Методы Определения Чувствительности Взрывчатых Веществ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К УДАРУ И ТРЕНИЮ В работе ВВ подвергается тем или иным видам механических воздействий (удару, трению), которые при определенной степени ин­тенсивности могут стать причиной непредвиденного взрыва. Для оценки степени опасности их ВВ испытывают в лабораторных усло­виях на удар и трение. Испытание на прямой удар проводят на коп­рах. Метод испытания на копре Каста малых навесок ВВ в стальной сборке стандартизирован, другие методы регламентированы соответ­ствующими нормативными документами, Для испытания бризантных ВВ используют еще больший копер, на котором навеску массой 3 г помещают в фольговый стаканчик между стальными дисками и удар по ней на наковальне производят грузом массой 24 кг с высоты 2 м. Инициирующие ВВ испытывают на малом копре с грузом 0,5—1,8 кг. Испытание на скользящий удар осуществляют на фрикционном маят­нике или на маятниковом копре K-44-III. Чувствительность к трению между стальными поверхностями, одна из которых вращается, испы­тывают на особом приборе.
Результаты этих видов испытаний зависят от многих факторов и носят вероятностный характер. Поэтому при повторных испытаниях одного и того же ВВ бывает трудно воспроизвести предыдущие ре­зультаты, которые могут существенно разниться между собой. Тем не менее по ним можно дать сравнительную оценку опасности в обра­щении с новым или малочувствительным ВВ. Для сравнения парал­лельно испытывают какое-либо штатное хорошо изученное ВВ, которое принимают за эталон в данных испытаниях. Таким эталоном принят тетрил определенной степени чистоты и дисперсности. Ре­зультаты испытания этого ВВ служат границей раздела чувствитель­ности всех остальных бризантных ВВ на низкочувствительные и вы­сокочувствительные. Испытание на чувствительность к удару основано на действии удара груза определенной массы, падающего с некоторой высоты на слой ВВ определенных размеров, заключенный между стальными поверхностями. Мерой чувствительности служит энергия удара, необ­ходимая для возбуждения взрыва. Испытания выполняют на копрах разных конструкций. Копер Каста (рис. 1) состоит из массивной наковальни 1, укрепленной на фундаменте, на которую устанавлива­ют роликовый приборчик 2 с навеской испытуемого ВВ. Падающий груз 3 копра специальным держателем 4 может быть закреплен на необходимой высоте между двумя направляющими рейками 5, изме­ренной с помощью градуированной планки 6. При дергании за руко­ятку троса груз соскальзывает с держателя и, свободно падая по на­правляющим, производит удар по навеске ВВ, находящейся между роликами приборчика. Для улавливания груза при отскоке на копре имеется зубчатая рейка, а на грузе зуб, которым он закрепляется за рейку. Рис. 1. Копер для определения чувствительности ВВ к удару Роликовый приборчик (рис. 2) состоит из направляющей муфты I с гладкими внутренними стенками, поддона 2 и двух роликов 3 со снятыми фасками, отличающихся постоянством своих механических свойств и точностью размеров. Ролики свободно скользят внутри муф­ты. Все детали приборчика изготовлены из высококачественной ста­ли. Ролики, выполняющие функцию наковальни и бойка для навески ВВ 4, по термической обработке должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к роликоподшипникам. Иногда применяют ролики из подшипников. Ролики имеют диаметр 10±0,036 мм, высоту 9,5 мм. Внутренний диаметр муфты 9,98+0,03 мм, высота 16 мм. Качество обработки скользящих по­верхностей должно соответствовать V8. Каждую пар­тию роликов для допуска к испытаниям проверяют на эталонном ВВ — тетриле, который должен дать частоту взрывов 48 ±8% из 100 опытов при высоте падения груза 25 см массой 10 кг. При подготовке к испытанию особое внимание уделяют чистоте торце­вых поверхностей роликов. После каждого испытания их тщательно очищают от остатков ВВ и копоти. В комплект прибора помимо роликовых прибор­чиков входят съемные грузы массой 2; 5 и 10 кг, вы­соту падения которых на копре можно изменять от 25 до 100 см при испытании ВВ различной чувстви­тельности. Существует несколько критериев оценки чувстви­тельности ВВ к удару на копре. Наиболее распро­странен метод, по которому определяется частость взрывов в процентах из 25, 50 или 100 испытаний при падении груза массой 10 кг с высоты 25 см. Этот метод, однако затрудняет оценку чувствительности в тех случаях, когда частость взрывов равна 0 или 100%. Поэтому для более пол­ной оценки полезно строить полную S-образную кривую зависимо­сти чувствительности от высоты падения груза. К такому методу иногда прибегают в исследовательской практике. Обычно же ограни­чиваются частостью взрывов из 25 опытов или дополнительно на­ходят нижний предел чувствительности, за который принимают ту минимальную высоту падения груза, при которой хотя бы в одном из 10 или 25 опытов произошел взрыв. Нижний предел является главной характеристикой чувствительности, а частость взрывов — вспомогательной. Рис. 2. Роликовый приборчик: а — № 1; б — № 2 Испытание на нижний предел иногда проводят в роликовом приборчике, имеющем на внутренней стороне муфты коль­цевую канавку 5, предназначенную для его истечения при ударе соз­дающего сильное внутреннее трение и локальные очаги разогрева В таких условиях испытания имеется большая вероятность взрыва для труднотекучих ВВ, какими являются они в твердом состоянии Испытания на копре Каста, согласно ГОСТ 4545—48, выполняют следующим образом. .Навеску твердого ВВ массой 0,05 г, взятую с точностью до 0,005 г, равномерно распределяют между соприкасаю­щимися торцевыми поверхностями роликов в направляющей муфте приборчика, который затем помещают на наковальню копра в цент­рирующую его обойму. Груз массой 10 кг устанавливают на высоте 25 см и производят удар им по верхнему ролику приборчика Резуль­таты удара определяют по звуковому эффекту, вспышке и дымообразованию или по обследованию остатков навески на обугливание если таковые имеются. Если удар не сопровождался перечисленными при­знаками, то считают, что взрыва не было. Такой опыт повторяют 25 раз, меняя роликовые приборчики с навесками, и вычисляют про­цент взрывов из всего числа испытаний. Если частость взрывов окажется равной 100%, то груз копра уменьшают до 5 кг, а если окажется равной 0%, то высоту падения увеличивают до 50 см и опыты повторяют в том же порядке. При испытании ВВ с грузом 10 кг за эталон берут тетрил, а при испытании с грузом 5 кг—гексоген. Последний в таких условиях должен давать частость взрывов 48 ± 4 %. При определении нижнего предела чувствительности в прибор­чике с канавкой навеску ВВ увеличивают до 0,1 г, которую предва­рительно подпрессовывают между роликами приборчика до давления 3000 кгс/см2. Если при высоте падения 50 см груза массой 10 кг испытуемое ВВ не дает взрывов, то испытания прекращают и считают ВВ нечув­ствительным к удару. Дальнейшее повышение высоты приводит к разрушению приборчиков от сильного удара. Если же высота падения окажется меньше 5 см, то массу груза уменьшают до 2 кг и при этом грузе находят нижний предел чувствительности.
При испытании на чувствительность к удару на большом копре навеску ВВ массой 3 г помещают на наковальню копра в стаканчике из алюминиевой фольги или из подпергамента. Стаканчик имеет диа­метр 20 мм и высоту, равную высоте слоя ВВ. Сыпучие ВВ помеща­ют в стаканчик без дна, а для жидких стаканчик изготавливают с дном.
Прессованные и пластичные ВВ испытывают без стаканчиков, в таблетках такого же диаметра. Во всех случаях сверху и снизу на­вески ВВ помещают по одному стальному закаленному диску диамет­ром 41 мм и толщиной 10 мм. Затем производят удар сбрасыванием груза массой 24 кг с высоты 200 см. Роликовые приборчики на боль­шом копре не применяют, так как они не выдерживают сильных уда­ров, имеющих место в данных условиях. Производят 25 параллель­ных опытов, из которых выводят частость взрывов. Взрывы опреде­ляют, как и на копре Каста, по звуку, дымообразованию и отсутствию остатков ВВ Нижний предел чувствительности выражается в макси­мальной высоте падения груза массой 24 кг, при которой еще не на­блюдается признаков взрыва в 25 параллельных опытах. При нахож­дении нижнего предела высоту падения груза варьируют в интервале 20—200 см. Если при высоте 200 см не происходит взрывов, то испы­тания прекращают и ВВ считают нечувствительным к удару в дан­ных условиях. Эталонным ВВ и при этих испытаниях служит тетрил (его частость взрывов 4—12% и нижний предел 140—150 см). На большом копре все ВВ можно испытывать в их натуральном физическом состоянии. Благодаря большой величине навески не при­ходится предварительно, измельчать гранулированные ВВ или обере­гать от подсыхания водосодержащие. Кроме того, здесь условия воз- . действия удара ближе к реальным. Однако получаемые результаты менее достоверны, чем на копре Каста, ввиду значительного влияния факторов высоты навески, возможностей ее сжатия и течения при ударе. Испытание на чувствительность к трению выполняют на приборе путем истирания навески массой 0,03 ±0,005 г между стальными по­верхностями плоского профиля в сборке (рис. 3, а), предназначенной для твердых и пластичных ВВ, или в сборке (рис. 14, б) со сфериче­ской поверхностью (радиус сферы 5 мм), предназначенной для жид­ких ВВ. Критерием чувствительности служит максимальное давление на навеску ВВ, при котором во время истирания ни в одном из опытов еще не происходит разложения ВВ (потрескивания, вспышки или взрыва). Это давление, выраженное в кгс/см2 при истирании между плоскими поверхностями и в кгс между сферическими, характеризует нижний предел чувствительности испытуемого ВВ. Испытание проводят в следующей последовательности. На под­дон 4, вставленный в обойму 3 ^сборки, помещают навеску 2 и сверху вставляют пуансон 1. Полученную сборку закрепляют в направляю­щих стола прибора строго соосно с вращающимся шпинделем. С по­мощью штурвала стол со сборкой поднимают до упора пуансонасошпинделем и соединяют их между собой муфтой. Дальнейшим поднятием стола создают необходимое усилие сжа­тия навески ВВ между пуансоном и поддоном, которые определяют по показаниям динамометра. Затем в течение 3 с при вращении пуансона со скоростью 520 об/мин наблюдают за результатом. Испытания начинают со средних значений усилий прижатия и в зависи­мости от полученного результата увеличивают или уменьшают его до появления взрывов. На приборе можно получить максимальное усилие сжатия 2400 кгс или 3000 кгс (при пуансоне диаметром 10 мм). Если при скорости вращения пуансона 520 об/мин и давле­нии 3000 кгс/см2 ВВ не дает взрывов, то скорость вращения приэтой нагрузке увеличивают до 2040 об/мин. Многие промышленные ВВ втаких условиях испытаний не дают взрывов. Для повышенияих чув­ствительности к испытуемой навеске подмешивают 5% мелкогокварцевого песка. Рис. 3. Стальные сборки к прибору испытания чувстви­тельности ВВ к трению Для постоянства условий испытаний в каждом опыте все детали сборки очищают от нагара и остатков ВВ. Изложенный метод дает лишь сравнительную оценку чувстви­тельности к трению различных ВВ в данных условиях испытаний. Для сравнения за эталон берут тетрил, который на этом приборе без песка взрывается при давлении 950 кгс/см2, а с примесью песка — при давлении 540. кгс/см2. При добавлении песка нижний предел чувствительности большинства ВВ снижается до 1000—2500 кгс/см2. Испытание на фрикционном маятнике высокочувствительных к трению ВВ (рис. 4). На наковальню маятника помещают навеску массой около 7 г испытуемого ВВ. Наковальня имеет три поперечные канавки для удержания навески при трущем ударе по ней стального башмака. Силу трения регулируют изменением высоты подъема ма­ятника, навешиванием добавочного груза на него и заменой стального башмака на башмак из другого материала. Рис. 4. Фрикционный маятник для определения чувствительности ВВ к скользящему удару. Производят 10 опытов со стальным башмаком массой 10 кг и высотой подвеса 1,5 м. Если в таких условиях взрыва не происходит, испытуемое ВВ считается малочувствительным к трущему удару. Если же взрывы имеют место, то стальной башмак заменяют на баш­мак с поверхностью из твердой фибры, увеличивают массу груза маятника до 20 кг и опыты повторяют. Критерием чувствительности служит число взрывов из 10 опытов. Испытание на маятниковом копре K-44-III чувствительности к скользящему Удару (рис. 5). Навеска испытуемого ВВ массой 0,05 г сжимается между стальными трущимися поверхностями до J200Q кгс/см2 с помощью гидравлического пресса. Рабочий узел копра схематически представлен на рис. 17. При боковом ударе падающего груза маятника по головке стержня верхний ролик сдвигается относительно нижнего, подвергая навеску ВВ действию трущегося сдвига. Вероятность взрыва зависит от величины сжатия навески между роликами. Изменяя эту величину, находят нижний, средний и верхний пределы чувствительности испытуемого ВВ, т. е. такие значения давлений, при которых частость взрывов равна 0, 50 и 100%. Упрощенно определяют процент взрывов из 25 опытов под определенной сдавливающей нагрузкой, который и служит характери­стикой чувствительности по сравнению с чувствительностью эталон­ного ВВ в таких условиях испытаний. Рис. 16. Маятниковый копер K-44-III для определения чувствительности В В к скользящему удару: / — груз; 2 — диск с угловыми делениями; 3— съемник штемпельных приборов; 4—рукоятка; 5—масляный пресс; 6—манометр; 7—обойма; S—удар­ник Рис. 17. Рабочий узел копра: /—подвижной ролик; 2— упор; 3 — неподвижный ролик; 4—ВВ; 5—пуан­сон гидропресса; 6— муфта; 7—стержень с головкой, передающей удар.