Суть процессов взрывчатых превращений

Процесс взрывчатого превращения ВВ в зависимости от природы ВВ, способа инициирования и ряда других условий может протекать в форме детонации или в форме горения.

Взрывное горение — сложный тепловой конвекционный процесс, когда некоторый слой ВВ под воздействием тепла продуктов горения испаряется при температуре Тр, пары дополнительно прогреваются до температуры Тв, при которой и воспламеняются, температура повышается до тех пор, когда не произойдет полное сгорание и превращение исходных компонентов в продукты горения (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Процесс взрывчатых превращений.

Иначе говоря, горение — процесс распространения взрывчатого превращения, обусловленный передачей энергии от одного слоя взрывчатого вещества к другому путем теплопроводности и излучения тепла газообразными продуктами.

Скорость процесса горения в сильной степени зависит от внешних условий, и в первую очередь от давления в окружающем пространстве. С увеличением давления скорость горения возрастает; при этом горение может в некоторых случаях переходить во взрыв (детонацию). Горение бризантных ВВ в замкнутом объеме, как правило, переходит в детонацию.

Процесс горения ВВ (за исключением инициирующих веществ) протекает сравнительно медленно, со скоростями, не превышающими нескольких метров в секунду. Если ВВ будет заключено в прочную оболочку и давление продуктов повысится, тогда выражение для скорости будет иметь вид.

(4.23).

где р — давление внутри оболочки, и горение переходит в детонацию; Vдет. пор = 1000 м/с.

Форма взрывного горения свойственна дымным и бездымным порохам.

Детонация (полная) — процесс распространения взрывчатого превращения, обусловленный прохождением ударной волны во взрывчатом веществе и протекающий для данного вещества при данных условиях с постоянной скоростью, измеряемой тысячами метров в секунду.

В случае снижения качества ВВ (увлажнение, слеживание и т. п.), недостаточного начального импульса и по другим причинам процесс детонации может протекать, с меньшими и непостоянными скоростями (неполная детонация) и в конце концов может перейти в горение или вовсе затухнуть.

Процесс полной и неполной детонации ВВ в практике обычно называют взрывом. Наибольший разрушительный эффект имеет место лишь в том случае, когда взрыв протекает в форме полной детонации.

Во фронте волны в ВВ скачком меняются давление (рис. 4.2), плотность и температура. Сжатие и нагревание химически активного вещества вызывают быстроидущую реакцию, протекающую за фронтом ударной волны в зоне химических реакций, где образовавшиеся продукты реакции и тепло поддерживают высокое давление, питающее ударную волну и восполняющее ее потери.

Рис. 4.2. Возбуждение химических превращений ударной волной.

Ударная волна с прилегающей к ней зоной химических реакций называется детонационной волной.

Взрывчатое превращение в форме детонации свойственно всем ВВ, кроме порохов.

Чтобы возбудить детонацию в ВВ, необходимо внешнее воздействие достаточной мощности, называемое начальным импульсом.

Воздействие начального импульса и возбуждение во ВВ взрывчатого превращения называется инициированием.

Для инициирования могут быть использованы различные виды энергии Еин:

• • тепловая;
• • механическая;
• • электрическая;
• • энергия взрыва другого ВВ.

Например, для возбуждения взрывчатого превращения в дымном порохе достаточно искры или луча пламени, для тринитротолуола — взрыв инициирующего ВВ, для аммонитов — взрыв определенного количества ВВ повышенной мощности.

Каждое ВВ имеет свою оптимальную скорость распространения детонации, которая зависит от химической структуры и физического состояния ВВ, степени измельчения его частиц, плотности и массы.

Оптимальная скорость детонации устанавливается не мгновенно, а в течение очень короткого промежутка времени, называемого периодом разгона детонации (?пер р).

При Еин? ?пер. р детонация полная и может протекать по ВВ на любое расстояние, зависящее от критического диаметра ВВ (рис. 4.3, а).

При Еин < ?пер. р детонация может перейти в горение или дефлаграцию, частичную детонацию (рис. 4.3, б).

Рис. 4.3. Состояния детонации:

а — полная; б — частичная ВВ в зависимости от их природы и состояния обладают определенными взрывчатыми характеристиками. Наиболее важными из них являются:

• • чувствительность к внешним воздействиям;
• • теплота взрывчатого превращения;
• • скорость детонации;
• • бризантность;
• • фугасность (работоспособность).