4.4.1 Чувствительность взрывчатых систем к тепловому воздействию

Чувствительность взрывчатых систем к тепловому воздействию характеризует их безопасность при производстве, хранении и практическом использовании. В жидких и твердых взрывчатых системах при их нагревании взрыв может развиться по цепному или тепловому механизму. Большое значение имеет тепловой механизм. Основная идея теплового взрыва была высказана Я.Х. Вант-Гоффом и Н.Н. Семеновым. Она заключается в том, что ускорение реакции разложения взрывчатого вещества возможно, если теплоподвод за счет реакции будет превосходить теплоотвод реакции в окружающую очаг среду.

Первый количественный анализ этой проблемы принадлежит Н.Н. Семенову, который показал, что бурное ускорение химической реакции происходит тогда, когда температура взрывчатого вещества несколько превосходит температуру стенок сосуда, с которыми вещество находится в контакте.

Величина предварительного разогрева , К определяют по формуле:

<< , (4.4)

где - критическая температура вещества в момент установления равенства теплоподвода (за счет экзотермической реакции) теплоотводу в окружающую среду, К;

- температура стенок сосуда, К;

- энергия активизации, Дж/моль;

- газовая постоянная, Дж/(мольК).

В практике чувствительность взрывчатых систем характеризуют температурой вспышки, под которой понимают температуру стенок гильз или иного сосуда, в контакте с которым находится взрывчатое вещество, вспыхивающее через определенное время после начала нагрева.

4.4.2 Чувствительность взрывчатых систем к механическим воздействиям

В результате длительного применения различных взрывчатых систем установлена их относительная опасность при механических воздействиях (ударе, трении и др.). Практикой установлен и опорный ряд взрывчатых веществ, в котором при переходе от одного взрывчатого вещества к другому опасность их при производстве и применении возрастает. Способность взрывчатых систем взрываться при механических воздействиях назвали чувствительностью к механическим воздействиям. Чувствительность, как свойство взрывчатой системы, должна выражаться через другие ее свойства и параметры состояния. Однако, такие характеристики взрывчатого вещества, как энергия активизации, теплота взрыва, энтальпия образования, не являются характеристиками, определяющими чувствительность взрывчатых систем. С другой стороны, различные методы оценки чувствительности к механическим воздействиям приводят к различным видам чувствительности, не совпадающими с опорными, установленными практикой. Поэтому необходимо изучение природы чувствительности взрывчатых веществ при механических воздействиях, т.е. механизма возбуждения и развития взрыва при этих воздействиях. Такие данные необходимы для:

- определения условий безопасного производства взрывчатых систем (взрывчатых веществ, порохов, твердых ракетных топлив);

- определения условий безопасного изготовления и транспортировки зарядов взрывчатых веществ и твердых ракетных топлив;

- оценки стойкости зарядов и изделий к перегрузкам (например, возникающим при выстреле из орудий).

Установлено, что в большинстве случаев энергия удара, вызывающего взрыв, меньше необходимой для нагрева взятого количества взрывчатого вещества до температуры вспышки. Нет корреляции между расположением взрывчатых веществ по чувствительности к удару на копрах в опорном ряду и температурами вспышки.

Существуют две теории возбуждения взрыва при ударе: нетепловая и тепловая.

По нетепловой теории при ударе химические реакции начинаются вследствие деформации молекул. При этом активизация молекул происходит вследствие достижения напряжений вместо раннего сжатия. По тепловой теории при ударе по заряду взрывчатого вещества происходит его разогрев, который и приводит к быстрой экзотермической реакции.

Тепловая теория, опирающаяся на возникновение взрыва в локальных очагах разогрева, получила название теории «горячих точек».