Процесс взрывчатого химического превращения

Химическое превращение ВВ может осуществляться в трех формах:

1. Горение.

2. Взрывное горение.

3. Взрыв-детонация.

1. Для процесса горения ВВ характерно большое количество выделяемого тепла и газообразных продуктов горения, а также достаточно высокая скорость процесса. Но отличие горения от взрыва заключается в том, что распространение процесса химического превращения обусловлено передачей тепла от одного горящего слоя ВВ к другому за счет теплопроводимости диффузией и теплового излучения газообразных продуктов горения. Обычно процесс горения ВВ имеет скорость от миллиметров до десятков сантиметров в секунду. Некоторые ВВ могут сгореть на воздухе со скоростями до десятков метров в секунду, однако столь высокая скорость горения еще не является показателем способности к распространению в таком ВВ полноценного взрывчатого превращения, то есть детонации.

2. Взрывное горение по своему механизму не отличается в значительной мере от процесса горения ВВ, то есть когда некоторый слой ВВ под воздействием тепла продуктов горения прогревается до температуры его испарения, затем пары испарившегося вещества прогреваются до температуры их воспламенения, при которой и воспламеняются, во время процесса температура в зоне горения (химической реакции) повышается до тех пор, пока не произойдет полное химическое превращение паров вещества в продукты горения. Обычно взрывное горение может распространиться в ВВ при поджигании его в оболочке достаточной прочности, в этом случае скорость горения повышается от десятков метров в секунду до сотен метров в секунду. В некоторых ВВ процесс взрывного горения может перейти в процесс полноценного взрыва, то есть детонацию. Однако прочность оболочки должна быть значительна, а масса ВВ помещенного в эту оболочку должна быть достаточно велика (от десятков граммов до нескольких килограммов). Форма взрывного горения свойственна в основном для ВВ малой насыпной плотности, а также дымным и бездымным порохам, а также многим пиротехническим смесям.

Полноценный взрыв-детонация, это процесс, при котором химическое превращение возбуждается ударной волной, движущейся по массе ВВ со сверхзвуковой скоростью в данном веществе. Во фронте волны в веществе скачком меняется давление (рис.1), плотность и температура. Сжатие и нагревание химического вещества ВВ вызывают в нем быстропротекающую реакцию, идущую уже за фронтом ударной волны в зоне химических реакций, где образовавшиеся продукты реакции и ее тепло поддерживают высокое давление питающее ударную волну, и восполняющие потери ее энергии на прохождение слоев ВВ.

4. Ударная волна с прилегающей к ней зоной химических реакций называется детонационной волной. При соблюдении условий достаточного давления в зоне химических реакций детонационная волна будет двигаться по массе ВВ с постоянной для каждого ВВ при данных условиях скоростью измеряемой тысячами метров в секунду (километрами в секунду). Если же в зоне химических реакций, по каким либо причинам давление снизится до определенных пределов детонационная волна начнет ослабевать, замедляться и затухать, в этом случае детонация ВВ прекратится.