Классификация взрывчатых веществ

Взрывчатые вещества классифицируются по следующим признакам:

По виду взрывчатого превращения (или по условиям перехода горения в детонацию) ВВ делят на четыре группы:

I-я группа – инициирующие или первичные ВВ,

II-я группа – бризантные или вторичные ВВ,

III-я группа – метательные ВВ (пороха, твердые ракетные топлива);

IV-я группа – пиротехнические составы.

Физической основой для разделения ВВ на четыре группы является характеристика устойчивости горения и склонности перехода горения в детонацию.

I-я группа. Отличительной особенностью инициирующих ВВ (ИВВ)

является их высокая чувствительность к внешним воздействиям. Удар, пламя или искра приводят к возникновению взрыва этих веществ. Характерным видом ВП для индивидуальных взрывчатых веществ (ИВВ) является детонация, так как горение очень легко и быстро (за время 10–6–10–8 с) переходит в детонацию.

ИВВ применяют для изготовления двух типов средств инициирования

ВП: средств детонирования или возбуждения детонации и средств возбуждения горения. Для индивидуальных ИВВ, используемых в средствах детонирования, характерно бризантное действие. ИВВ для средств воспламенения обычно обладают ничтожной бризантностью, слабой фугасностью и интенсивным тепловым воздействием. Типичными представителями индивидуальных ИВВ являются: гремучая ртуть; азид свинца; тетразен и др.

II-я группа. Отличительной особенностью типичных бризантных (вторичных) ВВ является их сравнительно низкая чувствительность к возбуждению детонации при таких внешних воздействиях, как слабый удар, трение, искра и луч пламени, но в то же время высокая способность детонировать под действием взрыва детонатора, содержащего небольшую массу ИВВ.

Характерным, штатным режимом ВП бризантных ВВ является детонация, которая возбуждается ударными волнами, создаваемыми детонаторами, ударом быстролетящих (со скоростью 1 км/с и более) металлических тел, взрывом специальных зарядов (промежуточных детонаторов), что обусловливает достаточное, удобство и безопасность обращения с ВВ этой группы.

Вторичные ВВ обладают среди ВВ всех групп наибольшими бризантностью и фугасностью и поэтому используются в тех случаях, когда требуется обеспечить преимущественно бризантное или фугасное действие взрыва.

III-я группа. Метательные ВВ (МВВ) предназначены для метания тел в

ствольных системах или создания реактивной тяги в ракетных двигателях.

В соответствии с назначением они должны быть нечувствительными к

внешним воздействиям, за исключением теплового, в качестве штатного режима ВП, иметь устойчивое послойное горение, обладать высоким метательным действием. МВВ делятся на пороха для ствольных систем и твердые ракетные топлива.

Пороха должны обеспечивать устойчивое горение без перехода во взрыв при давлениях до 108–109 Па, а твердые ракетные топлива – до 107 Па.

В настоящее время в ствольных системах применяют в основном нитроцеллюлозные пороха, на основе нитроклетчатки, пластифицированной каким-либо растворителем. В пороха вводят также специальные добавки, увеличивающие срок хранения и улучшающие характеристики горения.

Твердые ракетные топлива делают либо на основе баллиститных порохов, либо в виде смесевых твердых топлив, и они состоят из окислителя, моого бризантного ВВ, горючего и связующего. Окислителями обычно являются перхлораты или нитраты аммония, а горючими – алюминиевая пудра или связующее. В качестве связующего чаще используют полимеры, обычно каучукоподобные.

Основное отличие метательных и бризантных ВВ определяется не химическим составом, а физической структурой этих веществ.

IV-я группа. К пиротехническим составам (ПС), т. е. веществам, которые при горении дают световые, тепловые, дымовые, реактивные и звуковые эффекты относятся вещества не являющиеся взрывчатыми. Однако большинство ПС могут претерпевать ВП (а некоторые из них детонировать с сильным, бризантным действием), и поэтому их относят к ВВ.

ПС чувствительны к удару, трению, но менее чувствительны, чем вторичные ВВ и пороха, к лучу пламени. Наиболее распространенным видом

ВП для ПС является послойное горение (более быстрое, чем у порохов),реже применяется конвективное, взрывное горение, и лишь в специальных случаях возбуждают детонацию ПС.

Возможность осуществления требуемого эффекта при медленном, невзрывном горении и заданного бризантного или фугасного действия при ВП обеспечивается соответствующим составом смеси. Большинство ПС, кроме горючего, содержит окислитель и некоторые другие специальные компоненты. В качестве горючих используют металлы Al, Mg, Zr, Ti, алюминиевомагниевый сплав с магнием, углеводородные смеси, углеводы.

Окислителем обычно являются оксиды металлов Fe3O4, МnО2, ВаО2, РbО2, Рb3О4 или кислородсодержащие соли NaNO3, Ba(NO3)2, KNO3, КclO4, Кcl3.

Окислителями могут служить и бескислородные соединения: гексахлорэтан C2Cl6, фторопласт-3. Часто догорание веществ происходит лишь благодаря кислороду воздуха, а иногда и весь процесс сгорания горючего обеспечивается полностью только кислородом воздуха.

По виду достигаемого эффекта ПС делятся на осветительные составы, фотосмеси, трассирующие составы, сигнальные составы, составы инфракрасного излучения, маскирующие дымообразующие составы, зажигательные составы.

По составу ВВ разделяют на две большие группы: индивидуальные соединения и смеси.

К индивидуальным ВВ относят химические соединения, у которых при

внешних воздействиях происходит разрыв химических связей в молекулах с последующей рекомбинацией атомов в конечные продукты взрыва (ПВ), в результате чего горючие элементы соединяются с окислительными. Образование ПВ в этом случае можно рассматривать как внутримолекулярное окисление. Индивидуальные ВВ преимущественно являются органическими соединениями, содержащими одну или более групп NO2, из которых на практике чаще используют азотнокислые эфиры (нитроэфиры) и нитросоединения.

К индивидуальным соединения относятся:

- нитросоединения, среди которых наибольшее значение имеют полинитросоединения ароматического ряда и их производные, например, тринитротолуол (тротил), тринитрофенол, тринитроксилол, тринитробензол

(ТНБ), динитронафталин и другие;

- нитроамины, например, циклотриметилентринитроамин (гексоген), циклотетраметилентетранитроамин (октоген), тринитрофенилметилнитроамин (тетрил), этилендинитроамин (эдна), динитрооксидиэтилнитрамин (дина) и другие;

- эфиры азотной кислоты многоатомных спиртов и углеводов, например, пентаэритриттетранитрат (ТЭН), глицеринтринитрат, или нитроглицерин, диэтиленгликольдинитрат, нитроцеллюлоза или пироксилин, и другие;

- соли азотной кислоты, например, нитрат аммония;

- соли гремучей кислоты, например, гремучая ртуть;

- соли азотистоводородной кислоты, например, азид свинца.

Известны также и другие классы взрывчатых соединений, практически имеющие меньшее значение.

Взрывчатые вещества второй группы – взрывчатые смеси – представляют собой композиции, состоящие, по крайней мере, из двух химически не связанных между собой веществ. Обычно один из компонентов относительно богат кислородом, а во втором, либо кислорода недостаточно для

внутримолекулярного окисления, либо вовсе нет (углеводы, металлы –алюминий, магний). Взрывчатые смеси часто готовят из соединений, способных окислятся (горючих), и веществ, содержащих значительные количества окислителей (кислорода). При взрывчатом превращении элементы горючего окисляются за счет кислорода, содержащегося в окислителе.

В качестве компонентов смесей применяют как ВВ, так и вещества, которые сами по себе невзрывчаты. Важнейшими классами смесей являются:

- пороха – баллиститные, пироксилиновые, смесевые;

- нитроглицериновые ВВ (динамиты) – смеси нитроглицерина, большей частью желатинированного небольшими количествами нитроцеллюлозы, с азотнокислыми солями и горючими веществами;

- аммиачно-селитренные ВВ – смеси, например хлората калия, перхлоратов калия или аммония с горючими веществами;

- смеси и сплавы нитросоединений и других ВВ, например, сплавы

тротила с гексогеном;

- дымный порох – смеси селитры, серы и угля;

- оксиликвиты – твердые пористые горючие вещества, пропитанные

жидким кислородом;

- жидкие смеси, например, концентрированной азотной кислоты, четырех-окиси азота или других жидких окислителей с жидкими горючими.

Существуют и другие подходы в классификации ВВ и составов на их

основе, например:

– по функциональному типу взрывного устройства, в котором используется тот или иной состав: заряды для кумулятивных, осколочнофугасных устройств и т. д.;

– по технологии изготовления заряда: литье, прессование, изготовленные методом вальцевания, экструзии, шнекованием;

– по условиям применения: воздушный, подводный подрыв, подземный

(воронкообразование), взрыв в замкнутом объеме;

− по способу передачи энергии окружающей среде, механизму формирования поражающего элемента (кумулятивная струя, взрывоформирующий элемент, осколкообразование);

− по характеру технологической операции, выполняемой с использованием энергии взрыва (сварка взрывом, штамповка взрывом, компактирование).

Используемые для различных целей составы ВВ можно подразделить на мощные бризантные составы, мощные фугасные составы, бризантнофугасные составы.

В зависимости от требований по параметрам и условиям применения,

составы могут быть термостойкими, малочувствительными, низкоимпульсными, использоваться для средств подрыва, в малых калибрах, инженерных средствах, средствах трансляции детонационного импульса и т. д.

Литература.

1. Зеленкин, В.Г. З483 Теория горения и взрыва: конспект лекций / В.Г. Зеленкин, С.И. Боровик, М.Ю. Бабкин. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2011. – 166 с.