火工品设计原理课件

第一章热爆炸理论与爆轰点火2.热起爆的基本方程及判据炸药中热平衡问题炸药本身放热、向环境散热、本身升温需热其中：——

c

——J/℃g

▽2T——拉普拉斯算子

Kr——反应速率，1/s

Q——炸药反应热，J/g

（1）爆炸条件>0

只有>0才升温，才可能导致爆炸

（2）

m=0平板,

m=1圆柱,

m=2球.

(3)

n——反应级数；

Z——频率因子；（1/s）E——活化能（J/mol）R——气体常数（J/mol）T——℃

要解决两个问题：（1）如何解该方程？（2）判据？解方程途径一N.Semnoff模型

假设（1）炸药均温，即（2）周围环境温度不变（3）发生爆炸时，炸药温度与环境温度相近（4）炸药按零级反应进行（5）炸药与环境热传导符合牛顿冷却定律

q2=X(T-T0)1.图解法

2.解析法（求出临界状态参数，在判断爆或不爆）

解得两式得（两式相比）：

1线：放热<散热，不爆

2线：临界（炸药温度近似为环境温度)3线：放热>散热，爆炸

上式微分得（去掉环境温度）：

（将第一式在临界条件下炸药温度T按谢苗诺夫三条假设用环境温度T代，因而近似等于1）令：（无量纲对比温度）

E——J/molR——J/mol·℃T——℃=1

临界

1

爆

〈1不爆炸

值可用与预测临界温升

（T-T0E）

谢苗诺夫数

：

——单位体积放热——通过单位面积的热量

由上式看出加cm2两边量纲才相等。

∴写成：

X——传热系数（J/℃·S）V——

无量纲环境温度（与前述百分数

不同）

其中

+1-

(）=＝﹙﹚＝e

﹣故

-E/RT=-E/RT

e

=

e

代入上式中整理得

/(xSR

T2)

=VQZe

令ψ=ρVQZe

(xs)

ψ为谢苗诺夫数（音破塞）则ψ=e

其中

=RT/E

活化能E

>>RT

（对炸药），

故ψ

=

也可以作为判椐判断=1，ψ=0.36788为判椐

爆炸，对应ψ

爆炸

不爆,对应ψ

不爆炸

3）热传导遵循傅立叶定律（同谢氏假设相同）

二、DAFrank——Kamentzkill理论假设：

1）

或

，其它假设与谢苗诺夫假设相同2）

R/E<<1

（即）

引入无量纲参数：

无量纲温度

（T-）

=无量纲时间

无量纲距离

e=ee

将上各参数代入热爆炸基本方程中，化简为：其中，称Kamentkill爆炸临界判据。图21）平板m=0

解得：

2）圆柱m=1

3）球形m=2,解得：

三P.H.Thomas

普适性更大些解的结果与卡门涅基本类似解法：积分常数用边界条件代求解

谢苗诺夫卡门涅斯基托马斯热阻力全在界面上热阻力主要在炸药内部，边界炸药温度与环境温度同炸药边界与环境温

度有温差炸药内部

温度也有梯度

掌握：T

、Z、Q、、a给出后，如何判断热爆炸是否能发生。

则简化为（假定爆药量没有

第三节爆炸延滞期的计算（也叫感应期，诱导期）在一定条件下经过多少时间发生爆炸（主要决定与环境温度）1．绝热条件（炸药与外界无热交换）热爆炸基本方程

消耗）将上式无量纲化：

临界温度T与环境温度T近似，上式取对数：

与实验经验公式

基本相等

2·非绝热条件下延滞期近似解（热交换要考虑）

引入无量纲参数简化方程求解：无量纲温度：无量纲距离：

无量纲时间：

（注：上面无量纲参数与前判据讲的无量纲参数形式不同）代入基本热爆炸方程中，得：

Z=0，

当m=0（平板）化简为：（对dz积分）炸药无限远边界炸药中心

令Y=

（具体Y如何求解未给出，属经验型公式。）表面温度变化时（升高）延滞期缩短。掌握绝热条件推导，非绝热条件下了解热起爆特征即可。第四节热起爆的影响因素（指外界条件方面）一、炸药装药的临界尺寸

二周围介质气体压力和壳的密封性有相变的炸药不易起爆，原因：

2）气体生成物使AB+C向逆方向进行，也使其热爆炸

反应变慢，即使爆发点升高（多数炸药），但也有例外三硝基间苯酚酸铅，低压气体易扩散，热量损失增加，高压不易扩散，热损失（热传导不易发生）小，使爆发点降低。

三、环境温度的影响

环境温度越高，炸药层反应外移，延滞期缩短。

四、杂质

1起化学作用的杂质：晶格变化易激发，爆发点降低，爆速增高；2不起化学作用的杂质：吸热，热感度降低（有相变更显著）

例：摔炮制造，引入氨，制后氨挥发，感度提高，使用效果好。（炸药本身性质影响可从各参数公式分析中讨论）。

另外，组成炸药成分状态等

热爆炸基本方程

1）傅立叶热传导散失，未考虑热辐射及对流

2）爆炸放热谢苗诺夫卡门托马斯三个假设模型求界面炸药内部两者合一（温度降发生地点）

小结：延滞期：

热爆炸影响因素只讨论外界影响，炸药本身影响未讨论。复习思考题1.研究热爆炸机理的目的？2.如何建立热爆炸基本方程？（公式中各符号的物理意义请表述清楚）3.比较热爆炸基本方程的三个假设，近似解法和结果各有什么差别？在实际应用中有哪些相似的例子？4.如何从热爆炸的判据分析影响起爆的各种因素？5.影响热起爆的因素有哪些？第二章

机械能起爆机理第一节热点理论

机械起爆关系到使用的可靠性，生产、运输、贮存和使用的安全性。机械方式起爆（油井雷管改为机械能起爆如落杆撞击针）。

一、热点的成长和熄灭二、热点温度及尺寸计算基本方程中取放热项为零（炸药反应热不计）

（无量纲温度代入）中心边界条件：

解方程得：

说明：在t1内热点中心温度能保持在爆发点，热点可引爆炸药，反之，热点中心温度低于爆发点，则热点不能爆。

则临界时间关系变为：

图12热点绝热由热爆炸基本方可得：非绝热临界半径ac为（由费里曼用数值解求得）第二节摩擦起爆摩擦力(f—摩擦系数，w—正压力载荷)两物体直接接触存在咬合力，紧靠在一起物体存在吸附力圆柱在平板上运动，功：（v——速度）（J——热功当量；）

图14粘流体：

事例：工厂中洗浮药水倒门外后，工人晒衣服时鞋与地面摩擦将鞋跟炸掉注意：生产中不能摩擦。摩擦感度影响因素见书。A——面积v——速度h——薄膜厚度第三节撞击感度

机理（见教材）

两种感度表示法：

1、50%落高;2、固定高度，测爆炸百分数。

撞击感度影响因素：

1）落锤硬度和反跳高度

2）杂质影响：

3）药剂式样量和结晶尺寸

TMD=TheoreticalMaximumDensity

理论最大密度：

P=

P大,感度小；P小,感度大。第四节针刺起爆一、机理

爆炸的必要条件：针刺要有一定的速度。

二、影响因素（详细分析见书）

（1）炸药的装药密度；（2）针尖角度；（3）击针的硬度与导热系数；（4）杂质。

击针击针尖部面积，兵器部规定：

0.5～1.0mm2第五节气泡绝热压缩

∴炸药都存在气泡注：压雷管时，只能慢慢压，如压快，可能因气泡热点而导致雷管爆炸。76年伦道夫关于单个空气气泡的压缩起爆的过程是：

散热化学反应项

气泡温度变化，时间↑气泡体积↑压力↑温度↑但一定时间，炸药塑性变形，气泡压力、体积不变。复习思考题1.简述空气气泡的压缩起爆过程。2.何为热点学说？形成热点的方式有哪些？3.热点成长和熄灭的条件和热起爆的关系是什么？4.影响机械起爆的因素有哪些？并说明各因素之间的制约关系。Thanks!第三章冲击波起爆机理以《爆炸理论》中活塞压力突变扰动模型为例引入冲击波概念。冲击波起爆属热爆炸机理（化学爆炸）隔板起爆器（金属板）殉爆（中间存在空间介质）第一节均相炸药冲击波起爆

介绍起爆特性测试装置。雷管是点起爆源，产生的冲击波是球面波。平面波发生器有两种：1)组合装药；2)加惰性块。组合装药加惰性块

爆轰成长过程测定：硝基甲烷NM，冲击波推动炸药上移，炸药密度变大（能量密度加大）产生，到A点炸药未受冲击波压缩时，炸药已开始爆轰，因而密度未增加，其爆速D<特点:1)从冲击波到爆轰波的过渡是突然发生的,两波轨迹线在分界点呈折线状；

2)在界面上的一层炸药受冲击波作用后,需经过一段时间延时再同时起爆；

3)出现超速爆轰现象。延滞期:H.W.Hubard提出冲击波起爆延滞期公式:Z——频率因子，

N——反应级数，（反应产物温度）Q——反应热

活化能化简

‖

‖

‖

（经初始冲击波压缩后的药温）（活化温度）进一步简化：对NM讲：

超速爆轰速度

其中，D0——正常爆轰速度up——质点速度

对NM（硝基甲苯）=6.30+

+3.20由质量守衡定律：（——冲击波影响部分炸药质量）代入公式，则

第二节非冲击相炸药冲击起爆

非均相特点：

1）界面多→冲击波有折射，反射发生；

2）多相→化学反应不可能同一。热点随温度位置的不同，产生不同热点，不产生在同一界面上，因而上下左右前后有许多热点，属多点起爆机理。起爆深度的炸药在爆轰波前而消耗掉了。区别均相非均相1）跃变（冲击→爆轰）渐变2）

(10%)无

3）炸药反应在界面薄层同时发生热分散，先后，多点4）热化学参数Q、E起主要作用

微观结构（均匀性等）起主要作用5）冲击波不导电（不反应）在延滞期前

延滞期内导电（化学反应）6）T、P↑爆炸发生（起决定作用）

T、P不起作用，决定微观结构

第三节冲击波起爆临界能量

统计数学观点，如50%爆炸能量表示临界能量：

其中k——和炸药有关的常数；两边取对数得：

炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗，设：

则

设飞片面积为1，时间亦为1

则（P—压力；A—面积=力；—时间）（P—飞片产生的冲击波压力）

（D—冲击波阻抗）则=常数，该式受下列因素影响：

1）炸药种类；2）飞片速度（>3.0GPa）临界值

3）炸药密度，（临界能量），原因：气泡少传热加速EC↑（需能量）4)(飞片厚)↑，条件：

第四节起爆深度起爆过程：

冲击波增大，趋于D，Δt→0,d→0即强冲击波起爆开始以正常爆速进行爆轰。起爆深度影响因素1）起爆冲击压力PLn=+lnP(直线关系)装药密度和炸药粒度ρ增大增大晶体粒度增大，增大起爆深度与起爆延滞期对应关系增大Δt

增大

炸药的DDT（DeflagrationtoDetonationTransition）有关爆轰转变及炸药爆轰基础理论研究属流体力学中的二相流。

第一段平行层燃烧第二段对流燃烧也有分成I阶段DST第三段稳定对流燃烧第四段低速爆轰Ⅱ阶段阶段是SDT第五段高速爆轰

燃烧转爆轰过程激发能量→燃烧加速→压缩波→压力叠加→冲击波→爆轰

DDT=DST+SDT

燃烧转爆轰燃烧转冲击波冲击波转爆轰影响DDT过程因素1）炸药本身

PbN6<PETN<TNT<工业炸药（由易到难）2）密度

现实意义就是开展无起爆药雷管研究①选较敏感的猛炸药（662炸药、PETN、RDX）②粒度小，比表面积大（多点起爆机理），细度大③装药密度小，易湍流燃烧转爆轰，密度与粒度构成透气度（孔隙率）有最佳范围④

DDT段壳体约束强度高冲击波引爆深度计算

LA―7425炸药看成粘流体一相燃烧，另一相冲击波（两相流）冲击波起爆的临界面积（侧向稀疏波侵入）复习思考题1.试比较均相与非均相炸药起爆机理的异同。2.影响炸药冲击波起爆的因素有哪些？这些因素各在起爆过程中如何作用？3.炸药冲击波起爆时起爆深度的物理意义是什么？4.均相与非均相炸药冲击波起爆延滞期有什么不同？并说明它们的影响因素？5.冲击波起爆中起爆深度和起爆延滞期有什么关系？THANKYOU!第四章电起爆机理

电桥分热能和爆炸能，热能为灼热桥丝式；爆炸能为冲击波（产物）即爆炸丝式和飞片式；直接―火花式。

静电感度：①火花>②热桥>③爆炸能

穿甲弹用压电式雷管（10μs），非常敏感,一般需采取如下措施:

①工房内安铜网；②导电金属门帘；③工作地面辅导电橡胶。

热击穿:电阻→焦耳热→电阻↑电流↑发热↑→热积累→温度使绝缘破坏(几分钟)

电击穿：电压→电容击穿→火花起爆炸药(10-7秒)

击穿场强:

Ec=/d所加电压和极距。

K=装药密度/真密度，70～90%(压装)，50～60%(松装)。说明药颗粒间有空隙(存在空隙及药粒两相组成)。

介电常数与物质种类有关:

空气1.3～3.9

KV/mm

炸药3.5～15.8

KV/mm(均为高电压)

空气

E

串联:

所以，空气加电压大，介电常数小，所以首先被击穿。

自由电子、离子→高压电场加速→（电子）撞击中性气体分子

e+加速→撞击``````连锁反应

→

击穿→a=APa：经1cm距离产生撞击次数n：电子捕捉，复合，消灭次数

（电场强度）条件；a>n时，“雪崩”才能发生（击穿）dn=nαdxLnn=α

t=0，

n

=（本身具有的电子数）+lnA

初始条件n=Ae，则A=n0

n=n0e

阴极上的电流（单位时间流过的电量）

I=qn=qn0e=I0e，

q——每个电子电荷量

I0

没有撞击激离时的电流分析E

α

I

综合考虑

n；n个电子走过

产生新电子数新增加电子数n也就是产生正离子数增加的电子数=增加的正离子数自由电子撞击中性分子，产生新电子，新离子，正离子到阴极后也碰撞产生电子补充自由电子，不需外界给能，持续放电。左边曲线随P

V撞出电子多，则不易击穿，V0低P不变增加不变气体压力P极板见空气密度

不变（1cm长放出电子数），则

放出电子总数增加，易击穿，VV不变P自由行程缩短，自由撞击次数减少，需V右边曲线P低P不变，

若不变）则V才能使击穿发生起爆器材应用中，

=1mm一般在右边曲线范围

静电感应仪（我校为213所制，最大问题是存在漏电高压真空开关，准备改为铜球开关）火花感度测定（V可由交流整流或火花放电来获得高压直流电）试验方针有两种：1.圈定电极法，两电极距离

=const，V0

变化测50%爆炸的

值（升降测法）V

2.固定电压法（也叫移动电极法）调整一定电压，改变极间距由小变大，大到刚能开始大，再大就不能炸即可，测出静电临界电压V

V，

存在问题；距离为0．01mm～0．09mm用千分尺很难调整静确很小，针尖端有一定的金属气化而导电，生热使炸药爆炸

较大，才是火花穿击导致炸药爆炸，若将击柱改成导电橡胶，则低能区消失低能区；高能区；

火花感度因素：一、电极形状，材料空气击穿产生火花要有一定持续时间，火花若使炸药吹掉则不能炸，针形状应维持炸药不被吹飞散，微妙级点火点不着火药，毫秒极点火头却能点燃黑火药，因为持续时间太短，（当然三硝基间苯二酚铅点火能力较弱）金属材料比导电橡胶材料测出的能量要小阴极电子流量密度大，E值偏低，易击穿二、炸药性质状态1种类，LTR〈ＰbＮ6〈四氮烯

２药厚药厚易击穿（药厚、总击穿电压加大，所需场强)Ｅ

３

药密度及粒度。K压实系数，空隙度＝１－Ｋ比表面积大，击穿电压也增大，结晶小空气分散越细，使空气泡间距离小需能减少。＝０

182S

Ｅ

三、环境气体压力和相对湿度的影响（P，T0、Φ)

四、发火线路电容器放电时（电阻尺较小时，易产生震荡即反复自发充放电）产生振荡，则使火花放电能量减少，电容器能量E=C

火花系中的能量W=

E电压I电流通常以表示C铜球高压开关第五节炸药击穿起爆条件:炸药在真空情况下或单晶炸药（无空隙）N3－Pb－N3介于离子键与共价键之间，Pb++(N3-)2具有半导体性质。金属与PbN6界面①电子扩散②自建电场③势能阻力（势垒）④外界场强足够时，克服势垒，而使电子流继续流动，炸药被击穿

炸药击穿是一个“电子过程”与前讲热起爆理论的击穿不同（空气击穿），对有机炸药电起爆（击穿）过程还有待进一步研究。复习思考题1.为什么说固体炸药的电击穿起爆首先发生空气击穿？2.炸药电火花感度和热感度有什么关系？3.什么是巴申曲线？它在起爆器材设计中有什么作用？4.炸药击穿起爆的影响因素是什么？5.为何火花式雷管在海拔高处使用时感度会提高？BYEBYE第五章

非电点火起爆原理第一节塑料导爆管起爆系统

利用塑料导爆管为传爆元件，并与起爆元件、连接元件及末端工作元件等构成的起爆系统称为塑料导爆管起爆系统(thenonelinitiationsystem)，简称导爆管起爆系统。

塑料导爆管(威海武岭爆破器材有限公司)

导爆管起爆系统是70年代发展起来的一种新型起爆系统，它和火雷管起爆方法、导爆索起爆方法统称非电起爆方法(non-electricinitiationsystem)。

一.塑料导爆管（noneltube）塑料导爆管简称导爆管，是一种内壁涂敷有猛炸药，以低爆速传递爆轰波的挠性塑料细管。我国普通塑料导爆管一般由低密度聚乙烯树脂加工而成，无色透明，外径3.0±0.1mm，内径1.4mm±0.10mm。涂敷在内壁上的炸药量为14～18mg/m（91%的奥克托金或黑索今，9%的铝粉）。塑料导爆管雷管导爆雷管工艺流程

塑料导爆管的结构1-塑料管；2-炸药粉末导爆管流程

导爆管的传爆速度为（1650±50）m/s～（1950±50）m/s。其适用的环境温度为－40℃～50℃，常温下能承受68.6N静拉力，在经扭曲、打结后（管腔不被堵死）仍能正常传爆。导爆管爆速测定

导爆管起爆以后，管内将产生爆轰波。在起爆的瞬间可以看到，爆轰波似一闪光通过导爆管。在导爆管出口端部喷出的爆轰波可以引爆火雷管，但不能直接引爆工业炸药。导爆管的传爆不会破坏环境，传爆后的管壁亦无破损。导爆管本身不具有爆炸危险性，在火焰和机械碰撞的作用下不能被起爆，可以作为非危险品运输。

二.导爆管的稳定传爆原理

导爆管在受到足够强度的激发冲量作用后，将在管内形成一个向前传递的不稳定爆轰波。该爆轰波在导爆管中传播约300mm后转变为稳定爆轰波，此后，爆轰波的传播速度将保持恒定，形成稳定传爆。

稳定传爆时，粘附在导爆管内壁上的炸药粉末受到爆轰波前沿波阵面高温高压的作用，首先在炸药表面发生化学反应，反应的中间产物迅速向管内扩散，反应放热一部分用于维持管内的高温高压，另一部分则使余下的炸药颗粒继续反应。

扩散到管腔的中间产物与空气混合后，继续发生剧烈的爆炸反应，爆炸产生的能量支持爆轰波前沿波阵面稳定前移而不致衰减，稳定前移的爆轰波继续使内壁上未反应的炸药开始反应。这个过程的循环就是导爆管内的稳定传爆。

三、导爆管起爆系统

导爆管必须同其它器材配合，才能达到引爆炸药的目的。这些器材和导爆管结合在一起就构成了导爆管起爆系统。导爆管起爆系统由起爆元件、传爆元件和末端工作元件三部分组成。

1.起爆元件:凡能产生强烈冲击波的器材都能引爆导爆管，能够引爆导爆管的器材统称起爆元件。起爆元件的种类很多，主要有：击发枪、击发管、电雷管发爆器配起爆头、导爆管击发笔、导爆索、电雷管、火雷管等，其中后两种最为常用。

实验表明：一发8号雷管最多可以起爆50余根的导爆管，但为了起爆可靠，以每发雷管起爆8～10根导爆管为宜，而且必须将这些导爆管用胶布等牢固地捆绑在雷管的周围。

2.传爆元件:传爆元件的作用是将上一段导爆管中产生的爆轰波传递至下一段导爆管。常用的传爆元件有塑料连通管和导爆管雷管，其中导爆管雷管既是上一端导爆管的末端工作元件，也是下一段导爆管的起爆元件。

塑料连通管是我国于80年代研制成功的一种新型传爆元件，它是采用聚乙烯压铸成型的双向或单向空心三通或四通连接件（连通管所能联接的导爆管总根数称为“通”数），常用的有分叉式、双向集束式、和单向集束式三种，如图所示。其中单向集束式是利用爆轰波的反射作用原理进行工作的,一般为四通，简称反射四通。连通管a-分叉式；b-双向集束式；c-单向集束式（反射四通）

反射四通是连通管中最为常用的一种，使用时将四根导爆管的一端都剪成与轴线垂直的平头，将它们齐头同步插入四通底部。当其中的一根导爆管被引爆后，在其中产生的爆轰波传递至四通底部，经反射后就会将其余三根引爆。

塑料连通管内无任何炸药成分，无爆炸危险性，可以取代导爆管网路中用做传爆元件的导爆管雷管。

3.末端工作元件末端工作元件是指与导爆管的传爆末端相联接的火雷管。其作用是将导爆管传递的低速爆轰波转变为能够起爆工业炸药的高速爆轰波。为使用方便，常将导爆管与火雷管组合装配在一起，形成导爆管雷管（noneldetonator）。

导爆管雷管是指靠导爆管的冲击波冲能激发的工业雷管，由导爆管、卡口塞、延期体和火雷管组成。

我国导爆管的品种有：瞬发导爆管雷管、毫秒导爆管雷管、半秒导爆管雷管和秒延期导爆管雷管。工厂生产的导爆管雷管的导爆管长度主要根据使用者的要求确定，主要有3m、5m、7m、10m等。

在熟悉雷管结构并掌握相应安全知识的基础上，使用者也可以在现场自行组装瞬发导爆管雷管。组装要使用普通的工业火雷管、塑料卡口塞、铁箍和手动收口器，方法十分简单。图是现场组装的纸壳导爆管雷管示意图。现场组装的导爆管雷管a-卡口塞放大图b-导爆管雷管1-聚能穴；2-头遍主装药；3-二遍主装药；4起爆药；5-加强帽；6-纸壳；7-卡口塞；8-铁箍；9-导爆管；10-管壳限位台阶；11-导爆管限位台阶；12-喷孔第二节新型起爆器材

为了消除传统起爆器材的一些缺陷，适应特殊爆破环境的需求，近年来国内外研制成功了很多新型的起爆器材，下面仅对国内已定型生产的一些品种做简单介绍。

1.抗杂散电流电雷管（anti-straycurrentelectricdetonator），简称抗杂电雷管。是一种具有抗杂散电流或感应电流能力的电雷管。其电桥丝直径较大，电阻较小，脚壳之间设有泄放通道。最小发火电流不大于3.3A，20发串联发火电流约10A。

2.抗静电电雷管（anti-staticelectricdetonator）。指抗静电性能达到500pF、5000Ω、25kv的电雷管。其主要结构是在脚线线尾套绝缘塑料套或在线尾连接一个回路，在引火元件上留有一个放电空隙或在引火药头上外套硅胶套，以便泄放积累的静电。

3.磁电雷管（magneticdetonationdetonator）。是利用变压器耦合原理，由电磁感应产生的电冲能激发的雷管。它与普通雷管的不同之处在于每个雷管都带有一个环状磁芯，雷管的脚线在磁芯上绕适当匝数，构成传递起爆能量的耦合变压器的副绕组。

使用这种雷管时，将一根作为耦合变压器原绕组的单芯导线与待起爆的雷管穿在一起，经爆破母线接到专用高频起爆仪后就可以起爆。磁电雷管可以防止射频电流、工频电流、杂散电流和静电刺激产生的危害。

4.耐温耐压电雷管（hightemperature-pressureresistantelectricdetonator）是为能在较高压力和温度环境下使用而设计的专用雷管。这种电雷管适用于石油深井射孔及其它高温、高压场所的爆破工程。

其电阻为1.2～2.5Ω，安全电流0.1A，发火电流0.5A。在电容为500pF、电阻5000Ω、电压20kv条件下，对产品脚壳放电不爆炸。在170℃、88.3MPa条件下，历时2h，雷管起爆性能不变。

5.非起爆药雷管（nonprimarydetonator）。是指不装起爆药而只装猛炸药或装烟火药和猛炸药的工业雷管。研制非起爆药雷管的目的是为了解决在传统工业雷管生产过程中，因生产起爆药DDNP（二硝基重氮酚）而造成的严重的环境污染，以及起爆药在雷管的生产和使用过程中造成的安全问题。

目前取代起爆药的途径主要有两种：一种是用烟火剂或炸药改性取代起爆药；另一种是用高速飞片、爆炸线（膜）、半导体桥（膜）等提供冲击波或等离子体起爆能量从而取代起爆药。非起爆药雷管的性能指标与普通工业雷管相同。

6.变色导爆管（discolorednoneltube）。是一种在传爆后管体颜色能自动由本色变为黑色或红色的塑料导爆管。变色导爆管便于直观方便地检查管体是否已经传爆，提高了爆破作业的安全性，其性能满足普通导爆管的产品质量标准，安全可靠，无污染。

7.耐温高强度导爆管（hightemperatureresistantandhighstrengthnoneltube）。

高强度导爆管(威海武岭爆破器材有限公司)耐温高强度导爆管

为了适应现场混装炸药车装药温度较高（一般大于72℃左右），以及大面积微差爆破装药时间长，导爆管数日浸在含水炸药中需有较高的抗酸碱性能和抗拉性能的要求而研制的一种塑料导爆管。这种导爆管为双层复合结构，在－40℃～80℃条件下仍能可靠传爆，无破孔现象。

导火索导爆索第一节导火索

工业导火索结构1-芯线；2-芯药；3-内线层；4-中线层；5-沥层；6-纸条层；7-外线层；8-涂料层一导火索结构

导火索的长度应保证点完导火索后，人员能撤至安全地点，但不得短于1.2m。工业导火索的外径为5.5mm±0.3mm，药芯直径不小于2.2mm。

工业导火索分为普通型和缓燃型两个品种。普通导火索每米燃烧时间为100～125s，批燃烧极差时间不大于15s，其表面为棉线和纸的本色，一般呈灰白色；缓燃导火索每米燃烧时间为180～215s，批燃烧极差时间不大于25s，其外层线中有一根为绿色线。

合格的导火索具有一定的抗水性、耐热性和耐寒性。导火索在温度为20℃、深度为1m的净水中浸4h后，剪去受潮索头，点燃后不应有断火、透火、外壳燃烧及爆声。在温度为45℃的恒温箱中放置2h，不应有粘结和外壳破坏的现象。在温度为－25℃的条件下放置1h，不应有裂纹和折断现象。

导火索必须使用导火索或专用点火器材点燃，严禁用火柴、烟头点火。为避免出现爆燃或缓燃事故，严禁脚踩和挤压已点燃的导火索。

二导火索的制造工艺1、制造导火索的工艺流程导火索的制造过程较简单，将各种原料准备好之后，在专用的制索机上，连续卷制成导火索，其制造工艺流程筒图如下：木炭炭硫混合物制造硫磺黑火药混制、筛选硝酸钾粉碎黑火药装盒与运药导火索纺制沥青加工纸条加工涂料的配制导火索烘干、普检棉线烘干棉线加工包装与组批塑料袋纸箱产品验收库房保管2、原料准备（1）黑火药准备

按照黑药的制造工艺，根据各种导火索所需要的燃烧速度，可以调整黑药中各种成分的配比和使用炭化程度不同的木炭、配方，将黑火准备好供卷制导火索使用。（2）棉纱的准备棉纱是由天然棉纤维纺织成，按用户的要求，棉纱有粗细之分。表示棉纱粗细有两种方法：一种是支数，就是单位重量棉纱的长度，按重和长度所用单位，支数有公制和英制两种，我国棉纱沿用英制。一磅棉纱是840码长时定为英制的1支纱，若为21×845码，称为21支纱，若为32×840码，称为32支纱，显然纱支越大，棉纱越细。另一种是我国规定的号数，就是每1000m棉的重量（以克表示），若1000m棉纱重28g称为28号纱，号数越大，棉纱越组制导火索用棉纱常用21支、32支；档于28号、18号。棉纤维有吸湿性，因此进厂棉纱都要在40～50℃的干燥室干燥至水分量为3～4%，但也不易过低，水分过低棉纱强度下降。经干燥后将棉纱加工成合股线或棉线，将合股线或棉线，缠绕至专用的线轴上，供制索使用。（3）沥青的准备沥青在导火索中作防涂料，一般采用石油沥青。石油沥青为原油蒸馏残余物再经加工制成，根据加工法不同，得到不同的品种，供不同场合使用，分普通、建筑、道路、专用等品种。导火索生产多用建筑沥青。石油沥青具有优良的粘结性，抗水性和防腐蚀性，符合使用要求。建筑石油沥青有“30甲”、“30乙”等牌号。一般选用以上两种牌号，软化点不低于60℃。原料沥青往往粘有包装纸，泥土等，要进行加热熔化除去杂质后，等凝固再打碎使用。（4）纸条的准备

制索的纸条有专用纸称“导火索纸”一般有三种牌号选用，将纸切成宽16×18mm的纸条盘卷备用。纸的牌号及厚度为DX06厚度为65±5

m；DX07厚度为78±6

m：DX09厚度为93±7

m

。（5）外层涂料的准备

导火索的外层粘性涂料可以从以下几种中选用：羧甲基纤维素3-5%水溶液；聚乙烯醇2-4%水溶液；淀粉，粘土、滑石粉组成的粘性水溶液；其他不吸潮的粘性液。第二节导爆索一.导爆索的结构导爆索（detonatingcord）是一种以猛炸药为药芯，用来传递爆轰波的索状火工品。导爆索有普通导爆索、震源导爆索、煤矿许用导爆索、油井导爆索、金属导爆索、切割索、柔性导爆索、空心导爆索、强力导爆索和低能导爆索等多种类型。

棉线普通导爆索结构1-芯线；2-黑索今或太安；3-内线层；4-中线层；5-沥青；6-纸条层；7-外线层；8-涂料层；9-防潮帽或防潮层

导爆索分为两个品种：一种是以棉线、纸条为包缠物，沥青为防潮层的棉线导爆索，其直径不大于6.2mm，其结构与工业导火索类似；另一种是以化学纤维或棉线、麻线等为内包缠物，外层涂敷热塑性塑料的塑料导爆索，其直径不大于6.0mm。塑料导爆索更适用于水下爆破作业。

爆破工程中常用的是普通导爆索（以下简称导爆索）。导爆索适用于一般露天和无沼气、煤尘爆炸危险的爆破作业，其芯药为不少于11.0g/m的黑索今或太安。

导爆索与导火索的最大区别在于导爆索传递的是爆轰波而不是火焰，导爆索的传爆速度不小于6000m/s。为区别于导火索，导爆索的表面均涂以红色涂料。

导爆索具有突出的传爆性能和稳定的起爆能力，1.5m长的导爆索能完全起爆一个200g的标准压装TNT药块。在＋50℃保温6h后或在－40℃冷冻2h后，导爆索起爆和传爆性能不变。在承受500牛顿静压拉力后，仍保持原有的爆轰性能。

棉线导爆索在深度为1m、水温为10～25℃的静水中浸4h后；塑料导爆索在水压为50千帕、水温为10～25℃的静水中浸5h后；传爆性能不变。

出厂前，导爆索都要经过耐弯曲性试验，以满足敷设网路时对导爆索进行弯曲、打结的要求。

导爆索的芯药与雷管的主装药都是黑索今或太安，可以把导爆索看作是一个“细长而连续的小号雷管”。导火索喷出的火焰和机械冲击不能可靠地将导爆索引爆，必须使用雷管或起爆药柱、炸药等大于雷管起爆能力的火工品将其引爆。二导爆索的制造工艺

目前大量应用的为普通导爆索，所以下面只对普通导爆索的制造工艺加以介绍。1、导爆索制造工艺流程普通导爆索的制造与导火索基本相同。即将各种原料准备好之后，在专用的制索机上连续卷制成导爆索，其制造工艺流程简图如下：2、导爆索制造工艺说明

（1）黑索金的准备

黑索金的准备，包括粗、细黑索金的准备、称量、混合、干燥工序。因为使用黑索金为药芯，多采用粗、细混合应用，效果较好。黑索金随药粒变小，根限直径和临界直径都可下降，两者的差值亦缩小；如黑索金在密度为1.0g/cm3时，药粒为180

m临界直径为4.4mm；而在25～150

m时可降至1.2mm，此外，导爆索的爆轰感度也可以提高。从这两点看，导爆索用细结晶黑索金（大部分为2-25

m）比较有利，但这样的黑索金流散性极差，在卷索时下药很不均，容易出现细、断药；

此外，这种黑索金的假密度只有0.35～0.45g/cm3，在卷机上使药芯达到1.1g/cm3，的密度是很困难的，此密度下爆速可达6300m/s,因此，在实际生产中，不能单用细黑索金做药芯。

粗结晶黑索金，假密度在0.70～0.90g/cm3

之间，颗粒大部分在20～100

m，单纯用作药芯也不可取。

由于极限直径增大，药量和棉纱的消耗增加；导爆索的爆轰感度也较低，并且因为它的流散性太好，在卷索时反而不易附着在芯线上，同样也会产生细、断药。

在实际生产中，多采用混合黑索金的办法，即按一定比例，将以上两种粗、细黑索金混合使用。假密度可控制在0.50～0.55g/cm3,这样就兼顾了药芯粗细、密度、爆轰感度，卷索下药等各方面的要求。

粗、细黑索金混合时，先测出粗、细黑索金的假密度，根据测定值并结合生产经验决定配比。因为黑索金感度较高，可用皮制转鼓混合或用手工混合，混合后过约30目绢筛，以便混合的更均匀，并除去机械杂质，过筛后测定假密度，测定结果不在要求范围，可酌量加入粗的或细的黑索金重混。

混好的药放在干燥盘内送入干燥室，在木架上干燥，要求水分不大于0.06%。干燥后仍须复测假密度，合格后即可应用。如采用泰安为药芯假密度一般要求为0.70g/cm3左右较好。由于泰安的感度较黑索金高，流散性也能满足使用的要求，对细度的要求不太严格。（2）其它原料的准备及导爆索的卷制

其它原料的准备包括有棉线、纸条、沥青、石蜡剂的准备。棉线的准备与导火索同。只是在卷索是棉线的用量较导火索多、因导爆索的外径较粗，药芯密度要求大，所以各导火索采用的相同。导爆索的外层涂料多要用石蜡防潮剂，掺入其间约0.08%蜡红，将导爆索外皮染为淡红色，以区别于白色的导火索。也可采用石蜡、松香、桐油熬制成的，比例为5:4:1，外加0.08%蜡红的防潮剂，后者防潮效果较前者好。

导爆索的卷制与导火索卷制相同，也采用制索机进行。导爆索卷成后不需再进行干燥，经过盘过盘索每卷长为50±0.5m；导爆索两端要用防潮纸及防潮剂或塑料帽密封；然后用塑料袋及木箱或纸箱包装即为成品。导爆索的保质期为2年。复习思考题（1）1.导火索制造工艺中有哪些准备？2.画出导火索制造工艺流程图。3.根据导爆索和导火索的异同，试比较它们在制造过程中的差异？4.简述导爆索制造工艺及制造过程中应注意的问题？并说明其生产过程中的工艺指标？5.导爆索制造中对黑索今有什么要求？黑索今在导爆索中的作用是什么？复习思考题（2）1.塑料导爆管雷管的生产工艺流程是怎样的？各步骤应注意的事项和工艺指标是什么？2.导爆管本身不具有爆炸危险性，在火焰和机械碰撞的作用下不能被起爆，那为什么导爆管可以稳定传爆？3.什么是导爆管起爆系统？4.什么是导爆管四通？怎样使用四通？5.什么是导爆管雷管？如何组装导爆管雷管？第六章

激光点火起爆机理

如PbN6正常为白色，当光照后变灰，

并起爆性能也有变化（感度变化）,

大面积起爆（面起爆）一般用激光起爆.（雷管属点起爆）第一节可见光起爆

表面吸收热→热起爆（各种炸药都存在）

光光子

光电效应→电场→电起爆

并不是说炸药见光就爆，而是有一定临界条件，一定能量才能发生爆炸

光起爆方程:

α

吸收系数

Qe

单位时间面积光能

Z’深入药层厚度ρ

炸药密度

h

炸药厚度

Qe

入射能

Qi

透射光能

Rλ

反射率

Qe辐射能=const，则光能项为常数（与温度无关）

光起爆为常数，则可并入热损失项中，则方程为

C=

与热爆炸方程形式一致，但引入了光能

T（x，t）求临界参数时，仍令=0(稳定条件)

=－令=（T-）无量纲温度

=—[]

T一维情况，热传导只与x坐标轴有关令无量纲距离Z=x/r

=—[]e

==—e其中=[]e与热起爆中的比较，此式多一个是因为引入光起爆的缘故解此方程：令n=e

w=上方程变为积分得：解得：

为无量纲温度Z为无量纲距离

=f（z）此为稳定条件下光起爆方程解还需代入临界条件求解边界条件

入射面边界条件可改写为Z=0，=—=w代入基本方程解中，得临界条件

Exp（）=其中u=,=（炸药及传热性质）w=（光的性质）可求最大，即和最大w即w值

具体应用1）由推求W

=由临界条件得=消去W得与u的关系其中B=e（即2）

前提：所有这些计算都必需先知道炸药各种特性常数E、Q、Z、w=w爆炸

爆炸延滞期：

N阿佛加得罗常数第二节光起爆的影响因素

1化学动力学因素EZ

2

反应热，影响很小，符合延滞期中反应量很少的假设

3初温T

，T

4药厚对影响小，吸收系数5

杂质1）金属粉深色燃料

（杂质吸收光能）2）石墨上沉淀PbN6

石墨量

3）半导体性炸药（如PbN6，AgN3）

第三节激光起爆

与光起爆机理一致，特点：强度大，功率高，单色光。光的输出方式：1）自由振荡——（ms级）有透入深度；2）脉冲性质用（Q开关）。起爆药的能量顺序:

PbN6

=AgN3<DDNP<LTNR<Hg(ONC)2一般制激光雷管多用PbN6(较敏感)

小结

已介绍机理和设计基本规律

下一步讲

第六章灼热桥丝式电雷管

主要讲电感度发火时间

第七章可靠性与检验方法

主要讲抽样检查

第八章之后起爆器材制造与电化教学

主要讲设计参数与工艺

包括雷管结构，生产技术与安全管理复习思考题1.光起爆和热起爆的基本方程有什么不同？2.讨论下列因素如何影响光起爆？活化能E，指前因子Z，反应热Q，初温T0，加热层厚度x。此章已放映完毕,谢谢观看第七章可靠性的检验理论

1

可靠性原理

1)用计数法估计可靠性；

2)用计量法估计可靠性。

2

统计测试方法

1）尺寸,电阻等设计参数(大批量符合正态分布规律)2）输入端性能数据(感度)

发火电流1A，发火不发火如感度(已量化),有两种方法:

用仪器《火工品》84年第1期动态斜坡法；

统计测试法（参数估计法）有三种：

ⅰ）barber法。分布未知时可采用

ⅱ）probit法，上下限法正态分布

ⅲ）bruceton法（升降法,布鲁斯顿法）

《火工品》81年第1期

3）输出端性能数据（工业电雷管GB8031—87）可量化——延期时间待量化——铅板穿孔试验3计数抽样检查1)试样中不合格品出现概率总体N样本n

N(P)=PN+(N—PN)总体不合格率不合格品数合格品数

n=r(不合格)+合格(n–r)

r(不合格品数)n–r(合格品数)

n发中出现r发不合格品的概率：

（超几何分布）

2）批合格的概率L(P)

L(P)—接收概率

3）抽样方案的OC曲线[即L(P)-P曲线]

O—Operation操作C—Circle曲线

L(P)=f(P,n,Ac)

例

100（2，3）P%123456……10L(P)0.9300.7040.4530.2630.1410.0340.003

4)计数标准型一次抽样n(Ac,Re)

①JISZ9002(日本工业标准)

规定

n及Ac

可解出n及Ac

②取折衷方案，处调查L(P)—P曲线，斜率如荷兰菲利普公司H.C.HamakerSSS方案

5）计数调整型抽检

GB2828

加严正常放宽《GB2828—81计数调整型抽样检查程序及表》

历史：ABC（美、英、加拿大）三国科学家制成标准MIL—STD—105（美国军标）MIL—STD—105D（美国现用标准）周仁据此制定国家工业标准GB2828—81胡学先GJB179—86（军用），参与制定JISZ9015（日本标准）国际标准ISO—2859中有两内容（五次抽样取代七次抽样及判定曲线调整）由我国改进并为国际标准审查机关许可。

4计量抽样检查

①

正态分布

m—

均值——标准偏差

图62

则：可查表求出给定下的值。例：解：所以的概率为0.0668

GB4883—85《数据的统计处理和解释，正态样本异常值的判断和处理》

②不合格品率

确定上限和下限

—下限不合格品率

—上限不合格品率

⑵已知批标准偏差的抽样检查

需测出一定的数值，与上下限比较，看是否合格，而计数型只看合格不合格（无数值概念）。①保证批的平均值②保证批的不合格率

a)SU

（给出上限）

所以：

K—计量型抽样检查分位数

b)

给出下限

用同样如上计算可得与前面一致的结果

可得L(P)—P曲线(3)未知批标准偏差的抽样检查（目前应用的方法）用Se代替（即不知总体N的分布情况）

①给出上限SU时，

合格

不合格

②给出下限时，合格

不合格

同上结果，

⑷

综合双侧标准限的抽样检查

（目前煤炭系统采用的新方法）

GB6378—86不合格品率的计量抽样检查程序及图表（曲线内合格，曲线外不合格）复习思考题1.简述可靠性原理？2.描述计数标准型一次抽样？

请看下页！ThankYou第八章火工药剂第一部分

起爆药制造与性能第一节二硝基重氮酚制造

⑴

二硝基重氮配制造名称及结构（

Diazo

dinitrophenol）

DDNP

重氮基二硝基酚名称及结构：

习惯名：二硝基重氮酚

分子式：二十世纪40年代提出的氧化苯式结构二十世纪70年代提出醌式结构：

2-重氮4，6-二硝基醌（quinone）醌①物理性质

外观：工业品为球状聚晶，棕紫或紫黑色

假密度：

0.17～0.95克/厘米3

，工厂用0.5～0.7克/厘米3，丙酮中结晶1.63克/厘米3

假流起耐压性（在使用范围内）假流起耐压性

吸湿性：

小，纯品>工艺品（表面形成一层抗水杂质层）

工业品：表面有副产物：硝基酚类，重氮氨基物，偶氮物等（吸湿性小）（Ar-N=N-Ar）

平衡水份：0.1～0.3%（对起爆力无影响）

溶解度：水中约0.09～0.1%

丙酮中5%（30℃），即溶解度5.34克

用热丙酮(或硝基苯)加冰（或乙醚）冷却法可提纯DDNP

②化学性质

与金属作用

干品无作用；湿品有腐蚀作用，原因

a)其水溶液为酸性（PH约4～5）

b)金属与水，二氧化碳生成氧化物，氢氧化物，碳酸盐

a+b

酸碱反应

热安定性较好，60℃长期加热不分解。

60℃以上，缓慢分解

100℃以上分解加快，苯环破坏受日光照射变化日照后，发黑，纯度↓，起爆力↓日本资料：受光照活化发生反应

在酸碱溶液中的安定性

在冷酸中安定，热浓硫酸中分解。（有强烈的氧化作用及吸水作用）

在碱中不稳定，发生分解，偶联反应。放出↑，失去爆炸性

与强还原剂作用

其他有关性质

①与酒精作用分解生成二硝基酚，乙醛，氮气。

②有染色性及毒性。

③爆炸性质（1）爆炸分解反应及物理参数

分解反应有生成（缺氧），氧平衡-58%物理参数：爆发点（5秒）170º～173º

（1分钟）155℃2）敏感度

i）冲击感度，针状高，粒状（结晶）低，含水↑冲击感度↓低于雷汞，氮化铅，三硝基间苯二酚铅

ii）摩擦感度，同上

iii）火焰感度较敏感，与雷汞接近

iv）静电感度静电火花感度较其它起爆药小，摩擦静电感度也小

制造方法：

a)直接法

氨基苦味酸+5.5%盐酸+26～27%亚硝酸钠。20℃，棕黄色细晶，假密度0.23～0.30克/厘米3

b)克拉克法

氨基苦味酸钠+5.5%盐酸+26～27%亚硝酸钠，得到针、片状细晶，假密度同上。

c)倒重氮法

加料不方便，假密度0.5左右

d)戴维斯法

氨基苦味酸悬浮于盐酸溶液中，冷却加亚硝酸钠，搅拌20分钟的小粒晶。流散性稍好，假密度小e)铵盐法

氨基苦味酸

结晶为花瓣状，劳动条件不好，假密度合格。f)钠盐法

原料：苦味酸，碳酸钠，硫化钠，盐酸，亚硝酸钠苦味酸与碳酸钠中和→苦味酸钠

苦味酸钠外加硫化钠还原→氨基苦味酸钠

12.5～13.0%可加HCl

6%

氨基苦味酸钠与盐酸（8%）及亚硝酸钠（6%）进行重氮化，得二硝基重氮酚化学反应过程：

i）中和反应

目的：消除酸性，增加水中溶解度

PH=8-9，温度80℃左右（提高3-4倍）

苦味酸溶解度（50℃）为2.53克

。ii）还原反应

目的：苦味酸钠被硫化钠还原成氨基苦味酸钠（钠盐）。

硫化钠水解反应

（起还原作用）

还原反应过程复杂，根据硝基苯还原成苯胺原理推论如下：（Ⅰ）与（Ⅱ）反应如下：如中和反应

(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)如碱性还原(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)碱性强多(Ⅴ)(Ⅵ)(Ⅶ)(Ⅷ)

可单独存在，碱性副反应多、副产物多

减少还原液中碱含量的方法：a用二硫化钠或硫氢化钠还原b加盐酸中和碱目前有将中和与还原反应并为一步的

c

控制硫化钠加入量及流速

ⅲ）重氮化反应

目的：钠盐与盐酸及亚硝酸钠进行重氮化，生成二硝基重氮酚。（在水中及酸性条件下进行）当反应液呈弱碱性时可出现以下反应生成重氮氨基物生成的DDNP发生分解

另外还原过程混入结晶中的各种偶氮物也有少量被带入重氮反应液中。以上各种杂质都有控制DDNP晶形作用,但量过多时DDNP质量下降。控制假密度可有效控制产品质量。

假↑，起↓，纯↓

二硝基重氮酚制造工艺

要求了解内容:温度:中和75～85℃,还原55～60℃,重氮30～34℃ⅰ)流程简图及原料主要性质ⅱ)反应工艺条件及工艺条件变化影响ⅲ)重氮母液PH值变化及球状聚晶成长情况ⅳ)DDNP质量要求及检验方法(主要项目)ⅴ)DDNP的得率情况ⅵ)操作干燥DDNP的安全注意事项

重氮化反应加入添加剂方法:

ⅰ)双料齐加法加入碳酸氢铵(钠盐量2%)

作用：与酸及碱发生反应,缓冲PH值变化.

与碱作用：

NH4HCO3+NaOHNH4OH+NaHCO3

可与酸作用：

ⅱ)盐酸单一加料法(加入钠盐量0.2%连苯三酚)及0.3%左右的氢氧化钠混合水溶液.

此法优点:①得率高,②流散性好,③耐压性及起爆力好,④污水少。

此法缺点:

DDNP聚晶平衡水分高,约0.3%。盐酸单一加料法工艺条件：《火工品制造》36页氨基苦味酸钠(含40%水)

48Kg水

90～100Kg亚硝酸钠(10%)

140Kg(预先加入)连苯三酚氢氧化钠液

1000ml(氢氧化钠10～20%内含连苯三酚约60g)盐酸(8%)

130Kg(慢速加入)温度

28～34℃时间

45～50分加连苯三酚(焦性没食子酸)

对细小结晶有吸附及粘结作用.加入氢氧化钠溶液是使连苯三酚溶解