起爆索的概念及其特性❋

朱顺官卜令涛李 燕张 琳邹 涛南京理工大学化工学院(江苏南京，210094)山东天宝化工股份有限公司(山东平邑，273300)



起爆索的概念及其特性
❋

朱顺官①卜令涛②李 燕①张 琳①邹 涛①
①南京理工大学化工学院(江苏南京，210094)
②山东天宝化工股份有限公司(山东平邑，273300)

[摘 要]本文采用了新的导爆索芯药，得到了一种具有起爆特性的索，称之为起爆索。它能够被常规的电点火头、非电导爆管或延期体点火，并很快形成爆轰输出，对工业炸药实现引爆，因而具备工程雷管的功能。经过对起爆索爆速、殉爆距离、点火感度、起爆能力、轴向威力等的测定，反映出爆速与芯药线密度有关，其殉爆距离是普通导爆索的4倍多，对常规的电、非电导爆管和延期体点火方式则有较好的感度响应，爆速接近5 000 m/s时能够对粉状炸药、乳化炸药或水胶炸药实施引爆，而起爆索的轴向威力只达到2 mm厚铅板炸孔的合格水平。

[关键词]导爆索；制索工艺；SY共晶；起爆

[分类号] TJ45＋7；TD235.2＋2

引言

雷管的应用已有150年的历史了，为人类社会的基础建设和经济发展，作出了巨大的贡献。就雷管的组成单元来看，从未发生过本质性的变化，技术的进步主要体现在起爆药的推陈出新和新型机电技术的运用[1-4]。当然，烟火药剂驱动冲击片的起爆方式[5]，成功地实现了工程雷管的可靠起爆，算得上是一项卓越的技术成果。从总体上来分析，雷管的生产可谓是一项系统工程。每发雷管所包含的技术环节很多，质量控制要求也非常高，只有这样才能充分保证使用过程的可靠性与安全性。

鉴于雷管的结构和制造特点，力求寻找技术上的突破，使得这两方面趋于简单，更适合于安全化生产，同时扩大成本可降低的空间，力争达到多方面的收益。以此目的而设计的技术途径有:单一装药雷管、无壳雷管或起爆索。原理上它们都是可行的，也具备了技术基础，本文将着重介绍起爆索技术。它是以专利药剂SY[6]为芯药主体成分，经过混制处理和粒度控制，采用导爆索制造设备及工艺，拉制出一定线密度、爆速稳定、易于点火的起爆索，截取一段后可组装成电点火头、非电导爆管或延期体点火组件并形成爆轰输出，实现对工业炸药的起爆，由此而具有工程雷管的功能，显现出多方面的技术优势。

2 试验内容

2.1 起爆索的拉制

起爆索的拉制完全沿用了成熟的塑料导爆索(线密度为11.0 g/m)制索工艺，分为制索和挤塑两步法，具有2根芯线，制索速度为5 m/min，挤塑速度为30 m/min。

起爆索芯药的制备包含了合成、筛分和混合3大步骤。通过粒度控制，得到了3种线密度的起爆索，分别为9.6、10.5 g/m和11.2 g/m。图1为30目成品芯药的外观图。

芯药的爆炸性能见表1。

2.2 起爆索的主要性能

首先是测试起爆索的点火性能，包括电点火头、非电导爆管和延期体点火的可靠性，每种点火方式进行60发试验，起爆索切长分别为4、5 cm和6 cm，各20发；通过铝管壳进行收口组装，起爆索插入管体内的深度均控制在2.0 cm，装配示意图如图2。

其次，控制点火元件与起爆索端面间隙。观察5、10、20 mm和30 mm 4种间隙时的发火情况；用电离靶线法测试3种线密度起爆索的爆速。

最后，测试了9.6 g/m起爆索的侧向殉爆距离以及轴向威力。殉爆试验中，主发起爆索的长度为95 mm，被发起爆索的长度为60 mm，主发起爆索用管壳、橡胶塞与导爆管收口连接，再将它们用502胶固定在2 mm厚铅皮上，间隔一定的距离，相互平行，且底端对齐，直至被发起爆索不能爆轰，即得到最大殉爆距离，布设示意图如图3所示。

表1 起爆索芯药基本爆炸性能Tab.1 Basic explosion performance of the core charge

轴向威力就是考核铅板的炸孔情况，起爆索长度定为50 mm，收入管体内的长度为20 mm，输出端直立于不同厚度的铅板上，爆炸后测凹坑深度或孔径大小。

2.3 起爆索的初步应用试验

考察了起爆索对普通导爆索、乳化炸药或粉状工业炸药以及钝化黑索今炸药柱的起爆情况。

对于普通导爆索的起爆试验，先将普通太安导爆索固定切长(40 mm)，起爆索的长度由大到小改变。将导爆索和起爆索两种索通过一个30 mm长的铝管壳对接或直接在60mm长的通孔管壳内对接，并收口，以2 mm厚铅皮进行爆炸结果鉴证，试验的示意图和爆炸效果图见图4。

利用学校现有的试验条件，对一种煤矿许用型乳化炸药(药卷直径27 mm，爆速4 500 m/s)和一种2＃岩石粉状乳化炸药(药卷直径32 mm，爆速5 500 m/s)进行了不同长度起爆索的引爆试验。后续试验是在浙江物产长鹏化工实业有限公司进行的，公司特制了2种爆速的乳化炸药药卷，又在钢管内装填360 g铵油炸药和50 g乳化炸药，分别用50 mm切长、线密度为10.5 g/m和11.2 g/m起爆索直向插入药卷内进行起爆，起爆索点火方式为导爆管瞬发点火。

为测试起爆索对钝化黑索今猛炸药的起爆能力，选定药量为500 mg，压制了一个直径为6.0 mm、高度为10.5 mm的药柱，密度为1.685 g/cm3，压药压力50 MPa，起爆索直接与药柱端面接触，用胶带缠牢，置于铅板上起爆。

3 结果与分析

3.1 点火可靠性

对于常规的点火方式，如非电导爆管、硅-铅丹点火头和钨系秒级延期体(延期时间3.2～3.8 s)，全部试验样品计180发，都正常起爆，铅板上都形成很深的炸痕。

试验中还分别截取了40、30、15 mm和10 mm的起爆索(线密度为10.5 g/m)，用于起爆工业导爆索，从铅皮上的炸痕来看(图4)，一旦被起爆就能达到稳定爆轰，而小尺度下会发生半爆，试验结果列于表2中。

表2 起爆普通导爆索的试验结果Tab.2 Results of initiating tests to the detonating core

基于表2的结果，应该认为在15 mm长度的起爆索激发下，普通导爆索能够实现快速爆轰，这无疑也是一种新颖的起爆方式，不但适用于起爆导爆索，也有可能两者组合后，用来起爆工业炸药。

表3是3种点火方式在与起爆索留有一定间隙下的点火感度，相应条件下试验5发。

可以看出，起爆索对导爆管和电点火头的作用能有很好的感度响应，而对延期体输出能，由于采用的是大内管反扣结构，不利于输出能对起爆索端面发挥点火效能，故在稍大间隙下难以点着，但5 mm的间隙裕度，已能确保使用中的高可靠性要求。

3.2 爆速

实际测得的爆速列于表4。

表4 3种线密度起爆索的实测爆速Tab.4 Measured detonation velocity of initiating cores with 3 linear densities

显然，随着线密度的增大，爆速也是增大的，但还没有达到期望的5 500 m/s以上，只有达到了这样高的爆速，才有足够的轴向和径向输出威力，以保证可靠地起爆各类工业炸药，甚至是起爆猛炸药。这需要进一步在芯药粒度级配和约束强度上做必要的优化改进。

3.3 殉爆距离

起爆索侧向的殉爆距离数据见表5。

表5 殉爆试验数据Tab.5 Results of sympathetic detonation test

由表5数据看出，对于起爆索来说，安全的殉爆距离为14 cm，相同条件下普通太安导爆索测到的值为3.0 cm，两者比率超过4倍多。试验中还发现，在被发索未爆炸的距离或稍大的一定距离上，存在着被发索起爆端部的一个起爆深度(铅皮上有明显凹坑)，长度在15 mm左右，应该说，这个长度内，炸药发生了燃烧向爆轰的转变过程，但因受到激发能不足所限，没有成长为爆轰。

3.4 轴向威力

取线密度为10.5 g/m的起爆索，切长50 mm，组合成非电导爆管瞬发系统，进行铅板威力试验。结果只在2 mm厚铅板上炸孔达到Ø5.0 mm，而在3 mm厚铅板上只有深1.5 mm的炸坑。说明芯药密度还是小，且不带聚能穴，轴向输出威力无法达到雷管的水平，但整体的爆炸威力并不小，故具备起爆工业炸药的能力，对威力的考核有待下一步的铅壔试验来比对测试。

3.5 起爆工业炸药

起爆工业炸药的试验结果总结于表6中。

表6 起爆索对工业炸药的起爆情况Tab.6 Initiation percentage for initiating core to industrial explosives

从表6数据可以看出，起爆索对炸药的引爆，存在着两者爆速的匹配关系，起爆索爆速高于炸药，起爆索40 mm长度就能够引爆炸药；而前者低于后者超过1 500m/s，就难以起爆；在爆速差1 000 m/s以内时，可以增加起爆索长度来实施对炸药的引爆。从实用角度出发，增大起爆索爆速，以确保小的长度上就能可靠引爆炸药，将具有更大的实用价值。

后续试验结果，对爆速4 800 m/s的乳化炸药，10.5 m/g的起爆索，6次试验都正常爆炸；爆速5 200 m/s的乳化炸药和铵油＋50 g乳化药装药，分别进行3次和2次试验，用11.2 g/m的起爆索，也全部正常爆炸。

起爆索装入乳化炸药后的炮头，放置24 h和48 h后起爆，也都正常爆炸。

至此，初步的考核试验证明了起爆索具有对工业炸药的起爆能力。

3.6 起爆炸药柱

3种线密度的起爆索，切长50 mm，点火方式为非电导爆管瞬发点火，对钝化黑索今药柱进行轴向起爆，结果均为半爆；改为侧向起爆模式，同样也是半爆。说明低爆速下，不能实现爆速匹配，而无法起爆猛炸药，需要提高起爆索爆速，且药柱带孔或增强组合时的约束，这才有可能实现炸药柱的可靠起爆。

4 结论

通过对起爆索性能的初步测试和分析，已经显现出可以认可的特性，如易于点火、小尺度下达到爆轰输出、有效起爆工业炸药等。在其制索工艺优化完善后，起爆索性能能够达到更高的水平，完全能够由单一起爆索或与导爆索组合而取代基础雷管，从而大大简化民用起爆器材的制造流程，具备成本上的优势，同时具有与微电子延期技术相结合，形成新型高安全、高精度起爆技术的潜在能力，藉此而加快民爆行业的发展。

参考文献

[1] 蒲彦利，盛涤伦，朱雅红，等.新型起爆药5-硝基四唑亚铜工艺优化及性能研究[J].含能材料，2010，18 (6):654-659.PU Y L，SHENG D L，ZHU Y H，et al.Synthesis process and property of new primary explosive copper(I) nitrotetrazolate[J].Chinese Journal of Energetic Materials，2010，18(6): 654-659.

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[6] 朱顺官，李燕，张琳，等.乙二胺高氯酸盐·三乙烯二胺高氯酸盐共晶起爆炸药及其制备方法: 200810025381.3[P].2008-04-30.

Concept and Performance of the Initiating Cord

ZHU Shunguan①，BU Lingtao②，LI Yan①，ZHANG Lin①，ZOU Tao①
①School of Chemical Engineering，Nanjing University of Science＆Technology (Jiangsu Nanjing，210094)
②Shandong Tianbao Chemical Co.，Ltd.(Shandong Pingyi，273300)

[ABSTRACT]With the usage of a new formula as the charge for detonating cord，the formed cords will obtain initiating ability which is named as initiating cord.It can be ignited by the output energy like conventional fusehead，shock tube or delay element，and then transfer to detonation immediately.A segment of initiating cord possesses the function of blasting caps.Detonation velocity，sympathetic detonation distance，igniting sensitivity，initiating ability and axial power of explosives were measured.It is found that the detonation velocity is correlated to linear densities of the core charge，and the sympathetic detonation distance of explosives is more than four times of that initiated by conventional initiating cord.It has a better induction of loudness to the ignition of nonel and delay element.When the detonation velocity is near 5 000 m/s，it can initiate the powdery explosive，emulsion explosive and slurry explosive.As the testing result of axial output，the initiating cord only perforates the 2 mm thick lead plate.

[KEY WORDS]detonating cords；technique for cord production；SY cocrystal；initiation

作者简介:朱顺官(1962～)，男，研究员，博导，主要从事火工药剂技术研究。E-mail:zhusg@ mail.njust.edu.cn

收稿日期:❋2015-08-25

doi:10.3969/j.issn.1001-8352.2016.02.005