Взывчатые вещества

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, индивидуальные в-ва или смеси, способные под влиянием к.-л. внеш. воздействия (нагревание, удар, трение, взрыв другого взрывчатого вещества и т.п.) к быстрой самораспространяющейся хим. р-ции с выделением большого кол-ва энергии и образованием газов (см. Взрыв).

Взрыв - это фактически процесс горение, но в очень сжатые сроки по времени, мгновенное горение. Взрыв делится на два типа - горение и детонацию. 

Р-ция, возникшая в  ограниченном объеме в-ва, распространяется по взрывчатому веществу благодаря передаче энергии по массе в-ва. Расстояние, на к-рое перемещается фронт р-ции в единицу времени, наз. скоростью взрывчатого превращения.

В табл. 1 приводятся наиболее часто встречающиеся взрывоопасные вещества, а также причины взрывов.

Таблица 1

Взрывоопасные вещества

Для взрывоопасных веществ характерны два режима хим. превращения -детонация и горение. При детонации реакция распространяется очень быстро (1-10 км/с в зависимости от природы взрывчатого вещества, свойств и размеров заряда) в результате передачи энергии посредством ударной волны. Материалы, находящиеся в контакте с зарядом детонирующего взрывоопасного вещества, сильно деформируются и дробятся (местное, или бризантное, действие взрыва), а образующиеся газообразные продукты при расширении перемещают их на значительное расстояние (фугасное действие). Бризантное действие зависит от плотности заряда и скорости детонации, фугасное действие определяется теплотой взрыва, объемом и составом выделившихся газообразных продуктов.

При горении распространение реакции обеспечивается передачей энергии к непрореагировавшему веществу в результате теплопроводности. Скорость горения (от десятых долей мм/с до десятков см/с) в значительно большей степени зависит от природы взрывчатого вещества, чем скорость детонации. Небольшие добавки катализаторов, повышение начальных температуры и давления увеличивают скорость горения.

Горение при определенных условиях может переходить в детонацию. По условиям этого перехода взрывчатые вещества делят на инициирующие взрывчатые вещества (первичные взрывчатые вещества), бри-зантные взрывчатые вещества (вторичные взрывчатые вещества) и пороха (метательные взрывчатые вещества). Инициирующие взрывчатые вещества воспламеняются от слабого импульса и горят в десятки и даже сотни раз быстрее других, их горение легко переходит в детонацию при атмосферном давлении. Горение порохов не переходит в детонацию даже при давлениях в сотни МПа. Бризантные взрывчатые вещества занимают промежуточное положение между порохами и инициирующими взрывчатыми веществами. В соответствии с этим пороха применяют в режиме горения в ствольном оружии, в кач-ве твердого ракетного топлива; бризантные взрывчатые вещества - в режиме детонации для пром. взрывных работ, снаряжения боеприпасов и др.; инициирующие - для возбуждения взрывчатого превращения других взрывчатых веществ.

Взрывчатые вещества способны к самопроизвольному термическому разложению, которое со временем приводит к потере необходимых свойств. Способность сохранять эксплуатационные свойства при переработке и хранении (хим. стойкость) - важная характеристика взрывчатых веществ. Разложение взрывчатых веществ при затрудненном теплоотводе может привести к саморазогреву и тепловому взрыву. Взрывчатые вещества опасны в обращении. Их взрывчатые превращения вызываются простыми воздействиями, чувствительность к которым всегда учитывается при работе с взрывчатыми веществами.

Для того, чтобы начался  процесс взрыва (далее он развивается  самопроизвольно) необходимо внешнее  воздействие, требуется подать на ВВ определенное количество энергии. Внешние  воздействия подразделяются на следующие типы:  
1.Механическое (удар, накол, трение).  
2.Тепловое (искра, пламя, нагревание)  
3. Химическое (хим.реакция взаимодействия какого-либо вещества с ВВ) 
4. Детонационное (взрыв рядом с ВВ другого ВВ).

Различные ВВ по разному реагируют  на внешние воздействия. Одни из них взрываются при любом воздействии, другие имеют избирательную чувствительность. Например черный дымный порох хорошо реагирует на тепловое воздействие, очень плохо на механическое и практически не реагирует на химическое. Тротил же в основном реагирует только на детонационное воздействие. Капсюльные составы (гремучая ртуть) реагируют практически на любое внешнее воздействие. Есть ВВ, которые взрываются вообще без видимого внешнего воздействия, но практическое применение таких ВВ вообще невозможно.

В зависимости от типа взрыва и  чувствительности к внешним воздействиям все ВВ делят на три основные группы: 
1.Инициирующие ВВ.  
2.Бризантные ВВ.  
3.Метательные ВВ.

Инициирующие ВВ. Они обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Остальные характеристики (см.ниже) у них обычно невысоки. Но они обладают ценным свойством - их взрыв (детонация) оказывает детонационное воздействие на бризантные и метательные ВВ, которые обычно к остальным типам внешнего воздействия не чувствительны вовсе или же обладают неудовлетворительной чувствительностью. Поэтому, инициирующие вещества и применяют только для возбуждения взрыва бризантных или метательных ВВ. Для обеспечения безопасности применения инициирующих ВВ, их упаковывают в защитные приспособления (капсюль, капсюльная втулка, капсюль - детонатор, электродетонатор, взрыватель) . Типичные представители инициирующих ВВ: гремучая ртуть, азид свинца, тенерес (ТНРС).

Бризантные ВВ. Это, собственно и есть то, о чем говорят и пишут. Ими снаряжают снаряды, мины, бомбы, ракеты, фугасы; ими взрывают мосты, автомобили, бизнесменов…. 
Бризантные ВВ по их взрывным характеристикам делят на три группы: 
***повышенной мощности (представители - гексоген, тэн, тетрил); 
**нормальной мощности (представители - тротил, мелинит, пластит);  
*пониженной мощности (представители - аммиачная селитра и ее смеси).

ВВ повышенной мощности несколько  более чувствительны к внешним  воздействиям и поэтому их чаще применяют  в смеси с флегматизаторами (веществами, понижающими чувствительность ВВ) или в смеси с ВВ нормальной мощности для повышения мощности последних. Иногда ВВ повышенной мощности применяют в качестве промежуточных детонаторов.

Метательные ВВ. Это различные пороха - черный дымный, бездымные пироксилиновые и нитроглицериновые. К ним также относят различные пиротехнические смеси для фейерверков, сигнальных и осветительных ракет, осветительных снарядов, мин, авиабомб

Все ВВ характеризуются рядом данных, в зависимости от величин которых  решается вопрос о применении данного  вещества для решения тех или иных задач. Наиболее существенные из них это:  
1. Чувствительность к внешним воздействиям.  
2. Энергия (теплота) взрывчатого превращения.  
3. Скорость детонации.  
4. Бризантность.  
5. Фугасность.  
6. Химическая стойкость.  
7. Продолжительность и условия работоспособного состояния.  
8.Нормальное агрегатное состояние.  
9. Плотность.

Достаточно полно свойства ВВ можно  описать, используя все девять характеристик. Однако для понимания в целом  того, что обычно называют мощностью  или силой можно ограничиться двумя характеристиками: "Бризантность" и "Фугасность".

Бризантность - это способность ВВ дробить, разрушать соприкасающиеся с ним предметы (металл, горные породы и т.п.). Величина бризантности говорит о том, насколько быстро образуются при взрыве газы. Чем выше бризантность того или иного ВВ, тем более оно годится для снаряжения снарядов, мин, авиабомб. Такое ВВ при взрыве лучше раздробит корпус снаряда, придаст осколкам наибольшую скорость, создаст более сильную ударную волну. С бризантностью напрямую связана характеристика -скорость детонации, т.е. насколько быстро процесс взрыва распространяется по веществу ВВ. Измеряется бризантность в миллиметрах (мм.). Это условная единица. Нет необходимости описывать методику измерения бризантности.

Фугасность - иначе говоря, работоспособность ВВ, способность разрушить и выбросить из области взрыва, окружающие материалы (грунт, бетон, кирпич и т.п.). Эта характеристика определяется количеством, образующихся при взрыве газов. Чем больше образуется газов, тем большую работу способно выполнить данное ВВ. Измеряется фугасность в кубических сантиметрах (куб.см.). Это тоже достаточно условная величина.

Отсюда становится достаточно ясно, что для различных целей подходят различные ВВ. Например, для взрывных работ в грунте (в шахте, при устройстве котлованов, разрушении ледяных заторов и т.п.) больше подойдет ВВ, обладающее наибольшей фугасностью, а бризантность подойдет любая. Наоборот, для снаряжения снарядов в первую очередь ценна высокая бризантность и не столь важна фугасность.

Есть более простой, а главное реальный способ сравнения  мощностей различных ВВ. Он называется "тротиловый эквивалент". Его суть заключается в том, что мощность тротила условно принята за единицу ( примерно также, как за единицу  мощности машин в свое время была принята мощность одной лошади). А все остальные ВВ ( в том числе и ядерное ВВ) сравниваются с тротилом. Проще говоря, сколько надо было бы взять тротила, чтобы произвести такую же взрывную работу, что и данное количество этого ВВ. Чтобы не утомлять читателя длинными расчетами и скучными формулами скажу проще: 100гр. гексогена дают тот же результат, что и 125 гр. тротила, а 75 гр. тротила заменят 100гр. аммонита. Еще проще будет сказать, что ВВ повышенной мощности процентов на 25 сильнее тротила, а ВВ пониженной мощности на 20-30% слабее тротила.