爆炸复合用炸药的吸湿行为分析及控制措施

杨学山，李选明，王虎年

(西安天力金属复合材料有限公司，西安 710201)

爆炸复合即大面积的层状爆炸焊接，是一门新兴的金属加工手段，可以节省大量的稀有金属，目前，已经广泛的用于国民生产。爆炸复合用炸药是爆炸复合能否成功的关键，因此对爆炸复合用炸药的研究就显得尤为重要。目前关于炸药水分的研究有很多［1-4］，但爆炸复合用炸药不同于铵油、粉状乳化炸药等其他工业炸药，它含有大量的惰性添加剂，这也使得其水分含量远超于其他工业炸药，那么关于炸药水分的很多研究应用就无法用在爆炸复合用炸药领域，因此对爆炸复合用炸药在不同温湿度下的吸湿作用进行了探讨，绘制出了其吸湿曲线，采用Origin 软件拟合出水分含量对吸湿时间的吸湿方程，并提出了一些合理有效的控制措施。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

前爆炸复合用炸药有很多种，但大多数都是由硝铵类炸药加大量的惰性添加剂混配而成。因此选用最常用的硝铵类铵油炸药和两种惰性添加剂配置一种爆炸复合用炸药进行测量，下文简称1#炸药，具体配比如表1。

1.2 试验方法

传统的工业炸药水分测量主要有真空烘箱法和水分测定器法［5］，前者主要针对不含有挥发性油类的粉状工业炸药，含有易挥发性油类的主要采用后者。但是爆炸复合用炸药不同于其他工业炸药，因其含有大量的添加剂，其感度低的多，因此可以采用水分快速分析仪。水分分析仪的原理与真空烘箱法原理相同，即通过加热使水分蒸发，通过前后的质量比即可知道试样的水分含量。具体操作是将5 ～10 g 的试样放入分析仪，设定温度65℃，时间为auto 即自动模式，当样品在60 s 内损失重量少于1 mg 时测试会自动停止，同时显示试样的水分含量。与传统方法相比，快速水分分析仪有操作安全、简便、准确度高、效率高等优点，因此本次试验采用水分快速分析仪进行水分含量测量。根据各地不同季节的温湿度变化，选定了表2 中3 个试样，考虑到爆炸复合用炸药裸露在空中才会发生吸湿行为，将各试样裸露在空气中，每30 min 测量一次水分含量。

表2 1#炸药的测量条件

2 实验结果及分析

通过上述方法，根据测量数据，绘制了各试样的吸湿曲线。

图1 1#炸药在不同温湿度下的吸湿曲线

通过Origin 软件拟合出了0℃、相对湿度20%条件下的水分含量对吸湿时间的吸湿方程式(1)，15℃、相对湿度50%条件下的吸湿方程式(2)及温度30℃、相对湿度75%的吸湿方程式(3)。

以上3 个方程式中，w 代表含水量，t 代表在空气中的裸露时间。

从曲线和3 个吸湿方程中可以看出，温湿度越大，爆炸复合用炸药的吸湿速率越快、吸湿越严重，1#炸药的吸湿是从硝酸铵的吸附作用开始的，由于固体颗粒表面的分子对空气中水分子静电引力，使得水分子被吸引，固体颗粒吸附的水分首先在表面形成1 层薄薄的饱和溶液层，这时吸湿就变为水蒸气从气相(空气)转移到液相(固体物质饱和溶液)的扩散传质过程。根据扩散传质过程的双膜理论［6］，可以认为1#炸药的吸湿过程中，空气中的水汽以分子扩散的方式进入饱和溶液主体，并随着饱和溶液的渗透作用而进入颗粒内部。由于水分子向颗粒内部的扩散作用较强，颗粒表面液膜厚度很小，所以在气膜厚度一定的条件下，吸湿过程的速度决定于温度及空气的相对湿度，温度、相对湿度越大，吸湿越快;反之，吸湿速度小。

3 水分含量的控制措施

如果爆炸复合用炸药中含有过量的水分，势必会降低炸药的性能，进而影响到爆炸复合的质量［7，8］，根据上述试验的研究结果，本文提出了以下几条控制措施:首先，要控制爆炸复合用炸药中各组分的水分含量，一般其中的硝铵类炸药水分含量比较稳定，当添加剂的水分含量过高时，应烘干后使用。其次，由于爆炸复合用炸药的混配时间较长，即爆炸复合用炸药在空气中的裸露时间较长，因此混配过程应尽量选在一天中温湿度较低时进行，同时应该改进混配设备，以封闭性较好的设备为宜。最后是要控制爆炸复合过程，单次操作过程时间越短越好，同时应将布药工序放在最后进行，以减少爆炸复合用炸药在空气中裸露的时间。

4 结论

快速水分分析仪，可以快速准确的测量出爆炸复合用炸药的水分含量，更适用于爆炸复合生产使用。环境温度、空气相对湿度越高爆炸复合用炸药吸湿速度越快，因此在夏季应该特别注意控制爆炸复合用炸药中的水分含量。通过控制原材料的水分，减少爆炸复合用炸药在空气中的裸露时间，可以有效的控制爆炸复合用炸药的水分含量。

［1］王文佑，云主惠. 工业炸药［M］. 北京: 兵器工业出版社，1993.

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［6］云主惠，夏泽平.硝酸铵的防潮与防结块［J］.爆破器材，1988，2(3):5-11.

［7］王耀华.金属板材爆炸焊接研究与实践［M］.北京:国防工业出版社，2007.

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