凹底与平底雷管轴向起爆能力的探究

邵子豪，马志钢，董聪慧

(安徽理工大学化学工程学院， 安徽淮南232001)



凹底与平底雷管轴向起爆能力的探究

邵子豪，马志钢，董聪慧

(安徽理工大学化学工程学院， 安徽淮南232001)

通过改变高钝感黑索金的压药密度来探究凹底和平底雷管的轴向起爆能力，并运用升降试验法对比凹底雷管和平底雷管起爆高钝感黑索金的能力，结果表明：高钝感黑索金压药密度越大，铝块凹坑容积越大，在高钝感黑索金压药密度相同的情况下，凹底雷管的铝块凹坑容积仅略大于平底雷管；利用DMA升降法计算得出，凹底雷管的高钝感黑索金50 %起爆密度是1.449 g·cm-3，平底雷管是1.461 g·cm-3，即凹底雷管和平底雷管的轴向起爆能力没有明显差距。

雷管； 轴向起爆能力； 升降法

1 引言

目前使用的工程雷管在中国多是凹底的，在欧洲多是平底的。两种雷管的起爆能力曾有一些学者做过试验，但仍存在争议。陈福梅等认为在直接接触的情况下，平底或凸底的雷管起爆能力比凹底的好一点[1]。凹、平底雷管的起爆机理已有过探索[2-4]，普遍认为，雷管轴向起爆能力包括三个因素，冲击波、爆炸气体和破片。蔡瑞娇推导并验证了平底雷管爆炸输出冲击波速度和底壳飞片速度的的计算方法[5]；郝建春等测试出了雷管破片速度的衰减曲线以及沿雷管轴向的分布曲线[6]；张卅卅等运用高速摄像技术研究8号铝壳工业雷管轴向金属射流的速度变化规律[7]。论文通过改变高钝感黑索金的压药密度，分析鉴定铝块破坏情况，来探究凹、平底雷管轴向起爆能力的差异。本文提出的试验方法对今后雷管轴向起爆能力的检测具有一定的实用价值。

2 试验原理及条件

运用升降法进行起爆钝感黑索金的试验，得出凹底雷管和平底雷管的高钝感黑索金药50 %起爆密度，从而对比凹底雷管和平底雷管的轴向起爆能力[8]。

2.1 试验样品和试验条件

2.1.1 受测雷管

受测雷管均是8号瞬发导爆管雷管，各项参数符合《导爆管雷管》(GB19417-2003)之规定。按底部形状分为凹底和平底两种。

2.1.2 高钝感黑索金药柱制备

试验原料：钝化黑索金(消焰剂含量16 %)，60目筛，某化工厂；滑石粉(Mg3[Si4O10](OH)2)，600目筛，商丘市亮丰卫生用品有限公司；PVC-U阻燃绝缘电工套管(GY.205-16)，Ф 16 mm(δ 1.1 mm)，上海上丰集团。

将滑石粉和钝化黑索金按照1∶5比例均匀混合，制成高钝感黑索金。截取35 mm长的PVC-U管，将一端用A4纸封住，制成药筒。称取4.8 g高钝感黑索金加入药筒中，用油压机压制成不同密度的药柱。

2.1.3 升降法试验参数

本次试验的样本量N为30发。升降试验以高钝感黑索金的压药密度作为刺激量，经试验考察初步确定刺激水平，见表1。

表1 升降试验刺激水平

2.2 试验装置

将高钝感黑索金药柱放在鉴定铝块上，雷管直立于药柱上。试验装置的示意图如图1所示。试验将雷管直立于药柱上，雷管的轴向能量输出起主要作用，侧向能量作用较小。所以高钝感黑索金药柱的起爆情况和鉴定铝块的破坏情况，表征雷管的轴向起爆能力。

1 雷管； 2 PVU-C筒；3 高钝感黑索金； 4 鉴定铝块

3 结果及讨论

3.1 试验现象分析

升降试验中药柱被起爆和未被起爆的鉴定铝块分别如图2(a)、(b)所示。

(a)药柱被起爆

(b)药柱未被起爆

判定高钝感黑索金药柱是否被完全起爆的依据是铝块凹坑深度和有无残留炸药。铝块凹坑较深且凹坑呈焦黑色，认定高钝感黑索金药柱被起爆，测试结果记为“1”，如图2(a)所示。铝块凹坑深度较浅且凹坑中有炸药残留，认定高钝感黑索金药柱未被起爆，测试结果记为“0”， 如图2(b)所示。

升降试验的样本量是30发,按照升降试验有效样本计数规则，凹底雷管的有效样本量为30发，平底雷管的有效样本量为29发。

3.2 炸药密度的变化对铝块炸坑的影响

雷管引爆后在铝块上炸出凹坑。凹坑容积用120目筛过筛、洗净、凉干的砂子填满，刮平，倒出砂子在电子天平(精度0.001 g)上称重。砂子松装密度为1.3 g·cm-3。凹坑边缘需在测量前磨去，使之和铝块表面平齐。高钝感黑索金的密度与铝块凹坑容积的关系如图3所示。

图3 高钝感黑索金密度与铝块凹坑容积关系

张守忠认为，猛炸药的压药密度越大，越难被起爆[9]。原因有以下两方面：一是压药密度越大，药柱中的空气间隙越少，越难形成热点，则起爆困难；二是压药密度越大，雷管起爆所产生的爆轰能量在单位体积炸药内消耗的越多，则更难起爆。而由图3可见，随着高钝感黑索金压药密度的增大，铝块的凹坑容积也随之增大，即爆炸威力增大。原因是高钝感黑索金是由滑石粉和钝化黑索金混合而成，压药密度越大，单位体积内的有效药量越大，则越容易被起爆。

3.3 升降法试验结果及讨论

凹底和平底雷管起爆高钝感黑索金药柱的升降试验结果分别见表2、表3。

表2 凹底雷管升降试验结果

表3 平底雷管升降试验结果

表4 计算结果

利用DMA升降法[10]计算出高钝感黑索金50 %起爆密度x50和标准差s，计算结果见表4。

凹底雷管升降试验步长为0.020 g·cm-3，结果标准差s为0.017 g·cm-3，相差不大；平底雷管升降试验步长为0.020 g·cm-3，结果标准差s为0.018 1 g·cm-3，相差不大；对整体试验结果无影响。

由表2～4可知，凹底雷管的高钝感黑索金药50 %起爆密度是1.449 g·cm-3，平底雷管是1.461 g·cm-3，与凹底雷管相当。原因在于雷管底部和高钝感黑索金之间是紧贴着的，凹底雷管底部轴向的金属射流没有成长的空间，此种条件下对被发药的起爆占主要作用的是下雷管底部产生的冲击波和爆炸气体。

4 结论

运用升降法进行试验，得出凹底雷管和平底雷管的高钝感黑索金药50 %起爆密度。凹底雷管的高钝感黑索金药50 %起爆密度是1.449 g·cm-3，平底雷管是1.461 g·cm-3，所以在雷管底部直接接触被发药时，凹底雷管和平底雷管的轴向起爆能力并没有明显差距。

[1] 陈福梅,蔡瑞娇.雷管底部形状对起爆能力的影响[J].爆破器材，1981(1)：1-6.

[2] 陈福梅,蔡瑞娇.平凹底雷管起爆机理的探讨[J].爆破器材，1982(1)：1-6.

[3] ML Schimmel.Quantitative Understanding of Explosive Stimlus Transfer[J].NTRS,1973.

[4] 陈西武,秦志春,周彬,等.雷管输出威力的动态测量法[J].爆破器材,1998(5)：24-26.

[5] 蔡瑞娇,毛金生.平底雷管轴向起爆能力的研究[J].兵工学报，1991(2)：49-55.

[6] 郝建春，俞金良.雷管破片速度初探[J].含能材料，2004，12(1)：59-61.

[7] 张卅卅，王玉杰，任高峰，等.雷管爆炸杵体及射流传播规律安全性研究[J].中国安全科学学报，2014，2(2)：47-51.

[8] GJB/Z377A-1994感度试验用升降法[S].国防科学技术工业委员会，1995.

[9] 张守忠.炸药爆炸理论[M].北京：国防工业出版社，1988.

[10]Zhao Y X,Yang B.Probabilistic measurements of the fatigue limit data from a small sampling up-and-down test method[J].International Journal of Fatigue,2008,30(12):2094-2103.

The Study on Axial Initiating Ability of Concave Bottom Detonators and Plain Bottom Detonators

SHAO Zi-hao ,MA Zhi-gang,DONG Cong-hui

( Anhui University Of Science & Technology, HuainanAnhui232001)

This paper explores the axial initiating ability of concave bottom detonators and plain bottom detonators by changing the charge density of highly insensitive RDX. The ability of initiating highly insensitive RDX of concave bottom detonators and plain bottom detonators was studied by the up-and-down test method. The results show that the greater the density of highly insensitive RDX, the greater volume of the aluminum block. Unifying the density of highly insensitive RDX, concave bottom detonators’ aluminum block volume is only a little greater than plain bottom detonators; Calculated by using DMA up-and-down test method, concave bottom detonators’ highly insensitive RDX 50 % initiating density is 1.449 g·cm-3，and plain bottom detonators’ is 1.461 g·cm-3. In a word, there is no significant difference in axial initiating capacity between concave bottom detonators and plain bottom detonators.

detonator； axial initiation capacity； the up-and-down test method

2016-08-30

邵子豪(1991-)，男，安徽淮北人，研究生，研究方向为民用爆破器材与应用，电话：13053175122。

TQ565.2

B

1671-4733(2016)05-0011-04

10.3969/j.issn.1671-4733.2016.05.004