Основні характеристики вибухових речовин

Основними характеристиками ВР є чутливість, стійкість, теплота та температура вибуху, об'єм та склад газоподібних продуктів вибуху, фугасність та бризантність.

Чутливість. ВР  нестійкі хімічні системи. Однак вони здатні протистояти зовнішнім впливам, тобто для їхнього вибухового перетворювання необхідно докласти певних зусиль. При цьому деякі ВР здатні вибухати від незначної зовнішньої дії, подібно до йодистого азоту (достатньо дотику пташиного пера), а інші, наприклад, нітрат амонію, потребують потужних факторів у вигляді вибуху кількох десятків і навіть сотень грамів тетрилу. Для кожної ВР за даних умов здатність протистояти зовнішнім впливам має відому межу, при порушенні якої виникає вибухове перетворювання. Чим нижча ця межа, тим ВР чутливіша до зовнішніх впливів.

Таким чином, чутливість ВР  це більша або менша їхня здатність до вибухових перетворювань. Прийнято характеризувати її тією мінімальною кількістю зовнішньої енергії, яку необхідно витратити для того, щоб викликати вибухове перетворювання. Ця зовнішня енергія називається початковим імпульсом. Чим менший початковий імпульс, необхідний для виклику вибухового перетворювання, тим чутливіша ВР.

Як початковий імпульс можна використовувати різні види енергії: механічну (удар, наколювання, тертя), теплову (нагрів, відкрите полум'я), електричну (розжарення, розряд), а також енергію іншої ВР.

Вид початкового імпульсу впливає на характер і розвиток вибухового перетворювання. Так тротил (без оболонки), якщо його запалити, спокійно згоряє, а при дії капсуля-детонатора вибухає. ВР мають вибірну здатність до певних видів початкового імпульсу. Наприклад, азид свинцю порівняно із стифнатом свинцю чутливіший до механічних дій і менш чутливий до теплових впливів.

Числові характеристики чутливості ВР визначаються експериментально на спеціальних приладах за певних умов випробувань. Тому всі вони носять умовний характер і застосовуються тільки для порівняльної оцінки чутливості різних ВР.

Мірою чутливості ВР до теплового імпульсу є температура спалахування.

Характеристиками чутливості ініціюючих ВР до удару служать мінімальна висота падіння вантажу, при якій з певної кількості випробувань (як правило, не менше десяти) не відбувається жодного вибуху, і максимальна висота падіння вантажу, при якій (кількість випробувань та сама) спостерігається 100% вибухів.

Чутливість бризантних ВР до удару, як правило, характеризується відсотком вибухів, що виникають при скиданні вантажу з певної висоти.

Чутливість бризантних ВР до детонаційного імпульсу характеризується вагою граничного (мінімального) заряду ініціюючої ВР, здатного викликати повну детонацію певної кількості бризантної ВР .

Вага граничного заряду може розглядатися також як характеристика ініціюючої здатності ініціюючих ВР.

Стійкість. Під стійкістю ВР розуміють їхню здатність зберігати практично незмінними фізичні, хімічні, а отже, вибухові властивості протягом тривалого часу.

ВР, як зазначено вище, являють собою нестійкі хімічні системи, тому й при нормальних умовах зберігання вони розкладаються з більшою чи меншою швидкістю. У малостійких ВР процес розкладу йде швидше, у більш стійких  повільніше.

Спочатку розклад, як правило, проходить з незначною швидкістю, потім з часом самоприскорюється і може призвести до спалаху і вибуху. Розрізняють фізичну і хімічну стійкість ВР.

Фізична стійкість характеризується схильністю ВР до фізичних змін, що виникають спонтанно або через зовнішні фактори. Вона залежить від фізичних властивостей речовини: гігроскопічності, летючості, механічної міцності, здатності зберігати фізичний стан.

Багато ВР не мають достатньої фізичної стійкості. Так, наприклад, амоніти  гігроскопічні, злежуються й вироби з них поступово руйнуються; оксиліквіти втрачають кисень через його летючість; динаміти ексудують нітрогліцерин і, замерзаючи, втрачають пластичність, стаючи небезпечнішими у застосуванні, тощо.

Хімічною стійкістю називається здатність ВР не зазнавати хімічних перетворювань при нормальних умовах зберігання. Вона залежить від хімічної природи ВР, тобто міцності та реакційної здатності з'єднань, а також від деяких домішок  одні з них знижують стійкість, а інші  збільшують.

Вплив домішок, що знижують стійкість, зводиться до каталітичної (прискорюючої) дії на процес розкладу ВР. Такі домішки називаються каталізаторами. Домішки, які уповільнюють розклад ВР, називають стабілізаторами.

Теплота та температура вибуху. Теплотою вибуху називається кількість тепла, яке виділяється при вибуху 1 кг ВР.

Температурою вибуху називають максимальну температуру, до якої нагріваються продукти вибухового перетворювання ВР (таблиця 1.1.).

Бризантна і фугасна дії вибуху. Руйнівна дія вибуху обумовлена роботою, яку виконують газоподібні продукти вибуху при розширенні. Розрізняють дві основні форми зовнішньої роботи вибуху  бризантну і фугасну дії.

Бризантністю називається здатність ВР до місцевої руйнівної дії, яка є наслідком різкого удару продуктів вибуху по предметам, що оточують заряд ВР. Бризантна дія проявляється лише на близьких відстанях від місця вибуху, де тиск і густина енергії продуктів вибуху ще достатньо великі. За рахунок бризантної дії відбувається руйнування (пробивання або подрібнення середовища), яке стикається із зарядом ВР. Досвід свідчить, що бризантна дія залежить головним чином від густини заряду та швидкості детонації. Теоретично бризантність оцінюють за величиною потужності ВР, віднесеної або до одиниці маси або до одиниці об'єму заряду. Експериментально бризантність оцінюється стандартною пробою за величиною стискання свинцевого циліндра певних розмірів під час вибуху на ньому заряду масою 50 г. При цьому свинцевий циліндр стискається й набуває грибовидної форми. Різниця висот циліндра до і після вибуху є мірою бризантності ВР. Оцінка бризантності може бути проведена також за ступенем подрібнення металевої оболонки заряду. Критерієм бризантності у цьому випадку служить кількість осколків масою понад 1 г, віднесена до одиниці маси розривного заряду.

Фугасністю називається здатність ВР до руйнівної дії за рахунок розширення продуктів вибуху до порівняно невисокого тиску і проходження через середовище ударної хвилі. Фугасна дія проявляється у формі розколювання й відкидання середовища, де відбувається вибух. Дуже часто фугасність називають працездатністю ВР. Як міру працездатності ВР приймають величину роботи, яку могли б виконати продукти вибуху 1 кг ВР при розширенні до температури абсолютного нуля.

Величина корисної роботи вибуху значно менша за потенціал ВР, що пояснюється наявністю у складі продуктів вибуху твердих і рідких речовин. Досвід показує, що працездатність ВР залежить не тільки від теплоти вибуху, але й від питомого об'єму та складу продуктів вибуху.

Для практичної оцінки працездатності ВР використовують так звану пробу на розширення свинцевої бомби. Заряд ВР, що досліджується, масою 10 г підривається у циліндричному каналі свинцевої бомби. Під час вибуху канал розширюється й набуває грушоподібної форми. Різниця між об'ємом каналу до і після вибуху є практичною мірою фугасності ВР.

Таблиця 1.1.