SY装药柔爆索的爆轰特性研究

赵　凯，朱顺官，张　琳，李　艳，牟景艳



SY装药柔爆索的爆轰特性研究

赵凯，朱顺官，张琳，李艳，牟景艳

（南京理工大学化工学院，江苏 南京，210094）

采用三乙烯二胺/乙二胺高氯酸盐共晶炸药（简称 SY）为药芯，铅皮为外层，拉制了一种金属柔性导爆索。对不同直径柔爆索的爆速、殉爆安全距离及T型传爆特性进行了测试。结果表明：直径小于2mm的SY铅柔爆索爆速在5 300～5 700m/s之间；轴向殉爆安全距离为7～17mm，平行殉爆安全距离为170～370mm；相比其它导爆索，SY铅柔爆索的T型传爆性能良好。

柔性导爆索；共晶炸药；爆速；殉爆；T型传爆

柔爆索是一种常用的起爆传爆的火工品，在军事和民用中都得到了广泛应用［1］。一般的柔爆索装药为黑索今或六硝基茋猛炸药，这些柔爆索的爆速可以达到7 000 ～8 000 m/s，此类柔爆索需要使用雷管才能起爆。然而雷管装药中有感度高的起爆药，这就降低了柔爆索起爆传爆网络的安全性，在一定程度上限制了柔爆索的使用。

高氯酸与三乙烯二胺、乙二胺的共晶产物（简称SY）具有爆轰性质，与黑索今等一些猛炸药的特性相比，SY的感度略高［2］。当采用外加量为1%的虫胶包覆后，不但能有效克服微量吸潮的不足，而且能起到一定的钝化效用，同时满足了柔性柔爆索的装药和拉制要求，已经应用于刚性高分子凸模的爆炸破碎，具有起爆传爆可靠、网路布设简单的特点。本文对SY装药柔爆索的爆轰特性展开研究。

1　柔爆索拉制

按较佳的工艺制得SY药剂［3］，经虫胶漆包覆、干燥后进行筛分，选取16～30目筛间物作为试验用药剂，实测假密度为0.613g/cm3。将45g左右的SY药剂装入内径15mm、长度为300mm、壁厚2.0mm的铅锑合金管中，按拉索工艺在专用铅索拉拔机上拉制成不同直径的柔爆索，外径分别为2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.4mm、1.2mm、1.0mm。将制备出的柔爆索进行相关参数测定。

2　柔爆索爆轰性能研究

2.1爆速测试

导爆索爆速测试采用电离探针法［4］，如图1所示。

图1　爆速测试原理图Fig.1　Diagram of detonation velocity testing

仪器：ZBS-10A100MHZ十段智能爆速测量仪，南京理工大学民用爆破器材研究所，精度达0.01μs。靶线：用直径为0.32mm的漆包线制作成测试所需要的探针。在准备工作中，将探针紧紧贴在柔爆索的铅皮上，但是应该注意不能让探针因铅皮而短路。靶距：根据实际情况选择，一般两靶靶距为 150mm，为了保证测试爆速时的起点是完全爆轰时的稳定爆速，第1靶设置于离起爆端大约100 mm处，第2靶距离柔爆索末端距离40mm。雷管：管壳规格为Φ2.79mm× 7.00mm，管壳内压装28mg氮化铅，实验证明，28mg氮化铅可以完全起爆小直径的SY金属柔爆索。起爆：使用导爆管进行起爆。

实验测试了6种不同直径铅索的爆速，每种柔爆索测试3次，测试过程中得到的数据和爆速结果经过Matlab软件进行三阶拟合并做图，如图2所示。

图2　柔爆索的爆速——直径曲线Fig.2　Curve of detonation velocity vs diameter of flexible detonating cord

拟合得到的经验公式：

式（1）中：vD为柔爆索爆速，m/s；d为柔爆索的直径，mm。

用式（1）计算直径 2.2mm的导爆索爆速为 6 179m/s，接近于实际测试得到的爆速值6 153m/s［3］。说明在小直径的范围内，此经验公式是适用的。

由图2可知，随着柔爆索直径由大变小， 爆速呈现先减小再增大、最后减小的趋势。这是由于药芯密度和约束强度（即索的厚度）占据不同主导效用所造成的。当装药密度低于某个值时，由于反应区能量密度减小，使反应的阻碍作用增大，爆轰反应变慢；随后，直径变小而装药密度随之增大，尽管柔爆索的壁厚是减小的，但密度增大为主导因素，故爆速有所增加，之后，直径继续减小，使得约束强度减弱占主导因素，结果导致侧向能量损失递增，这样必然使维持纵向爆轰的能量递减，反映在爆速值上逐渐下降。

2.2柔爆索殉爆特性

SY金属柔爆索的殉爆试验选用的柔爆索直径分别为2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.4mm、1.2mm。试验时将主发索和被发索按照一定的间距粘贴在厚度为2.0mm的铅板上，用来观察主发索是否完全爆轰，被发索是否殉爆。

2.2.1主发索与被发索的装配

主发索采用小雷管进行起爆，为使主发索在很短的距离内达到完全爆轰，从而增加试验的可靠性，在起爆端使用了一个长度为20mm的铝合金套管，其内径和相应的柔爆索外径相匹配。小雷管装药为 28mg氮化铅。主发索长85mm，被发索长65mm。套管长度20mm，外径3.1mm。对于导爆索而言，殉爆有两种形式：第1种为轴向殉爆，即主发索和被发索的轴线在同一条直线上；第2种即主发索和被发索轴线平行的情况。两种殉爆试验装配简图如图3所示。

图3　试验装配演示图Fig.3　Assembly demonstration figure of test

2.2.2殉爆试验

在装配之前，先在铅板上划一条直线痕迹，保证在装配过程中主发索和被发索的轴线一致。装配时，先将主发索用医用胶布粘贴在铅板上，再用游标卡尺量取所需的殉爆距离，最后将被发索装配在铅板上。试验要求主发索的末端、被发索的前段用刀片切平，防止因为端面炸药的分解、受潮等原因造成试验结果的不准确。

为了减少试验量，在一系列的轴向殉爆试验中，最先测试直径为中间值的Φ1.6mmSY柔爆索。试验情况如表1所示。由表1试验数据可知，Φ1.6mm柔爆索的轴向殉爆安全距离为11mm，平行殉爆的殉爆安全距离为190mm。Φ1.4mm柔爆索的轴向殉爆安全距离为9mm，平行殉爆安全距离为225mm。Φ1.2mm柔爆索的轴向殉爆安全距离为 7mm，平行殉爆安全距离为170mm。Φ1.8mm柔爆索的轴向殉爆安全距离为14mm，平行殉爆安全距离为370 mm。Φ2.0mm柔爆索的轴向殉爆的殉爆安全距离为17mm，平行殉爆的殉爆安全距离为280mm。

表1　殉爆试验结果Tab.1　Sympathetic detonation result

综上所述，柔爆索直径分别为2.0mm、1.8mm、 1.6mm、1.4mm、1.2mm时轴向殉爆时的殉爆安全距离分别为17mm、14mm、11mm、9mm、7mm，平行殉爆的殉爆安全距离分别为 280mm、370mm、190mm、225mm、170mm。可以看出，平行殉爆的殉爆安全距离远远大于轴向殉爆的殉爆安全距离，说明柔爆索平行放置的时候更容易发生殉爆，同时也说明SY柔爆索的侧向输出能量高，故在破裂非金属材料上显现出很好的效果。此外，柔爆索直径越大越容易殉爆，这也是符合炸药理论中有效装药量所描述的：当炸药柱足够长时，有效装药量只和炸药柱的端面直径、炸药的密度有关［5］。因此柔爆索的直径越小，端面输出的爆轰产物、爆轰能量也就越小，再经过一段距离的衰减，作用到被发索上的能量就会进一步减弱。同时，被发索的直径越小，所需的起爆能量也就越大［6］，这两个因素造成殉爆安全距离随着直径的减小而减小。

对于未发生殉爆的被发索表面的点状凹坑，假设其原因是主发索爆轰时使铅皮熔化形成金属射流，高温高速的金属射流引起了被发索的起爆。为了验证假设是否正确，对被发索表面进行保护，即将聚四氟乙烯制成的套管套穿在被发索外面，聚四氟乙烯套管内径为2mm，壁厚为1mm。以Φ1.8mm的柔爆索为例，截取与被发索相同长度的套管，将被发索插进去，两端切平。试验结果如表2所示。

表2　Φ1.8mm柔爆索保护条件下的平行殉爆Tab.2　Parallel sympathetic detonation of Φ1.8mm detonating cord with protection

由表2可见，带有保护措施的被发索殉爆能力变小，殉爆安全距离远远小于370mm，减小近20倍，在一定程度上说明了假设的正确性。

2.3T型传爆特性

一般的导爆索芯药为黑索今等一些感度低的猛炸药，这就导致发生搭接甚至缠绕时无法传爆，在一定程度上制约了导爆索的使用。在柔性同步起爆网络中［7］，必须增加一个炸药柱作为过渡装药，这样就增大了结构的体积、装药量。SY柔爆索的T型传爆主要有两种方式，如图4所示。

这两种传爆方式的不同点在于起爆柔爆索的能量输入位置。在两段柔爆索的交点处，图4（a）起爆被发索的能量有破片、爆轰产物，并且被发索的药面是裸露的；图4（b）起爆被发索的能量可以认为只有爆轰产物，并且被发索药面和爆轰产物之间被铅皮间隔开来。

图4　T型传爆示意图Fig.4　Schematic of T-shaped detonation transfer

对6种不同直径类型的SY铅索的两种起爆方式各做了10发试验，试验结果如表3所示。由表3可以得出，3种直径略大的柔爆索在两种方式下均能可靠稳定传爆；以方式a进行T型传爆比方式b更加可靠，并且随着导爆索的直径减小，被发索的爆轰由完全爆轰转变为弱爆轰，这是由于直径小的导爆索输出能量较小，输入到被发索的能量不足以使之完全爆轰甚至不能传爆。因此，直径稍大的SY柔爆索可以消除在同步线性起爆网路中使用传爆药柱的问题。

表3　SY柔爆索T型传爆试验Tab.3　T-shaped detonation transfer test of SY flexible detonating cord

3　结论

通过对装填虫胶（1%）包覆的SY药的柔性柔爆索进行初步试验，可以得出以下结论：（1）直径在2mm以下的SY铅柔爆索爆速在5 300 ～5 700m/s之间，相比于装填黑索今等猛炸药的柔爆索要小很多，可以称之为低能柔爆索。（2）试验所用直径类型的柔爆索轴向殉爆安全距离在7～17mm之间，平行殉爆安全距离在170～370mm之间，远大于轴向殉爆的安全距离。聚四氟乙烯套管可以有效地阻止主发索产生的金属射流起爆被发索。（3）T型传爆试验证明了相对于其他种类的导爆索，SY柔爆索具有良好的起爆传爆特性，在一定程度上可以满足工程需要。（4）用1%虫胶包覆的SY具有较低的感度特性，完全能够满足拉索的安全性要求。

［1］ 黄寅生，张春祥，沈瑞琪，等.小直径低爆速金属柔爆索［J］.火工品，1999（4）:5-8.

［2］ 刘丽娟.高氯酸胺盐共晶化合物的结构与性能［D］.南京:南京理工大学，2009.

［3］ 张垒，欧仙荣，朱顺官，等.胺盐共晶物为主装药的柔性柔爆索研究［J］.爆破器材，2010（39）:7-9.

［4］ 黄寅生，金建锋，张春祥，等.小直径铅皮金属柔爆索异常情况下的传爆［J］.火工品，2002（2）:8-18.

［5］ 王玉玲，余文力.炸药与火工品［M］.西安:西北工业大学出版社，2011.

［6］（苏）班杜林，M.K.，著.炸药理论［M］.罗秉和，译.北京:北京工业学院教材出版科，1957.

［7］ 赵文虎.柔性同步起爆网络的设计［D］.南京:南京理工大学，2008.

Study on Detonation Characteristic of SY Mild Detonating Cord

ZHAO Kai，ZHU Shun-guan，ZHANG Lin，LI Yan，MOU Jing-yan
（School of Chemical Engineering，Nanjing University of Science and Technology， Nanjing， 210094）

A kind of mild detonating cord，which use a cocrystallized explosive SY as core charge and lead as outer constraint， was wire-drew. The detonation velocity， safety distance for sympathetic detonation and explosion characteristic of T-shape detonation of detonating cords， which diameter is from 1.0mm to 2.0mm， were tested. The test results showed that as the diameter of detonation cord is shorter than 2mm， the detonation velocity is between 5 300m/s to 5 700m/s， the safety distance for axial sympathetic detonation is from 7mm to 17mm， while the safety distance for parallel sympathetic detonation is from 170mm to 370mm. Compared to the other detonating cord， the tested mild detonating cord filled SY has better detonating property in T-shape detonation.

Flexible detonating fuse；Crystallized explosive；Detonation velocity；Sympathetic detonation；T-shaped detonation

TJ45+7

A

1003-1480（2015）06-0010-04

2015-08-02

赵凯（1990 -），男，硕士研究生，主要从事火工技术应用研究。