导爆管性能测试研究.pdf

4 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第4 4 卷第3 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 8 3 5 2 ．2 0 1 5 ．0 3 ．0 1 1 导爆管性能测试研究粜 陈雄胜①② ①宏大矿业有限公司 广东广州，5 1 0 6 2 3 ②广东明华机械有限公司韶关分公司 广东韶关，5 1 2 1 4 6 [ 摘要]研究了塑料导爆管爆速成长情况，以及管内断药、极限药量、温度对导爆管的影响。采取电测法测试导 爆管爆轰波成长情况；空管连接法测试断药对爆轰波的传播影响；测试了极限药量和温度对导爆管的影响。结果 表明，塑料导爆管被激发后，传播8 0 0m m 后，基本可以达到稳定爆轰状态。塑料导爆管内的断药在2 0 0m m 以下不 影响正常传爆。为了确保塑料导爆管不被击穿，并能正常传爆，管内的上限药量1 8m g ／1 2 1 ，下限药量1 2m g ／m 。环 境温度偏高时，温度越高，塑料导爆管管壁越软，吸收的能量就会越多，爆速越低；温度越高，导爆管越容易被击穿。 f 关键词]导爆管；传爆；断药；极限药量；温度 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 2 ；T Q 5 6 0 ．7 引言 随着国内爆破器材和爆破技术的发展，非电雷 管特别是导爆管雷管的市场用量越来越大。导爆管 雷管由塑料导爆管、封口塞、延期体和基础雷管组 成，它专门和塑料导爆管配套使用，是导爆管雷管起 爆系统的起爆元件。塑料导爆管是一根内壁涂有薄 层炸药粉末的空心塑料软管．普通的塑料导爆管管 壁呈乳白色，管芯呈灰或深灰色。在生产及科研中， 对塑料导爆管的爆轰传播、起爆感度、耐火、耐静电、 高低温、抗撞击、传爆安全性能及抗拉强度进行了大 量的研究，并取得了很大的成果。本文针对实际生 产中遇到的问题，对塑料导爆管管内爆速的成长、管 内断药距离对爆轰波传播的影响、极限装药量及温 度对塑料导爆管性能的影响进行了研究分析。 1 塑料导爆管性能的测试 1 ．1 导爆管内爆速成长试验 在实际生产中，测量导爆管爆速一般使用电测 法⋯。导爆管内使用的导爆药主要成分为猛炸药 和添加剂，国内使用的猛炸药一般为黑索金或泰安。 本文中所用的导爆药以纯黑索金为猛炸药，粒度为 1 1 ～1 3 m ；铝粉和石墨粉为添加剂，铝粉平均粒度 为5 0n m ，形状球形。导爆药的配比 质量分数 如 下6 5 ％一6 8 ％黑索金，3 2 ％～3 5 ％铝粉，以及外加 0 ．2 ％一0 ．4 ％的石墨。导爆管管壁材料为北京燕山 石化生产的1 1 2 A 一1 型低密度聚乙烯。 根据炸药的爆轰理论[ 2 ] ，导爆药爆轰波的稳定 传播条件是反应终了气体的流速与音速之和必须等 于爆速。在导爆管管口，反应终了的气体有部分会 向管口流失，气体的流速与音速之和小于爆速，使导 爆药爆轰不能稳定传播。随着沿管轴向的深入，离 管K I 越来越远，气体的流失也会越来越少，直到可以 忽略不计，这时的气体流速和音速之和等于爆速，形 成稳定的冲击波，即爆轰。在电测法中，这个距离是 测试导爆管爆速时，光电感应元件离管口的最小安 放距离。光电感应元件安放距离小于最小距离时， 测试的爆速不稳定，代表不了导爆管的实际爆速。 用1 4 0 根普通变色导爆管进行爆速测试，1 4 0 根导爆管分7 组，每组2 0 根。定义测试时第一个光 电感应元件离管口的距离￡为测试距离，L 分别为 5 0 、1 0 0 、2 0 0 、5 0 0 、8 0 0 、10 0 0 、12 0 0m r f l 。每一个测 试距离，测试2 0 根导爆管。测试结果见表1 。 从表1 的测试数据可以看出．在测试距离L 小 于8 0 0m m 时。爆速随着测试距离的增加而增加。 但测试距离达到一定值时，爆速会稳定，不会随着测 试距离的增加而增加．如本测试中L 超过8 0 0m m 时，爆速稳定，不会随测试距离￡的增加而增加。在 实际生产中。测试导爆管的爆速，在有一定的预留额 下．可以规定测试距离￡不小于10 0 0m m ．而行业 规定测试距离不小于13 0 0m m pJ 。 1 ．2 导爆药中断距离对传爆的影响 导爆管内爆轰波的传播受导爆管的约束，是一 个不断向前推进的过程。当导爆药中断，在惯性的 米收稿日期2 0 1 4 - 0 8 ．1 9 作者简介陈雄胜 1 9 8 2 ～ ，男，工程师，主要研究方向民爆安全生产技术。E - m a i l 2 8 0 0 4 5 1 4 5 q q C O F ／I 万方数据 2 0 1 5 年6 月导爆管性能测试研究陈雄胜4 9 作用下，爆轰波继续向前推进，不会马上停止。爆轰 波在推进过程中不断地衰减，衰减到一定程度时，爆 轰波将会自动湮灭[ 4 引。在爆轰波衰减到一定程度 之前，如推进前方遇到导爆药，将会重新激发导爆 药，使爆轰波重新获得能量，爆轰得以重新传播。导 爆管爆轰波的衰减距离可以用管内断药后能重新传 爆的距离￡’来表示。 为测试距离L ’，可以用以下的近似方法测量， 即采取空管连接法测试。取一根￡’长的无导爆药 的导爆管空管，另取一根正常的导爆管。把正常的 导爆管用剪刀剪断，用胶布接上三’长的导爆管空 管，如图1 所示，用高压脉冲起爆器起爆。 ／／ ／ 图1测试中断距离的连接方式 F i g ．1 C o n n e c t i o n so fb r e a kd i s t a n c et e s t 在￡’小于一定长度时，爆轰波将会传过空管， 引爆空管后面的正常导爆管，使爆轰波通过空管正 常传播下去，如图2 所示。当￡’大于一定长度时，爆 轰波传过空管会衰减到不能引爆空管后面的正常导 爆管，使爆轰波在空管及后面的导爆管内湮灭，如图 3 所示。 根据空管后面的导爆管能否正常起爆，测量不 同长度的三’，以近似地测定导爆管内导爆药中断距 ’． 图2 爆轰波经过空管传爆后情况 F i g ．2 D e t o n a t i o na f t e rd e t o n a t i o nw a v ep a s s i n gb l a n kt u b e ●7 ／ ，，．一 图3 爆轰波经过空管熄爆情况 F i g ．3I n c o m p l e t ed e t o n a t i o na f t e rd e t o n a t i o n w a v ep a s s i n gb l a n kt u b e 离对传爆的影响。如表2 所示。 从表2 中可以看出，在长度L ’小于1 9 5n l l n 时， 连接的导爆管都能正常传播爆轰波；在￡7 大于 或 者等于 2 0 0m m 时，有部分连接的导爆管不能传播 爆轰波。考虑在用胶布连接时。爆轰波能量有少量 的外泄，所以在一条正常的导爆管中，导爆药中断距 离在2 0 0m m 以下时，爆轰波还能继续传播。 1 ．3 导爆管中导爆药的极限药量[ 8 ] 导爆管的爆轰过程与一般炸药爆轰相同，都存 在着稳定传播的冲击波，但是由于导爆管存在管道 效应，其炸药爆轰是个低速的稳定爆轰。当导爆管 内的导爆药厚度足够小时，不能稳定地传播爆轰，但 入 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 4 卷第3 期 表2 T a b ．2 不同长度的中断距离对传爆的影响 E f f e c to fb r e a kd i s t a n c ew i t hd i f f e r e n t l e n g t ht od e t o n a t i o n 是导爆药过多时，其产生的爆轰能量太大，将会击穿 导爆管，也会使导爆药不能在导爆管内稳定爆轰。 所以导爆管内的导爆药药量有上下极限，为测定上 下限药量，分别生产8 、1 0 、1 2 、1 4 、1 6 、1 8 、2 0m e , ／m 的 导爆管各1 0 0 根。其中5 0 根用来测试爆速，另外 5 0 用来装配雷管，测试导爆管的点火能力。 在爆速测试中，8m g ／I l l 的不能测试爆速，说明 药量太小，不能形成爆轰波传播1 0 、1 2 、1 4 、1 6 、1 8 m g ／m 的能正常测试爆速2 0m g ／I l l 的导爆管会击 穿导爆管，说明药量太多。在点火能力测试中，1 2 、 1 4 、1 6 、1 8m g ／m 能正常引爆秒延期元件，8m g ／m 和 2 0 ．i g ／m 会使延期元件出现瞎火，说明不能正常点 火。1 0m g ／m 能够点火延期元件，但是会使延期时 间发生很大的偏移，说明药量偏少，点火能力不足。 在生产中，一般规定药量为1 4 ～1 6m g ／m 或者1 6 ～ 1 8m g ／m 。 1 ．4 温度对导爆管的影响 导爆管使用的一般是线性低密度聚乙烯，是一 种热塑性材料，受温度的影响非常大。热塑性表明， 温度越高，导爆管管壁越软。而爆轰波在传播时。遇 到管壁会被管壁吸收部分能量，当管壁越软，吸收的 能量就会越多。表现在爆速上就是在温度越高时， 导爆管的爆速就会越低。通过试验发现，在导爆药 药量为1 6m g ／m ，温度为1 0 ℃时。爆速为18 5 0 ～ 19 0 0m ／s ，；在温度为4 0 ℃时，爆速为16 5 0 ～17 0 0 m ／s 。 在温度偏高时。低密度聚乙烯会变软，其强度也 会减小。通过试验发现，在温度为1 0 ℃、导爆管药 量为1 9m g ／m 时，导爆管不会被击穿，能正常起爆； 在温度为4 0 ℃、导爆管药量为1 9m g ／m 时，导爆管 会被严重击穿。 2结论 1 导爆管内爆轰波的成长需要一定的距离，其 距离最少为5 0 0m m 。一般在传播到8 0 0m m 后基 本可以形成稳定的爆轰。 2 导爆管内导爆药的中断会影响爆轰波的传 播。在中断距离小于2 0 0m m 时．爆轰波还能传播。 3 导爆管内的上限药量为1 8m g ／m ，下限药量 为1 2m g ／m 。 4 温度对导爆管的性能有很大的影响。温度 越高，管壁越软，吸收的能量越多，导爆管爆速越低； 温度越高，导爆管越容易被击穿。 参考文献 [ 1 ] 张立．爆破器材性能与爆炸效应测试[ M ] ．合肥中国 科学技术大学出版社，2 0 0 6 3 0 9 - 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7 0 ． I g n i t i o nP o w d e r so ft h eT h r e eL a y e r sG u nP r o p e l l a n tB a s e do nR G D 7 A Z H A OB a o m i n g ，L IX i a n ，L I UL a i d o n g ，Z H A N GH e n g ，J I NJ i a n w e i ，Z H A OH o n g l i ，W A N GQ i o n g l i n ，Y A N GL i x i a X i ’a nM o d e mC h e m i s t r yR e s e a r c hI n s t i t u t e S h a a n x iX i ’a n ，7 1 0 0 6 5 [ A B S T R A C T ] S e l e c t i n gc o m m o n l yu s e di g n i t i o nm a t e r i a l ss u c ha sn i t r o c o t t o n N C ，B P 2 。s m a l lb l a c kp o w d e r a n d b e n z e n en a p h t h a l e n ed r u g ，t h ei g n i t i o np e r f o r m a n c eo ft h ep o w d e r so nR G D 7 Ab a s e dt h r e el a y e r sg u np r o p e l l a n tw e r e s t u d i e d ．I tw a sf o u n dt h a tb e n z e n en a p h t h a l e n ed r u gi ss u i t a b l ef o rt h eR G D 7 Ab a s e dt h r e el a y e r sg u np r o p e l l a n tb ym e a n s o fe x p e r i m e n t so ni g n i t i o np e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i co fi g n i t i o nc h a r g e ，t h ei g n i t i o nd e l a yt i m ea n dt h ei g n i t i o np r e s s u r e ． A n di ta l s os h o w st h a t ，i nc l o s e db o m bt e s t ，b e n z e n en a p h t h a l e n ed m gc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h es i m u l t a n e o u si g n i t i o no f t h eR G D 7 Ab a s e dt h r e el a y e r sg u np r o p e l l a n t ，w h i c hi ss u p e r i o rt ot h eo t h e rt w oi g n i t i o np o w d e r s N Ca n dB P ． [ K E YW O R D S ] i g n i t i o np o w d e r ；t h r e el a y e r sg u np r o p e l l a n t ；i g n i t i o np e r f o r m a n c e ；b e n z e n en a p h t h a l e n ed r u g e 加翻} a o - o 帕x o e 叼毛帕x H 争o x H 争o e ．。毛托x H 争o e ．o 专帕K H 争o e 岫e K o e 屺托M H 争。毛托令o e 叼} 尊．o 如} o e 屺} 9 0 巾K } o e 叼号帕毛帕毛m } o 令 上接第50页TestS t u d yO i lP r o p e r t i e so fN o n e lT u b e C H E NX i o n g s h e n g i ② 1 H o n g d aM i n i n gC o ．，L t d ． G u a n g d o n gG u a n g z h o u ，51 0 6 2 3 ④ S h a o g u a nB r a n c h ，G u a n g d o n gM i n g h u aM a c h i n e r yC o ．，L t d ． G u a n g d o n gS h a o g u a n ，5 1 2 1 4 6 [ A B S T R A C T ] T h ed e t o n a t i o nv e l o c i t yg r o w t ho fn o n e la n dt h ee f f e c t so fd e t o n a t i o np a r a m e t e r ss u c ha se x p l o s i v ei n t e r n a l f a u l t s ，l i m i td o s e ，t e m p e r a t u r ew e r es t u d i e d ．T h ed e t o n a t i o nw a v ea n dt h ee f f e c t so fe x p l o s i v ef a u l t sw e r et e s t e db ye l e c t r i c a lm e a s u r i n gm e t h o da n de m p t y t u b ec o n n e c t i n gm e t h o dr e s p e c t i v e l y ．L i m i te x p l o s i v ed o s ea n dt e m p e r a t u r ew e r ea l s oC O n - s i d e r e d ．R e s u l t ss h o wt h a ts t e a d yd e t o n a t i o np r o c e s sh a p p e n sa f t e rp r o p a g a t i n g8 0 0m m ，a n de x p l o s i v ef a u l t sl e n g t hl e s s t h a n2 0 0n l ／nw i l lh a v en os i g n i f i c a n te f f e c to nd e t o n a t i o np r o p a g a t i o n ．T op r e v e n tn o n e lt u b ef r o mb e i n gp e n e t r a t e da n d k e e pd e t o n a t i o np r o p a g a t i n gr e l i a b l y ，t h em a x i m u me x p l o s i v el o a d i n gs h o u l db es e ti nt h er a n g eo f1 8m e ma n d1 2m g ／m ． T h eh i g h e rt h et e m p e r a t u r e ，t h es o f t e rt h et u b ew a l la n dt h em o r ee n e r g yi ta b s o r b s ，a n dh e n c et h el o w e rt h ed e t o n a t i o n v e l o c i t ya n dt h em o r el i k e l yt h en o n e li sp e n e t r a t e d ． [ K E YW O R D S ] n o n e lt u b e ；d e t o n a t i o np r o p a g a t i o n ；e x p l o s i v ef a u l t s ；l i m i te x p l o s i v ed o s e ；t e m p e r a t u r e 万方数据