工业雷管撞击感度试验装置研究

郑思友，颜事龙，翟廷海，夏 斌，刘 锋



工业雷管撞击感度试验装置研究

郑思友1,2，颜事龙1，翟廷海2，夏 斌2，刘 锋1

（1.安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南，232001；2.中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司，安徽淮北，235000）

设计了一种测试工业雷管撞击感度的试验装置，并利用设计的试验装置测试了国内部分雷管样品的撞击感度。试验证明：设计的试验装置安全、可靠，操作方便，能够满足工业雷管撞击感度测试技术条件要求。

工业雷管；撞击感度；试验装置；安全；试验方法

工业雷管撞击感度[1-3]是表征工业雷管对突发外力撞击作用敏感程度的重要指标，其水平高低不仅是评价工业雷管在生产、运输、使用过程中的危险性大小的重要依据，也是确定在雷管的生产、运输及使用中采用何种设备、方法、条件以及措施的重要参考。

目前，我国有关工业雷管撞击感度的研究文献近乎空白[4-6]。本文参照国外有关规范[7]，在研究分析其仪器结构及工作原理的基础上，借鉴工业炸药撞击感度试验装置并加以改造，开发了工业雷管撞击感度试验装置。

1 试验装置结构设计及工作原理

工业雷管撞击感度试验装置主要用于模拟测定工业雷管的耐机械撞击安全性能。试验装置主要由落锤仪和撞击装置构成。试验时，雷管样品固定在撞击装置的下击柱上，使雷管待撞击部位位于上击柱端面的中心位置，关闭抗爆箱，释放落锤，撞击上击柱，对受试雷管施加撞击，观察记录雷管发火情况。

1.1 落锤仪

落锤仪是工业雷管撞击感度试验装置的核心部件之一，主要作用是对受试工业雷管施加机械撞击作用。本文设计的落锤仪是在工业炸药撞击感度试验装置的基础上改造而成，落锤仪装置照片见图1。

落锤仪的技术条件为[8]：（1）导轨滑动表面对铅锤线的偏离或导轨滑动表面对水平面的垂直度不大于2.0mm/m；（2）钢砧倾斜度不大于0.2mm/m；（3）落锤质量：（2.000±0.005）kg，（5.000±0.005）kg；（4）落锤在有效落高内应能自由下落，落锤自由下落时，锤头中心对撞击装置中心的同轴度为φ2.0mm；（5）落锤锤头撞击面需平整，无严重的机械损伤；（6）落锤仪的有效落高大于1.8m。

图1 落锤仪

1.2 撞击装置

撞击装置由上击柱、击柱套、下击柱及底座构成，工作原理及结构示意图见图2。

图2 撞击装置结构示意图

Fig.2 Sketch of the impact device

撞击装置的作用主要有两个：一是将受试雷管的撞击部位定位于上击柱下，保证落锤的撞击作用施加在预期部位；二是对雷管的爆炸破坏作用加以适当的限制，以保护落锤仪免受损害。本文根据我国工业雷管的基本尺寸、单发雷管的爆炸能量，结合撞击感度仪砧台大小，确定了撞击装置的基本结构及各部件尺寸。击柱套用于上击柱的定位和导向，是保证落锤下落时垂直撞击作用于雷管待撞击部位的关键部件之一，所以击柱套与底座间需要尽可能地紧密配合。设计的击柱套与底座间的最大间隙为0.15mm，上击柱导向孔略微大于上击柱的外径，最大间隙为0.13mm。试用结果表明，撞击作用点基本与预定位置重合。

底座的作用是放置雷管样品并与落锤仪的砧台配合。其设计原则为：与落锤仪的砧台及击柱套间配合严密，不能出现大的晃动，以保证落锤撞击作用正确。通过多次试验，在保证撞击装置装卸方便灵活的前提下，确定底座与砧台间的间隙设计为0.1mm，与击柱套间的间隙为0.15mm。试用结果表明，整套撞击装置取放方便，撞击作用点符合预定要求。为了便于更换下击柱，在底座的中心位置设计了一退模孔。

为了保证试验人员及设备的安全，在撞击装置与落锤仪砧台的外部又设计、加装了抗爆箱。通过试验证明：撞击装置定位准确，操作方便，安全可靠。

2 实验部分

2.1 试验方法及条件[8-9]

工业雷管撞击试验采用升降法，有效样本数不小于30发，试验的有效性按照升降法试验规则判定。落锤质量选取2.000kg。根据产品的结构和特性选择雷管敏感部位进行撞击，观察到有爆炸声、冒烟或撞击后的样品上有爆炸或燃烧的痕迹等现象之一时记为发火，否则记为不发火。无论发火与否，每发雷管样品只允许进行一次撞击试验。试验结果以50%发火落高（50）表示，50按式（1）计算。

式（1）中：50为50%发火落高值，mm；0为发火落高最小值，mm；为试验落高步长值，mm；为有效样本数，即Σn（发火总数）或Σn′（不发火总数），两者相等时任取一种，不相等时取小者；为统计量，= Σin或= Σin′，计算时选取与对应的状态；“±”为有效样本选取发火时取“－”，有效样本选取不发火时取“＋”；n为各试验水平所对应的发火数；n′为各试验水平所对应的不发火数；为各试验落高步长所构成的等差数列的水平序号，最小值取=0。

2.2 结果与讨论

利用上述设计的工业雷管撞击感度试验装置，采用升降法对国内不同生产企业生产的19个工业雷管样品进行了撞击感度试验，试验结果见表1。由表1可知，撞击点火药头部位时，覆铜壳和发蓝壳的煤矿许用电雷管及煤矿许用毫秒电雷管的撞击感度水平大体相当，所考察的12个雷管样品的50％发火落高全部在460～510mm范围内，平均在487 mm左右；撞击起爆药部位时，覆铜壳、发蓝壳和铜壳3种管壳材质的煤矿许用电雷管（包括煤矿许用毫秒电雷管）和导爆管雷管撞击感度水平也基本一致，所考察的16个雷管样品的50％发火落高全部都在1 440～1 510mm范围内，平均在1 473mm左右。试验结果反映出工业雷管点火药头部位的撞击感度比起爆药部位更加敏感。

表1 雷管样品试验结果

Tab.1 Test results of the detonator

分析认为这是受药剂本身的撞击感度和雷管结构的影响所致：首先，点火药头药剂的撞击感度比起爆药的高；其次，点火药头周围为空腔，撞击能量只能通过管壳变形部分吸收，而起爆药部位距加强帽较近，加强帽可以在一定程度上增加管壳的强度；再次，起爆药经装填、压合后，在管壳中呈较为密实的圆柱形，一定程度上增加了管壳的强度，且起爆药柱本身也可以吸收一定的撞击能量。因此，起爆药部位受撞击作用时与点火药头部位相比呈现出较高的安全性。管壳对工业雷管撞击感度的影响主要是管壳的壁厚，从电子雷管的试验结果可以得到印证，电子雷管对撞击感度有技术要求，生产企业普遍采用比普通工业雷管更厚的管壳，其点火药头部位撞击感度的50％发火落高平均达到880 mm，几乎为普通工业雷管的2倍。

欧盟相关技术标准、规范规定的工业雷管撞击感度合格的指标值（50％发火落高）为大于0.40m[7]，从上述试验结果看，所考察的导爆管雷管和数码电子雷管样品的撞击感度值明显高于欧盟标准规定的撞击感度最低值，普通工业电雷管样品的撞击感度指标基本处于合格值的下限。

3 结论

通过上述研究，可以得出以下结论：（1）设计的落锤仪技术条件满足工业雷管撞击感度测试技术要求，撞击装置设计合理，易于加工，定位较为准确；（2）工业雷管点火药头部位的撞击感度明显高于其它部位，点火药头部位的50％发火落高（电子雷管除外）平均在487mm左右，起爆药部位的50％发火落高平均在1 473mm左右。（3）管壳的壁厚对工业雷管的撞击感度影响较大，电子雷管管壳壁厚大于普通工业雷管，撞击安全性明显高于普通工业雷管，其点火药头部位的50％发火落高平均在880mm左右，几乎是普通工业雷管的2倍。（4）与欧盟相关技术标准和规范要求相比，所考察的导爆管雷管和数码电子雷管样品的撞击感度指标明显高于合格值的下限，普通工业电雷管样品的撞击感度指标处于合格值的下限。

[1] 汪旭光,沈立晋.工业雷管技术的现状和发展[J].工程爆破，2003,9(3):52-57.

[2] 张瑞萍.电子雷管技术的推广应用助力爆破器材安全管理工作[J].工程爆破,2012,18(4):85-87.

[3] 李文江,闫孝姮,宋巍.金属雷管管壳暗伤自动检测机[J].火工品,2007(3):54-56.

[4] 罗海胜,刘播雨,游志红,张晓辉.雷管安全性与可靠性国内外标准比较[J].国防技术基础，2007(11):23-26.

[5] 韩尧,汪蓓,宫广东,罗海胜.欧盟工业雷管标准与我国标准对比初探[J].爆破器材,2011,40(2):31-35.

[6] 赵杰.工业电雷管国家标准与瑞典及日本标准比较[J].爆破器材,2011,40(3):26-30.

[7] EN13763-3-2002 Explosives for civil uses-detonators and relays[S].Rue de stassart,36 8-1050 Brussels,2002.

[8] WJ/T 9074-2012.工业雷管撞击感度试验方法[S].中华人民共和国工业和信息化部,2012.

[9] GJB 377A-1994 感度试验用升降法[S].国防科学技术工业委员会,1995.

Study on Test Device for the Impact Sensitivity of Industrial Detonator

ZHENG Si-you1,2，YAN Shi-long1，ZHAI Ting-hai2，XIA Bin2，LIU Feng1

(1.School of Chemical Engineering,Anhui University of Science and Technology, Huainan, 232001；2.China Coal Technology Engineering Group Huaibei Blasting Technology Research Institute Co.,Ltd., Huaibei, 235000)

A test device was designed, and the impact sensitivity of some industrial detonator samples were tested by the device. The results show that the test device has the properties of safety, reliable and simple operation. It also satisfy the testing requirements of the impact sensitivity of industrial detonator.

Industrial detonator；Impact sensitivity；Test device；Safety；Test method

1003-1480（2015）03-0050-03

TJ450.6

A

2014-12-15

郑思友（1982-），男，工程师，从事民爆器材爆炸效应测试与安全防护和工程爆破技术研究。