Взрывчатые вещества Взрыв очень быстрый процесс

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

Взрывчатые вещества.

Взрыв – очень быстрый процесс окисления, протекающий с выделением огромного количества энергии и газообразных продуктов, сопровождающийся образованием ударной волны. Это процесс, при котором развивается крайне высокая мощность выделения энергии химической реакции.

Если процесс происходит в небольшом объеме, то выделяющиеся газообразные продукты реакции создают огромное давление, которое вызывает сильные разрушения окружающих материалов. Например, взрыв тонны взрывчатого вещества (ВВ) может за время ~10 -4 с создать давление порядка сотен тысяч атмосфер и вызвать образование мощной ударной волны.

Применение взрыва • • • Там, где требуется перемещение большого количества грунта - прокладка каналов, дорог, образование искусственных водоемов, перекрытие рек; В нефтяной промышленности для прострела обсадных труб, торпедирования скважин, при ликвидации аварий в скважинах и тушения нефтяных и газовых факелов; Для поисков полезных месторождений нефти, газа и других полезных ископаемых методом сейсморазведки;

• Разрушение каменных зданий и сооружений, предназначенных у сносу, в городах наиболее эффективно и безопасно проводить взрывным способом; • В промышленности широко применяется взрывной способ клепки, штамповки, резки и сварки; • Взрывчатые вещества применяются даже в сельском хозяйстве для выкорчевывания пней, разрыхления почвы, рытья канав для орошения полей и осушке болот.

Основные факторы взрыва 1) Экзотермичность реакции Это первое необходимое условие, без которого возникновение взрывчатого процесса было бы невозможно. Без этого не произошло бы самораспространение взрыва и саморазогрева газообразных продуктов реакции до температуры несколько тысяч градусов и их расширение. Чем выше теплота реакции, тем более разрушителен взрыв. Для современных взрывчатых веществ, наиболее широко применяющихся на практике, теплота реакции находится в пределах от 3 до 7 МДж/кг.

2) Большая скорость процесса. Это наиболее характерный признак, отличающий взрыв от обычных химических реакций. Переход к продуктам реакции обычно происходит за стотысячные и даже за миллионные доли секунды. Поэтому в очень небольшом пространстве происходит колоссальная концентрация энергии, которая недостижима при любых других реакциях. Особенно большие плотности энергии достигаются при взрыве конденсированных (твердых или жидких) веществ, которые и находят широкое применение в технике. Как было сказано выше, скорость распространения взрывного процесса по взрывчатому веществу (детонационная волна) может достигать величин 7 -10 км/с.

3) Газообразование Высокое давление и обусловленный им разрушительный эффект взрыва не мог бы быть достигнут, если бы реакция не сопровождалась выделением большого количества газообразных продуктов. Обычно из 1 л обычных взрывчатых веществ образуется около 1000 л газообразных продуктов, которые в момент взрыва находятся в небольшом пространстве, занимаемом до этого взрывчатым веществом. Максимальное давление при взрыве конденсированных ВВ может достигать сотен тысяч атмосфер. При взрыве же газообразных ВВ увеличения объема не происходит. Однако за счет экзотермичности и высокой скорости реакции давление при взрыве может достигать порядка 10 атм. Поэтому так опасны взрывы природного газа в шахтах и квартирах при его утечке.

4) Ударная (взрывная) волна – порожденное взрывом движение окружающей среды, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры газов. Под воздействием высокого давления газов, образовавшихся при взрыве, первоначально невозмущенная среда испытывает резкое сжатие и приобретает большую скорость. Скорость распространения взрывной волны превышает скорость звука. Разрушающее действие взрывной волны, связанное с созданием избыточного давления в среде, ослабевает пропорционально квадрату расстояния от места взрыва.

Основным параметром ударной волны является величина максимального избыточного давления, которое создается в окружающей среде. Особенности ударных волн: • Скорость распространения ударных волн всегда больше скорости звука в невозмущенной среде и зависит от интенсивности ударной волны; • Время действия ударной волны зависит от мощности взрыва; • Ударные волны сопровождаются перемещением среды в направлении распространения волн возмущения; • Во фронте ударной волны параметры состояния и движения среды изменяются скачком; • Сила воздействия ударной волны постепенно уменьшается с расстоянием от точки взрыва.

Взрывчатые вещества представляют собой вещества или их композиции, которые содержат и окислитель (обычно кислород в виде различных функциональных групп – нитро, перхлораты), и восстановитель (органические соединения, алюминий, магний). Все они являются термодинамически неустойчивыми системами, способными под влиянием внешних воздействий (часто очень незначительных) к быстрому экзотермическому превращению.

Важной характеристикой ВВ является также их детонационная стойкость, мерой которой служит критический диаметр детонации, т. е. наименьший диаметр цилиндрического заряда, при котором детонация распространяется, несмотря на разброс вещества из зоны реакции. Детонационная способность тем больше, чем меньше критический диаметр.

Разрушительное действие взрывчатки определяется следующими факторами 1) Величина давления, развиваемого при взрыве (зависит от количества выделившихся газов и температуры) 2) Энергия взрыва 3) Скорость химических превращений при взрыве

Действие взрыва принято характеризовать двумя главными показателями 1) Бризантностью – способностью взрывчатого вещества дробить окружающую среду. Бризантность в значительной мере зависит от скорости и резкости взрыва. 2) Фугасность (работоспособность) – определяется величиной воронки и количеством выбрасываемого грунта. Фугасность зависит главным образом от энергии взрыва, а не от скорости детонации.

Все ВВ делятся на 4 группы: 1) Инициирующие или первичные ВВ. Обладают очень высокой чувствительностью к внешним воздействиям (удар, накол, пламя, искра и др. ). Применяют их для изготовления двух типов средств инициирования взрывчатого превращения: • Капсюлей-детонаторов – средств детонирования (в минах, бомбах, снарядах). Задача капсюля-детонатора – дать мощный взрывной импульс, необходимый для вызова детонации заряда бризантных ВВ. Часто это происходит через детонатор, реже – непосредственно. Применяются артиллерийские и подрывные капсюлидетонаторы, электродетонаторы, зажигательные трубки и др;

• Капсюлей-воспламенителей – средств возбуждения горения (в пиротехнике, стрелковом оружии, ракетных двигателях) Задача капсюля-воспламенителя – дать луч огня, необходимый для воспламенения пороховых зарядов, трубочных составов, замедлителей, лучевых капсюлей-детонаторов. Имеют очень разнообразное строение, как и капсюли-детонаторы.

2) Бризантные (мощные) или вторичные ВВ. Применяются в качестве основных ВВ в зарядах либо в индивидуальном виде, либо в виде различных смесей. Взрываются в результате детонации от взрыва первичных ВВ. Обычно малочувствительны к механическим воздействиям 3) Метательные ВВ (пороха, твердые ракетные топлива). 4) Пиротехнические составы.

Бризантные ВВ К ним относятся органические вещества, содержащие в большом количестве нитрогруппы NO 2. Чаще всего используются нитроэфиры и нитросоединения. Из нитроэфиров наибольшее применения нашли: Нитроглицерин CH 2(ONO 2)-CH 2(ОNO 2). Открыт в 1847 г. Получается нитрованием глицерина CH 2(OН)CH(OН)-CH 2(ОН). Мощное ВВ, отличающееся очень высокой чувствительностью к механическим воздействиям. Маслообразная жидкость. Ядовит. Очень чувствителен к толчкам, трению, ударам. В чистом виде не применяется. Благодаря способности растворять нитроцеллюлозу с образованием студнеобразной массы, более безопасной, чем нитроглицерин, его используют при производстве динамитов. Например, желатин-динамит (92 - 93% нитроглицерина и 7 - 8% коллокси-лина) является одним из самых мощных бризантных ВВ. Нитроглицерин применяется также для производства

Нитроцеллюлоза [C 6 H 7 O 2(OH)3 -n(ONO 2)n]x. Открыта в 1832 г. Это ВВ получается в результате нитрования целлюлозы, представляющей собой полимер глюкозы. Каждое глюкозное кольцо в составе целлюлозы содержит три спиртовые группы, поэтому формулу целлюлозы можно записать так: [C 6 H 7 O 2(OH)3]n. При нитровании в реакцию могут вступить от 1 до 3 спиртовых групп каждого глюкозного остатка. Мощность нитратов целлюлозы как взрывчатых веществ зависит от степени нитрования. При содержании азота менее 12% нитраты целлюлозы называются коллоксилинами, а более 12% - пироксилинами. Предельное содержание азота составляет 14, 14%. Детонация нитратов целлюлозы может быть вызвана ударом, инициированием и прострелом пули. Их чувствительность зависит от влажности и уже при влажности 20% не способны детонировать от капсюлядетонатора. Нитроцеллюлоза входит в состав различных порохов, а также динамитов (в виде растворов в нитроглицерине).

Из нитросоединений наибольшее применение нашли: • Тротил C 6 H 2 CH 3(NO 2)3 (тринитротолуол) – кристаллическое вещество желтоватого цвета с горьким вкусом. Впервые получен в 1863 г. Является продуктом нитрования толуола С 6 Н 5 СН 3. Достаточно безопасное ВВ. На воздухе тротил горит спокойно, коптящим пламенем. Но если масса достигает нескольких сот килограмм, горение закончится взрывом. Химически очень стоек. К механическим воздействиям не очень чувствителен. Восприимчи-вость к детонации зависит от его физического состояния. Прессованный тротил детонирует от капсюля-детонатора, а для литого необходим более мощный детонатор, например, промежуточный заряд в виде шашки прессованного тротила. Тротил выпускается в виде тонких чешуек, кусков, литых зарядов, прессованных шашек, а также в виде гранул. Его применяют для изготовления промышленных ВВ, а также в сплавах или в смесях с другими ВВ для зарядки торпед, снарядов, мин, авиабомб и др. боеприпасов.

Тетрил C 6 H 2(NO 2)3 NNO 2 CH 3 (тринитрофенилметилнитрамин). Белое кристаллическое вещество. Получается нитрованием диметиланилина С 6 Н 5 N(CH 3)2. Впервые получен в 1877 г. По сравнению с тротилом более чувствителен к удару и детонации. Легко детонирует от капсюля-детонатора. Применяется главным образом для изготовления детонаторов (промежуточных зарядов для детонации основных зарядов) к снарядам, авиабомбам и др. Вследствие высокой чувствительности к механическим воздействиям он непригоден в чистом виде для снаряжения боеприпасов. В качестве разрывного заряда тетрил используется в виде сплавов с тротилом и гексогеном.

Гексоген (CH 2 NNO 2)3 (циклотриметилентринитроамин). Более мощное ВВ, чем тротил. Впервые получен в 1898 г. Является продуктом нитрования уротропина (гексаметилентетрамина). Белое кристаллическое вещество без вкуса и запаха. Токсичен. Имеет высокую химическую стойкость. По сравнению с тротилом менее стоек к механическим воздействиям и более восприимчив к детонации. В отличие от тротила в любой форме взрывается от капсюля-детонатора. Для снижения чувствительности к механическим воздействиям и улучшения прессуемости его часто смешивают с небольшим количеством парафина (т. н. флегматизатора). Чистый гексоген в основном используют для снаряжения детонаторов и детонирующих шнуров. Флегматизированный гексоген в виде прессованных шашек применяется в торпедах и малокалиберных снарядах. Гексоген широко применяется в смесях с взрывчатыми и невзрывчатыми веществами для снаряжения боеприпасов в качестве разрывного заряда и для приготовления детонирующих шнуров.

Инициирующие ВВ. • Гремучая ртуть Hg(ONC)2 – соль гремучей кислоты HONC (фульминат ртути). Белый кристаллический порошок, очень ядовитый и очень чувствительный к трению, наколу и удару. Даже легкое царапание соломинкой вызывает взрыв. Открыта в 1799 г. , а впервые начала применяться в 1815 г. в капсюляхвоспламени-телях, и в 1865 г. в капсюлях-детонаторах. В настоящее время используется в качестве инициирующего ВВ в основном в капсюляхвоспламенителях в патронах. В артиллерийских капсюлях-детонаторах практически не исполь-зуется. Обычно используется в составе смеси с хлоратом калия (KCl. O 3) и сульфидом сурьмы (Sb 2 S 3). Первый играет роль окислителя, а второй выделяет при горении газообразные и твердые продукты, обеспечивающие жгучесть луча.

• Азид свинца Pb(N 3)2 – свинцовая соль азотисто-водородной кислоты HN 3. Белое кристаллическое вещество. Менее чувствителен к удару и трению, а также к пламени, чем гремучая ртуть, но превосходит ее по инициирующему воздействию. Применяется в артиллерийских и подрывных капсюляхдетонаторах.

• Тринитрорезорцинат свинца C 6 H(NO 2)3 O 2 Pb*H 2 O – ТНРС. Другое название – стифнат свинца. Свинцовая соль стифниновой кислоты C 6 H(NO 2)3(OН)2. Желтый порошок. Очень чувствителен к пламени. Впервые получен в 1914 г. Имеет высокую чувствительность к тепловым воздействиям, но меньшую чувствительность к удару, чем гремучая ртуть и азид свинца. Основное применение нашел в лучевых капсюлях-детонаторах совместно с азидом свинца. В них сначала от луча капсюлей-воспламенителей инициирует стифтат свинца, от него – азид свинца, который вызывает детонацию основного взрывного заряда. Из-за малой инициирующей способности самостоятельно стифнат свинца как инициирующее ВВ не применяется.

• Тетразен C 2 H 8 ON 10. Впервые получен в 1910 г. Желтоватый порошок. Более чувствителен к наколу и удару, чем даже гремучая ртуть. Обладает наименьшей инициирующей способностью из перечисленных инициирующих ВВ, поэтому самостоятельно не применяется. Обычно используется в комбинации с азидом свинца, обладающим высокой инициирующей способностью, в накольных капсюлях-детонаторах.

Требования к ВВ • Максимальная эффективность действия; • Надежная детонация от соответствующих средств инициирования; • Они должны быть нечувствительны ко всем воздействиям в процессе эксплуатации (удары, трение и др. ); • Стабильность, пониженная токсичность самого ВВ и продуктов реакции, совместимость с различными конструкционными материалами и компонентами состава;

Требования к ВВ • Безопасность в обращении: хранении, транспортировке, изготовлении, в любых состояниях (пыль, порошок, жидкость). • Возможность управления структурными характеристиками заряда (плотность, пористость; • Низкая гигроскопичность и электростатичность, низкая вязкость в жидком состоянии, хорошая перемешиваемость компонентов; • Небольшая стоимость исходных компонентов.

Скачать презентацию Взрывчатые вещества Взрыв очень быстрый процесс

Взрыв.ppt

Количество слайдов: 28