Основы пиротехники (стр. 25 )

При желании это испытание может быть дополнено взвеши ванием осколков и вычислением среднего веса осколка

Рис. 9.1. Характер деформации трубки К К Андреева при горении (а) и при переходе горения во взрыв (б)

К К Андреевым с сотрудниками разработано также испытание на способность к переходу горения во взрыв сжиганием в манометрической бомбе маленьких зарядов, запрессованных в плексигласовых стаканчиках (инициатор — дымный порох, изменение давления фиксируется на пленке осциллографа)

Этот метод дает возможность по характеру манометрической кривой проследить за всем течением процесса, в то время как при работе с трубкой Андреева фиксируются лишь конечные результаты испытания

Недостатками этого нового метода, по нашему мнению, являются малая навеска (несколько граммов) испытуемого вещества и то, что заряд горит только с торца Это до известной степени отдаляет условия испытания от тех условий, при которых на практике может происходить горение ВВ (или пиросоставов)

В некоторых случаях интересно проследить поведение состава при его горении в полузамкнутом объеме, т е при сильном ограничение возможности оттока газов

Для этой цели могут быть использованы железные трубки п, ри условии, что в стальном диске, закрывающем один из торцов трубки, предварительно высверливается сквозное отверстие соответствующего диаметра (от 2 до 12 мм).

Та же цель выяснения поведения пиросостава при горении в полузамкнутом объеме преследуется и при испытании в блоке Трауцля с применением в качестве начального импульса бикфордова шнура иля небольшого заряда дымного пороха.

Как видно из табл. 9.4, в случае огневого импульса расширение в блоке Трауцля получается равным примерно 50% от нормального, а для малочувствительных нитратных состаьов в этом случае вообще горение во взрыв не переходит.

Таблица 9.4.

Расширение в блоке Трауцля в см3 в зависимости от начального импульса; количество состава 20 г

Состав (неспрессованный), %	Биьфирдов шнур	Капсюль-детонатор № 8
Перхлорат калия — 85 Древесный уголь — 15	198	318
Перхлорат калия — 59 Магний — 41	49	88
Нитрат бария — 89 Идитол — 11	0	120
Тротил спрессованный (для сравнения)	—	718

Отдельные компоненты. Следует отметить, что в некоторых случаях опасность взрыва не исключена и при обращении с отдельными компонентами.

Так, например, взрыв может последовать при наличии в воздухе больших концентраций пыли алюминиевой пудры, тонких порошков магния, сплава Al—Mg, порошков циркония, титана, а также пыли других горючих веществ, например угля, углеводов, порошков смол и т. п. (подробнее см. работы [27, 61]). Найдено, в частности, что нижний предел взрывчатости алюминиевой пудры (дисперсность 0,1—0,3 мкм) соответствует ее содержанию 40 г в 1 м3 воздуха, а магниевого порошка — 25 г/м3.

В монографии (61] для различных ортов порошков алюминия, магния и сплава Al—Mg приводятся следующие значения нижнего концетрационного предела (г/м3): ПА—120, ПП-4—80,. ПАК-4 — 45, Mg — 20, ПАМ — 30.

Взрывчатыми свойствами при определенных условиях обладают смоченные водой порошки многих металлов. Реакции магния или алюминия с водой протекают с очень большим выделением гепла и значительного количества газов:

H2O+Mg=MgO+H2+76KKaA (318 кДж)

Рис 9 2 Толстостенный свинцовый цилиндр до (справа) и после взрыва в нем 50 г стехиометрической смеси H2O+Mg, инициатор — капсюль-детонатор № 8

В пересчете это дает 1,82 ккал/г (7,54 кДж/г) смеси реагирующих веществ; количество газа равно 530 смЭ/г. Таким образом, имеются в наличии необходимые условия для возникновения взрыва. Взрыв этот был осуществлен при применении в качестве начального импульса капсюля-детонатора № 8 (рис. 9.2).

Однако отсутствие молекулярного соприкосновения между частицами окислителя (воды) и горючего, т. е. негомогенность смеси, приводит к тому, что смесь, обладая способностью к возникновению взрыва, вместе с тем, как показал эксперимент, не обладает способностью к его устойчивому распространению.

Взрыв отдельного компонента — хлората калия, имеющий большую разрушительную силу, может произойти только в том случае, если в нем имеются значительные примеси горючих веществ (более 1%).

Количество тепла, выделяющееся при распаде чистой соли (без примесей), имеющей комнатную температуру, составляет —0,08 ккал/г (0,34 кДж/г); поэтому, если при очень мощном начальном импульсе я произойдет взрывчатое разложение КСЮз, то все же разрушительное действие взрыва будет незначительно.

Известно, что древесина, нагретая до 350—400°, способна к экзотермнческому процессу разложения.

Углеводы могут экзотермически разлагаться, образуя углерод и воду. Для полиформальдегида это разложение

1/n(СН20)n=С+Н20жидк+26 ккал (109 кДж) сопровождается выделением 0,86 ккал/г (3,60 кДж/г), что составляет около 80% теплоты взрыва ТНТ.

Сильная взрывчатость пыли углеводов (муки, сахара) общеизвестна. В 1962 г. появилось сообщение о взрывчатое сахара как такового без каких-либо добавок и без контакта с воздухом при воздействии на сахар сверхвысоких давлений.

ГЛАВА X

ФИЗИЧЕСКАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ СОСТАВОВ

При хранения пиротехнических изделий в составах происходят физические и химические изменения. Они в некоторых случаях настолько существенны, что изделия становятся не годными для употребления, а иногда даже и опасными в обращении. Поэтому в каждом отдельном случае следует установить характер изменений в составе, а также влияние, оказываемое различными факторами на скорость процессов разложения.

В результате исследований устанавливаются необходимые условия и допустимые сроки хранения отдельных видов пиротехнических изделий.

§ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Физические изменения в составах чаще всего обусловливаются их увлажнением. При этом. происходит частичное растворение компонентов состава, изменение плотности и формы спрессованного заряда.

Реже причиной деформации заряда (факела или звездки) являются механические воздействия или изменения температуры окружающей среды.

Особо следует отметить изменения в составе, обусловливаемые возгонкой его летучих компонентов (например, нафталина, гексахлорэтана и (Др.).

Гигроскопичность состава зависит в основном от гигроскопичности его компонентов, а также от плотности л состояния поверхности состава, .подверженной действию влажного воздуха. Составы в прессованном состоянии притягивают влагу из воздуха медленнее, чем взятые в виде порошка. Гигроскопичность состава при сохранении прочих условий увеличивается с увеличением степени измельчения его компонентов.

Для предохранения состава от поглощения им влаги из воздуха в тех случаях, когда почему-либо невозможна полная герметизация изделия, частицы состава (или частицы входящих в него отдельных компонентов) покрывают защитной пленкой из какого-либо пластичного органического вещества. Часто употребляют для этого минеральные масла, стеарин и стеараты различных металлов, парафин, лаки на основе различных искусственных и естественных смол, олифу и др.

Защитное действие смол особенно сильно при введении их в состав в виде лаков; в сухом виде (в. порошке) смолы значительно хуже предохраняют состав от влаги.

§ 2. ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Они могут быть весьма разнообразными, что является следствием чрезвычайно большого ассортимента употребляемых для их производства компонентов. Но все же можно установить некоторые общие положения (.см. ниже).

Составы, содержащие порошки магния или алюминия и неорганические окислители

Разложение этих составов при наличии влаги начинается с коррозии порошков металлов:

Mg+2H20=Mg(OH)2+'H2; А1+ЗН20=А1(ОН)з+1,5Н2.

Рис. 10.1. Повышение температуры порошков магния (1) и алюминия (2) при добавлении к ним воды

Взаимодействие магния с водой протекает гораздо энергичнее, чем в случае алюминия. Пленка оксида магния является пористой, непрочной и недостаточно защищает металл от коррозии. Алюминиевый порошок (или пудра) обычно окисляется только с поверхности, а от более глубокого окисления алюминий предохраняет плотная оксидная пленка.

На рис. 10.1 приведен график, показывающий изменение температуры во времени, происходящее при добавлении к магниевому или алюминиевому порошку 10% воды.

При сильном увлажнении двойных смесей окислителей (например, нитратов) с порошками этих металлов может произойти разогрев состава; если масса его велика (килограммы или состав химически не стоек (см. ниже), то может произойти его самовоспламенение.

Коррозия порошков металлов подчиняется-тем же закономерностям, что и коррозия монолитных металлов, но протекает гораздо интенсивнее вследствие очень большой удельной поверхности порошков.

Общеизвестно, что коррозия магния протекает интенсивно в кислой среде, в щелочных же растворах магний устойчив. Объясняется это свойствами оксидной пленки магния, легко растворяющейся в кислотах и нерастворяющейся в щелочах.

Окоидная пленка алюминия растворяется как в кислотах, так и в щелочах. Особенностью алюминия является его интенсивная коррозия в сильнощелочной среде.

Если окислители, присутствующие в составе, увлажняясь, создают кислую или щелочную среду, то очевидно, это будет отражаться на интенсивности коррозии порошка металла.

Водород, образующийся при коррозии металлов, восстанавливает окислители — нитраты до аммиака.

Так, реакция разложения увлажненной смеем Ва(NОз)2+М может быть выражена уравнения мл

8Mg+16H20=8Mg(OH)2+16H(8H2) (атомарный водород)