火炸药环境性能试验安全问题的探索

叶文升，王青枝，陈兴泉

（西安近代化学研究所，西安 710065）

环境试验是环境技术的一个重要的组成部分，它是考核各种环境条件下对产品的作用和影响。而火炸药危险品试样的环境试验更为重要和复杂。多年来，完成了大量火炸药危险品的环境性能试验，对火炸药样品进行环境性能试验涉及到的安全措施、安全防护、安全概念以及试验前的安全准备等安全问题进行了分析、思考、总结。

1 火炸药样品的敏感度[1]

从火炸药样品的生产试验状况出发，火炸药药剂的敏感度主要有热感度和机械感度两个方面，是生产技术和试验技术管理的核心内容。

1.1 火炸药药剂热感度的表述

火炸药药剂的热感度是指火炸药药剂在热（直接加热、高温、热辐射、电火花、火焰等）能作用下，发生爆炸变化的能力称为火炸药的热感度，在实际使用上常以火炸药药剂的爆发点和火焰感度来表示，主要包括爆发点、火焰感度、最小引燃能量（最小引爆电流）和热安定性等几个概念。

而静电火花感度也是一个热感度概念，静电放电火花的热能，是引燃烟火药、黑火药、鞭炮药发生爆炸的一个不可忽视的环境因素。静电火花感度则常用引燃能量（焦尔）来表示。

可见，危险品环境试验中静电可能产生的危害不可忽视，消除静电和防范措施必不可少。

1.2 火炸药药剂机械感度的表述

火炸药药剂在机械力作用下（冲击、摩擦、针刺等）发生爆炸的能力，称为机械感度。

一般用落锤实验结果来表示炸药的冲击感度，用摩擦感度摆或其形式的摩擦仪的试验结果表示炸药的摩擦感度。

1）冲击感度：火炸药药剂、烟花爆炸药剂在冲击和摩擦作用下发生爆炸的原因，是由于炸药内部产生了所谓“热点”，也叫灼热核。这些热点的温度超过了炸药的爆发点，成为爆炸的初始中心。热点的温度一般在400～500℃，热点的直径一般为（10-5）cm～（10-3）cm，热点持续时间（炸药从加热到爆炸的时间）约（10-5）s～（10-3）s。一般来说，热点的半径越小，临界温度越高；炸药的敏感度越低，临界温度越高。

2）摩擦感度：摩擦感度的测定，一般用摩擦感度摆或其他形式的摩擦仪进行，是依照生产实践中摩擦运动引发危险物爆炸的机理，基本都是将受试的炸药放在一可以滑动硬物的平面下（如钢板、钢柱或石油等），加上一定压力，再由另一摆锤，以某种高度下落时失去此硬物作相对滑动，从而引起炸药爆炸，就此得出在某种压力与摆锤的高度下，发生摩擦爆炸的爆炸百分率。

1.3 火炸药药剂感度的影响因素

火炸药药剂感度的影响因素主要包括温度、物理状态、结晶粒子的大小、密度和杂质等因素。其中，温度主要考虑火炸药生产使用储存过程中的外围环境因素，而物理状态、结晶粒子的大小和密度则是火炸药产品制作工艺配方所决定的。另外，杂质就是炸药中掺杂的惰性物质，炸药感度会发生巨大变化，杂质主要影响炸药的机械感度。杂质又分为敏化剂和钝化剂，敏化剂为了提高炸药感度，钝化剂为了减低炸药感度。

可以看出，火炸药样品一旦生产成型，其物理状态、结晶粒子的大小、密度以及杂质类型和含量都是确定的。对于配方决定的高敏感度火炸药样品，环境试验前要组织技术专家确定环境试验方法、试验药量，最主要的是试验药量，一定从小药量开始摸索试验，然后放大试验。试验前进行试验安全分析，编写安全分析报告，召开安全评审会议。试验期间要特别细心、认真、严谨，做好原始记录，积累原始数据。

而温度既是内因也是外因，炸药外围温度或内部温度升高，各种感度毫无例外地会增高，当温度接近炸药的爆发点时，很小的外界作用就可以引起爆炸。如黑火药，随温度的上升敏感度也随之提高，40℃以上时，黑火药对任何外界冲击作用都很敏感。气候环境试验时火炸药承受的主要是外部温度，因此，对于火炸药在进行高温试验或高温高湿试验期间不得随意打开试验箱箱体门，或近距离内避免各种撞击振动，防止高温试验、高温高湿试验期间发生意外燃烧或爆炸事故，造成人员伤亡。

2 不同环境性能试验对火炸药样品的安全准备

2.1 气候环境性能试验更关注火炸药样品的热感度

2.1.1 气候环境性能试验的特点

气候环境性能试验包括高温试验、低温试验、高低温循环试验、温度冲击试验、高温高湿试验、盐雾腐蚀试验、低气压（高度）试验等。

气候环境性能试验中会出现试验要求的高温、高热，温度剧烈变化等情况，也可能会发生意外情况，如高温、高热，温度剧烈变化或失控现象。

2.1.2 气候环境性能试验前的安全准备

在环境试验室环境下，气候环境性能试验样品有火炸药成品、散药、裸药柱等，针对火炸药样品外观特点及性能特点，在进行气候环境性能试验前，首先送样方技术人员与试验方技术人员协商确定试验方案，其中最主要的是试验方法和试验药量限制；其次必须了解清楚危险品药剂的热感度，主要有爆发点、火焰感度、最小引燃能量（最小引燃电流）、静电火花感度和热安定性，其中最主要关注的是爆发点和热安定性指标，要求试验中搬运、装配危险品样品的人员轻拿轻放、减少碰撞、摩擦、防止意外跌落；另外针对危险品对静电火花敏感等特点，要求试验人员在接触火炸药危险品必须进行静电放电，触摸释放静电门帘或静电球释放身体可能携带的静电，预防事故。

对于在研制的新型火炸药样品必须谨慎，从小药量开始进行探索试验，严禁首次就进行大药量、成型产品的气候环境性能试验，因为大药量、成型产品发生燃烧或爆炸的威力要远大于散药或小试样。

一般热感度是对火药而言，热感度非常复杂，没有一个统一的标准。例如，炸药在75℃以下的温度环境下是比较安全的，而火药则不同，且火药较炸药敏感，但是火药一般发生燃烧，也有可能转为爆轰，而炸药一旦发生事故即为爆炸事故，破坏威力或伤害性更大。因此，火药或推进剂等样品进行气候环境性能试验时要格外小心认真，严格遵守各项试验操作规程。

2.2 力学环境性能试验更关注火炸药样品的机械感度

2.2.1 力学环境性能试验的特点[2]

力学环境试验是指模拟振动、冲击、碰撞、恒加速度、摇摆等力学环境或是重现上述力学环境条件影响的试验。其目的是确定产品经受力学环境条件的适应性以及评价其结构的完好性（包括研究其动态性能）。力学环境试验主要有现场试验和人工模拟试验，而人工模拟试验亦称试验室试验，本文讲述试验室情况。

国内外力学环境试验方法标准中规定的力学环境试验，常见的有：正弦振动试验、随机振动试验、调制正弦振动试验、冲击试验、碰撞试验、离心恒加速度试验、摇摆试验、倾跌与翻到试验、弹跳试验、撞击试验、自由跌落试验等等。

2.2.2 力学环境性能试验前的安全准备

在环境试验室环境下，力学环境性能试验样品一般是火炸药成型产品或样品，火炸药样品是被装配或直接注装在一个金属壳体内，在针对火炸药样品外观特点及性能特点，在进行力学环境性能试验前，首先送样方技术人员与试验方技术人员协商确定试验方案，其中最主要的是试验药量限制、试验方法和试验方案。然后必须了解清楚危险品药剂的机械感度，主要有摩擦感度、撞击感度、冲击感度、枪击感度等，对于机械感度较高的样品一定要单独编写环境性能试验试验大纲或操作程序，试验时危险品必须指定专人负责搬运、装卸、安装和管理。

对于在研制的新型火炸药样品必须谨慎试验，从小药量开始进行探索试验，严禁首次就进行大药量的力学环境性能试验，且样品若是裸药柱，必须另行加工壳体，且严格装配，力学试验过程中避免发生药柱与壳体之间的相对移动，造成摩擦点火，引起事故。

一般而言，摩擦感度、撞击感度小于40%均为合格，大于40%则该炸药的机械感度较高，力学环境试验时要求多方面考虑，以此来指导环境试验工作。

总之，不论是气候环境性能试验还是力学环境性能试验，危险品环境试验前要进行一般安全教育和专项安全培训，一般安全教育包括：对参试人员进行相关安全培训和安全教育、检查所有安全设施的有效性、安全防护和劳动护具到位有效、事故应急、逃生技能等；专项安全培训包括明确试验内容、了解待试危险品相关性能参数、编写试验大纲、试验安全评审等，另外，要合理进行人员分工、职责划分、做好试验原始记录、危险品出入登记、仪器设备使用记录等等，严格执行试验大纲，确保危险品环境性能试验的顺利完成。

3 火炸药样品环境性能试验的安全问题

火炸药样品进行环境性能试验目的在于考核样品对某种环境条件的承受能力，考核经受环境试验后试品性能和表征其性能的参数的变化，可见，危险品在环境试验中性能或表征其性能的参数发生变化会引起一定的危险，环境试验期间必须考虑防护、防爆和隔爆措施。

3.1 火炸药样品防爆措施

火炸药样品不论是进行什么试验，都必须遵守严格的操作规定和操作方法，环境性能试验一般接收的是固体成型样品，应严格遵守送样、取样、搬运、安装等各自相关的安全防护措施规定：

1）一次试验中严禁超量送样，送样必须采用规定的搬运器具或车辆；

2）火炸药危险品进入环境实验室前，搬运人员或接触人员必须首先触摸除静电门帘或静电释放球，释放自身静电；

3）试验期间样品搬运，轻拿轻放，防止发生摩擦、碰撞、跌落；

4）试验装配期间，禁止用金属或较重的物件敲打火炸药危险样品；

5）火炸药危险品不得在环境实验室试验间内隔夜存放，短期内可就近存放在转手库，试验结束及时取走样品。

根据试验实际情况，完善或增加对火炸药危险品样品的安全防护措施规定。

3.2 火炸药样品环境性能试验防爆隔爆措施

火炸药样品在进行环境性能试验时环境实验室必须是防爆工房，且试验药量必须符合工房的防爆药量和等级，不得超量进行环境性能试验。

防爆工房有严格的定员定量规定，我们现有的环境实验室危险等级为XX级、危险品定量为XXkgTNT当量、实验室定员XX人，即危险品的试验量乘以该危险品的威力系数乘积不得大于XXkgTNT当量、参试人员总数不得超员。

危险品安装在环境实验室防爆间内试验台上或试验箱内进行，采用隔离操作或远程控制完成试验内容，包括试验检测、试验控制、试验测量等。

危险品环境试验期间不得随意打开防爆间防爆门，闲杂人员不得靠近试验场所。

高温试验、高温高湿试验期间不得随意打开试验箱箱体门，减少危险品高敏感状态下不必要的操作或进行违章作业。采取一切合理合法措施，达到了隔爆防爆目的，保护参试人员安全和试验安全。

3.3 火炸药样品环境性能试验应急处理

火炸药样品环境试验中出现异常情况，应首先迅速把人员撤离到相对安全的地方，立即报告情况，请求救援。等待现场状况稳定后在条件允许时远程切断仪器设备电源，积极采取措施，进行现场救助，防止事故扩大。

[1]吴宗之 主编,安全生产技术[M]. 北京：中国大百科全书出版社,2011.5.

[2]王涌泉,雷平森,冯睿 等．力学环境试验技术[M]．西安：西北工业大学出版社, 2003.9．