疑似危险物的鉴定与评估

宋清官, 刘清杰, 贾路川, 高大元, 吕子剑, 向 永, 曹 威, 曹落霞

(1. 中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 621999; 2. 中国工程物理研究院安全弹药研发中心, 四川 绵阳 621999)

1 引 言

爆炸物和火工品广泛应用于军事和民用领域[1-2]，若其流入不法分子手中，极有可能引发各类涉爆案件和恐怖活动，利用爆炸物和火工品进行恐怖活动已成为当今世界的主要恐怖犯罪手段之一。近年来，在我国非法制造、买卖和贮存炸药及起爆器材等涉爆犯罪呈多发趋势，严重危害了公共安全[3-5]。随着国内治安和反恐力度的加强，公安机关在侦办案件时经常缴获一些未知危险爆炸物和起爆器材。这些疑似危险物由于来源不明、标识不清和性质未知，无法判断其爆炸性和处置方法，需要具有计量认证资质证书的单位对这些疑似危险物的爆炸性进行鉴定[6-7]。

为对危险物的爆炸性进行评估，联合国危险货物运输专家委员会于1986年首次发布了爆炸品危险性试验方法手册(橘黄书)[8]，经过20多年的修订和补充，联合国爆炸品危险性评估程序已发展得比较完善，在国际范围内得到了认可，主要适用于爆炸品的商业运输过程。美国海、陆、空三军及国防部后勤局[9]和北大西洋公约组织[10]在联合国橘黄书的基础上，各自制定了适用于军用弹药和爆炸品的危险性评估程序和试验方法手册。随着爆炸品生产技术的快速发展，爆炸品危险性评估试验方法也在不断发展和改进，2007年美国国防部发布了最新的弹药和爆炸品危险性评估程序[11]，2009年联合国危险货物运输专家委员会也对橘黄书中的爆炸品评估试验方法做了修订[12]。国家安全生产监督管理总局在2014年发布了《化学品物理危险性测试导则》[13]，爆炸物的分类试验有8个系列33种试验，对爆炸品的评估试验方法进行了系统收录。然而，现有的爆炸品评估试验方法并不完全适用于未知爆炸物的鉴定评估，对于微量爆炸物和导火索、电雷管、火雷管等成型火工品，现有评估试验方法不能满足鉴定需求。为有效支持国家安全生产工作，弥补西南地区对爆炸物鉴定检测机构的空白，中国工程物理研究院化工材料研究所含能材料测试评价中心利用自身的优势条件，同时参考国家颁布的导则以及国军标相关试验方法，建立了更加适合于疑似爆炸品的危险物鉴定评估方法。2016年10月国家安全生产监督管理总局公告，中国工程物理研究院含能材料测试评价中心成为国内11个首批化学品物理危险性鉴定机构之一。自公告颁布以来，含能材料测试评价中心分别4次对某公安机关缴获的疑似爆炸物进行鉴定和评估，获得满意的试验结果，为委托方提供了准确、可靠的危险物及起爆检测和鉴定报告。

2 疑似爆炸物的鉴定与评估

2.1 爆炸性

检测对象为各种固体、液体或乳胶状的疑似民用炸药。参照《化学品物理危险性测试导则》中系列1的3个方法，包括联合国隔板试验1(a)、克南试验1(b)和时间/压力试验1(c)来鉴别疑似危险物是否具有爆炸性，其试验程序框图见图1[13]。

(1) 联合国隔板试验1(a)的试验结果为“+”，则中止试验，可以直接判定危险物是爆炸物; 如果试验结果为“-”，进行克南试验1(b)。

(2) 如果克南试验1(b) 的试验结果为“+”，则中止试验，可以直接判定危险物是爆炸物; 如果试验结果为“-”，进行时间/压力试验1(c)。

(3) 如果时间/压力试验1(c)的试验结果为“+”，则中止试验，可以直接判定危险物是爆炸物; 如果试验结果为“-”，则危险物应鉴定为非爆炸物。即系列1中3个方法的试验结果均为“-”，才能判定危险物为非爆炸物。对大多数公安机关提供的疑似危险物样品，通常已进行组份鉴定，确定具有爆炸组份，只是由于贮存时间长或吸潮，需要鉴定是否仍具有爆炸性，此时仅用联合国隔板试验1(a)就能获得鉴定结果。

图1 危险物鉴定试验程序框图

Fig.1 Program flowchart of identification test for hazardous materials

联合国隔板试验1(a)的装置主要由8#工业雷管、Φ50 mm×50 mm钝化RDX或片状TNT 起爆药、钢管(外直径Φ48 mm、壁厚4 mm和长度400 mm)、试验样品和方形低碳钢验证板(边长150 mm、厚3.2 mm)组成。用上述方法分别对纯AN、纯AP、疑似硝铵炸药1#、2#样品的爆炸性进行鉴定。

疑似硝铵炸药1#(纸包，尺寸Φ30 mm×214 mm)、2#(袋装，每塑料袋取样500 g)样品见图2。联合国隔板试验1(a)的装置见图3(钢验证板下底面采用了未腾空和腾空两种方式)。纯AN、纯AP及疑似硝铵炸药1#、2#样品在未腾空和腾空两种方式下的残骸照片见图4,试验汇总结果见表1。

a. AN explosive 1#(paper packaging) b. AN explosive 2#(bag packaging)

图2 疑似硝铵炸药1#、2#样品

Fig.2 Suspected AN explosive samples 1#and 2#

a. witness plate no empty out b. witness plate empty out

图3 联合国隔板试验1(a)装置照片

Fig.3 Photographs of UN gap test 1(a) device

从图4和表1可知，对纯AN样品，装药钢管被炸成大块钢条(图4a)，钢验证板无凹坑，试验结果“-”，表明纯AN样品在TNT爆轰波的作用下，具有一定爆炸性，但是，其爆轰传递性能较弱，接近钢管底部时爆轰波已熄灭。对纯AP样品，装药钢管被炸成长钢条(图4b)，钢验证板开孔，试验结果“+”，表明纯AP样品在TNT爆轰波的作用下，具有良好的爆轰传递特性。对疑似硝铵炸药1#样品，方形低碳钢验证板放在Φ100 mm×40 mm钢圆柱上，验证板与钢圆柱直接接触，下底面未腾空,装药爆炸时，钢管炸成小碎片和碎条，钢验证板有凹坑(图4c)，试验结果“+”，疑似硝铵炸药1#样品具有爆炸性。对疑似硝铵炸药样品2#，方形低碳钢验证板的四个角放在Φ100 mm×40 mm钢圆柱上，验证板接触装药的中心部分下底面腾空，未与钢圆柱直接接触,装药爆炸时，钢管炸成小碎片和碎条(图4d)，钢验证板有穿孔，试验结果“+”，疑似硝铵炸药样品2#具有爆炸性。对比分析结果表明，验证板中心部分下底面腾空更有利于试验结果的判定。若验证板下底面与钢圆柱接触，爆炸产生的冲击波传播至钢验证板和钢圆柱界面时，钢验证板受到钢圆柱约束作用，其应变未达到其强度极限[14]，钢验证板上仅出现凹坑，不能发生明显破坏; 若验证板下底面腾空，钢验证板下底面未受到强约束作用，此时钢验证板的应变超过材料的强度极限，钢验证板上出现穿孔，试验结果更能反映危险物的爆炸效应。

表1 用联合国隔板试验1(a)鉴定危险物结果

Table 1 Results of hazardous materials identified by UN gap test 1(a)

sampleinitiatingexplosiveρ1/g·cm-3m/gρ2/g·cm-3lengthofbreach/mmwitnessplateresultANTNT1．634020．800400no⁃dent-APTNT1．632240．446400hole+ANexplosive1#TNT1．634690．933400dent+ANexplosive2#desensitizedRDX1．654440．883400hole+

Note:ρ1is the density of initiating explosive, g·cm-3;mis the charge mass, g;ρ2is the charge density, g·cm-3. “+” represents there is dent or hole in witness plate; “-” represents there is no-dent in witness plate.

a. scrap of pure AN sample b. scrap of pure AP sample

c. scrap of suspected d. scrap of suspected

AN explosive 1#AN explosive 2#

图4 纯AN、纯AP及疑似硝铵炸药1#、2#样品的残骸照片

Fig.4 Scrap photographs of pure AN, pure AP and suspected AN samples 1#and 2#

2.2 雷管敏感度

雷管敏感度试验5(a)用于确定危险物对强烈机械刺激的敏感度，强烈机械刺激由1个8#工业雷管电起爆提供，试验装置示意图见图5[13]。

试验时，Φ80 mm×160 mm、厚1.5 mm的纤维管装满试验样品，放在厚1.0 mm的160 mm×160 mm方形钢验证板上，在样品上面中心位置插入8#工业雷管。然后用起爆装置起爆雷管，检查验证板。如果在任何一次试验中出现验证板扯裂或其它形式的穿透，即可通过验证板见到光线，试验结果为“+”，试验样品发生爆轰，表明具有雷管敏感性，否则结果为“-”。对纯AN、纯AP、混合物ANP-1(质量比AN∶AP=1∶2)和ANP-2(质量比AN∶AP=1∶1)样品进行了雷管敏感度试验，残骸照片见图6，试验汇总结果见表2。

图5 雷管敏感度试验5(a)装置示意图

1—电雷管, 2—纤维管, 3—样品, 4—钢验证板, 5—钢圈

Fig.5 Schematic diagram of cap sensitivity test 5(a) device

1—electric detonator, 2—fibreboard tube, 3—sample, 4—witness plate, 5—steel ring

表2 AN、AP及混合物的雷管敏感度试验5(a)结果

Table 2 Results of cap sensitivity test 5(a) for AN, AP and their admixtures

samplestatem/gρ2/g·cm-3witnessplateresultpureANgrain6560．881no⁃dent-pureAP5μmpowder2840．381hole+ANP⁃1admixture6040．811hole+ANP⁃2admixture4980．668hole+

Note: “+” represents there is dent or hole in witness plate; “-” represents there is no-dent in witness plate

AN作为工业炸药的氧化剂，其机械感度很低; AP作为推进剂的氧化剂，其机械感度与颗粒尺寸有关。颗粒尺寸20～50 μm时，AP的撞击感度为32%，摩擦感度为28%[15]。从表2和图6可知，对纯AN样品，用8#工业雷管不能将其起爆，装药纤维管和验证板完好，表明纯AN样品不具有雷管起爆感度。对5 μm的纯AP、混合物ANP-1和ANP-2样品，用8#工业雷管均能将其起爆，装药纤维管被炸碎，钢验证板被炸穿，形成一个大于纤维管直径Φ80 mm的大孔，表明5 μm的纯AP样品、混合物ANP-1和ANP-2样品均具有雷管起爆感度。实际上，AP既是强氧化剂，又是爆炸品，其区分的标准就是粒度。我国将AP制造厂工业生产的粒度约250 μm产品(球型、针形)划为氧化剂，而将使用者磨细的10 μm以下AP划为爆炸品管理[16]。

a. scrap of pure AN sampleb. scrap of pure AP sample

c. scrap of ANP-1 sampled. scrap of ANP-2 sample

图6 雷管敏感度试验5(a)残骸照片

Fig.6 Scrap photographs of cap sensitivity test 5(a)

2.3 疑似黑火药定性鉴定

采用火药具有燃烧特性的特点对疑似黑火药进行定性鉴定[17]。试验时，称取疑似黑火药样品10 g，用一块白布将其与电点火头一起制成药包，固定在铝鉴定板上。然后，用起爆器点燃电点火头，观测疑似黑火药样品是否完全燃烧，进行2次平行试验，试验结果照片见图7。

试验结果表明，2次平行试验的疑似黑火药样品完全燃烧，在铝鉴定板上有燃烧的痕迹，表明疑似黑火药具有燃烧性。

a. suspected black powder b. before ignition c. after burning

图7 疑似黑火药的定性鉴定试验照片

Fig.7 Photographs of qualitative identification test for suspected black powder

3 疑似火工品鉴定与评估

3.1 疑似电雷管爆炸性鉴定

《GB/T13226-1991 工业雷管铅板试验方法》[18]适用于各种疑似火雷管、电雷管和导爆管雷管的爆炸性鉴定，其装置示意图见图8。由于该试验方法对起爆条件没有具体要求，因此，参照《GB-8031-2005工业电雷管》中6.15条延期时间测试中雷管起爆的条件[19-20]，起爆能力检验的电流为恒定直流电流，大小1.2 A。使用的铅板尺寸为Φ35 mm×4 mm，密度10.91 g·cm-3。试验时，先对试样雷管进行试验，直至完成试验抽检的所有雷管样品，然后进行8#工业雷管铅板试验，并测量铅板炸穿孔径，参考比较雷管的爆炸效应。

图8 雷管铅板试验原理图

1—工业雷管，2—铅板，3—铅板支座

Fig.8 Principle diagram of lead plate test for detonator

1—industrial detonator, 2—lead plate, 3—lead plate holder

从某公安局缴获的10发疑似电雷管中抽样3发(编号为E-1、E-2和E-3)，用上述试验方法进行铅板试验，鉴定其爆炸性。疑似电雷管壳和8#工业电雷管壳的外径均为6.9 mm，小于雷管座內径7.5 mm，因此，装配时用雷管座约束固定。试验装置和铅板穿孔照片见图9，试验结果见表3。

试验结果表明，电雷管样品的3次铅板试验中，Φ35 mm×4 mm铅鉴定板均被炸穿，其孔径为15.02～16.38 mm，均大于疑似电雷管壳的外径，且大于8#工业电雷管的铅板炸穿孔径，表明疑似电雷管仍具有爆炸性，其爆炸威力大于8#工业电雷管。

表3 疑似电雷管的铅板试验结果

Table 3 Results of lead plate test for suspected electric detonator

sampleconfinementΦ/mmΦm/mmE⁃1E⁃2E⁃3industrialdetonator8#holder16．5815．3015．5214．5216．3815．0215．6414．7516．3815．0215．9014．6916．4515．1115．6914．66

Note:ΦandΦmare the diameter of lead hole and its mean value respectively.

a. samples of electric detonatorb. test setup

c. lead witness plate

图9 疑似电雷管的鉴定试验照片

Fig.9 Photographs of identification test for suspected electric detonator

3.2 疑似导火索定性鉴定

根据导火索具有燃烧特性的特点对疑似导火索进行定性鉴定[21-22]。试验时，从一卷疑似导火索中截取样品0.5m，固定在铝鉴定条上，接入电点火头，用起爆器点燃电点火头，观测疑似导火索样品是否稳定完全燃烧，进行2次平行试验，试验结果见图10。

试验结果表明，2次平行试验的疑似导火索样品均能稳定完全燃烧，其燃烧速度约为8.75 mm·s-1，在铝鉴定条的尾部有燃烧的痕迹，表明疑似导火索具有燃烧性。

3.3 疑似火雷管爆炸性鉴定

采用与疑似电雷管爆炸性鉴定相同的试验方法，对某公安局缴获的疑似火雷管分别2次抽样10发进行爆炸性鉴定。疑似火雷管样品1#中，抽样10发的编号依次为1-1～1-10; 疑似火雷管样品2#中，抽样10发的编号依次为2-1～2-10。由于疑似火雷管样品1#和2#的外径分别为8.0 mm和8.3 mm，均大于雷管座内径7.5 mm，因此，装配时只能采用非约束方式，即用502胶和透明胶带固定。火雷管铅板试验中，导火索长度为200 mm; 8#工业雷管铅板试验中，采用了透明胶带固定和雷管座约束固定两种装配方式，便于对比爆炸效应。试验装置和铅板穿孔照片分别见图11和图12，试验结果分别见表4和表5。

a. before burning

b. burning c. after burning

图10 疑似导火索定性鉴定试验照片

Fig.10 Photographs of qualitative identification test for suspected safety fuse

a. test setup b. lead witness plate c. all lead witness plates

图11 疑似火雷管1#鉴定试验照片

Fig.11 Photographs of identification test for suspected flash detonator 1#

a. test samples

b. test setup c. all lead witness plates

图12 疑似火雷管2#鉴定试验照片

Fig.12 Photographs of identification test for suspected flash detonator 2#

表4 疑似火雷管1#的铅板试验结果

Table 4 Results of lead plate test for suspected flash detonator 1#

sampleNo．confinementΦ/mmΦm/mmflashdetonator1#1⁃11⁃21⁃31⁃41⁃51⁃61⁃71⁃81⁃91⁃10stationary12．0612．1611．9412．0512．9213．0213．1013．0113．3413．3613．2613．3212．4412．5412．5012．4912．7812．6212．5012．6312．6812．7712．7012．7213．0013．0813．1813．0913．0412．8212．9812．9512．4812．3212．3812．3912．8412．7612．9412．85industrialdetonator8#1⁃11stationary11．0711．1410．9011．041⁃12holder14．5214．7514．6914．66

Note:ΦandΦmare the diameter of lead hole and its mean value respectively.

表5 疑似火雷管2#的铅板试验结果

Table 5 Results of lead plate test for suspected flash detonator 2#

sampleNo．confinementΦ/mmΦm/mmflashdetonator2#2⁃12⁃22⁃32⁃42⁃52⁃62⁃72⁃82⁃92⁃10stationary12．6812．7212．7412．7113．0413．0613．1013．0713．0813．0613．0213．0512．7413．0413．1412．9713．4613．4413．5013．4712．9413．0012．7212．8912．2612．1812．1012．1813．1313．1813．0213．1112．5312．4212．3312．4312．9513．0213．0313．00industrialdetonator8#2⁃11stationary11．3211．4811．2611．362⁃12holder15．4516．0615．7615．76

Note:ΦandΦmare the diameter of lead hole and its mean value respectively.

试验结果表明，对2批次抽样的疑似火雷管样品，10次铅板试验中，Φ35 mm×4 mm铅鉴定板均被炸穿，其孔径均大于疑似火雷管壳的外径，且大于8#工业电雷管在相同约束方式的铅板炸穿孔径，表明疑似火雷管样品1#和2#均具有爆炸性，其爆炸威力大于8#工业电雷管。由于雷管底部约束方式对铅板炸穿孔径有影响，对比试验结果表明，用雷管座约束8#工业电雷管的铅板炸穿孔径比仅固定电雷管样品的穿孔直径大，这是因为电雷管底部用雷管座约束时，雷管装药爆炸时产生的能量受到约束，不易向周围边缘扩散，更易集中能量炸穿铅板，形成较大穿孔。

4 结论

(1) 危险物AN、AP及混合物可用联合国隔板试验1(a)和雷管敏感度试验5(a)联合测定鉴别出是否具有爆炸性。结果表明，纯AN的爆轰传递性能较弱，不能用工业雷管起爆; 5 μm的纯AP以及AN和AP的混合物对爆轰波敏感，能用工业雷管起爆，验证了该爆炸性试验鉴定与评估标准的有效性。

(2) 疑似硝铵炸药可用联合国隔板试验1(a)鉴别出是否具有爆炸性。结果表明，2批次疑似硝铵炸药的联合国隔板试验1(a)中，外径48 mm、壁厚4 mm、长度400 mm的钢管炸成小碎片和小长条，边长150 mm、厚3.2 mm的钢鉴定板有凹坑或穿孔。试验结果为“+”，表明疑似硝铵炸药具有爆炸性。

(3) 疑似黑火药和疑似导火索可用燃烧试验定性鉴别出是否具有燃烧性。结果表明，疑似黑火药样品完全燃烧，在铝鉴定板上有燃烧的痕迹，表明疑似黑火药具有燃烧性。同样，疑似导火索样品稳定完全燃烧，在铝鉴定条的尾部有燃烧的痕迹，表明疑似导火索具有燃烧性。

(4) 疑似电雷管和疑似火雷管可用铅板试验鉴别出是否具有爆炸性。结果表明，抽样疑似电雷管3发样品均将Φ35 mm×4 mm铅鉴定板炸穿，其孔径均大于疑似电雷管壳的外径，表明疑似电雷管具有爆炸性。同样，对疑似火雷管样品1#和2#分别抽样10发均将Φ35 mm×4 mm铅鉴定板炸穿，其孔径均大于疑似火雷管壳的外径，表明疑似火雷管样品1#和2#均具有爆炸性。

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