DOC《工业炸药水下爆炸能量测试方法》

工业炸药水下爆炸能量测试方法 编制说明 (征求意见稿) 2018年12月 工业炸药水下爆炸能量测试方法

一、工作简况

(一)任务来源 工业和信息化部安全生产司于2010年向国家民用爆破器材质量监督检验中心下达了 工业炸药水下爆炸能量测试方法 的研究任务, 2012年6月该项目通过了工信部安全生产司组织的项目评审.

2015年课题组编制工业炸药水下爆炸能量测试方法行业标准项目建议书并通过评审, 2016年11月正式与中国爆破器材行业协会签订民用爆炸物品行业标准制(修)订合同书,承担的国家标准制修订项目《工业炸药水下爆炸能量测试方法》计划号为:20151662-T-339.

(二)工作概况 南京理工大学南京理工大学接到制订任务后,成立了标准制订小组.本标准制订主要由南京理工大学为主负责,参编单位有:四川雅化实业集团股份有限公司、贵州久联民爆器材发展股份有限公司、湖南南岭民用爆破器材股份有限公司、石家庄成功机电有限公司、西安近代化学研究所. 编制组成员具体分工见表1. 表1 参编单位及分工协作表 姓名单位项目分工 张兴明 南京理工大学 项目负责人 徐森南京理工大学 组织试验和编写 高欣四川雅化实业集团股份有限公司 提供样品、参与编写 林辉四川雅化实业集团股份有限公司 提供样品、参与编写 彭文林 贵州久联民爆器材发展股份有限公司 参与编写 王自然 湖南南岭民用爆破器材股份有限公司 参与编写 任卫东 石家庄成功机电有限公司 参与编写 王建灵 西安近代化学研究所 测试系统比对 本项目工作情况如下: (1)2010年10月-12月,确定了项目研究的基本内容,制定了研究大纲;

(2)2011年1月~6月,完成了炸药水下爆炸能量测试的方法研究和校准;

(3)2011年8月~9月,形成了工业炸药水下爆炸能量测试方法的研究总结,并于2012年6月通过了工信部安全生产司组织的项目评审;

(4)2015年编制工业炸药水下爆炸能量测试方法行业标准项目建议书并通过评审,并于2016年11月正式签订民用爆炸物品行业标准制(修)订合同书. (5)2016年11月到2017年11月成立标准编制组,选取了乳化炸药、膨化硝铵炸药、粉状硝铵炸药和粉状乳化炸药等常见工业炸药,进行了水下爆炸能量测试方法的研究,结合2011年的研究情况,编制组对炸药试样制备方式进行了改进,统一了散装炸药和包装工业炸药的测试方法. (6)2017年12月完成工业炸药水下爆炸能量测试方法的标准送审稿.

二、编制原则和主要内容

(一)编制原则 目前国内对炸药作功能力测试方法主要采用铅环,铅环ㄍü饬空ㄒ┰谇环ㄖ斜ê蟮睦┛字道炊ㄐ员碚髡ㄒ┑淖鞴δ芰,但铅环ǖ牟馐越峁芮Φ闹柿俊⑶恢圃旃ひ盏纫蛩氐挠跋旖洗,且还造成铅污染(部分铅在炸药爆炸过程中进入空气),对试验人员健康产生影响. 水下爆炸法就克服了上述影响,水下爆炸法主要测量炸药在水中爆炸后产生的气泡能和冲击波能,能够比较直观地给出炸药的作功能量,且随着水下爆炸试验测试技术的发展,越来越多的国家开始研究采用水下爆炸法测试工业炸药能量来替代作功能力试验,尤其是国外发达国家更是走在前列. 该标准是以有关的水下爆炸测试的基础理论为依据,在分析研究国内外在水下爆炸测试方法的研究基础上,重点研究了试验条件(试验深度、测点位置和药量)对水下爆炸试验结果的影响,确定了水下爆炸最优的试验条件,形成了水下爆炸试验测试方法.本标准规定了用水下爆炸法测量工业炸药作功能力方法. 先进性 该测试方法采用水做介质进行炸药作功能力的测试,样本使用量大,测试数据与铅环ㄏ啾雀邮涤谩⒆既,所测数据可以直接应用于爆破设计. 环保性 铅是一种重金属,铅恢旎岫曰肪巢ξ廴,试验人员长期接触和使用也会对身体产生危害.采用水下爆炸法替代现有作功能力试验,更加环保.

(二)主要技术内容说明 1.爆炸试验水池的选择和试验药量的确定 根据国内外不同机构的水下爆炸测试结果发现,由于反射冲击波的存在,试验水池尺寸、结构等对试验结果具有较大的影响,水池越小,水池边界效应越明显.通过对一次气泡脉动所达到的最大气泡半径的4倍计算,结合测试需要,水池大小与试验药量的相关性应满足表1: 表1 水池大小与试验药量的关系 试样药量(按TNT计)(kg) 0.035 0.2 0.5 1.0 水池直径(最小边长)(不小于)(m) 3.0 5.3 7.9 9.0 水池深度(不小于)(m) 2.0 3.5 4.8

6 此外,工业炸药是一种混合炸药,通常情况下,测试的药量越大,越能减小因炸药混合不均匀所带来误差,测试结果准确度越高.因此根据上表,结合试验药量对爆炸水池、传感器的使用寿命影响,本标准规定爆炸水池为直径不小于8.0m、深度不小于8.0m的圆柱形刚性水池,试验时水深不小于6.0m,试验药量为500g.该药量比用铅环ú夤ひ嫡ㄒ┳鞴δ芰κ匝榈10g试验药量大50倍.对于有天然水域的试验单位也可采用符合该条件的天然水域进行试验. 2.试验深度和测试距离确定 大量试验结果表明,不同的试验深度、测试距离都会对水下爆炸的试验结果产生影响. 为了研究不同试验深度和测点位置对水下爆炸测试结果的影响规律,本项目选择160g的Pentolite药柱(浇铸)作为试验样品(药柱的长径比为1:1,密度为1.60g/cm3),分别测试了不同深度和测点位置的水下爆炸参数. Pentolite药柱气泡的最大直径估算: 式(2) ―气泡最大半径的数值,单位为米(m);

―炸药爆热的数值,单位为兆焦每千克(MJ/kg);

―试样质量的数值,单位为千克(kg);

―炸药距水面的距离的数值,单位为米(m). 计算可知:160gPentolite药柱的气泡直径为:0.92m. 2.1 试验条件对冲击波峰值压力的影响规律研究 试验测得Pentolite药柱在不同测点位置和深度条件下的冲击波峰压值见表2. 表2 Pentolite药柱在不同位置的冲击波峰压 测点距离(m) 冲击波峰压(MPa) 3H/4 2H/3 1H/2 1H/3 理论值 1.0 27.67 23.42 -- -- 28.16 1.2 22.56 21.77 -- 20.73 22.87 1.5 17.31 -- 17.47 17.81 17.74 1.63 16.75 -- 16.92 17.37 16.13 1.8 13.05 13.46 13.81 14.7 14.41 2.0 12.32 11.22 12.41 13.28 12.78 2.5 9.5 9.99 9.19 10.03 9.91 2.8

8 -- 8.14 -- 8.71 3.0 7.62 7.3 7.72 7.69 8.05 3.5 6.515 6.27 6.87 -- 6.75 图1 pentolite 药柱在不同深度和测点位置的冲击波峰值压力 由表2和图1的结果可知,Pentolite 药柱在不同试验深度条件下不同位置的冲击波峰值压力基本一致,且与理论计算值非常吻合,表明试验深度对冲击波峰值压力无明显影响. 由图1中冲击波在不同测点位置的峰值压力可知,但冲击波峰值压力随测点距离的增加,衰减较快,根据试验测得的结果,得到Pentolite药柱的冲击波峰压的衰减规律满足: 式3) 式中: ―梯太50/50的冲击波峰压的数值,........