Страница 101 из 214
Необходимо иметь ясное представление об условиях, при которых возможно возбуждение взрыва в пиросоставах, и условиях, при которых начавшийся табельный режим горения может перейти во взрыв. Для этого необходимо проводить испытания на способность к возникновению взрыва в пиросоставе.
При проведении испытаний должны соблюдаться ряд жестких требований:
1. Употребление для испытаний возможно больших по массе зарядов испытуемых составов.
2. Употребление мощного взрывного импульса (капсюль детонатор № 8 и дополнительный тетриловый детонатор массой не менее 8 г).
3. Помещение испытуемого заряда в прочную оболочку (железная труба, свинцовый блок).
Практические испытания можно вести в блоке Трауцля, увеличив диаметр его канала до 40 мм. Признаком наличия у состава (навеска 50 г в порошке) способности к возникновению взрыва будет служить значительное, не менее 100 см3, расширение канала свинцового блока после испытания.
Испытание способности состава к устойчивому распространению взрыва (детонации) должно заключаться в подрыве удлиненных зарядов пиросоставов диаметром не менее 40 мм и длиной не менее 10…15 см. Для создания жестких условий необходимо и здесь применять дополнительный детонатор и заключать состав в прочную оболочку. Подходящим «свидетелем» того, дойдет ли взрыв до другого конца заряда или затухнет по пути, может служить свинцовый столбик (диаметром 40 мм), используемый при пробе Гесса, или пластина из жести толщиной 2 мм. Скорость распространения детонации может быть определенна по методу Дотриша.
При проведении этих испытаний надо иметь ввиду, что способность к возникновению и устойчивому распространению взрыва у большинства составов резко уменьшается с увеличением плотности состава. В прессованных составах взрывное разложение возбуждается весьма трудно, и, будучи вызвано, легко и быстро затухает. Учитывая это, следует признать наиболее опасным при изготовлении пиротехнических изделий те операции, при которых состав находится в не спрессованном виде.
Из многих видов пиросоставов взрывчатое разложение легко возбуждается и надежно распространяется только в пиросоставах, содержащих в себе хлораты (не менее 60 %) либо перманганаты (не менее 70 %) и металлические или органические горючие, а так же в пиросоставах с перхлоратом аммония, в составах с добавками индивидуальных ВВ.
Смеси хлоратов с магнием и алюминием развивают при взрыве очень высокую температуру, но вместе с тем дают сравнительно небольшое количество газов (пар КСl). Этим можно объяснить, что смеси хлоратов с металлами обладают меньшими взрывчатыми свойствами, чем смеси тех же окислителей с органическими веществами.
Смеси перманганатов с металлами также не выделяют при взрыве значительных количеств газа, однако взрыв в таких смесях легко возбуждается что, по-видимому, объясняется легкостью разложения перманганатов.
Легкость возбуждения детонации в смеси 85 % перманганата калия с 15 % алюминиевой пудры и хлоратите-3, проверялась при помещении обоих составов в количестве 30 г в легкую жестяную оболочку, в качестве начального импульса использовался капсюль-детонатор в 1 г гремучей ртути. В составах перманганат-алюминий детонация безотказно возбуждалась, оболочка разрывалась на множество осколков. В хлоратит-3 детонация не возбуждалась, оболочка разрывалась по шву от импульса детонатора, после чего происходило горение остатков не выброшенной смеси.
Таблица 19–21*.
Для смеси из 69 % хлората и 31 % алюминия при испытании ее на бризантность по пробе Гесса величина обжатия свинцовых столбиков получается равной 7 мм (для тротила 16 мм). Введение в хлоратные смеси инертных примесей (например, для дымовых составов NH4Cl, органических красителей) и сравнительно малое количество остающегося хлората (не более 40…45 %) почти прекращают возможность развития взрывного превращения. Как инертные примеси действуют также оксалаты и карбонаты соответствующих металлов, введенные в хлоратные составы сигнальных огней в количестве 20…30 %.
Необходимым, но недостаточным условием для возникновения взрыва является образование в результате реакции значительного количества газов. Поэтому безгазовые и малогазовые составы не будут обладать взрывчатыми свойствами (термиты и замедлительные составы).
Вторым непременным, но в отдельности недостаточным условием, для того чтобы система имела взрывчатые свойства, следует считать высокую экзотермичность реакции.
Так как скорость реакции в большой степени зависит от температуры, то реакция взрывчатого разложения может осуществляться только в том случае, если развиваемая при этом температура будет не менее 500…600 °C.
Третьим условием является гомогенность системы, свойство которым пиросоставы обладают в весьма относительной степени.
Пиротехнические составы — это твердые смеси, и сильно выраженными взрывчатыми свойствами они могут обладать только при молекулярной степени дисперсности. Смеси жидкого кислорода с порошками горючих веществ (оксиликвиты) обладают ярко выраженными взрывчатыми свойствами, поскольку окислитель (жидкость) в значительной мере достигает молекулярного контакта с частицами горючего. В твердых пиросоставах один из компонентов должен обладать или свойствами индивидуального ВВ или по меньшей мере быть полувзрывчатым, то есть веществом при разложении которого выделяется достаточно тепла для его дальнейшего разложения. Такими веществами являются хлорат калия, хлорат бария, перхлорат и нитрат аммония, и, в незначительной мере, перхлорат калия. В составах на основе этих веществ может быть возбуждена детонация с большей или меньшей скоростью, при применении достаточно мощного начального импульса. Для возбуждения детонации в составах на основе нитрат-алюминий требуется крайне мощный начальный импульс и наличие прочной оболочки. Несколько легче детонация возникает в со ставах нитрат-магний. Однако скорость детонации нитратных осветительных составов не превышает в большинстве случаев 1000 м/сек, а скорость разложения дымного пороха (также нитратная пиросмесь) не превышает 400 м/сек. Взрывчатое разложение неуплотненных двойных смесей нитратов с магнием или сплавами алюминий-магний, если смеси эти взяты в количествах более 50…100 г, возбуждаются легко не только от капсюля-детонатора, но и от действия огневого импульса (бикфордов шнур, стопин). Однако, такой взрыв некорректно называть детонацией, поскольку бризантный эффект практически полностью отсутствует, скорость распространения взрыва во много раз меньше, чем скорость звука во взрывчатой смеси. Тем не менее, такие составы следует считать одними из наиболее опасных пиросоставов, требующих обращения с крайней осторожностью.
Взрывчатые свойства смесей перхлората калия и нитрата бария с алюминием
Скорость детонации определялось в железных трубах диаметром 30 мм, длиной 250 мм, начальный импульс капсюль детонатор № 8 + 10 г тетриловая шашка.
Таблица 22*.
Перейдем к рассмотрению возможности взрывного разложения в пиросоставах при действии на них иных начальных импульсов, нежели капсюль-детонатор с дополнительным детонатором.
Удар или трение, приходящиеся на отдельный участок поверхности пиротехнического состава при отсутствии условий, способствующих повышению давления при горении, вызывают обычно только частичный взрыв состава в том месте, которое подвергалось соответствующему механическому воздействию, остальная масса состава сгорает нормально как при воздействии обычного теплового импульса.
Попадание в пиросоставы винтовочной пули может вызвать во многих случаях воспламенение, а в том случае, если пиросостав находится в прочной оболочке, и взрыв пиросостава.
Такое же нарастание давления, вызывающее переход горения во взрыв, возникает в некоторых случаях при одновременном сжигании большого количества (10 кг и более) порошкообразных быстро горящих составов.
Очень простое приспособление для выяснения возможности перехода горения пиросоставов и ВВ в замкнутом объеме во взрыв было предложено К.К. Андреевым. Приспособление представляет собой прочную замкнутую со всех сторон железную трубку (длиной 200 мм и внутренним диаметром 40 мм), которая частично заполняется пиросоставом или ВВ (50 г). Затем содержимое поджигают шашечкой воспламенительного состава, воспламеняемой при помощи электровоспламенителя. Дробление трубки на большое число осколков (пять — шесть и более) указывает на то, что горение переходит во взрыв.