張　彥，劉　峰，朱　帥，韓體飛，孟麗娟

(1.安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，　安徽淮南232001；　2.河北六零七化工有限公司，　河北邯鄲056000)

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點(diǎn)火藥頭質(zhì)量對延期精度的影響

張彥1，劉峰1，朱帥1，韓體飛1，孟麗娟2

(1.安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，安徽淮南232001；2.河北六零七化工有限公司，河北邯鄲056000)

[摘要]為了研究C6H2KN3O7/KClO4/H2S點(diǎn)火藥頭質(zhì)量對延期精度的影響，采用BQ—2Z爆破器材參數(shù)智能測試儀，對引火元件發(fā)火時間及三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管延期時間進(jìn)行測試,結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，藥頭質(zhì)量增加發(fā)火時間降低，發(fā)火時間精度提高；對于某新型鉛丹-硅系無起爆藥毫秒延期電雷管，延期時間隨藥頭質(zhì)量的增加而降低，延期精度呈先變高后較低的趨勢，三段的最佳點(diǎn)火藥頭質(zhì)量為22 mg，五段的最佳點(diǎn)火藥頭質(zhì)量為23 mg。

[關(guān)鍵詞]起爆器材；點(diǎn)火藥頭；精度；發(fā)火時間；無起爆藥毫秒延期雷管

點(diǎn)火藥頭的作用是：經(jīng)通電橋絲點(diǎn)燃，將火焰噴射到延期藥上，從而激發(fā)雷管爆炸。其對電雷管延期精度的影響是十分重要的，根據(jù)有關(guān)原理[1]，電雷管的延期效果取決于藥頭發(fā)火的一致性和可靠性。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家所使用的點(diǎn)火藥頭仍然以KClO3-C-DDNP為主，其組分C吸濕大，DDNP的摩擦感度和撞擊感度高，在生產(chǎn)運(yùn)輸過程中都存在著很大的危險，并且DDNP反應(yīng)之后生成劇毒產(chǎn)物，對環(huán)境有污染和破壞作用。近些年來對點(diǎn)火藥頭的研究[2-7]多集中在藥劑的配方方面，通過理論分析和試驗(yàn)論證，結(jié)果表明，苦味酸鉀系、高氯酸鉀和鉛丹-硅系點(diǎn)火藥頭都能不同程度地提高藥頭發(fā)火可靠性和一致性，使用上安全系數(shù)高，對提高延期電雷管的精度十分有利，也有學(xué)者對藥頭的發(fā)火歷程[8]、質(zhì)量分布[9]進(jìn)行研究，為進(jìn)一步提高延期電雷管的精度提供有力證據(jù)。

本文以無起爆藥雷管為基礎(chǔ)雷管，研究一種C6H2KN3O7/KClO4/H2S點(diǎn)火藥頭質(zhì)量對延期精度的影響。通過實(shí)驗(yàn)的方法，對藥頭質(zhì)量進(jìn)行控制，分析其發(fā)火性能和對某新型鉛丹硅系無起爆藥毫秒延期電雷管延期性能的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)材料為河北六零七化工有限公司提供的半成品彈性電引火元件420發(fā)，C6H2KN3O7/KClO4/H2S系點(diǎn)火藥劑，無起爆藥基礎(chǔ)雷管280發(fā)，三段和五段五芯鉛延期體(某新型鉛丹-硅系延期藥)各140發(fā)，橋絲為鎳鉻合金材質(zhì)(3.0～3.2 Ω,0.040 mm)，管殼為長66 mm的法蘭管。

采用文獻(xiàn)[9]中的方法制備藥頭質(zhì)量為19 mg、20 mg、21 mg、22 mg、23 mg、24 mg、25 mg的成品電引火元件，各60發(fā)。隨機(jī)抽取每種質(zhì)量的電引火元件各20發(fā)，并編組備用；然后再次抽取每種質(zhì)量的電引火元件各20發(fā)，裝配成三段無起爆藥毫秒延期電雷管，并編組備用；同樣的方法制備五段無起爆藥毫秒延期電雷管，并編組備用。無起爆藥毫秒延期電雷管結(jié)構(gòu)圖1所示。

本實(shí)驗(yàn)使用BQ—2Z爆破器材參數(shù)智能測試儀，采用多通道智能測時系統(tǒng)[10]，測量引火元件及無起爆藥毫秒延期電雷管的相關(guān)參數(shù)。

1.腳線2.延期體3.第一遍裝藥4.第二遍裝藥5.新型燃爆藥劑6.藥頭7.橡膠塞

圖1無起爆藥毫秒延期電雷管結(jié)構(gòu)圖

1.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

1.2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對引火元件進(jìn)行發(fā)火實(shí)驗(yàn)，測得藥頭發(fā)火時間及標(biāo)準(zhǔn)偏差，見表1。

表1　藥頭發(fā)火的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

圖2是根據(jù)表1繪制的藥頭發(fā)火時間與藥頭質(zhì)量變化擬合圖，擬合結(jié)果為：t=7.465～0.036 w，相關(guān)擬合系數(shù)為-0.998；圖3為藥頭發(fā)火時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差隨藥頭質(zhì)量變化圖。

由表1可以看出，藥頭發(fā)火時間精度高，點(diǎn)火一致性好；圖2中隨著藥頭質(zhì)量的增加，藥頭發(fā)火時間呈線性逐漸降低，質(zhì)量增加6 mg，發(fā)火時間降低了0.22 ms，即藥頭質(zhì)量每增加1 mg，發(fā)火時間大約縮短0.04 ms；圖3中藥頭質(zhì)量增加，藥頭發(fā)火時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸減小，藥頭發(fā)火時間精度越來越高。

圖2　發(fā)火時間隨質(zhì)量變化關(guān)系圖

圖3　標(biāo)準(zhǔn)偏差隨質(zhì)量變化關(guān)系圖

實(shí)驗(yàn)測得不同藥頭質(zhì)量下三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管的延期時間及標(biāo)準(zhǔn)偏差，見表2、表3。

表2　三段無起爆藥毫秒延期電雷管的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

表3　五段無起爆藥毫秒延期電雷管的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

根據(jù)表2和表3繪制藥頭質(zhì)量對無起爆藥毫秒延期電雷管延期時間影響的擬合關(guān)系圖,如圖4所示，擬合結(jié)果為：t=58.656～0.399 w和t=118.21～0.795 w，相關(guān)擬合系數(shù)分別為-0.998和-0.995；圖5為三段、五段無起爆藥毫秒延期電雷管延期時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差隨藥頭質(zhì)量變化圖。

圖4　藥頭質(zhì)量對延期時間的影響圖

圖5標(biāo)準(zhǔn)偏差隨藥頭質(zhì)量變化圖

由表2、表3可以看出，三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管的延期精度較高；圖4顯示：藥頭質(zhì)量增加，延期時間線性遞減，三段降低了2.38 ms，五段降低了5.02 ms，由此可以看出，在一定條件下，每毫克藥頭質(zhì)量對三段延期時間影響大約為0.4 ms，對五段影響大約為0.84 ms；圖5中對于三段來講，隨著藥頭質(zhì)量的增大，延期時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差先降低后增加，藥頭質(zhì)量為22 mg時，延期精度最高，對于五段來講，延期時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差隨藥頭質(zhì)量的增加而增大，藥頭質(zhì)量為23 mg時，延期精度最高。

1.2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在一定范圍內(nèi)，藥頭質(zhì)量增加，點(diǎn)火能力增強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度增加，從而發(fā)火時間降低。藥頭質(zhì)量小，燃燒時氣體產(chǎn)物容易從阻力小的地方突破，發(fā)生爆裂現(xiàn)象[11]，導(dǎo)致整個燃燒過程不穩(wěn)定，所以延期精度較低。隨著藥頭質(zhì)量增加，燃燒產(chǎn)生較強(qiáng)火焰，熱傳導(dǎo)值增加，能夠快速的點(diǎn)燃下一級裝藥，使得延期藥點(diǎn)火延滯期縮短[12]，另外，藥頭質(zhì)量增加，燃燒產(chǎn)氣量增加，燃燒氣室壓力增加，根據(jù)燃速公式[13]u=a+bpv可以得出，延期體燃燒速度加快，從而無起爆藥毫秒延期電雷管的延期時間縮短。

三段和五段無起爆藥毫秒延期電雷管，點(diǎn)火藥頭質(zhì)量的控制應(yīng)考慮其自身的性質(zhì)和延期藥的性質(zhì)，從點(diǎn)火能量匹配的角度考慮[14]，點(diǎn)火能量大小影響延期藥燃燒穩(wěn)定性，點(diǎn)火能量過大，則溫度急劇升高，然后下降到穩(wěn)態(tài)燃燒溫度，中間過程為非穩(wěn)態(tài)燃燒過程；點(diǎn)火能量過小，則溫度緩慢上升至穩(wěn)態(tài)燃燒溫度，中間過程也是非穩(wěn)態(tài)過程，因此，要使延期藥盡快達(dá)到穩(wěn)態(tài)燃燒，存在一個最佳點(diǎn)火能量。由于配方不同，不同段別的無起爆藥毫秒延期電雷管所需要的最佳點(diǎn)火能量不同，三段的最佳點(diǎn)火藥頭質(zhì)量為22 mg，五段的最佳點(diǎn)火藥頭質(zhì)量為23 mg。

2結(jié)論

對于C6H2KN3O7/KClO4/H2S點(diǎn)火藥頭，在一定范圍內(nèi)，藥頭質(zhì)量增加，發(fā)火時間降低，發(fā)火時間精度有所提高；同樣的點(diǎn)火藥頭，藥頭質(zhì)量增加，某新型鉛丹-硅系無起爆藥毫秒延期電雷管的延期時間降低，延期精度先變高后降低，并且趨于穩(wěn)定；C6H2KN3O7/KClO4/H2S點(diǎn)火藥頭質(zhì)量在19-25 mg范圍內(nèi)，對于某新型鉛丹硅系無起爆藥毫秒延期電雷管，三段的最佳點(diǎn)火藥頭質(zhì)量為22 mg，五段的最佳點(diǎn)火藥頭質(zhì)量為23 mg。

參考文獻(xiàn):

[1]蔡瑞嬌.火工品設(shè)計原理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,1999.

[2]孟麗娟,顏事龍,劉永敏,等.一種苦味酸鉀/高氯酸鉀/硫化銻電引火藥頭的研制[J].爆破器材,2014,43(3):37-40.

[3]韋愛勇,王成端,肖正學(xué),等.苦味酸鉀點(diǎn)火藥在電點(diǎn)火頭中的應(yīng)用[J].火工品,2006(2):13-16.

[4]劉明全.一種DDNP系點(diǎn)火藥研究[J].爆破器材,2008,37(4):13-15.

[5]曾陸平.高氯酸鉀在引火藥中的應(yīng)用[J].中國科技博覽,2011(24):306-307.

[6]韋愛勇,王成端,肖正學(xué),等.用苦味酸鉀制造電引火元件[J].爆破,2006,23(3):89-92.

[7]謝斌.鉛丹—硅系電引火藥頭的試驗(yàn)研究[J].煤礦爆破,2009(4):9-12.

[8]成一,陳守文.電點(diǎn)火頭發(fā)火過程的時間結(jié)構(gòu)的研究[J].爆破器材,2001,30(5):22-23.

[9]韓體飛,鐘帥,張涵,等.藥頭質(zhì)量分布對電引火藥頭發(fā)火時間精度的影響[J].爆破器材,2015,44(1):37-40.

[10]魯強(qiáng).工業(yè)電雷管多通道智能測時系統(tǒng)的應(yīng)用[J].煤礦爆破,2007(1):24-25.

[11]侯寒冬.毫秒延期電雷管延時精度影響因素的研究[D].淮南：安徽理工大學(xué),2013.

[12]趙勇,王金柱.電點(diǎn)火元件對毫秒延期電雷管秒量的影響[J].火工品,2002(4):16-17.

[13]侯建華,鮑國鋼,朱長江.導(dǎo)爆管長度對導(dǎo)爆管雷管延期時間的影響[J].爆破器材,2014,43(5):35-38.

[14]李俊安,勞允亮.點(diǎn)火一延期藥界面能量匹配與延期精度[J].火工品,1995(1):15-18.

[收稿日期]2016-06-20

[作者簡介]張彥(1989-)，男，陜西咸陽人，在讀研究生，研究方向?yàn)閼?yīng)用化學(xué)，電話：13063472655。

[中圖分類號]TQ565.2

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1671-4733(2016)04-0001-04

DOI:10.3969/j.issn.1671-4733.2016.04.001

The Effect of Ignition Head's Quality on Delay Precision

ZHANG Yan1,LIU feng1,ZHU Shuai1, HAN Ti-fei1, MENG Li-juan2

(1.School of Chemical Engineering, Anhui University of Science and Technology,AnhuiHuainan232001;2.Hebei No.607 Chemical Co., HebeiHandan056000)

AbstractIn order to study the quality of C6H2KN3O7 / HClO4 / H2S igniting head on delay precision, the article uses LGS-2A type millisecond detonator tester for ignition components ignition time and three sections and five paragraphs postpone non-primary explosive millisecond delay time for testing electric detonators . The results showed that: within a certain range, the first drug to increase the quality of combustion time decreases accuracy is improved ignition time; for a new minimum silicon non-primary explosive detonator MS Delay, delay time with increasing quality and reducing drug head, was postponed accuracy first goes high after lower trend, the best point three segments fusehead quality 22mg, five sections of the best point fusehead quality of 23mg.

Key wordsdetonating equipment;igniting head;accuracy;ignition time;non-primary explosive delay detonator