国内外工业炸药爆炸性能的表征方法比较

王志伟　张余中　周望东

【摘 要】随着科技以及世界经济的快速发展，炸药的用途日趋广泛，不仅炸药的使用量逐渐增加，而且对炸药的性能检测更为严格。只有通过性能的测试，才能够为该炸药的性能是否满足实际的使用要求提供充分的数据证明，说明在生产、运输、储存和使用过程中是否安全可靠[1]。

【关键词】工业炸药；爆炸性能；表征方法

0 绪论

炸药的性能，一是取决于它的组成和结构，二是取决于它的加工工艺，三是取决于它的装药状态和使用条件。各种不同的炸药及其使用领域，对其性能有着不同的要求。研究炸药的性能对推动炸药品种和使用的发展，确保产品制造质量，起着极其重要的作用。

1 工业炸药爆速的测试

爆轰波在炸药中的传播速度叫做爆轰速度，简称爆速，其单位是m/s或km/s。它是重要的爆轰参数之一，也是它的重要性能指标。国内外工业炸药的爆速测试方法基本相同，主要有一下几点：

1.1 测时仪法（电测法）

当爆轰波沿药卷传播至A点时，爆轰波阵面上的产物处于高温高压状态，电离为正、负离子，电离子具有很好的导电性，因而使A点处互相绝缘的一对探针接通，并转变为电信号，爆轰波到达B点的情形与A点相同。用电子测时仪测出爆轰波经过A、B两点间的时间间隔t，便可求得炸药AB段中的平均爆速。

1.2 导爆索法

当炸药由雷管引爆后，爆轰波传至A点时，引爆导爆索的一端，同时继续沿药卷传播，当到达B点时，导爆索的另一端也被引爆。在某一时刻，导爆索中沿两个方向传播的爆轰波相遇于N，在铝板或铅板记录爆轰波相遇时碰撞的痕迹。根据爆轰波相遇时所用的时间相等的原理，炸药的爆速可算出。

2 工业炸药做功能力[2]的测试

2.1 国内工业炸药做功能力的测试方法

2.1.1 威力指数法

炸药的做功能力决定于炸药的爆热及气态爆炸产物的体积，而这两项数值又与炸药的分子结构有着密切的联系。对炸药分子结构与做功能力关系的研究结果表明，炸药做功能力是炸药分子结构的可加函数，每种分子结构对做功能力的贡献可以用威力指数π表示。

2.1.2 铅壔扩孔法

该测试方法是在圆柱形的铅壔中心孔内放置一定量炸药试样，用雷管引爆后，高温高压的爆炸气体产物体积急剧膨胀做功，是铅壔孔容积扩大，测量并通过爆炸前后铅壔孔的容积增量来衡量炸药做功能力的大小。炸药爆炸时，冲击波和气体产物的膨胀对铅壔壁剧烈压缩，使铅壔发生变形，将内孔扩张为梨形，炸药的能量主要消耗在铅壔的塑形变形上，对周围介质空气的做功可以忽略不计。这样，就可以用爆炸膛孔容积的增量来衡量炸药的相对做功能力。

2.2 国外工业炸药做功能力的测试方法

2.2.1 臼炮法[3]

钢质臼炮，用炮弹封闭，以长摆臂悬挂在刀口上，将10 g欲测炸药在臼炮中爆炸。爆轰气体把炮弹抛出，用记录仪器自动记录臼炮的反冲摆动角。最后把实验结果与参比炸药的做功能力相比较。

2.3 国内外工业炸药做功能力测试方法的比较

2.3.1 国内测试方法分析

（1）存在局限性

由于铅壔法测工业炸药的做功能力方法简便易行，但铅壔扩孔值的大小与炸药的威力不呈比例关系，只能作相对比较。铅壔法不仅不能真实反映工业炸药的实际做功能力，而且对于一些非雷管感度的炸药更是“束手无策”。

（2） 铅壔法的改进

我国的张克武等人对铅壔法的改进方法，是将铅壔圆柱外形尺寸变为直径100 mm、高100 mm。中心孔尺寸变为直径16 mm、深50 mm。炸药量变为2.7 g。实验结果表明，利用改进后的铅壔法检测炸药做功能力，具有节约材料，制造加工、搬运、使用方便等优点，用它测出的做功能力值与原铅壔标准所测得做功能力值具有一定的可比性。

2.3.2 国外测试方法分析

（1）存在局限性

首先，由于药量太小，不能够用于顿感炸药的测试；其次，做功积分的初始状态所对应的装填比低到不现实的程度，即装药只占据炮膛2%～5%的容积，爆热值低的离现实太远，这是由于放出能量的爆轰产物在低压力下显著分解造成的。对炮弹和反冲摆做功期间的膨胀比很小，因而所测的炸药爆炸做的功值只是炸药能量的20%～30%。

3 工业炸药猛度的测试

炸药爆炸时粉碎和破坏与其接触的物体的能力称为炸药的猛度。猛度是决定炸药局部破坏的能力，而炸药做功能力是决定炸药的总体破坏的能力。

3.1 国内工业炸药猛度的测试方法

3.1.1 铅柱压缩法

铅柱压缩法又称黑斯猛度试验法。方法要求在规定参量条件下，炸药装药爆炸对铅柱进行压缩，以压缩值来衡量炸药的猛度。

3.2 国外工业炸药猛度的测试方法

3.2.1 铜柱压缩法[4]

该方法是1893年由Kast首先提出的，故称卡斯特试验法或冲量仪法。本法是测量一定直径和长度的炸药装药爆轰后铜柱所产生的变形，并把测出的铜柱变形值与参比炸药所产生的铜柱变形值对比。

3.3 国内外工业炸药猛度的测试方法比较

3.3.1 国内测试方法分析

（1）铅柱压缩法的优点

设备简单、操作方便。它是产品质量控制，特别是工业炸药产品检测的一种广泛应用的方法。

（2）铅柱压缩法的缺点及改进方法

（a）试验结果在很大程度上取决于炸药的爆轰能力和极限直径。

（b）本法只适用于低密度、低猛度炸药的猛度测定，对于高密度、高猛度炸药（如黑索金、太安等），试验时钢板将被炸裂，铅柱也被炸成数块，因此试验无法进行。

（c）压缩后铅柱的形状不规则，试验的平行性较差。

3.3.2 国外测试方法分析

（1）铜柱压缩法的优点；

（a）不需要贵重的仪器设备；

（b）适合于高密度、高猛度的炸药测试；

（c）试验结果比较稳定。

（2）铜柱压缩法的缺点及改进方法

铜柱压缩法的缺点：a.灵敏度低，当炸药的密度或组分变化不大时，压缩值的变化很小，不易反映其差别；b.对于极限直径大于20 mm的炸药，测出的压缩值明显偏低；c.和铅柱压缩法一样，当铜柱受到压缩后，截面变粗，随着截面积的增加，铜柱变得难以压缩，因而炸药的猛度与压缩值不成比例。

改进方法：哈依德（H aid）采用四种不同规格的铜柱测定了炸药的猛度单位（B值），四种铜柱的规格为?3×5、?5×7、?7×10.5、?10×15 mm。

4 结论

本文就是从工业炸药爆炸性能这一方面着手，分析国内外工业炸药爆炸性能的测试方法，并在参阅大量书籍文献后，将国内外工业炸药爆炸性能的爆速、做功能力以及猛度的测试方法列举出来进行分析比较，希望本文能够为工业炸药爆炸性能的研究提供一个好的途径。

【参考文献】

[1]惠君明，陈天云.炸药爆炸理论[M].江苏科技出版社，1995.

[2]张立.爆破器材性能与爆炸效应测试[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2006，11：77-136.

[3]松全才.爆破器材[J].测定工业炸药爆炸性能国际标准方法介绍（一），1980（03）：33-36.

[4]松全才.爆破器材[J].测定工业炸药爆炸性能国际标准方法介绍（二），1980（04）：25-31.

[责任编辑：杨玉洁]