爆炸焊接炸药中添加剂的应用比较

刘自军，陈寿军，周景蓉

（1.黄山三邦金属复合材料有限公司，安徽 黄山245200；2.南京三邦新材料科技有限公司，南京211155）

爆炸焊接炸药中添加剂的应用比较

刘自军1，陈寿军2，周景蓉2

（1.黄山三邦金属复合材料有限公司，安徽 黄山245200；2.南京三邦新材料科技有限公司，南京211155）

为解决爆炸焊接过程中，工业盐添加剂对植被影响及炸药爆炸产生的噪音、振动危害对周边环境的影响，在乳化炸药中添加碳酸钙来取代工业盐，以充当爆速及密度调节的作用。通过实验最终确定性能比较稳定的低爆速的混合炸药，该炸药可以降低噪音及爆破振动，适用于爆炸焊接，消除了工业盐对爆炸焊接场地周边环境的影响，增大爆炸焊接场地的生产能力，降低了生产成本，具有较好的推广应用前景。

爆炸焊接炸药；添加剂；噪音；振动

1 引言

爆炸焊接是以炸药为能源，使两种或多种金属体之间产生高速斜碰撞，从而使金属体之间产生固相冶金结合的爆炸加工技术﹝1﹞。

对于爆破工程来讲，把修复自然生态，防止水土流失作为重要的设计和施工原则。同时要控制和约束爆破对环境造成的破坏和干扰，包括爆破地震、噪声冲击波等。由于爆炸焊接使用炸药的特殊性，常规的低爆速炸药基本上是在工业炸药中添加工业盐进行二次调配，工业盐不参与爆炸化学反应，爆炸焊接后炮场周围残留大量的食盐，与雨水溶解后，对炮场周围土壤的离子浓度影响较大，对周围植被破坏严重。同时在爆炸过程中产生的声音、振动等对周边的自然环境和居民生活有一定影响。在保障居民生活的同时也就要求单次生产的炸药使用量必须控制在一定范围之内。限制了爆炸焊接场地的生产能力。通过使用碳酸钙来取代工业盐在焊接炸药中的作用，来保护炮场周边环境，降低生产成本，提高企业在同行业的竞争能力﹝2-4﹞。

2 实验材料与方法

为保证爆炸焊接的质量，对爆炸焊接炸药有许多特殊的要求。炸药的爆速不得超过金属材料声速的1.2倍，一般要求炸药的爆速在1 900～2 400 m/s之间，猛度一般在8.5 mm左右﹝5-6﹞。猛度是指炸药爆炸后对与其相接触的物体破碎的能力，它是衡量炸药做功能力的主要参数之一，根据爆炸焊接理论，炸药爆炸焊接是一个复杂的物理化学过程，如果炸药的爆速和猛度超出爆炸焊接窗口的限制，基板和复板的结合率会大大降低，影响爆炸焊接板材的质量。本文主要是通过比较在焊接炸药中加入工业盐和加入碳酸钙条件下，比较爆破后对周边环境的影响，来确定降低爆炸焊接对周边环境影响的方法。将粉状乳化炸药、碳酸钙按一定质量比进行混合搅拌，测定爆速约为2 200 m/s，密度为1.2 g/cm3，猛度为8.2 mm。满足爆炸焊接炸药性能要求。

3 实验结果与分析

3.1 碳酸钙作为添加剂使用的可行性

为了验证碳酸钙作为添加剂使用的可行性，通过不同材质、厚度的金属板材进行爆炸焊接后的检测来确定。测试所得的实验数据如表1所示。

表1 不同板材焊接实验的结合率和剪切强度Table 1 The combination rate and shear strength of different plate welding experiments

从表1可以看出，用碳酸钙作为添加剂的焊接炸药进行爆炸焊接实验，复合板的结合率均达到100%，两种不同的复合板材的力学性能符合复合板材的标准要求，碳酸钙可以作为爆炸焊接炸药中的一种添加剂。

3.2 环境影响的比较

为了比较两种不同的添加剂在爆炸焊接过程中产生的噪声及振动，现在使用相同的药量并在同一位置进行爆破噪声和振动的测量，测量数据见表2。

表2 相同药量不同添加剂的爆炸焊接炸药产生的噪声、振动Table 2 Noise and vibration producing by the explosion welding of the same charge with different additives

从表2中可以得出：

在同等药量情况下，在50 m处，加入碳酸钙的炸药，爆破产生主振频率和振动峰值比加入工业盐的炸药明显较低。在200 m处的声音测定也明显较低，约3～6 dB。

在同等药量情况下，在500 m处，二者相比，加入碳酸钙的炸药爆破产生的振动均不明显。在500 m处的声音测定明显较低，约10 d B。两者现场噪声感觉较为明显。

在限定爆破振动和噪声的条件下，在焊接炸药中加入碳酸钙可以增大单次生产炸药使用量，增大爆炸场地的生产作业能力。

在炸药中添加碳酸钙在爆破产生的噪声和振动方面能得到明显的改善，在一定程度上降低爆炸产生的危害效应对附近居民区和环境的影响。由于在炸药中添加碳酸钙取代了常规添加工业盐的工艺，减少了工业盐对周边植被的污染。

3.3 经济效益的比较

以爆炸焊接不锈钢-钢复合板为例，比较加入工业盐和加入碳酸钙后的生产成本。炸药单价：8元/kg。每平方使用工业盐和碳酸钙生产成本见表3。

表3 生产成本比较Table 3 Comparison of production cost

从表3可以得出，添加碳酸钙的每平方使用的工业炸药量明显的降低。同等药量的情况下，提高了单次作业生产量，节约了生产成本。

4 结语

（1）在焊接炸药中加入碳酸钙代替传统的工业盐，消除了爆炸焊接后工业盐对周边环境的污染。

（2）在焊接炸药中引入碳酸钙可以降低爆炸焊接过程中的噪音和振动，降低了生产成本和对周边环境的影响，增大了爆炸焊接场地的生产能力。

（

）：

﹝1﹞郑远谋.爆炸焊接和金属复合材料的原理及应用［M］.长沙：中南大学出版社，2007：102-110. ZHENG Yuan-mou.Explosive welding and metallic composite and their engineering application［M］.Changsha：Central South University Press，2007：102-110.

﹝2﹞郑炳旭.中国爆破新技术III［M］.北京：冶金工业出版社，2012：1087-1116. ZHENG Bing-xu.New technology of blasting engineering in China III［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，2012：1087-1116.

﹝3﹞袁胜芳，李亚，陈秋宇，等.低爆速爆炸焊接炸药的实验研究［J］.煤矿爆破，2010（2）：1-3. YUAN Sheng-fang，LI Ya，CHEN Qiu-yu，et al.Experimental research on low detonation velocity explosives for explosive welding［J］.Coal Mine Blasting，2010（2）：1-3.

﹝4﹞安立昌.低爆速爆炸焊接炸药的配方设计［J］.火药炸药学报，2003，26（3）：68-69. AN Li-chang.A new type of low detonation velocity explosives for explosive welding［J］.Chinese Journal of Explosives&Propellants，2003，26（3）：68-69.

﹝5﹞卞超，王凤英，卜杉杉，等.钛-钢板爆炸焊接的影响因素及炸药配方［J］.工程爆破，2016，22（1）：73-76，89. BIAN Chao，WANG Feng-ying，BU Shan-shan，et al. Study of explosive formula and factors on explosive welding of titanium-steel plate［J］.Engineering Blasting，2016，22（1）：73-76，89.

﹝6﹞曲桂梅，夏金民，汪宏祥，等.爆炸焊接用低爆速粉状乳化炸药配方研究［J］.工程爆破，2016，22（1）：42-45. QU Gui-mei，XIA Jin-min，WANG Hong-xiang，et al. Research on powdery emulsion explosive of low detonation velocity used in explosive welding［J］.Engineering Blasting，2016，22（1）：42-45.

Application comparison of additive agents in explosion welding powder

LIU Zi-jun1，CHEP Shou-jun2，ZHOU Jing-rong2
（1.Huangshan Sanbom MetaI Composite MateriaIs Co.，Ltd.，Huangshan 245200，Pnhui，China；2.Panjing Sanbom Pew MateriaIs TechnoIogy Co.，Ltd.，Panjing 211155，China）

Application comparison of additive agent in explosive welding powder use of industrial salt in the process of explosive welding additive had an impact on vegetation，and it had an impact on the surrounding environment because of noise and vibration occurring in the process of explosion.The calcium carbonate was added to the emulsion explosive instead of industrial salt，and it could play the detonation velocity and density adjustment function.Through the experiment，the stable low detonation velocity mixture explosive was determined finally.The noise and the blasting vibration could be reduced by applying the explosive in explosive welding production.The influence of explosive welding site surrounding environment by reason of industrial salt was eliminated，the explosive welding field capacity was increased，and the production processing cost was reduced.The explosive had a good application prospect.

Explosion welding powder；Additive；Noise；Vibration

TD235.21

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.05.019

1006-7051（2016）05-0097-03

2016-04-26

刘自军（1983-），男，助理工程师，从事爆炸焊接的研究工作。E-mail：zj_liu@duble.cn