Materiały wybuchowe (w skrócie materiały wybuchowe) to specjalne związki chemiczne, a także ich mieszaniny, które mogą wybuchnąć pod wpływem warunków zewnętrznych lub zachodzących procesów wewnętrznych, podczas gdy powstają bardzo gorące gazy i uwalniane jest ciepło. Istnieją trzy grupy materiałów wybuchowych o różnej podatności na wpływy zewnętrzne i różnych typach wybuchu. Należą do nich: substancje inicjujące, napędzające, a także wybuchowe. Ten artykuł zawiera informacje o materiałach wybuchowych i ich zastosowaniach.
Pojęcia ogólne
Wybuch to gwałtowna przemiana materiału wybuchowego w znaczną ilość ekstremalnie sprężonych i podgrzanych gazów, które rozprężając się wykonują następującą pracę: poruszają się, miażdżą, niszczą, wyrzucają.
Wybuchowy oznacza mechaniczną mieszankę lub związki pierwiastków chemicznych, które mogą szybko przekształcić się w gaz. Wybuch jest podobny do spalania węgla lub drewna opałowego, ale różni się dużą szybkością tego procesu, która często wynosi dziesięć tysięcznych sekundy. Ww zależności od szybkości transformacji eksplozje dzieli się w następujący sposób:
- Spalanie. Przenoszenie energii z jednej warstwy materii do drugiej odbywa się dzięki przewodzeniu ciepła. Proces spalania i powstawania gazów przebiega z małą prędkością. Taka eksplozja jest charakterystyczna dla prochu, w którym pocisk jest wyrzucany, ale rękaw nie ulega zniszczeniu.
- Detonacja. Energia jest przekazywana z warstwy na warstwę niemal natychmiast. Gazy powstają z prędkością ponaddźwiękową, ciśnienie gwałtownie wzrasta i następuje poważne zniszczenie. Taka eksplozja jest nieodłącznym elementem RDX, amonitu, TNT.
Aby rozpocząć proces wybuchu, wymagane jest zewnętrzne oddziaływanie na materiał wybuchowy, który może być następujących typów:
- detonacja - eksplozja obok innego materiału wybuchowego;
- termiczne - ogrzewanie, iskra, płomień;
- chemiczna - reakcja chemiczna;
- mechaniczne - tarcie, ukłucie, uderzenie.
Substancje typu wybuchowego reagują różnie na wpływy zewnętrzne:
- niektóre potrafią szybko eksplodować;
- inne są wrażliwe tylko na niektóre efekty;
- trzecie mogą eksplodować nawet bez żadnego wpływu na nie.
Podstawowe właściwości BB
Ich główne właściwości to:
- podatność na wpływy zewnętrzne;
- brisance;
- charakterystyczny stan agregatu;
- ilość energii uwolnionej przez wybuch;
- odporność chemiczna;
- szybka detonacja;
- gęstość;
- wybuchowość;
- czas trwania i okolicznościzdrowy stan.
Każdy materiał wybuchowy można szczegółowo opisać przy użyciu wszystkich jego cech, ale w większości przypadków używane są dwa z nich:
- Brisance (przerwa, zmiażdżenie, rozbicie). Oznacza to, że jest to zdolność materiału wybuchowego do wywoływania destrukcyjnych działań. Im wyższy brisance, tym szybciej powstają gazy podczas wybuchu i wybuch następuje z większą siłą. W rezultacie korpus pocisku zostanie dobrze zmiażdżony, odłamki rozproszą się z dużą prędkością i pojawi się silna fala uderzeniowa.
- Wybuchowość jest miarą skuteczności materiału wybuchowego, który wykonuje destrukcyjne, rzucane i inne działania. Główny wpływ na to ma objętość gazu uwalnianego podczas wybuchu. Ogromna ilość gazu może wykonać wiele pracy, na przykład wyrzucić beton, ziemię, cegły z obszaru wybuchu.
Materiały odłamkowo-wybuchowe odłamkowo-wybuchowe nadają się do wysadzania w kopalniach, podczas usuwania zatorów lodowych i budowy różnych dołów. W produkcji pocisków najpierw zwracają uwagę na brisance, a wybuchowość schodzi na dalszy plan.
Klasyfikacja
Materiały wybuchowe mają kilka klasyfikacji. Na podstawie ich właściwości klasyfikuje się je w następujący sposób:
- Inicjowanie - służą do podważania innych materiałów wybuchowych. Charakteryzują się dużą wrażliwością na czynniki inicjujące i większą prędkością detonacji. A także są one również nazywane pierwotnymi materiałami wybuchowymi, które są zdolne do wybuchu przy słabym uderzeniu mechanicznym. Do grupyzawiera: diazodinitrofenol, piorunian rtęci.
- Materiały wybuchowe o dużej sile - charakteryzują się dużą świetlistością i są używane jako główny ładunek większości amunicji. Są to wtórne materiały wybuchowe, które są mniej wrażliwe na wpływy zewnętrzne w stosunku do pierwotnych materiałów wybuchowych. W swoim składzie chemicznym zawierają azotany i ich związki, mają silne działanie wybuchowe. Do ich wybuchu używa się niewielkiej ilości substancji inicjujących.
- Rzucanie - służy jako źródło energii do rzucania pociskami, pociskami, granatami. Należą do nich różne rodzaje paliw rakietowych i prochu.
- Kompozycje pirotechniczne - używane do specjalnej amunicji. Płonąc, dają charakterystyczny efekt - sygnał, oświetlenie.
Ponadto, zgodnie z ich stanem fizycznym, są to:
- twarde;
- ciecz;
- gazowe;
- emulsja;
- zawieszenia;
- plastik;
- galaretowaty;
- elastyczne.
Lutowanie BB
Brisant substancje wzięły swoją nazwę od francuskiego słowa briser, które w tłumaczeniu na rosyjski oznacza łamać, kruszyć. Takimi materiałami wybuchowymi mogą być zarówno oddzielne związki chemiczne – PETN, TNT, nitrogliceryna, jak i ich mieszaniny – dynamity, dynamony, amonity. Nie detonują od prostych impulsów: wiązki ognia czy iskry, która wystarczy do wybuchu substancji inicjujących. Niska podatność kruszących materiałów wybuchowych na ciepło, tarcie i uderzenie zapewnia bezpieczeństwo, gdypracując z nimi. Wykorzystywane są do produkcji bomb odłamkowych i lotniczych, min morskich i inżynieryjnych, gdzie potrzebna jest potężna eksplozja z fragmentacją pocisku.
Klasyfikacja mocy
Wysokie i inicjujące substancje są używane razem. Detonacja we wtórnych materiałach wybuchowych jest wzbudzana przez wybuch pierwotnego materiału wybuchowego. Materiały wybuchowe Brisant mają zwiększoną, normalną i zmniejszoną moc.
Substancje o zwiększonej mocy są najbardziej wrażliwe na wpływy zewnętrzne, dlatego często stosuje się je w mieszaninach z tymi, które zmniejszają wrażliwość lub mają normalną moc. Mogą być również używane do zapalników pośrednich.
Materiały do piaskowania o dużej mocy
Materiały wybuchowe o zwiększonej mocy mają dużą prędkość detonacji i uwalniają znaczną ilość ciepła podczas eksplozji. Są bardzo wrażliwe na zewnętrzne impulsy.
Wybuch następuje z dowolnego detonatora, wliczając w to kulę z karabinu. Pod wpływem otwartego płomienia palą się silnie, nie wydzielając sadzy i dymu, przy jasnym płomieniu możliwa jest eksplozja. Do tej grupy substancji należą:
- Teng to biały proszek składający się z kryształów. Ta substancja wybuchowa nie reaguje z metalami i wodą, jest rozcieńczana w acetonie i jest uważana za najbardziej podatną na wpływy zewnętrzne. Służy do lontów detonacyjnych, zapalników pomocniczych i detonatorów.
- Tetryl to żółtawy krystaliczny proszek o słonym smaku. Jest dobrze rozcieńczony acetonem i benzyną, źle alkoholem, nie rozpuszcza się z metalami.reaguje, dobrze poddaje się prasowaniu. Używany do robienia detonatorów.
- RDX to jedna z najbardziej błyskotliwych substancji, która składa się z małych białych kryształków, bez zapachu i smaku. Nie reaguje z wodą i metalami, jest słabo sprasowany. Eksplozja następuje pod wpływem czynników zewnętrznych, płonie z sykiem, płomieniem o jasnym białym kolorze. Wykorzystywany do niektórych próbek spłonek, do sporządzania mieszanin do wybuchów przemysłowych, min morskich.
Materiały wybuchowe o normalnej mocy
Substancje te mają długi okres trwałości (z wyjątkiem dynamitów), nie mają na nie znaczącego wpływu czynniki zewnętrzne, w praktyce są bezpieczne.
Materiały wybuchowe to:
- TNT to żółtawa lub brązowawa krystaliczna substancja o gorzkim smaku. Temperatura topnienia wynosi 81 °C, a temperatura zapłonu 310°C. Na wolnym powietrzu spalaniu TNT towarzyszy żółtawy płomień z silną sadzą bez wybuchu, a w pomieszczeniu może nastąpić detonacja. Substancja z metalami nie wykazuje aktywności chemicznej, jest praktycznie niewrażliwa na wstrząsy, tarcie i efekty termiczne. Współdziała z kwasem solnym i siarkowym, benzyną, alkoholem i acetonem. Na przykład po przestrzeleniu, rzuceniu i wciśnięciu kulą z karabinu, TNT nie zapala się i nie następuje eksplozja. Do amunicji jest używany w różnych stopach i w czystej postaci. Substancja stosowana jest w postaci sprasowanych kratek o różnej wielkości.podczas wykonywania prac rozbiórkowych.
- Kwas pikrynowy to substancja wybuchowa w postaci kryształków o żółtym kolorze i gorzkim smaku. Jest bardziej podatny na ciepło, uderzenia i tarcie niż TNT i może eksplodować po wystrzeleniu przez pocisk karabinowy. Płomień dużo dymi podczas palenia. Przy dużym nagromadzeniu materii następuje detonacja. W porównaniu z TNT kwas pikrynowy jest silniejszym materiałem wybuchowym.
- Dynamity - mają różne receptury i zawierają nitroglicerynę, nitroestry, saletrę, mączkę drzewną i stabilizatory. Głównym zastosowaniem jest gospodarka narodowa. Główną właściwością dynamitów jest wodoodporność i znaczna moc. Za ich wadę uważa się zwiększoną podatność na wpływy termiczne i mechaniczne. Wymaga to ostrożności podczas transportu i śrutowania. Po sześciu miesiącach dynamity tracą zdolność detonacji. Ponadto zamarzają w ujemnej temperaturze około 20°C i stają się niebezpieczne podczas pracy.
Zredukowana moc kulki
Materiały z brylantami o niskiej mocy mają obniżoną wydajność ze względu na niską prędkość detonacji i niewielką ilość ciepła. Są gorsze pod względem właściwości brisance od tych substancji, które mają normalną moc, ale mają taką samą wybuchowość. Najczęściej używane materiały wybuchowe z tej grupy powstają na bazie saletry amonowej. Należą do nich:
- Saletra amonowa jest białą lub żółtawą krystaliczną substancją, która jest nawozem mineralnym, doskonale rozpuszczalnym w wodzie. Należy do niewrażliwychniskie materiały wybuchowe. Nie zapala się od ognia i iskier, proces spalania rozpoczyna się dopiero w silnym skupieniu płomienia. Niski koszt saletry amonowej umożliwia wytwarzanie z niej niedrogich materiałów wybuchowych poprzez dodanie do niej materiałów wybuchowych lub substancji palnych.
- Dynamony to mieszanina azotanu amonu z palnymi, ale niewybuchowymi substancjami, takimi jak węgiel drzewny, torf lub trociny.
- Amonale to mieszanki wybuchowe zawierające saletrę, z dodatkiem palnych i wybuchowych dodatków oraz proszku aluminiowego w celu zwiększenia ciepła wybuchu.
Wszystkie rodzaje materiałów wybuchowych na bazie azotanu amonu są bezpieczne w użyciu. Nie wylatują w powietrze po otarciu, trafieniu, wystrzeleniu kulą z karabinu. Oświetlone powietrzem palą się cicho, bez wybuchu, żółtym płomieniem z sadzą. Do przechowywania są przechowywane w dobrze wentylowanych pomieszczeniach. Czasami do saletry dodaje się kwasy tłuszczowe i siarczek żelaza, co przyczynia się do długiego przebywania materiałów wybuchowych w wodzie bez utraty właściwości.
Używanie materiałów wybuchowych
Materiały wybuchowe o dużej masie to wtórne materiały wybuchowe, dla których detonacja jest głównym rodzajem przemiany wybuchowej, wzbudzanej niewielkim ładunkiem początkowego materiału wybuchowego. Są obdarzone zdolnością do miażdżenia i dzielenia. Służą do napełniania min, różnych środków do podważania, torped i pocisków. Substancje o właściwościach wybuchowych są skoncentrowanym i ekonomicznym źródłem energii mechanicznej. Mają szerokie zastosowanie w gospodarce narodowej. Większość rudy metali nieżelaznych, a także prawie cała objętość metali żelaznych, wydobywana jest metodą eksplozji.
Materiały wybuchowe znalazły zastosowanie w następujących obszarach:
- zagospodarować pokłady węgla i złoża mineralne;
- nasypy kolejowe i drogowe;
- budowa tamy;
- kopanie kanałów wodnych;
- układanie rurociągów gazowych i naftowych;
- rozbudowa szybów kopalnianych.
Gdzie jeszcze są używane substancje wybuchowe? Oprócz powyższego są używane:
- podczas zagęszczania gleby;
- wykonywanie systemów nawadniających;
- walka z pożarami lasów;
- poziomowanie i oczyszczanie terenu.
Prowadzone są również badania i rozwój w celu rozszerzenia wykorzystania tej potężnej energii wybuchowej - przyspieszania procesów chemicznych przy użyciu wysokich ciśnień, sztucznych opadów i wierceń strzałowych.
Chemia i technologia materiałów wybuchowych
Cząsteczki związków chemicznych lub ich mieszanin, zawierające pewną ilość energii chemicznej, nazywane są substancjami nasyconymi energią. Energia w wyniku przemian zachodzących pod wpływem czynników zewnętrznych zamienia się w świetlną, mechaniczną lub termiczną.
Kompozycje pirotechniczne, proch strzelniczy i inne materiały wybuchowe należą do najbardziej znanych rodzajów substancji nasyconych energią. Energia chemiczna w nich jest przekształcana w wyniku szybkiego przepływu eksplozji w inne formy. Znacząca ilośćciepło emitowane w wyniku wybuchu jest głównym kryterium jego działania. Będąc kompaktowym i potężnym źródłem energii mechanicznej, materiały wybuchowe o dużej sile są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu.
