Основні властивості та форми перетворення вибухових речовин

Основними властивостями вибухових речовин наступні:

1) заряд вибухової речовини,

2) чутливість вибухових речовин,

3) горіння та детонація.

Заряд вибухової речовини - це будь-яка кількість здатної до вибуху речовини, яка може бути у рідкому, пластичному, еластичному, сипучому порошкоподібному чи гранульованому, литому або пресованому твердо-монолітному станах. Розрізняють конструктивно-оформлені та конструктивно-неоформлені заряди. Заряди вибухових речовин народногосподарського призначення випускаються у вигляді патронів, шашок, кумулятивних перфораторних зарядів, зарядів для подрібнення негабаритів і подовжених детонуючих зарядів. Заряди вибухових речовин військового призначення поділяють на підривні військово-інженерні, заряди імітаційних засобів та заряди, що використовуються для спорядження боєприпасів.

Чутливість вибухових речовин характеризується мінімальною величиною початкового імпульсу, яка забезпечує виникнення вибуху. Вибухові властивості речовин залежать від: консистенції, яку характеризує густина та пористість; дисперсності; сипучості; пластичності; в'язкості; текучості.

Можливі 3 основні режими реакцій, внаслідок яких вибухові речови­ни перетворюються в гази:

• повільне хімічне перетворення;

• горіння;

• детонація (вибух).

Повільне хімічне перетворення вибухових та невибухових речовин відбувається практично однаково. Реакція проходить рівномірно по всій масі речовини, температура та тиск у речовині, що розкладається, не підви­щуються. Але якщо тепло реакції не відводиться, то саморозігрів речовини призводить до прискорення хімічного перетворення із переходом його в горіння та детонацію.

Горіння та детонація є двома формами вибухового перетворення речовини. Горінню сприяє накопичення проміжних та кінцевих продуктів хімічного розкладу речовини, які здатні значно прискорювати реакцію.

Характерною рисою вибухового перетворення є його макрогетерогенність: реакція швидко відбувається у вузькій зоні, де накопичуються енергія та продукти розкладу. За рахунок передачі енергії сусіднім прошаркам речовини, в них збуджується інтенсивне хімічне перетворення. Таким чином, зона реакції поширюється по всій масі речовини.

Горіння та детонація відрізняються між собою механізмом передачі енергії від шару до шару вибухової речовини.

Під час горіння поширення реакції забезпечується теплопередачею від шару вибухової речовини, що прореагував, до сусіднього. Швидкість пере­міщення зони реакції є незначною і залежить від зовнішніх умов (тиску, температури). Швидкість горіння для різних речовин при атмосферному тиску становить від часток міліметрів до десятків сантиметрів за секунду. За таких швидкостей горіння значне підвищення тиску є можливим лише у випадку, коли воно відбувається у замкненому або напівзамкненому об'ємі. Ця особливість використовується у зарядах вогнепальної зброї. Наприклад, димний порох у замкненому об'ємі здатен горіти зі швидкістю до 400 м/с.

У випадку детонації, значну роль у передачі енергії реакції відіграє поширення по вибуховій речовині різкої зміни тиску, так званої ударної хвилі. Швидкість поширення ударної хвилі (швидкість детонації) для тротилу складає 7000 м/с, що перевищує швидкість звуку вданій речовині. Через таку велику швидкість перетворення гази, що утворюються, не всти­гають розширитися за час реакції, тому в зоні реакції, незалежно від наяв­ності міцної оболонки, виникає дуже високий тиск (десятки і сотні тисяч кг на см²) і у навколишнє середовище спрямовується потужний вибух, який здатен зруйнувати найміцніші матеріали.

Віддаль, на яку переміщується фронт реакції за одиницю часу, називають швидкістю вибухового перетворення.

3. КЛАСИФІКАЦІЯ ВИБУХОВИХ РЕЧОВИН

За вибуховими властивостями (умовами переходу горіння в детонацію) та обумовленими ними галузями застосування вибухові речовини поділяють на 3 класи:

• ініціюючі - первинні вибухові речовини;

• бризантні - вторинні вибухові речовини;

• метальні – порохи,

• піротехнічні склади

Ініціюючі вибухові речовини характеризуються високою чутливістю до початкового імпульсу та здатністю збуджувати вибух бризантних вибухо­вих речовин. Горять ініціюючі вибухові речовини у десятки та сотні разів швидше за інші. Горіння є нестійким і переходить у детонацію вже при атмосферному тиску. Основні представники - азид свинцю, фульминат ртуті та тетранітрорезорцинат свинцю (ТНРС), які використовуються для виробництва детонаторів, запресовуються в тонкостінну гільзу з металу чи пропарафінованого картону. У такому вигляді вони є безпечнішими, але залишаються чутливими до слабкого удару чи наколювання.

Бризантні вибухові речовини є інертнішими до зовнішніх впливів, ніж ініціюючі, їх горіння може перейти у детонацію тільки за наявності міцної оболонки заряду чи великої кількості речовини. У режимі детонації вони використовуються для вибухових робіт, а також у снарядах, бомбах, мінах та інших боєприпасах.

Метальні вибухові речовини не детонують при горінні навіть у дуже жорстких умовах (великі заряди, тиску, що складає тисячу атмосфер). У режимі горіння вони використовуються для надання руху із певною швид­кістю кулям, снарядам і ракетам. Серед об'єктів вибухотехнічної експертизи, в яких у якості заряду використовувались порохи, найчастіше зустрічаються петарди, вибухові пакети та різні саморобні вибухові пристрої.

Слід зазначити, що відмінності метальних та бризантних вибухових речовин зумовлені не хімічним складом, а фізичною структурою цих ре­човин. Стійке горіння порохів при високих тисках визначається густиною, газо- непроникністю і міцністю їх зерен.

За хімічним складом ВР поділяють на дві групи:

Ø інди­відуальні сполуки.

Ø суміші.

Індивідуальні сполуки з вибуховими власти­востями належать до різних класів речовин: нітросполуки, нітроаміни, ефіри азотної кислоти та багатоатомних спиртів, солі, наприклад азотної, гримучої, азотисто-водневої та інших кислот.

Залежно від хімічної природи ВР поділяються на :

- солі (гримуча ртуть, азид свинцю, аміачна селітра тощо),

- нітросполуки (тротил),

- нітроаміни (гексоген, октоген),

- нітроефіри (нітрогліцерин).

За призначенням вибухові речовини поділяють на:

Ø військового,

Ø народ­ногосподарського призначення.

Військові вибухові речовини - це тверді, рідкі чи газоподібні речовини або суміші речовин, що як запалювальні, бустерні чи основні заряди в боєголовках є необхідними для детонації у військових цілях. Вибухові речовини зарядів промислового призначення поділяють на шість класів відповідно до галузі та умов їх безпечного використання.

Перші два класи вибухових речовин народногосподарського призна­чення складають незапобіжні речовини, які дозволено використовувати для відкритих та підземних робіт у шахтах, які безпечні за газом та пилом, інші класи - запобіжні вибухові речовини різного ступеня безпеки.

За умовами виготовлення вибухові речовини можуть бути промис­лового чи кустарного виробництва.