , такие взрывчатые вещества выделяют тепло в результате внутримолекулярных процессов распада или реакций взаимодействия между составными частями смеси, продуктами их разложения или газификации. Специфический характер выделения тепловой энергии и преобразования её в кинетическую энергию продуктов взрыва и энергию ударной волны определяет основную область применения взрывчатых веществ как средства дробления и разрушения твёрдых сред (главным образом ) и сооружений и перемещения раздробленной массы (см. ).

В зависимости от характера внешнего воздействия химические превращения взрывчатых веществ происходят: при нагреве ниже температуры самовоспламенения (вспышки) — сравнительно медленное термическое разложение; при поджигании — горение с перемещением зоны реакции (пламени) по веществу с постоянной скоростью порядка 0,1-10 см/с; при ударно-волновом воздействии — детонация взрывчатых веществ.

Классификация взрывчатых веществ . Имеется несколько признаков классификации взрывчатых веществ: по основным формам превращения, назначению и химическому составу. В зависимости от характера превращения в условиях эксплуатации взрывчатые вещества подразделяют на метательные (или ) и . Первые используют в режиме горения, например, в огнестрельном оружии и ракетных двигателях, вторые — в режиме , например, в боеприпасах и на . Бризантные взрывчатые вещества, применяемые в промышленности, называются . Обычно к собственно взрывчатым относят только бризантные взрывчатые вещества. В химическом отношении перечисленные классы могут комплектоваться одними и теми же соединениями и веществами, но по-разному обработанными или взятыми при смешении в разном соотношении.

По восприимчивости к внешним воздействиям бризантные взрывчатые вещества подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят взрывчатые вещества, способные взрываться в небольшой массе при поджигании (быстрый переход горения в детонацию). Они также значительно более чувствительны к механическим воздействиям, чем вторичные. Детонацию вторичных взрывчатых веществ легче всего вызвать (инициировать) ударно-волновым воздействием, причём давление в инициирующей ударной волне должно быть порядка несколько тысяч или десятков тысяч МПа. Практически это осуществляют с помощью небольших масс первичных взрывчатых веществ, помещённых в , детонация в которых возбуждается от луча огня и контактно передаётся вторичному взрывчатому веществу. Поэтому первичные взрывчатые вещества называются также . Другие виды внешнего воздействия (поджигание, искра, удар, трение) лишь в особых и труднорегулируемых условиях приводят к детонации вторичных взрывчатых веществ. По этой причине широкое и целенаправленное использование бризантных взрывчатых веществ в режиме детонации в гражданской и военной взрывной технике было начато лишь после изобретения капсюля-детонатора как средства инициирования детонации во вторичных взрывчатых веществах.

По химическому составу взрывчатые вещества подразделяют на индивидуальные соединения и взрывчатые смеси. В первых химические превращения при взрыве происходят в форме реакции мономолекулярного распада. Конечные продукты — устойчивые газообразные соединения, такие, как , окись и двуокись , пары воды.

Во взрывчатых смесях процесс превращения состоит из двух стадий: распада или газификации компонентов смеси и взаимодействия продуктов распада (газификации) между собой или с частицами неразлагающихся веществ (например, металлов). Наиболее распространённые вторичные индивидуальные взрывчатые вещества относятся к азотсодержащим ароматическим, алифатическим гетероциклическим органическим соединениям, в том числе нитросоединениям ( , ), нитроаминам ( , ), нитроэфирам ( , ). Из неорганических соединений слабыми взрывчатыми свойствами обладает, например, аммиачная селитра.

Многообразие взрывчатых смесей может быть сведено к двум основным типам: состоящие из окислителей и горючих, и смеси, в которой сочетание компонентов определяет эксплуатационные или технологические качества смеси. Смеси окислитель — горючее рассчитаны на то, что значительная часть тепловой энергии выделяется при взрыве в результате вторичных реакций окисления. В качестве компонентов этих смесей могут быть как взрывчатые, так и невзрывчатые соединения. Окислители, как правило, при разложении выделяют свободный кислород, который необходим для окисления (с выделением тепла) горючих веществ или продуктов их разложения (газификации). В некоторых смесях (например, содержащиеся в качестве горючего металлические порошки) в качестве окислителей могут быть также использованы вещества, выделяющие не кислород, а кислородсодержащие соединения (пары воды, углекислый газ). Эти газы реагируют с металлами с выделением тепла. Пример такой смеси — .

В качестве горючих применяют различного рода природные и синтетические органические вещества, которые при взрыве выделяют продукты неполного окисления (окись углерода) или горючие газы ( , ) и твёрдые вещества (сажу). Наиболее распространённым видом бризантных взрывчатых смесей первого типа являются взрывчатые вещества, содержащие в качестве окислителя нитрат аммония. В зависимости от вида горючего они, в свою очередь, подразделяются на , аммотолы и аммоналы. Менее распространены хлоратные и перхлоратные взрывчатые вещества, в состав которых в качестве окислителей входят хлорат калия и перхлорат аммония, оксиликвиты — смеси жидкого кислорода с пористым органическим поглотителем, смеси на основе других жидких окислителей. К взрывчатым смесям второго типа относятся смеси индивидуальных взрывчатых веществ, например динамиты; смеси тротила с гексогеном или тэном (пентолит), наиболее пригодные для изготовления .

В смеси обоих типов, кроме указанных компонентов, в зависимости от назначения взрывчатых веществ могут вводиться и другие вещества для придания взрывчатому веществу каких-либо эксплуатационных свойств, например, повышающие восприимчивость к средствам инициирования, или, напротив, снижающие чувствительность к внешним воздействиям; гидрофобные добавки — для придания взрывчатому веществу водостойкости; пластификаторы, соли-пламегасители — для придания предохранительных свойств (см. Предохранительные взрывчатые вещества). Основные эксплуатационные характеристики взрывчатых веществ (детонационные и энергетические характеристики и физико-химические свойства взрывчатых веществ) зависят от рецептурного состава взрывчатых веществ и технологии изготовления.

Детонационная характеристика взрывчатых веществ включает детонационную способность и восприимчивость к детонационному импульсу. От них зависят безотказность и надёжность взрывания. Для каждого взрывчатого вещества при данной плотности имеется такой критический диаметр заряда, при котором детонация устойчиво распространяется по всей длине заряда. Мерой восприимчивости взрывчатых веществ к детонационному импульсу служат критическое давление инициирующей волны и время его действия, т.е. величина минимального инициирующего импульса. Её часто выражают в единицах массы какого-либо инициирующего взрывчатого вещества или вторичного взрывчатого вещества с известными параметрами детонации. Детонация возбуждается не только при контактном подрыве инициирующего заряда. Она может передаваться и через инертные среды. Это имеет большое значение для , состоящих из нескольких патронов, между которыми возникают перемычки из инертных материалов. Поэтому для патронированных взрывчатых веществ проверяется показатель передачи детонации на расстояние через различные среды (обычно через воздух).

Энергетические характеристики взрывчатых веществ. Способность взрывчатых веществ при взрыве производить механическую работу определяется запасом энергии, высвобождаемой в виде тепла при взрывчатом превращении. Численно эта величина равна разности между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования (энтальпией) самого взрывчатого вещества. Поэтому коэффициент преобразования тепловой энергии в работу у металлсодержащих и предохранительных взрывчатых веществ, образующих при взрыве твёрдые продукты (окислы металлов, соли-пламегасители) с высокой теплоёмкостью, ниже, чем у взрывчатых веществ, образующих только газообразные продукты. О способности взрывчатых веществ к местному дробящему или бризантному действию взрыва см. в ст. .

Изменение свойств взрывчатых веществ может происходить в результате физико-химических процессов, влияния температуры, влажности, под воздействием нестойких примесей в составе взрывчатых веществ и др. В зависимости от вида укупорки устанавливают гарантийный срок хранения или использования взрывчатых веществ, в течение которого нормированные показатели взрывчатых веществ либо не должны изменяться, либо их изменение происходит в пределах установленного допуска.

Основной показатель безопасности в обращении с взрывчатыми веществами — их чувствительность к механическим и тепловым воздействиям. Она обычно оценивается экспериментально в лабораторных условиях по специальным методикам. В связи с массовым внедрением механизированных способов перемещения больших масс сыпучих взрывчатых веществ к ним предъявляются требования минимальной электризации и низкой чувствительности к разряду статического электричества.

Историческая справка . Первым из взрывчатых веществ был изобретенный в Китае (7 в.) чёрный (дымный) порох. В Европе он известен с 13 в. С 14 в. порох применяли в качестве метательного средства в огнестрельном оружии. В 17 в. (впервые на одном из рудников Словакии) порох использовали на взрывных работах в горном деле, а также для снаряжения артиллерийских гранат (разрывных ядер). Взрывчатое превращение чёрного пороха возбуждалось поджиганием в режиме взрывного горения. В 1884 французским инженером П. Вьелем был предложен бездымный порох. В 18-19 вв. был синтезирован ряд химических соединений, обладающих взрывчатыми свойствами, в том числе пикриновая кислота, пироксилин, нитроглицерин, тротил и др., однако их использование в качестве бризантных детонирующих взрывчатых веществ стало возможным только после открытия русским инженером Д. И. Андриевским (1865) и шведским изобретателем А. Нобелем (1867) гремучертутного запала (капсюля-детонатора). До этого в России по предложению Н. Н. Зинина и В. Ф. Петрушевского (1854) нитроглицерин использовался при подрывах взамен чёрного пороха в режиме взрывного горения. Сама гремучая ртуть была получена ещё в конце 17 в. и повторно английским химиком Э. Хоуардом в 1799, но способность её детонировать тогда не была известна. После открытия явления детонации бризантные взрывчатые вещества получили широкое применение в горном и военном деле. Среди промышленных взрывчатых веществ первоначально по патентам А. Нобеля наибольшее распространение получили гурдинамиты, затем пластичные динамиты, порошкообразные нитроглицериновые смесевые взрывчатые вещества. Аммиачно-селитренные взрывчатые вещества были запатентованы ещё в 1867 И. Норбином и И. Ольсеном (Швеция), но их практическое использование в качестве промышленных взрывчатых веществ и для снаряжения боеприпасов началось лишь в годы 1-й мировой войны 1914-18. Более безопасные и экономичные, чем динамиты, они в 30-х годах 20 века начали всё в больших масштабах применяться в промышленности.

После Великой Отечественной войны 1941-45 аммиачно-селитренные взрывчатые вещества, вначале преимущественно в виде тонкодисперсных аммонитов, стали доминирующим видом промышленных взрывчатых веществ в CCCP. В других странах процесс массовой замены динамитов на аммиачно-селитренные взрывчатые вещества начался несколько позже, примерно с середины 50-х гг. С 70-х гг. основные виды промышленных взрывчатых веществ — гранулированные и водосодержащие аммиачно-селитренные взрывчатые вещества простейшего состава, не содержащие нитросоединений или других индивидуальных взрывчатых веществ, а также смеси, содержащие нитросоединения. Тонкодисперсные аммиачно-селитренные взрывчатые вещества сохранили своё значение главным образом для изготовления патронов-боевиков, а также для некоторых специальных видов взрывных работ. Индивидуальные взрывчатые вещества, в особенности тротил, широко применяются для изготовления шашек-детонаторов, а также для длительного заряжания обводнённых скважин, в чистом виде () и в высоководоустойчивых взрывчатых смесях, гранулированных и суспензионных (водосодержащих). Для в глубоких применяют и .