Основные взрывчатые вещества

При применении взрывчатых веществ важно знать их основные свойства. Ниже дается краткая характеристика некоторых химических ВВ, широко используемых в инженерной практике и в военном деле, по материалам М.А. Будникова, И.В. Быстрова и др. [12].

Инициирующие взрывчатые вещества. Инициирующие взрывчатые вещества применяются для снаряжения различных средств инициирования, имеющих своим назначением возбуждение взрывных процессов в зарядах ВВ.

Эти взрывчатые вещества отличает способность детонировать от простого начального импульса (удара, накола, трения, луча огня, электрического накала и разряда). Имеют значительно короткий период времени нарастания скорости взрывчатого превращения до скорости детонации. Уже в небольших количествах (десятых долях грамма и меньше) детонируют и лишь в незначительных количествах (сотых долях грамма) горят. Этим свойством пользуются, применяя их в капсюлях-детонаторах для возбуждения детонации бризантных ВВ и в капсюлях-воспламенителях для воспламенения порохов и различных горючих составов.

Энергетические характеристики инициирующих взрывчатых веществ на единицу массы ниже, чем у бризантных. Вследствие высокой чувствительности и малой мощности в взрывных зарядах боеприпасов они не применяются, но для снаряжения средств инициирования – незаменимы.

Наиболее широкое применение получили следующие инициирующие вещества: гремучая ртуть, азид свинца, стифнат свинца и тетразен.

Гремучая ртуть Hg(ONC)₂ впервые нашла практическое применение в 1815 г. в капсюлях-воспламенителях и в 1865 г. – в капсюлях-детонаторах.

Представляет собой кристаллическое вещество в двух разновидностях - белая и серая гремучая ртуть. На практике обычно применяют белую гремучую ртуть. Удельный вес 4,4; температура вспышки ~ 170 °С; теплота взрыва Q_v =1,79 МДж/кг. Негигроскопична. При увлажнении теряет взрывчатые свойства: при 10% влажности горит, не детонируя, при 30% - даже не загорается, поэтому в целях безопасности ее хранят под водой. При кипячении в воде разлагается, в обычных органических растворителях (спирт, эфир, ацетон и др.) не растворяется, но растворяется в водных растворах аммиака и цианистого калия. Концентрированные щелочи и кислоты ее разлагают, а концентрированная серная кислота вызывает взрыв. Химическая стойкость достаточна для практического применения в обычных условиях.

Гремучая ртуть является наиболее чувствительной к удару, наколу, трению, лучу огня по сравнению с другими инициирующими ВВ. Имеет относительно продолжительный период нарастания скорости взрывчатого превращения; в количествах до 0,1 г. при воспламенении сгорает без взрыва, в бόльших же количествах детонирует. Предельные инициирующие из нее заряды: 0,36 г. для тротила и 0,29 г. для тетрила.

Применяется в патронных и трубчатых капсюлях-воспламенителях в смеси с хлоратом калия и антимонием.

До 1933 г. применялась одна или в смеси с хлоратом калия в капсюлях-детонаторах, а также флегматизированная, то есть содержащая флегматизатор, снижающий чувствительность, в детонирующих шнурах. В последнее время вследствие высокой чувствительности в артиллерийских капсюлях-детонаторах (артиллерийских снарядах) она не применяется; не изготовляются из нее и детонирующие шнуры.

Гремучертутнотетриловые капсюли-детонаторы №8 готовятся только для промышленных взрывных работ.

Азид свинца Pb(N₃)₂ – мелкокристаллическое вещество белого цвета с удельным весом 4,7. Теплота взрыва Q_v =1,54 МДж/кг. Изготовляется промышленностью в виде мелких гранул. Негигроскопичен и не растворяется в воде. В отличие от гремучей ртути не теряет способности детонировать во влажном состоянии. Разлагается в кислотах и щелочах, а также при длительном кипячении в воде. Химическая стойкость азида свинца в обычных условиях достаточна для практического применения.

Температура вспышки около 310°С. Воспламеняется от луча огня несколько труднее гремучей ртути, чувствительность к механическим повреждениям (удару, наколу, трению) значительно ниже, чем у гремучей ртути. Имеет короткий период нарастания взрывчатого превращения, поэтому детонирует в небольших количествах. Инициирующая способность значительно выше, чем у гремучей ртути. Предельные инициирующие заряды азида свинца для тротила – 0,09 г., для тетрила -0,025 г.

Сравнительно малая чувствительность к механическим воздействиям и большая инициирующая способность позволяет применять его в комбинированных артиллерийских лучевых и накольных капсюлях-детонаторах, а также и в подрывных. Однако недостаточная восприимчивость к лучу огня и наколу потребовала применения в лучевых капсюлях-детонаторах небольшого заряда стифната свинца поверх слоя азида свинца, а в накольных – слоя накольного состава.

В капсюлях-воспламенителях азид свинца не применяется, так как он детонирует даже в малых количествах.

Стифнат свинца C₆H(NO₂)₃O₂Pb×H₂0 получен в 1914 г. Представляет собой твердое вещество темного цвета с удельным весом около 3,8. Применяется обычно гранулированным. Мало гигроскопичен и практически не растворяется в воде и органических растворителях. Разлагается кислотами. В обычных условиях химически стоек.

Значительно чувствительнее азида свинца к тепловому импульсу. Температура вспышки около 275°С. Чувствительность к удару примерно в 6 раз меньше, чем у гремучей ртути и в два раза меньше, чем у азида свинца. По чувствительности к трению он занимает среднее положение между гремучей ртутью и азидом свинца. Инициирующая способность гораздо меньше, чем у гремучей ртути. Теплота взрыва Q_v =1,91 МДж/кг.

Высокая чувствительность к тепловым воздействиям и малая чувствительность к удару и сотрясениям используются при применении стифната свинца в артиллерийских капсюлях-детонаторах, испытывающих большие напряжения в момент выстрела. Широкое применение стифнат свинца нашел в комбинированных азидных капсюлях-детонаторах, а также вместе с тетразеном в неоржавляющих составах. Такие составы в меньшей степени вызывают коррозию канала ствола.

Тетразен C₂H₈ON₁₀ получен в 1910 г., стал применяться в 20-х годах ХХ столетия. Представляет собой твердое мелкокристаллическое порошкообразное вещество слегка желтого цвета с удельным весом 1,64.

Практически негигроскопичен и не растворим в воде и в обычных органических растворителях. Обладает щелочными свойствами и со слабыми кислотами дает соли, некоторые из которых являются взрывчатыми веществами. Крепкие кислоты разлагают тетразен.

Температура вспышки около 140°С. Чувствительность к удару и наколу несколько выше чувствительности гремучей ртути, а чувствительность к трению– значительно меньше. Инициирующая способность значительно ниже, чем у гремучей ртути. Следует отметить, что как самостоятельное инициирующее взрывчатое вещество, тетразен не применяется вследствие слабой инициирующей способности.

Применяется в накольных и неоржавляющих составах, в которые входит в качестве сенсибилизатора (от лат. sensibilis– чувствительный). Накольные составы, как отмечалось, применяются в азидных капсюлях-детонаторах, а неоржавляющие - в капсюлях-воспламенителях.

Бризантные взрывчатые вещества. Бризантные взрывчатые вещества применяются в основном для снаряжения различного рода боеприпасов в качестве разрывных зарядов, а также приготовления подрывных средств. Некоторые бризантные ВВ используются как исходные материалы для приготовления порохов коллоидного типа.

Основным видом взрывчатого превращения бризантных ВВ является детонация, вследствие чего их взрыв сопровождается дроблением твердых, прилегающих к зарядам сред; отсюда и происходит название «бризантные», то-есть дробящие.

Бризантные ВВ, в отличие от инициирующих, в обычно применяемых количествах и условиях от простого начального импульса не детонируют. Для возбуждения детонации таких ВВ, как правило, применяются детонаторы, содержащие инициирующие вещества.

Основными бризантными веществами, как показал опыт I-ой и II-ой Мировых войн, являются тротил и аммотол. Используются также такие мощные взрывчатые вещества, как тетрил, тэн, гексоген (в чистом виде и в смесях и сплавах для приготовления разрывных зарядов и детонаторов.) Сравнительно в небольших количествах находят применение пикриновая кислота и некоторые другие ВВ.

Тротил C₆H₂(NO₂)₃CH₃, или тринитротолуол, или тол, или ТНТ. Впервые был получен в 1863 г. Как взрывчатое вещество стал использоваться с конца XIX и начала XX столетий. Теплота взрыва Q_v =4,52 МДж/кг. Являясь достаточно мощным и одновременно относительно безопасным и удобным в обращении, быстро стал основным взрывчатым веществом, используемым для снаряжения боеприпасов и различных подрывных средств.

Представляет собой кристаллическое вещество желтоватого цвета. Под действием солнечного цвета буреет; образовавшийся поверхностный слой защищает от распространения этого процесса вглубь вещества. Изготовляется в виде чешуек, или кусков. Удельный вес 1,66. Хорошо прессуется до плотности 1,6×10³ кг/м³, литой имеет плотность (1,55¸1,59) ×10³ кг/м³. Температура затвердевания 79°¸80,85°С. Мало гигроскопичен и практически не растворим в холодной воде. Растворяется в ацетоне, спирте, бензоле, толуоле и подобных растворителях. Растворяется в серной и азотной кислотах. Реагирует со щелочами, образуя взрывчатые соединения. В обычных условиях его химическая стойкость высокая.

Температура вспышки около 290°С. Воспламенившийся на воздухе тротил горит спокойно сильно коптящим пламенем и не взрывается при горении в количестве нескольких сот килограммов. В замкнутом же пространстве или в очень больших количествах горение может перейти во взрыв.

Чувствительность к механическим воздействиям низкая. Падение ящиков с тротилом при погрузке и разгрузке и прострел пулей, как правило, взрыва не вызывает.

Восприимчивость к детонации прессованного тротила более высокая, чем литого. Предельный инициирующий заряд для прессованного тротила 0,38 г. гремучей ртути или 0,15 г. азида свинца. Литой тротил не взрывается от капсюля-детонатора, имеющего заряд в 1 г.; для него требуется применение дополнительного детонатора из более мощных взрывчатых веществ– тетрила, тена, гексогена или прессованного тротила.

Сочетание ряда ценных для практики свойств: большая стойкость, малая чувствительность к внешним воздействиям, негигроскопичность и нерастворимость в воде, невысокая температура плавления, достаточная мощность –, как отмечалось, сделало тротил основным бризантным ВВ. В настоящее время он широко применяется для снаряжения артиллерийских снарядов, авиабомб, мин, гранат, торпед и подрывных средств.

Пикриновая кислота C₆H₂(NO₂)₃OH (от греч. pikros- горький) старейшее бризантное взрывчатое вещество, широко применявшееся с 1886 г. до начала XX столетия (мелинит – Россия, Франция, лиддит – Англия, шимоза – Япония, с /88 – Германия), когда оно было заменено тротилом. Теплота взрыва Q_v =4,18 МДж/кг.

Представляет собой твердое кристаллическое вещество светло-желтого цвета (и горького вкуса). Удельный вес 1,81. Легко прессуется до плотности 1,63×10³ кг/м³. Температура затвердевания 119,5°¸121,5°С; плотность отливки (1,58¸1,60) ×10³ кг/м³. Пикриновая кислота мало гигроскопична, но растворима в воде. Растворяется в большинстве кислот. Взаимодействует с металлами (за исключением олова), образуя соли-пикраты, являющиеся более чувствительными взрывчатыми веществами. Особо чувствительны пикраты железа и свинца.

Пикриновая кислота – стойкое взрывчатое вещество. Температура вспышки около 300°С. При воспламенении на воздухе, в отсутствии пикратов, горит спокойно коптящим пламенем. Чувствительность к удару и к детонации выше чувствительности тротила. От прострела пулей взрывается. Для прессованной пикриновой кислоты предельный инициирующий заряд равен 0,3 г. гремучей ртути, а для литой – 3 г.

Более высокая, чем у тротила чувствительность к механическим воздействиям, образование пикратов при взаимодействии с металлами и растворимость в воде послужили причиной ограниченного применения её в военной технике за последние годы.

Тетрил C₆H₂(NO₂)₃NNO₂CH₃, получен 1877 г. Как взрывчатое вещество стал применяться в начале ХХ столетия несколько позднее тротила. Теплота взрыва Q_v =4,52 МДж/кг. Представляет собой кристаллическое вещество светло-зеленого цвета с удельным весом 1,78. Легко прессуется до плотности (1,60¸1,65)×10³ кг/м³. Температура затвердевания 127,7°¸128,5°С (при плавлении разлагается). Негигроскопичен и не растворяется в воде. Плохо растворяется в спирте, хорошо– в ацетоне, бензоле, дихлорэтане. При длительном взаимодействии реагирует с кислотами и щелочами. Температура вспышки около 190°С; на воздухе горит энергично. Стойкость тетрила практически достаточна.

Чувствительность к удару и детонации выше, чем у тротила. Предельный инициирующий заряд равен 0,29 г. гремучей ртути. Вследствие высокой чувствительности к внешним воздействиям сфера его применения ограниченна. Он используется, главным образом, для приготовления детонаторов к разрывным зарядам различных боеприпасов, а также для вторичных зарядов комбинированных капсюлей-детонаторов. В отдельных случаях применяется в качестве разрывного заряда в малокалиберных снарядах, иногда во флегматизированном виде или же в сплавах (смесях) с тротилом и гексогеном.

Гексоген (CH₂NNO₂)₃ принадлежит к группе мощных ВВ. Теплота взрыва Q_v =5,36 МДж/кг. Получен в 1898 г., в военном деле стал применяться с 1929-1930 г.г. Использовался в боеприпасах различных армий в период II–ой Мировой войны.

Представляет собой белое мелкокристаллическое вещество с удельным весом около 1,8. Трудно прессуется. Используется часто с небольшим содержанием флегматизатора, который снижает чувствительность к внешним воздействиям и улучшает прессуемость (до плотности 1,66×10³ кг/м³). Температура плавления 201°-203°С; плавится с разложением.

Негигроскопичен и практически не растворим в воде, плохо растворяется в спирте, хорошо– в ацетоне. Разбавленные кислоты и щелочи на него не действуют, но концентрированная серная кислота разлагает, а концентрированная азотная– растворяет. Температура вспышки 230°С. Стойкость в обычных условиях высокая.

Чувствительность гексогена к механическим воздействиям и к детонации выше, чем у тетрила. Повышенная чувствительность несколько суживает сферу его применения. В чистом виде используется для снаряжения детонаторов и в качестве вторичных зарядов комбинированных капсюлей-детонаторов. Чаще применяется флегматизированный гексоген, который идет на снаряжение малокалиберных снарядов в качестве разрывного заряда (и детонаторов). Учитывая большую мощность, применяется также в смесях с другими взрывчатыми и невзрывчатыми веществами для изготовления разрывных зарядов боеприпасов и детонирующих шнуров.

Тэн C(CH₂ONO₂)₄ является мощным ВВ. Теплота взрыва тэна Q_v =5,87 МДж/кг. Получен в 1893 г., на практике стал применяться примерно в то же время, что и гексоген.

Представляет собой белое кристаллическое вещество с удельным весом 1,77; хорошо прессуется до плотности 1,6×10³ кг/м³; плавится при t=140°-142°С, плавится с разложением. Негигроскопичен и не растворяется воде. Не растворяется в спирте, хорошо растворяется в ацетоне. Кислоты и щелочи при продолжительном воздействии тэн разлагают. В обычных условиях достаточно стоек. Температура вспышки 215°С. В замкнутом объеме даже в небольших количествах от луча огня может сдетонировать. Относится к числу наиболее чувствительных к механическим воздействиям бризантных ВВ. Применяется тэн, главным образом, флегматизированный, реже чистый, в тех же изделиях, что и гексоген.

Аммониты. Такими ВВ называются взрывчатые смеси, состоящие из аммонийной селитры CH₄NO₃ и каких либо горючих или взрывчатых веществ. Известны с конца 60-х годов ХIХ столетия, вначале применялись в горной промышленности. В нашей стране аммониты в виде аммотолов и аммоналов использовались в I-ую Мировую войну. Аммотолы применялись для снаряжения снарядов, аммоналы – гранат. В период Великой Отечественной войны также широко использовались для снаряжения боеприпасов. Основной составной частью аммонитов является аммонийная селитра, представляющая собой белое кристаллическое вещество, Получается путем нейтрализации 50-65% азотной кислоты аммиаком. Аммиак и азотную кислоту получают синтетически, используя в качестве исходных продуктов воздух и воду. Таким образом сырьевая база для получения аммонийной селитры достаточна и, по существу, не ограничена. Аммонийная селитра широко используется в народном хозяйстве для минеральных удобрений и производится в больших количествах.

Аммонийная селитра сильно гигроскопична и хорошо растворяется в воде; раствор имеет кислую реакцию и разрушает железную аппаратуру. При хранении на воздухе с меняющейся влажностью селитра «слеживается», то-есть со временем превращается в комкообразную массу. Взаимодействует с обычно используемыми металлами – железом, алюминием, медью, цинком, оловом и др., более энергично в присутствии влаги и менее заметно в сухом виде. Является взрывчатым веществом со слабо выраженными взрывчатыми свойствами. Для ее подрыва требуется мощный начальный импульс от детонатора массой тетрила 50¸200 г.

Физико-химические свойства аммонитов в значительной мере определяются свойствами аммонийной селитры. Все аммониты гигроскопичны, слеживаются – при этом резко снижается их восприимчивость к детонации; при длительном хранении вследствие рекристаллизации селитры выходят из строя. Боеприпасы, снаряженные аммонитами, не могут долго храниться. Они являются «боеприпасами военного времени» и расходуются в сравнительно непродолжительный период после снаряжения. Мощность взрыва аммонитов зависит от их состава. Для повышения мощности увеличивают процентное содержание более сильного взрывчатого вещества, а также добавляют алюминий. Так аммотолы могут содержать до 40-90% аммонийной селитры и 60-10% тротила, аммонал – 82% селитры, 12% тротила и 6% алюминия. Теплота взрыва аммотолов и аммоналов в зависимости от состава может составлять Q_v =2,65¸5,9 МДж/кг.

Оксиликвиты. Так называются взрывчатые смеси, состоящие из сжиженного кислорода и твердого горючего поглотителя. В качестве горючего используются различные углеродосодержащие вещества, обладающие адсорбционной способностью, такие как древесный уголь, сажа, древесная и пробковая мука, мох, торф и некоторые синтетические вещества (карбен и др.). Природа поглотителя в значительной мере обуславливает взрывчатые свойства оксиликвитов. Меняя поглотитель, получают ряд взрывчатых веществ, начиная с метательных, сходных по действию с дымным порохом, и кончая бризантными ВВ. Последние могут иметь теплоту взрыва Q_v=6,7¸9,0 МДж/кг.

Имея в своем составе жидкий, быстроиспаряющийся кислород (температура кипения – 183°С), оксиликвиты являются нестойкими веществами; их бризантное действие по мере испарения кислорода быстро уменьшается до нуля. Жизнеспособность зарядов в виде патронов, гильзы которых изготовляются из бумаги, составляет: при диаметре патрона 30 мм, 70¸100 мм, 200 мм соответственно 5, 30 и 50минут.

Достаточная мощность с одной стороны, потеря взрывчатых свойств со временем при испарении кислорода, с другой, - учитываются при использовании оксиликвитов при разработке горных пород, рытье каналов, когда подрывается одновременно серия зарядов. Отказавший заряд быстро становится безопасным, вследствие чего устраняются несчастные случаи во время дальнейших работ с выброшенным грунтом. Для снаряжения боеприпасов оксиликвиты не используются.

* При ядерном взрыве воздушным называется взрыв в воздух на такой высоте, когда огненный шар не касается поверхности земли (воды); наземным (надводным) – взрыв на поверхности земли или воды (контактный взрыв) или же в воздухе на высоте, когда огненный шар касается поверхности земли, воды.

Date: 2015-07-22; view: 1643; Нарушение авторских прав