מידע כללי על חומרי נפץ, סיווגם ותקציר. לפי שיטת הכנת חיובים
חומרי נפץנקראים תרכובות כימיות לא יציבות או תערובות שהופכות במהירות רבה בהשפעת דחף מסוים לחומרים יציבים אחרים עם שחרור של כמות משמעותית של חום ונפח גדול של מוצרים גזים שנמצאים בלחץ גבוה מאוד ומתרחבים, מבצעים אחד או עבודה מכנית אחרת.
גם חומרי נפץ מודרניים תרכובות כימיות (הקשוגן, TNT וכו'..), או תערובות מכניות(אמוניום חנקתי וניטרוגליצרין חומר נפץ).
תרכובות כימיותמתקבלים על ידי טיפול בפחמימנים שונים בחומצה חנקתית (ניטרציה), כלומר על ידי החדרת חומרים כמו חנקן וחמצן למולקולת הפחמימנים.
תערובות מכניותמיוצרים על ידי ערבוב של חומרים עשירים בחמצן עם חומרים עשירים בפחמן.
בשני המקרים, חמצן נמצא בפנים מצב קשורעם חנקן או כלור (יוצא מן הכלל הוא חמצוניות, כאשר החמצן נמצא במצב חופשי לא קשור).
בהתאם לתכולת החמצן הכמותית בחומר הנפץ, ניתן להתחמצן של יסודות דליקים בתהליך של טרנספורמציה נפיצה. לְהַשְׁלִיםאוֹ לא שלם, ולפעמים חמצן עלול אפילו להישאר עודף. בהתאם לכך, נבדלים חומרי נפץ בעלי מאזן חמצן עודף (חיובי), אפס ובלתי מספק (שלילי).
הרווחיים ביותר הם חומרי נפץ בעלי מאזן חמצן אפס, מכיוון שפחמן מתחמצן לחלוטין ל-CO 2 ומימן ל- H 2 O,כתוצאה מכך משתחררת כמות החום המרבית האפשרית עבור חומר נפץ נתון. דוגמה לחומר נפץ כזה תהיה דינפתליט, שהיא תערובת של אמוניום חנקתי ודיניטרונפטלין:
בְּ מאזן חמצן עודףהחמצן הנותר שאינו בשימוש מתחבר עם חנקן ויוצר תחמוצות חנקן רעילות ביותר, שסופגות חלק מהחום, מה שמפחית את כמות האנרגיה המשתחררת במהלך הפיצוץ. דוגמה לחומר נפץ עם מאזן חמצן עודף היא ניטרוגליצרין:
מצד שני, מתי איזון חמצן לא מספיקלא כל הפחמן הופך לפחמן דו חמצני; חלק ממנו מתחמצן רק לפחמן חד חמצני. (CO) שהוא גם רעיל, אם כי במידה פחותה מתחמוצות חנקן. בנוסף, חלק מהפחמן עשוי להישאר בצורה מוצקה. הפחמן המוצק הנותר והחמצון הבלתי שלם שלו רק ל-CO מובילים לירידה באנרגיה המשתחררת במהלך הפיצוץ.
ואכן, במהלך היווצרות מולקולת גרם אחת של פחמן חד חמצני משתחררים רק 26 קק"ל/מול של חום, בעוד שבמהלך היווצרות גרם-מולקולת פחמן דו חמצני משתחררים 94 קק"ל/מול.
דוגמה לחומר נפץ עם מאזן חמצן שלילי היא TNT:
בתנאים אמיתיים, כאשר תוצרי הפיצוץ מבצעים עבודה מכנית, מתרחשות תגובות כימיות נוספות (משניות) וההרכב בפועל של תוצרי הפיצוץ שונה במקצת מסכימות החישוב הנתונות, וכמות הגזים הרעילים בתוצרי הפיצוץ משתנה.
סיווג חומרי נפץ
חומרי נפץיכול להיות במצב גזי, נוזלי ומוצק או בצורה של תערובות של חומרים מוצקים או נוזליים עם חומרים מוצקים או גזים.
כיום, כאשר מספר חומרי הנפץ השונים גדול מאוד (אלפי פריטים), חלוקתם רק לפי מצב פיזי אינה מספקת לחלוטין. חלוקה זו אינה אומרת דבר לא על הביצועים (כוחם) של חומרי נפץ, לפיהם ניתן לשפוט את היקף היישום של זה או אחר מהם, או על תכונותיהם של חומרי נפץ, לפיהם ניתן לשפוט את מידת הסכנה בטיפול ובאחסון. . לפיכך, כיום מקובלים שלושה סיווגים נוספים של חומרי נפץ.
לפי הסיווג הראשוןכל חומרי הנפץ מחולקים לפי כוחם והיקפם ל:.
א) כוח מוגבר (PETN, hexogen, tetryl);
ב) כוח תקין (TNT, חומצה פיקרית, פלסטיטים, טטריטול, אמוניטים סלע, אמוניטים המכילים 50-60% TNT וחומרי נפץ ניטרוגליצרין ג'לטיני);
ב) הספק מופחת (חומרי נפץ חנקתי אמוניום, בנוסף לאלו שהוזכרו לעיל, חומר נפץ ניטרוגליצרין אבקת וכלוריטיטים).
3. חומרי נפץ הנעה(אבקה שחורה ואבקת פירוקסילין וניטרוגליצרין ללא עשן).
סיווג זה, כמובן, אינו כולל את כל שמות חומרי הנפץ, אלא רק את אלו המשמשים בעיקר בפעולות פיצוץ. בפרט, תחת השם הכללי חומר נפץ אמוניום חנקתי ישנם עשרות הרכבים שונים, שלכל אחד שם נפרד משלו.
סיווג שנימחלק חומרי נפץ לפי ההרכב הכימי שלהם:
1. תרכובות ניטרו; חומרים מסוג זה מכילים שתיים עד ארבע קבוצות ניטרו (NO 2); אלה כוללים טטריל, TNT, הקשוגן, טטריטול, חומצה פיקרית ודיניטרוןפטלין, שהוא חלק מחומר נפץ אמוניום חנקתי.
2. ניטרוסטרים; חומרים מסוג זה מכילים מספר קבוצות חנקות (ONO 2). אלה כוללים PETN, חומרי נפץ ניטרוגליצרין ואבקות ללא עשן.
3. מלחי חומצה חנקתית- חומרים המכילים את קבוצת NO 3, שהנציג העיקרי שלהן הוא אמוניום חנקתי NH 4 NO 3, המהווה חלק מכל חומרי הנפץ אמוניום חנקתי. קבוצה זו כוללת גם אשלגן חנקתי KNO 3 - הבסיס של אבקה שחורה, ונתרן חנקתי NaNO 3, המהווה חלק מחומר נפץ ניטרוגליצרין.
4. מלחי חומצה הידרוניטרית(HN 3), שמתוכו נעשה שימוש רק בעופרת אזיד.
5. מלחים של חומצה פולמינטית(HONC), שמתוכו משתמשים רק כספית פולמינאט.
6. מלחים של חומצה פרכלורית, מה שנקרא chloratites ו perchloratites, - חומרי נפץ שהמרכיב העיקרי בהם - נושא החמצן - הוא אשלגן כלורט או פרכלוראט (KClO 3 ו-KClO 4); כעת משתמשים בהם לעתים רחוקות מאוד. מופרד מהסיווג הזה הוא חומר נפץ בשם oxyliquit.
על ידי מבנה כימישל חומר נפץ, אפשר לשפוט את התכונות הבסיסיות שלו:
רגישות, עמידות, הרכב מוצרי פיצוץ, לפיכך, כוחו של החומר, האינטראקציה שלו עם חומרים אחרים (למשל, עם חומר הקליפה) ועוד מספר תכונות.
אופי הקשר בין קבוצות ניטרו לפחמן (בתרכובות ניטרו ובאסטרים ניטרו) קובע את רגישות חומר הנפץ להשפעות חיצוניות ואת יציבותם (שימור תכונות הנפץ) בתנאי אחסון. לדוגמה, תרכובות חנקן, שבהן החנקן מקבוצת NO 2 קשור ישירות לפחמן (C-NO 2), הן פחות רגישות ויציבות יותר מהניטרואסטרים, שבהם החנקן נקשר לפחמן דרך אחד מהחמצנים של קבוצת ONO 2 (C-O-NO 2); קשר כזה פחות חזק והופך את חומר הנפץ ליותר רגיש ופחות מתמיד.
מספר קבוצות הניטרו הכלולות בחומר נפץ מאפיין את כוחו של האחרון, כמו גם את מידת הרגישות שלו להשפעות חיצוניות. ככל שיש יותר קבוצות ניטרו במולקולה חומר נפץ, כך היא חזקה ורגישה יותר. לדוגמה, מווניטרוטולואן(בעל קבוצת ניטרו אחת בלבד) הוא נוזל שמנוני שאין לו תכונות נפץ; דיניטרוטולואן, המכיל שתי קבוצות ניטרו, הוא כבר חומר נפץ, אך בעל מאפייני נפץ חלשים; ולבסוף טריניטרוטולואן (TNT), בעל שלוש קבוצות ניטרו, הוא חומר נפץ מספק למדי מבחינת הספק.
תרכובות דיניטרו משמשות במידה מוגבלת; רוב חומרי הנפץ המודרניים מכילים שלוש או ארבע קבוצות ניטרו.
נוכחותן של כמה קבוצות אחרות בחומרי נפץ משפיעה גם על תכונותיה. לדוגמה, חנקן נוסף (N 3) ב-RDX מגביר את הרגישות של האחרון. קבוצת המתיל (CH 3) ב-TNT ובטטריל מבטיחה שחומרי הנפץ האלה לא יתקשרו עם מתכות, בעוד שקבוצת ההידרוקסיל (OH) בחומצה פיקרית היא סיבה לריאותהאינטראקציה של החומר עם מתכות (למעט פח) והופעה של מה שנקרא פיקרטים של מתכת מסוימת, שהם חומרי נפץ הרגישים מאוד לפגיעה וחיכוך.
חומרי נפץ המתקבלים על ידי החלפת מימן במתכת בחומצה הידרוניטרית או פולמינטית גורמים לשבריריות הקיצונית של קשרים תוך מולקולריים, וכתוצאה מכך, לרגישות המיוחדת של חומרים אלה להשפעות חיצוניות מכניות ותרמיות.
לעבודות פיצוץ בחיי היומיום, הסיווג השלישי של חומרי נפץ מאומץ: - על קבילות השימוש בהם בתנאים מסוימים.
על פי סיווג זה, נבדלות שלוש הקבוצות העיקריות הבאות:
1. חומרי נפץ מאושרים לעבודה פתוחה.
2. חומרי נפץ המאושרים לעבודות תת קרקעיות בתנאים בטוחים מפני אפשרות של פיצוץ של רטיבות אש ואבק פחם.
3. חומרי נפץ מאושרים רק לתנאים מסוכנים עקב אפשרות של פיצוץ גז או אבק (חומרי נפץ בטיחותיים).
הקריטריון לשיוך חומר נפץ לקבוצה מסוימת הוא כמות הגזים הרעילים (מזיקים) המשתחררים במהלך הפיצוץ והטמפרטורה של תוצרי הפיצוץ. כן, TNT כי כמות גדולהגזים רעילים שנוצרו במהלך הפיצוץ שלו יכולים לשמש רק בעבודה פתוחה ( בנייה וחציבה), בעוד חומרי נפץ אמוניום חנקתי מותרים הן בעבודה פתוחה והן בעבודות תת קרקעיות בתנאים שאינם מסוכנים מבחינת גז ואבק. לעבודה תת קרקעית, שבה מתאפשרת נוכחות של תערובות גז מתפוצצות ואבק-אוויר, מותרים רק חומרי נפץ עם טמפרטורה נמוכה של מוצרי הפיצוץ.
חומר נפץ הוא תרכובת כימית או תערובת שלה המסוגלת להתפוצץ כתוצאה מהשפעות חיצוניות מסוימות או תהליכים פנימיים, לשחרר חום וליצור גזים מחוממים מאוד.
מכלול התהליכים המתרחש בחומר כזה נקרא פיצוץ.
באופן מסורתי, חומרי נפץ כוללים גם תרכובות ותערובות שאינן מתפוצצות, אלא נשרפות במהירות מסוימת (אבקות הנעה, קומפוזיציות פירוטכניות).
ישנן גם שיטות להשפעה על חומרים שונים המובילים לפיצוץ (למשל לייזר או קשת חשמלית). חומרים כאלה אינם נקראים בדרך כלל "חומרי נפץ".
המורכבות והמגוון של הכימיה והטכנולוגיה הנפיצות, הסתירות הפוליטיות והצבאיות בעולם, והרצון לסווג כל מידע בתחום זה הובילו לניסוחים לא יציבים ומגוונים של מונחים.
חומר נפץ (או תערובת) הוא חומר מוצק או נוזלי (או תערובת של חומרים) המסוגל בעצמו לתגובה כימית, לשחרר גזים בטמפרטורה ובלחץ כזה ובמהירות כזו שהוא גורם נזק לחפצים מסביב. . חומרים פירוטכניים נכללים בקטגוריה זו גם אם אינם פולטים גזים.
חומר פירוטכני (או תערובת) - חומר או תערובת של חומרים שנועדו לייצר השפעה בצורת חום, אש, קול או עשן או שילוב ביניהם.
חומרי נפץ כוללים גם חומרי נפץ בודדים וגם חומרי נפץ המכילים חומר נפץ בודד אחד או יותר, תוספי מתכת ורכיבים אחרים.
המאפיינים החשובים ביותר של חומרי נפץ הם:
מהירות טרנספורמציה נפיצה (מהירות פיצוץ או מהירות שריפה),
לחץ פיצוץ
חום של פיצוץ
הרכב ונפח של מוצרי גז של טרנספורמציה חומר נפץ,
טמפרטורה מקסימלית של מוצרי פיצוץ,
רגישות להשפעות חיצוניות,
קוטר פיצוץ קריטי,
צפיפות פיצוץ קריטית.
במהלך הפיצוץ, פירוק חומרי הנפץ מתרחש כל כך מהר, עד כי תוצרי פירוק גזים בטמפרטורה של כמה אלפי מעלות נדחסים בנפח הקרוב לנפח ההתחלתי של המטען. מתרחבים בחדות, הם הגורם העיקרי העיקרי להשפעה ההרסנית של הפיצוץ.
ישנם 2 סוגי פעולה עיקריים של חומרי נפץ:
פיצוץ (פעולה מקומית),
חומר נפץ גבוה (פעולה כללית).
בריזאנס היא היכולת של חומר נפץ למחוץ ולהרוס חפצים במגע איתו (מתכת, סלעים וכו'). ערך הברק מציין באיזו מהירות נוצרים גזים במהלך פיצוץ. ככל שהבריק של חומר נפץ מסוים גבוה יותר, כך הוא מתאים יותר להעמסת פגזים, מוקשים ופצצות אוויריות. במהלך פיצוץ, חומר נפץ כזה ירסק טוב יותר את פגז הקליע, יעניק לשברים את המהירות הגדולה ביותר ויצור גל הלם חזק יותר. המאפיין הקשור ישירות לבריק הוא מהירות הפיצוץ, כלומר. באיזו מהירות תהליך הפיצוץ מתפשט דרך החומר הנפץ. בריזנס נמדד במילימטרים.
נפיצות גבוהה – כלומר ביצועים של חומר נפץ, יכולת להשמיד ולזרוק חומרים מסביב (אדמה, בטון, לבנים וכו') מאזור הפיצוץ. מאפיין זה נקבע לפי כמות הגזים שנוצרו במהלך הפיצוץ. ככל שנוצרים יותר גזים, כך חומר נפץ נתון יכול לבצע יותר עבודה. נפיצות גבוהה נמדדת בסנטימטרים מעוקבים.
מכאן מתברר למדי כי חומרי נפץ שונים מתאימים למטרות שונות. למשל לעבודות פיצוץ בקרקע (במכרה, בבניית בורות, השמדת פקקי קרח וכו') מתאים יותר חומר נפץ בעל עוצמת הנפץ הגבוהה ביותר וכל חומר נפץ מתאים. להיפך, עבור ציוד פגזים, חומר נפץ גבוה הוא בעיקר בעל ערך, ונפיצות גבוהה לא כל כך חשובה.
חומרי נפץ נמצאים בשימוש נרחב גם בתעשייה עבור פעולות פיצוץ שונות.
צריכה שנתית של חומרי נפץ במדינות מפותחות ייצור תעשייתיאפילו בזמן שלום זה מגיע למאות אלפי טונות.
בזמן מלחמה, צריכת חומרי הנפץ עולה בחדות. כך, במהלך מלחמת העולם הראשונה במדינות הלוחמות הוא הסתכם בכ-5 מיליון טון, ובמלחמת העולם השנייה הוא עלה על 10 מיליון טון. השימוש השנתי בחומרי נפץ בארצות הברית בשנות ה-90 עמד על כ-2 מיליון טון.
בפדרציה הרוסית אסורה מכירה חופשית של חומרי נפץ, חומרי פיצוץ, אבק שריפה, כל סוגי הדלק הרקטי, כמו גם חומרים מיוחדים וציוד מיוחד לייצורם, תיעוד רגולטורי לייצורם והפעלתם.
לחומרי נפץ יש תרכובות כימיות בודדות.
רוב התרכובות הללו הן חומרים המכילים חמצן בעלי התכונה להתחמצן באופן מלא או חלקי בתוך המולקולה ללא גישה לאוויר.
ישנן תרכובות שאינן מכילות חמצן, אך בעלות התכונה להתפוצץ. בדרך כלל יש להם רגישות יתרלהשפעות חיצוניות (חיכוך, פגיעה, חום, אש, ניצוץ, מעבר בין מצבי פאזה, כימיקלים אחרים) והם מסווגים כחומרים בעלי סכנת פיצוץ מוגברת.
ישנן תערובות נפץ המורכבות משני או יותר חומרים שאינם קשורים מבחינה כימית.
תערובות נפץ רבות מורכבות מחומרים בודדים שאין להם תכונות נפץ (חומרי בעירה, חומרי חמצון ותוספים מווסתים). תוספים מווסתים משמשים עבור:
הפחתת הרגישות של חומרי נפץ להשפעות חיצוניות. כדי לעשות זאת, הוסף חומרים שונים - פלגמטיזרים (פרפין, סרזין, שעווה, דיפנילמין וכו')
כדי להגביר את חום הפיצוץ. מוסיפים אבקות מתכת, למשל, אלומיניום, מגנזיום, זירקוניום, בריליום וחומרים מפחיתים אחרים.
לשיפור היציבות במהלך האחסון והשימוש.
כדי להבטיח את המצב הגופני הדרוש.
חומרי נפץ מסווגים לפי מצבם הפיזי:
גזי,
דמוי ג'ל,
הַשׁעָיָה,
אֵמוּלְסִיָה,
מוצק.
בהתאם לסוג הפיצוץ והרגישות להשפעות חיצוניות, כל חומרי הנפץ מחולקים ל-3 קבוצות:
1. ייזום
2. פיצוץ
3. לזרוק
יוזם (ראשי)
ייזום חומרי נפץ נועדו ליזום טרנספורמציות נפץ במטענים של חומרי נפץ אחרים. הם רגישים מאוד ומתפוצצים בקלות מדחפים ראשוניים פשוטים (מכה, חיכוך, דקירות בעוקץ, ניצוץ חשמלי וכו').
חומר נפץ גבוה (משני)
חומרי נפץ גבוהים פחות רגישים להשפעות חיצוניות, והתחלת טרנספורמציות נפץ בהם מתבצעת בעיקר בעזרת ייזום חומרי נפץ.
חומרי נפץ גבוהים משמשים לצייד ראשי נפץ של טילים מסוגים שונים, פגזי ארטילריה של רקטות ותותחים, מוקשים ארטילריים והנדסיים, פצצות מטוסים, טורפדו, מטעני עומק, רימוני יד וכו'.
כמות משמעותיתחומרי נפץ גבוהים משמשים בכרייה (פעולות הפשטה, כרייה), בבנייה (הכנת בורות, הרס סלעים, הרס של מבני בניין מחוסלים), בתעשייה (ריתוך פיצוץ, עיבוד דופק של מתכות וכו').
חומרי נפץ (אבקה ודלק רקטות) משמשים מקורות אנרגיה לזריקת גופות (פגזים, מוקשים, כדורים וכו') או הנעת רקטות. המאפיין הייחודי שלהם הוא היכולת לעבור טרנספורמציה נפיצה בצורה של בעירה מהירה, אך ללא פיצוץ.
קומפוזיציות פירוטכניות משמשות להשגת אפקטים פירוטכניים (אור, עשן, תבערה, קול וכו'). הסוג העיקרי של טרנספורמציות נפץ של קומפוזיציות פירוטכניות הוא בעירה.
חומרי נפץ (אבקה) משמשים בעיקר כמטענים לסוגים שונים של כלי נשק ונועדו להקנות מהירות התחלתית מסוימת לטיל (טורפדו, כדור וכו'). הסוג השולט של השינוי הכימי שלהם הוא בעירה מהירה הנגרמת על ידי אלומת אש מאמצעי הצתה.
קיים גם סיווג חומרי נפץ לפי כיוון השימוש: צבאי ותעשייתי לכרייה (כרייה), לבנייה (סכרים, תעלות, בורות), להרס מבני בנייה, שימוש אנטי-חברתי (טרור, חוליגניזם), בעוד חומרים ותערובות בעבודת יד באיכות נמוכה.
סוגי חומרי נפץ
ישנו מספר עצום של חומרי נפץ, כמו חומר נפץ אמוניום חנקתי, פלסטיט, הקשוגן, מליניט, TNT, דינמיט, אלסטיט וחומרי נפץ רבים אחרים.
1. פלסטיק- חומר נפץ פופולרי מאוד בתקשורת. במיוחד אם צריך להדגיש את הערמומיות המיוחדת של היריב, את הנורא השלכות אפשריותפיצוץ כושל, עקבות ברורה של השירותים המיוחדים, במיוחד הסבל הקשה של האוכלוסייה האזרחית תחת פיצוצים. ברגע שזה לא נקרא - פלסטיט, פלסטיד, חומר נפץ פלסטי, חומר נפץ פלסטי, חומר נפץ פלסטי. קופסת גפרורים אחת של פלסטיד מספיקה כדי לרסק משאית לרסיסים; חומרי הנפץ במארז מספיקים כדי להרוס בניין בן 200 דירות עד היסוד.
פלסטייט הוא חומר נפץ גבוה בעל כוח נורמלי. ל-Plastite יש בערך אותם מאפייני נפץ כמו ל-TNT, וההבדל היחיד שלו הוא קלות השימוש שלו בפעולות פיצוץ. נוחות זו בולטת במיוחד בעת הריסת מבני מתכת, בטון מזוין ובטון.
לדוגמה, מתכת עמידה היטב בפיצוץ. כדי לשבור קרן מתכת, יש צורך לרפד את חתך הרוחב שלה עם חומרי נפץ, וכדי שהיא תתאים הכי חזק שאפשר למתכת. ברור שזה הרבה יותר מהיר וקל לעשות את זה אם יש לך חומר נפץ כמו פלסטלינה בהישג יד, ולא משהו כמו קוביות עץ. פלסטיק קל להצבה כך שיתאים היטב למתכת גם היכן שמסמרות, ברגים, מדפים וכו' מפריעים למיקום ה-TNT.
מאפיינים עיקריים:
1. רגישות: כמעט חסר רגישות לפגיעות, חדירת כדורים, אש, ניצוץ, חיכוך, חשיפה כימית. מתפוצץ באופן אמין מקפסולת נפץ רגילה הטבולה במסת חומרי הנפץ לעומק של לפחות 10 מ"מ.
2. אנרגיה של טרנספורמציה נפיצה - 910 קק"ל/ק"ג.
3. מהירות פיצוץ: 7000 מ'/שנייה.
4. בריזנס: 21 מ"מ.
5. נפיצות גבוהה: 280 סמ"ק.
6. עמידות כימית: אינו מגיב עם חומרים מוצקים (מתכת, עץ, פלסטיק, בטון, לבנים וכו'), אינו מתמוסס במים, אינו היגרוסקופי, אינו משנה את תכונות הנפץ שלו במהלך חימום ממושך או הרטבה במים. בחשיפה ממושכת אוֹר שֶׁמֶשׁמתכהה ומגבירה מעט את רגישותו. כאשר הוא נחשף ללהבה פתוחה, הוא מתלקח ונשרף בלהבה בוהקת ואנרגטית. בוער פנימה חלל מצומצםכמות גדולה יכולה להתפתח לפיצוץ.
7. משך ותנאי מדינת העבודה. משך הזמן אינו מוגבל. שהות ארוכה (20-30 שנים) במים, אדמה או תרמילי תחמושת אינה משנה את תכונות הנפץ.
8. מצב צבירה תקין: חומר דמוי חימר פלסטי. בטמפרטורות מתחת לאפס זה מפחית באופן משמעותי את המשיכות. בטמפרטורות מתחת ל-20 מעלות הוא מתקשה. עם עליית הטמפרטורה, הפלסטיות עולה. ב-+30 מעלות ומעלה הוא מאבד חוזק מכני. ב-+210 מעלות הוא נדלק.
9. צפיפות: 1.44 גרם/ס"מ.
פלסטיט הוא תערובת של הקסוגן וחומרים פלסטיים (קרזין, פרפין וכו').
מראה חיצוניוהעקביות תלויה מאוד בחומרי הפלסטיק המשמשים. זה יכול להיות עקביות החל משחה לחימר צפוף.
חומר פלסטי מסופק לחיילים בצורה של לבנים במשקל 1 ק"ג, עטופים בנייר שעווה חום.
סוגים מסוימים של פלסטליט יכולים להיות ארוזים בצינורות או לייצר בצורה של סרטים. לפלסטיק כזה יש עקביות של גומי. סוגים מסוימים של פלסטייט כוללים תוספים דבקים. לחומר נפץ כזה יש יכולת להיצמד למשטחים.
2. משושה- חומר נפץ השייך לקבוצת חומרי הנפץ בעוצמה גבוהה. צפיפות 1.8 גרם/סמ"ק, נקודת התכה 202 מעלות, נקודת הבזק 215-230 מעלות, רגישות לפגיעה 10 ק"ג. עומס 25 ס"מ, אנרגיית טרנספורמציה נפץ 1290 קק"ל/ק"ג, מהירות פיצוץ 8380 מ'/שנייה, בריק 24 מ"מ, חומר נפץ גבוה 490 סמ"ק
מצב הצבירה הרגיל הוא חומר דק-גבישי, לבן, חסר טעם וריח. לא מסיס במים, לא היגרוסקופי, לא אגרסיבי. אינו מגיב כימית עם מתכות. זה לא לוחץ טוב. כאשר כדור נפגע או יורה, הוא מתפוצץ. נדלק בקלות ונשרף בלהבה לוחשת לבנה ובהירה. בעירה הופכת לפיצוץ (פיצוץ).
IN צורה טהורהמשמש רק לצייד דגימות בודדות של מכסי נפץ. הוא אינו משמש בצורתו הטהורה לפעולות פיצוץ. משמש לייצור תעשייתי של תערובות נפץ. בדרך כלל, תערובות אלה משמשות לצייד סוגים מסוימים של תחמושת. למשל, מכרות ים. לצורך כך מערבבים RDX טהור עם פרפין, צובעים בכתום סודן ולוחצים לצפיפות של 1.66 גרם/סמ"ק. לתערובת מוסיפים אבקת אלומיניום. כל העבודה הזו מתבצעת בתנאים תעשייתיים באמצעות ציוד מיוחד.
השם "הקסוגן" הפך פופולרי בתקשורת לאחר מעשי חבלה בלתי נשכחים במוסקבה ובוולגודונסק, כאשר מספר בתים פוצצו ברצף.
הקשוגן בצורתו הטהורה נמצא בשימוש נדיר ביותר; השימוש בו בצורה זו מסוכן מאוד עבור הפצצים עצמם; הייצור דורש תהליך תעשייתי מבוסס היטב.
3. TNT הוא חומר נפץ בעל כוח נורמלי.
מאפיינים עיקריים:
1. רגישות: לא רגיש לפגיעות, חדירת כדור, אש, ניצוץ, חיכוך, חשיפה כימית. TNT לחוץ ואבקה רגיש מאוד לפיצוץ ומתפוצץ בצורה מהימנה ממכסי נפץ ונתיכים סטנדרטיים.
2. אנרגיה של טרנספורמציה נפיצה - 1010 קק"ל/ק"ג.
3. מהירות פיצוץ: 6900 מ'/שנייה.
4. בריזנס: 19 מ"מ.
5. נפיצות גבוהה: 285 סמ"ק.
6. עמידות כימית: אינו מגיב עם חומרים מוצקים (מתכת, עץ, פלסטיק, בטון, לבנים וכו'), אינו מתמוסס במים, אינו היגרוסקופי, אינו משנה את תכונותיו הנפיצות במהלך חימום ממושך, הרטבה במים, ושינוי מצב צבירה (בצורה מותכת). בחשיפה ממושכת לאור השמש, הוא מתכהה ומגביר מעט את רגישותו. כאשר הוא נחשף ללהבה פתוחה, הוא מתלקח ונשרף בלהבה צהובה ועשן מאוד.
7. משך ותנאי הפעלה: משך הזמן אינו מוגבל (TNT שיוצר בתחילת שנות השלושים עובד בצורה אמינה). שהות ארוכה (60-70 שנים) במים, אדמה או תרמילי תחמושת אינה משנה את תכונות הנפץ.
8. מצב צבירה רגיל: מוצק. הוא משמש באבקה, פתיתים ובצורה מוצקה.
9. צפיפות: 1.66 גרם/ס"מ.
IN תנאים רגילים TNT הוא חומר מוצק. הוא נמס בטמפרטורה של +81 מעלות, ונדלק בטמפרטורה של +310 מעלות.
TNT הוא תוצר של הפעולה של תערובת של חומצות חנקתיות וגופרית על טולואן. הפלט הוא TNT פתיתים (נתזים קטנים בודדים). מ-TNT מתקלף, עיבוד מכני יכול לייצר TNT אבקה, דחוס ו-TNT מותך על ידי חימום.
TNT מצא הכי הרבה יישום רחבבשל הפשטות והנוחות של העיבוד המכני שלו (קל מאוד לבצע מטענים מכל משקל, למלא חללים כלשהם, לחתוך, לקדוח וכו'), עמידות כימית גבוהה ואינרטיות, חסינות להשפעות חיצוניות. זה אומר שהוא מאוד אמין ובטוח לשימוש. יחד עם זאת, יש לו מאפייני נפץ גבוהים.
משתמשים ב-TNT הן בצורה טהורה והן בתערובות עם חומרי נפץ אחרים, ו-TNT אינו נכנס איתם לתגובות כימיות. בתערובת עם הקשוגן, טטריל, PETN, TNT מפחית את הרגישות של האחרון, ובתערובת עם חומרי נפץ אמוניום חנקתי, TNT מגביר את תכונות הנפץ שלהם, מגביר את העמידות הכימית ומפחית את ההיגרוסקופיות.
TNT ברוסיה הוא חומר הנפץ העיקרי למילוי פגזים, טילים, מוקשים מרגמה, פצצות אוויריות, מוקשים הנדסיים ומוקשים. TNT משמש כחומר הנפץ העיקרי בעת ביצוע פעולות פיצוץ בקרקע, פיצוץ מתכת, בטון, לבנים ומבנים נוספים.
ברוסיה, TNT מסופק לפעולות פיצוץ:
1. פתיתים בשקיות נייר קראפט במשקל 50 ק"ג.
2. בצורה דחוסה בקופסאות עץ (דמקה 75, 200, 400 גרם)
בלוקי TNT זמינים בשלושה גדלים:
גדול - בגודל 10x5x5 ס"מ ובמשקל 400 גרם.
קטן - בגודל 10x5x2.5 ס"מ ובמשקל 200 גרם.
חור קידוח - קוטר 3 ס"מ, אורך 7 ס"מ. ובמשקל 75 גרם.
כל הדמקה עטופה בנייר שעווה בצבע אדום, צהוב, אפור או אפור-ירוק. בצד יש את הכיתוב "גוש TNT".
מטעני הריסה במסה הנדרשת עשויים מגושי TNT גדולים וקטנים. קופסה עם קוביות TNT יכולה לשמש גם כמטען הריסה במשקל 25 ק"ג. לשם כך, יש חור במרכז המכסה העליון עבור הפתיל, מכוסה בלוח הניתן להסרה בקלות. הבודק מתחת לחור הזה ממוקם כך ששקע ההצתה שלו ממוקם ממש מתחת לחור במכסה הקופסה. הקופסאות צבועות בירוק ובעלות ידיות עץ או חבל לנשיאה. הקופסאות מסומנות בהתאם.
קוטר המקדח מתאים לקוטר של מקדח סלע רגיל. בלוקים אלו משמשים להרכבת מטעני קידוח בעת שבירת סלעים.
TNT מסופקת גם לחיילי ההנדסה בצורה של מטענים מוכנים במעטפת מתכת עם שקעים עבור סוגים שוניםנתיכים ונתיכים, והתקנים לאבטחה מהירה של מטען לחפץ שנהרס.
חומרי נפץ -מטען חבלה מאולתר.
כנראה שאין כיום מדינה אחת בעולם שאינה מתמודדת עם בעיית השימוש במטעני חבלה מאולתרים. ובכן, מטעני חבלה תוצרת בית (בזמן מסוים הם כונו מכונות תופת) כבר מזמן הפכו לנשק מועדף הן של טרוריסטים בינלאומיים והן של צעירים מטורפים למחצה, המדמיינים שהם נלחמים למען העתיד המזהיר של האנושות המתקדמת כולה. וחפים מפשע רבים נהרגו או נפצעו כתוצאה מפיגועים.
חומרי נפץ הם כימיקלים. רכיבים שונים של חומרי נפץ מיוצרים על ידי תגובות כימיות שונות ויש להם כוחות נפץ שונים וגירויים שונים להצתה, כגון חום, פגיעה או חיכוך. כמובן שניתן לבנות דירוג הולך וגובר של חומרי נפץ לפי משקל המטען. אבל כדאי לדעת שעצם הכפלת המשקל לא אומר הכפלת האפקט הנפיץ.
חומרי נפץ כימיים מגיעים בשתי קטגוריות - הספק נמוך וגבוה (אנחנו מדברים על מהירות ההצתה).
חומרי הנפץ הנפוצים ביותר עם תפוקה נמוכה הם אבקה שחורה (פתוחה ב-1250 גרם), כותנה אקדח וכותנה ניטרו. הם שימשו במקור בארטילריה, להעמסת מוסקטים וכדומה, שכן בתפקיד זה הם חושפים בצורה הטובה ביותר את מאפייניהם. כשהם נדלקים בחלל סגור, הם משחררים גזים שיוצרים לחץ, שלמעשה גורם לאפקט הנפיץ.
חומרי נפץ בעלי הספק גבוה נבדלים באופן משמעותי למדי מחומרי נפץ בעלי עוצמה נמוכה. הראשונים שימשו מלכתחילה כמפוצצים, מכיוון שעם הפיצוץ הם התפרקו ויצרו גלים על-קוליים, אשר עוברים דרך החומר, הרסו את המבנה המולקולרי שלו ושחררו גזים חמים במיוחד. כתוצאה מכך, אירע פיצוץ שהיה חזק יותר באופן לא פרופורציונלי מאשר בעת שימוש בחומרי נפץ בעוצמה נמוכה. תכונה ייחודית נוספת של חומרי נפץ מסוג זה היא בטיחות בטיפול - כדי לגרום להם להתפוצץ, נדרש נפץ חזק.
אבל כדי שפיצוץ יתרחש במעגל, יש להדליק תחילה אש. אתה לא יכול פשוט לגרום לחתיכת פחם להישרף מיד. אתה צריך שרשרת, המורכבת מגיליון נייר פשוט, כדי להדליק תחילה אש, שם אתה צריך לשים עצי הסקה, אשר, בתורו, יכולים להדליק את הפחם.
אותו מעגל נחוץ גם לפיצוץ של חומרי נפץ בעלי הספק גבוה. היוזם יהיה מחסנית נפץ או נפץ המורכב מכמות קטנה של חומר יוזם. לפעמים מיוצרים מפוצצים בשני חלקים - עם חומר נפץ רגיש יותר וזרז. חלקיקי הנפץ המשמשים במפוצצים בדרך כלל אינם גדולים מאפונה בגודלם. ישנם שני סוגים של ניפוצים - פלאש וחשמלי. מפוצצי הבזק פועלים כתוצאה מחומר כימי (הנפץ מורכב מחומרים כימיים שמתלקחים לאחר הפיצוץ) או מכניים (סיכת הירי, כמו ברימון יד או אקדח, פוגע בפרימר, ואז מתרחש פיצוץ).
הפתיל החשמלי מחובר לחומר הנפץ באמצעות חוטי חשמל. הפריקה החשמלית מחממת את חוטי החיבור, והמפוצץ נורה באופן טבעי. מחבלים משתמשים בעיקר במפוצצים חשמליים עבור מטעני הנפץ שלהם, בעוד הצבא מעדיף מפוצצי הבזק.
ישנם מעגלים חשמליים פשוטים, סדרתיים ומקבילים עבור מטעני חבלה מחבלים. מעגלים פשוטים מורכבים ממטען נפץ, מפוצץ חשמלי (לרוב שניים, מכיוון שטרוריסטים בדרך כלל מגדרים את ההימורים שלהם מחשש שמא נפץ אחד לא יעבוד), סוללה או מקור חשמל אחר ומתג שמונע מהמכשיר הולך.
אגב, מחבלים מתים לרוב על ידי סגירת מעגלים של מטעני חבלה בתכשיטים (למשל הטבעות שלהם, שעונים או משהו כזה), והצבת מתג שני בסדרה במעגל בתור נתיך. אם קיימת סבירות גבוהה שהפצצה תתפרק ברחוב, טרוריסטים עשויים בהחלט להוסיף מתג מקביל. עם זאת, למתגים החשמליים המשמשים במעגלי פצצות טרור יש מספר אינסופי של וריאציות והבדלים. אחרי הכל, בסופו של דבר, הם תלויים בדמיון ו יכולות טכניותמאסטרים וגם מהמטרה שנקבעה. זה אומר שפשוט אין טעם לבדוק וללמוד את כל האפשרויות לעומק.
פרק 2
מידע כלליעל חומרי נפץ ו
תרמוכימיה של תהליכים נפיצים
בפעילות כלכלית אנושית אנו נתקלים לא פעם בתופעות נפיצות (פיצוצים).
במובן הרחב של המילה, "פיצוץ" הוא תהליך של טרנספורמציה פיזיקלית וכימית מהירה מאוד של מערכת, המלווה במעבר שלה אנרגיה פוטנציאליתלעבודה מכנית.
דוגמאות לפיצוץ כוללות:
פיצוץ כלי שפועל בלחץ גבוה (דוד קיטור, כלי כימי, מיכל דלק);
פיצוץ של מוליך כאשר הוא מקצר מקור חשמל רב עוצמה;
התנגשות של גופים הנעים במהירויות גבוהות;
פריקת ניצוץ (ברק במהלך סופת רעמים);
הִתפָּרְצוּת;
פיצוץ גרעיני;
פיצוץ של חומרים שונים (גזים, נוזלים, מוצקים).
נלמד פיצוצים של חומרים מיוחדים הנמצאים בשימוש נרחב בפעילות כלכלית לאומית. ליתר דיוק, בתהליך הלימוד נתייחס ל"פיצוץ" כמאפיין העיקרי של החומרים שאנו חוקרים - חומרי נפץ תעשייתיים.
ביחס לחומרי נפץ (בפרט לחומרי נפץ), יש להבין פיצוץ כתהליך של טרנספורמציה כימית מהירה (מיידית) של חומר, שכתוצאה מכך האנרגיה הכימית שלו מומרת לאנרגיה של דחוס ומחומם מאוד. גזים המבצעים עבודה במהלך התפשטותם.
ההגדרה לעיל נותנת שלוש מאפיינים אופייניים של "פיצוץ":
שיעור גבוה של טרנספורמציה כימית;
היווצרות תוצרים גזים של פירוק כימי של חומר - גזים דחוסים ומחוממים מאוד הממלאים את התפקיד של "נוזל עבודה";
תגובה אקסותרמית.
בואו נסתכל על הגורמים הקובעים פיצוץ ביתר פירוט.
אקזותרמיותתגובה היא התנאי החשוב ביותר לפיצוץ. זה מוסבר בעובדה שפיצוץ חומר הנפץ מעורר ממקור חיצוני שיש לו כמות קטנה של אנרגיה. אנרגיה זו מספיקה רק כדי לגרום לתגובת טרנספורמציה נפיצה של מסה קטנה של חומר נפץ הממוקמת בנקודה על קו או מישור ההתחלה. לאחר מכן, תהליך הפיצוץ מתפשט באופן ספונטני ברחבי מסת הנפץ משכבה לשכבה (שכבה אחר שכבה) ונתמך על ידי האנרגיה המשתחררת בשכבה הקודמת. כמות החום המשתחררת קובעת בסופו של דבר לא רק את האפשרות של התפשטות עצמית של תהליך הפיצוץ, אלא גם פעולה שימושית, כלומר, הביצועים של מוצרי פיצוץ, שכן האנרגיה הראשונית של נוזל העבודה (גזים) נקבעת לחלוטין על ידי ההשפעה התרמית של התגובה הכימית של "הפיצוץ".
מהירות גבוהה של התפשטות תגובהטרנספורמציה נפיצה היא שלו תכונה אופיינית. תהליך הפיצוץ של כמה חומרי נפץ מתרחש כל כך מהר, עד שנראה שתגובת הפירוק מתרחשת באופן מיידי. עם זאת, זה לא. למהירות ההתפשטות של פיצוץ חומר נפץ, למרות שהיא גדולה, יש ערך סופי (מהירות ההתפשטות המרבית של פיצוץ חומר נפץ אינה עולה על 9000 מ"ש).
נוכחות של מוצרים גזים דחוסים ומחוממים מאודהוא גם אחד התנאים העיקריים לפיצוץ. מתרחבים בחדות, גזים דחוסים מייצרים זעזוע לסביבה, מעורר בה גל הלם שמבצע את העבודה המתוכננת. לפיכך, הקפיצה (ההבדל) בלחץ בממשק בין חומר הנפץ לסביבה, המתרחשת ברגע הראשוני, היא סימן אופייני מאוד לפיצוץ. אם לא נוצרים תוצרים גזיים במהלך תגובת טרנספורמציה כימית (כלומר אין נוזל עבודה), תהליך התגובה אינו נפיץ, למרות שלתוצרי התגובה עשויה להיות טמפרטורה גבוהה ללא תכונות אחרות, הם אינם יכולים ליצור קפיצת לחץ, ולכן , לא יכול לעשות עבודה.
נחיצות הנוכחות של כל שלושת הגורמים הנחשבים בתופעת הפיצוץ תומחש בכמה דוגמאות.
דוגמה 1 שריפת פחם:
C + O 2 = CO 2 + 420 (kJ).
בזמן הבעירה משתחרר חום (יש אקסותרמיות) ונוצרים גזים (יש נוזל עבודה). עם זאת, תגובת הבעירה איטית. לכן, התהליך אינו נפיץ (אין שיעור גבוה יותר של התמרה כימית).
דוגמה 2 שריפת תרמיט:
2 Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2 Fe +830 (kJ).
התגובה ממשיכה באינטנסיביות רבה ומלווה כמות גדולהחום משוחרר (אנרגיה). עם זאת, תוצרי התגובה המתקבלים (סיגים) אינם מוצרים גזים, אם כי יש להם טמפרטורה גבוהה (כ-3000 מעלות צלזיוס). התגובה אינה פיצוץ (אין נוזל עבודה).
דוגמה 3 טרנספורמציה נפיצה של TNT:
C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 = 2 CO + 1.2 CO 2 + 3.8 C + 0.6 H 2 + 1.6 H 2 O +
1.4N 2 +0.2 NH 3 +905 (kJ).
דוגמה 4 פירוק נפיץ של ניטרוגליצרין:
C 3 H 5 (NO 3) 3 = 3CO 2 +5 H 2 O + 1.5N 2 + Q (kJ).
תגובות אלו נמשכות מהר מאוד, חום משתחרר (התגובות הן אקסותרמיות), והתוצרים הגזים של הפיצוץ, מתרחבים, עובדים. התגובות נפיצות.
יש לזכור כי אין לשקול את הגורמים העיקריים לעיל הקובעים את הפיצוץ בנפרד, אלא בקשר הדוק זה עם זה ועם תנאי התהליך. בתנאים מסוימים, תגובת הפירוק הכימית יכולה להתנהל בצורה רגועה, בעוד שבאחרים היא יכולה להיות נפיצה. דוגמה לכך היא תגובת הבעירה של מתאן:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 892 (kJ).
אם שריפת מתאן מתרחשת במנות קטנות והאינטראקציה שלו עם חמצן אטמוספרי מתרחשת לאורך משטח מגע קבוע, לתגובה יש אופי של בעירה יציבה (יש אקסותרמיות, יש היווצרות גזים, אין מהירות גבוהה של התהליך - אין פיצוץ) . אם מתאן מעורבב מראש עם חמצן בנפח משמעותי ותתחיל בעירה, קצב התגובה יגדל משמעותית והתהליך עלול להפוך לנפיץ.
יש לציין כי המהירות הגבוהה והאופי האקזותרמי של התהליך יוצר רושם שלחומרי נפץ יש מאגר אנרגיה גדול במיוחד. עם זאת, זה לא. כעולה מהנתונים המופיעים בטבלה 2.1, מבחינת תכולת החום (כמות החום המשתחררת בעת פיצוץ של 1 ק"ג של חומר), חלק מהחומרים הדליקים עדיפים בהרבה על חומרי נפץ.
טבלה 2.1 - תכולת חום של כמה חומרים
ההבדל בין תהליך הפיצוץ לתגובות כימיות קונבנציונליות הוא הריכוז הנפחי הגדול יותר של האנרגיה המשתחררת. עבור חומרי נפץ מסוימים, תהליך הפיצוץ מתרחש כל כך מהר, שכל האנרגיה המשתחררת ברגע הראשון מתרכזת כמעט בנפח הראשוני שנכבש על ידי חומר הנפץ. אי אפשר להגיע לריכוז כזה של אנרגיה בתגובות מסוג אחר, למשל, משריפת בנזין במנועי מכוניות.
ריכוזי נפח גדולים של אנרגיה שנוצרו במהלך פיצוץ מובילים להיווצרות זרימות אנרגיה ספציפיות (זרימת אנרגיה ספציפית היא כמות האנרגיה המועברת דרך יחידת שטח ליחידת זמן, מימד ב-W/m 2) בעוצמה גבוהה, מה שקובע מראש יכולת הרס של הפיצוץ.
2.1. סיווג תהליכי פיצוץ
לגורמים הבאים יש השפעה מכרעת על אופי תהליך הפיצוץ והתוצאה הסופית שלו:
אופי חומר הנפץ, כלומר תכונותיו הפיזיקליות-כימיות;
תנאים לעירור תגובה כימית;
התנאים שבהם התגובה מתרחשת.
מה שמשותף בשתי הדוגמאות שנחשבות הוא שהפירוק הכימי לפי מסה (נפח) של TNT מתרחש ברצף משכבה אחת לאחרת. עם זאת, מהירות ההתפשטות של השכבה המגיבה ומנגנון הפירוק של חלקיקי TNT בשכבה המגיבה יהיו שונים לחלוטין בכל מקרה ומקרה. אופי התהליכים המתרחשים בשכבת הנפץ המגיבה קובע בסופו של דבר את קצב התפשטות התגובה. עם זאת, ההצהרה ההפוכה נכונה גם: ניתן להשתמש במהירות ההתפשטות של תגובה כימית כדי לשפוט את המנגנון שלה. נסיבות אלו אפשרו להציב את קצב התגובה של טרנספורמציה חומר נפץ כבסיס לסיווג תהליכי פיצוץ. בהתבסס על מהירות התפשטות התגובה והתלות שלה בתנאים, תהליכי הנפץ מחולקים לסוגים העיקריים הבאים: בעירה, פיצוץ (פיצוץ בפועל) ופיצוץ .
תהליכי בעירההמשך לאט יחסית (מ-10 -3 עד 10 מ"ש), בעוד שקצב הבעירה תלוי באופן משמעותי בלחץ חיצוני. ככל שהלחץ בסביבה גדול יותר, כך קצב השריפה גדול יותר. באוויר הפתוח, הבעירה ממשיכה בשלווה. בנפח מוגבל, תהליך הבעירה מואץ והופך לאנרגטי יותר, מה שמוביל לעלייה מהירה בלחץ של מוצרים גזים. במקרה זה, תוצרי הבעירה הגזים רוכשים את היכולת לייצר עבודת זריקה. בעירה היא סוג אופייני של טרנספורמציה נפיצה של אבק שריפה ודלק רקטות.
הפיצוץ בפועלבהשוואה לבעירה, זוהי צורה שונה מבחינה איכותית של התפשטות תהליך. תכונות ייחודיותהפיצוץ הם: קפיצה חדה בלחץ במקום הפיצוץ, מהירות התפשטות משתנה של התהליך, הנמדדת באלפי מטרים לשנייה ותלויה מעט יחסית בתנאים חיצוניים. אופי הפיצוץ הוא פגיעה חדה של גזים על הסביבה, הגורמת לפיצול ו דפורמציות חמורותחפצים הממוקמים ליד אתר הפיצוץ. תהליך הפיצוץ שונה באופן משמעותי מבעירה באופי ההתפשטות שלו. אם במהלך הבעירה האנרגיה מועברת מהשכבה המגיבה לשכבת הנפץ הסמוכה הלא נרגשת על ידי מוליכות תרמית, דיפוזיה וקרינה, הרי שבזמן פיצוץ האנרגיה מועברת על ידי דחיסת החומר על ידי גל הלם.
הִתְפּוֹצְצוּתמייצג צורה נייחתתהליך פיצוץ. מהירות הפיצוץ במהלך פיצוץ המתרחש בתנאים נתונים אינה משתנה והיא הקבוע החשוב ביותר של חומר נפץ נתון. בתנאי פיצוץ, האפקט ה"הרסני" המרבי של הפיצוץ מושג. מנגנון העירור של תגובת הטרנספורמציה הנפיצה במהלך הפיצוץ זהה לזה של הפיצוץ עצמו, כלומר, העברת האנרגיה משכבה לשכבה מתרחשת בצורה של גל הלם.
הפיצוץ תופס עמדת ביניים בין בעירה לפיצוץ. למרות שמנגנון העברת האנרגיה בזמן פיצוץ זהה לזה של פיצוץ, לא ניתן להזניח את תהליכי העברת האנרגיה בצורה של מוליכות תרמית, קרינה, דיפוזיה ומוסכמה. לכן פיצוץ נחשב לפעמים כלא נייח, המשלב את השילוב של השפעות בעירה, פיצוץ, התפשטות תוצרים גזים ותהליכים פיזיקליים אחרים. עבור אותו חומר נפץ, באותם תנאים, ניתן לסווג את תגובת הטרנספורמציה הנפיצה כבעירה אינטנסיבית (אבק שריפה בקנה אקדח). בתנאים אחרים, תהליך הטרנספורמציה הנפיצה של אותו חומר נפץ מתרחש בצורה של פיצוץ או אפילו פיצוץ (לדוגמה, פיצוץ של אותו אבק שריפה בחור). ולמרות שבמהלך פיצוץ או פיצוץ קיימים תהליכים אופייניים לבעירה, השפעתם על המנגנון הכללי של פירוק נפץ אינה משמעותית.
2.2. סיווג חומרי נפץ
נכון לעכשיו, ידוע על מספר עצום של חומרים כימיים המסוגלים לתגובות פירוק נפץ, מספרם גדל כל הזמן. בהרכבם, בתכונות הפיזיקליות והכימיות שלהם, ביכולתם לעורר בהם תגובות פיצוץ ובתפוצתם, חומרים אלו שונים זה מזה באופן משמעותי. לנוחות לימוד חומרי נפץ, הם משולבים לקבוצות מסוימות לפי סימנים שונים. נתמקד בשלוש תכונות סיווג עיקריות:
לפי הרכב;
בתיאום מראש;
על ידי רגישות לטרנספורמציה נפיצה (נפיצות).
תרכובות כימיות נפיצות הן מערכות כימיות לא יציבות אשר בהשפעת השפעות חיצוניות מסוגלות לבצע טרנספורמציות אקסותרמיות מהירות, וכתוצאה מכך הפסקה מוחלטתקשרים תוך מולקולריים ושילוב מחדש של אטומים חופשיים, יונים, קבוצות אטומים למוצרים יציבים מבחינה תרמודינמית (גזים). רוב חומרי הנפץ בקבוצה זו הם תרכובות אורגניות המכילות חמצן, והן תגובה כימיתפירוק הוא תגובה של חמצון תוך מולקולרי מלא וחלקי. דוגמאות ל-PVVs כאלה כוללות TNT וניטרוגליצרין (כמרכיבים של PVV). עם זאת, ישנן תרכובות נפץ אחרות (עופרת אזיד , Рb(N 3 ) 2 ), שאינו מכיל חמצן, המסוגל לתגובות אקסותרמיות של פירוק כימי במהלך פיצוץ.
תערובות נפץ הן מערכות המורכבות לפחות משני רכיבים שאינם קשורים מבחינה כימית. בדרך כלל, אחד ממרכיבי התערובת הוא חומר עשיר יחסית בחמצן (מחמצן), והרכיב השני הוא חומר דליק שאינו מכיל חמצן כלל, או מכיל אותו בכמויות שאינן מספיקות לחמצון תוך מולקולרי מלא. הראשונים כוללים אבקה שחורה, חומר נפץ אמולסיה, השניים כוללים אמוטול, גרנוליטים וכו'.
יש לציין כי קיימת מה שנקרא קבוצת ביניים של תערובות נפץ:
חומרים מאותו אופי (תרכובות כימיות נפצות) עם תכולה שונה חמצן פעיל(TNT, הקשוגן).
תרכובת כימית נפיצה בחומר מילוי אינרטי (דינמיט).
בכוונהחומרי הנפץ מחולקים לארבע קבוצות עיקריות:
ייזום חומרי נפץ;
חומרי נפץ גבוהים (כולל סוג חומרי הנפץ התעשייתיים);
חומרי נפץ מונעים (אבקה ודלק);
קומפוזיציות פירוטכניות (כולל PVV, אבקה שחורה ומציתים אחרים).
לחומרי נפץ גבוהים יש מאגר גדול של אנרגיה והם פחות רגישים להשפעות של דחפים ראשוניים.
הסוג העיקרי של פירוק כימי של חומרי נפץ ו-BrVVs הוא פיצוץ.
סימן (סוג) אופייני לפירוק כימי של חומרי נפץ מניעים הוא בעירה. עבור קומפוזיציות פירוטכניות, הסוג העיקרי של תגובת טרנספורמציה נפץ היא גם בעירה, אם כי חלקם מסוגלים לתגובת פיצוץ. רוב ההרכבים הפירוטכניים הם תערובות (מכניות) של חומרי בעירה וחומרי חמצון עם מלט שונות ותוספים מיוחדים היוצרים אפקט מסוים.
לפי רגישותחומרי נפץ להמרת חומר נפץ מחולקים ל:
יְסוֹדִי;
מִשׁנִי;
שלישי
הקטגוריה השלישונית כוללת חומרי נפץ בעלי תכונות נפץ חלשות. נציגים אופייניים של חומרי נפץ שלישוניים יכולים להיחשב אמוניום חנקתי ותחליב של מחמצן בדלק (חומרי נפץ תחליב). חומרי נפץ שלישוניים הם כמעט בטוחים לטיפול; קשה מאוד ליזום בהם תגובת פירוק. לעתים קרובות חומרים אלה מסווגים כלא נפיצים. עם זאת, התעלמות מוחלטת מתכונות הנפץ שלהם עלולה להוביל לתוצאות טרגיות. כאשר מערבבים חומרי נפץ שלישוניים עם חומרים דליקים או כאשר מוסיפים חומרי רגישות, עוצמת הנפץ שלהם עולה.
2.3. מידע כללי על פיצוץ, תכונות
פיצוץ חומרי נפץ תעשייתיים
לפי התיאוריה ההידרודינמית, פיצוץ נחשב לתנועה של אזור טרנספורמציה כימי לאורך חומר נפץ, המונע על ידי גל הלם של משרעת קבועה. משרעת ומהירות התנועה של גל ההלם קבועים, שכן ההפסדים הפיזור הנלווים לדחיסת ההלם של החומר מפוצים על ידי התגובה התרמית של הטרנספורמציה של חומר הנפץ. זהו אחד ההבדלים העיקריים בין גל פיצוץ לגל הלם, אשר התפשטותו בחומרים שאינם פעילים כימית מלווה בירידה במהירות ובפרמטרים של הגל (התכווצות).
פיצוץ של חומרי נפץ מוצקים שונים מתרחשת במהירויות שבין 1500 ל-8500 מטר לשנייה.
המאפיין העיקרי של פיצוץ נפץ הוא מהירות הפיצוץ, כלומר מהירות ההתפשטות של גל הפיצוץ לאורך חומר הנפץ. עקב מהירות ההתפשטות המהירה מאוד של גל הפיצוץ לאורך מטען הנפץ, שינויים בפרמטרים שלו [לחץ ( ר), טמפרטורה ( ט), כרך ( V)] בחזית, הגלים מתרחשים בפתאומיות, כמו בגל הלם.
תכנית לשינוי פרמטרים ( P,T,V) במהלך פיצוץ של חומר נפץ מוצק מוצג באיור 2.1.
איור 2.1 - תכנית שינויים בפרמטרים במהלך פיצוץ חומרי נפץ מוצקים
לחץ ( ר) גדל בפתאומיות בקדמת גל ההלם, ואז מתחיל לרדת בהדרגה באזור התגובה הכימית. טֶמפֶּרָטוּרָה טגם גדל בפתאומיות. אבל במידה פחותה מ ר, ולאחר מכן, ככל שהטרנספורמציה הכימית מתמשכת, חומר הנפץ גדל מעט. כרך Vתפוס בחומר הנפץ, עקב הלחץ הגבוה, פוחת ונשאר כמעט ללא שינוי עד לסיום הפיכתו של חומר הנפץ לתוצרי פיצוץ.
תיאוריית הפיצוץ ההידרודינמית (המדען הרוסי V.A. Mikhalson (1890), המדען האנגלי הפיזיקאי D. Chapman, המדען הצרפתי הפיזיקאי E. Jouguet), המבוסס על תיאוריית גלי ההלם (Yu.B. Khariton, Ya.B. Zeldovich, L.D. Landau) , מאפשרת, באמצעות נתונים על חום הטרנספורמציה של חומרי נפץ ועל תכונות תוצרי הפיצוץ (משקל מולקולרי ממוצע, קיבולת חום וכו'), לבסס קשר מתמטי בין מהירות הפיצוץ, מהירות התנועה של הפיצוץ. מוצרים, נפח וטמפרטורה של מוצרי פיצוץ.
כדי לבסס תלות אלו, נעשה שימוש במשוואות מקובלות המבטאות את חוקי שימור החומר, התנע והאנרגיה במהלך המעבר מחומר הנפץ הראשוני לתוצרי הפיצוץ שלו, כמו גם במשוואת ה-Jouguet ומשוואת מצב הפיצוץ. מוצרים, המבטאים את הקשר בין המאפיינים העיקריים של מוצרי הפיצוץ. לפי המשוואה של ז'וג'ה, במהלך תהליך יציב, מהירות הפיצוץ דשווה לסכום מהירות התנועה של תוצרי פיצוץ מאחורי החזית ומהירות הקול עםבמוצרי פיצוץ:
D = +s. (2.1)
עבור תוצרי פיצוץ של "גזים" בעלי לחץ נמוך יחסית, נעשה שימוש במשוואת המצב הידועה של גזים אידיאליים:
PV=RT (2.2)
איפה פ- לחץ,
V –ווליום ספציפי,
ר- קבוע גז,
ט- טמפרטורה.
עבור תוצרי פיצוץ של חומר נפץ מעובה L.D. לנדאו וק.פ. סטניוקוביץ' גזר את משוואת המצב:
PV נ =קונסט , (2.3)
איפה פו V- לחץ ונפח של מוצרי פיצוץ ברגע היווצרותם;
n= 3 - מעריך במשוואת המצב לחומרי נפץ מעובה (אינדקס פוליטרופי) בצפיפות נפץ >1.
מהירות פיצוץ לפי תיאוריה הידרודינמית
, (2.4)
איפה 
- חום של טרנספורמציה נפיצה.
עם זאת, הערכים שהושגו מביטוי זה 
תמיד מוערכים יתר על המידה, אפילו בהתחשב במשתנה, בהתאם לצפיפות הנפץ, ערך " נ" עם זאת, עבור מספר הערכות כדאי להשתמש בתלות כזו ב השקפה כללית:
D = ƒ (עמ' O )
, (2.5)
איפה ע O- צפיפות נפץ.
להערכות משוערות של קצב הפיצוץ של חומר חדש (אם לא ניתן לקבוע זאת בניסוי), ניתן להשתמש ביחס הבא:
, (2.6)
איפה האינדקס" איקס" מתייחס לא ידוע (חומר חדש), ו" זֶה" - להתייחסות עם מהירות פיצוץ ידועה בצפיפויות שוות וערכים קרובים של הפוליטרופ ( נ).
לפיכך, מהירות הפיצוץ תלויה בשלושה מאפיינים עיקריים של חומר נפץ: חום הפיצוץ שלו, צפיפות והרכב תוצרי הפיצוץ (באמצעות " נ"ו" M * »).
התמרה של חומרי נפץ בצורת פיצוץ היא הרצויה ביותר, שכן היא מספקת קצב התמרה כימי משמעותי ויוצר את הלחץ והצפיפות הגבוהים ביותר של תוצרי הפיצוץ. ניתן לקיים הוראה זו בתנאי שניסח יו.ב. חריטון:
, (2.7)
איפה - משך הטרנספורמציה הכימית של חומרי נפץ;
- זמן פיזור של חומר הנפץ הראשוני.
Yu.B Khariton הציג את המושג קוטר קריטי, שערכו הוא אחד המאפיינים החשובים ביותרב.ב. הקשר בין זמן התגובה לזמן הפיזור מאפשר לנו לתת הסבר נכון לנוכחות של קוטר קריטי או מגביל לכל חומר נפץ.
אם ניקח את מהירות הקול במוצרי הפיצוץ דרך " עם", וקוטר המטען דרך "ד",אז ניתן לקבוע בערך את זמן הפיזור של החומר מהביטוי
. (2.8)
בהתחשב בכך התנאי לאפשרות פיצוץ >,
ניתן לרשום 
>,
מאיפה מגיע הקוטר הקריטי, כלומר. הקוטר הקטן ביותר שבו עדיין יכול להתרחש פיצוץ יציב של חומר נפץ יהיה שווה ל:
ד cr =с. (2.9)
מביטוי זה עולה שכל גורם שמגדיל את זמן הפיזור של חומר צריך לתרום לפיצוץ (קליפה, עלייה בקוטר). יהיו גם גורמים שמאיצים את תהליך הטרנספורמציה הכימית של חומרי נפץ בגל פיצוץ (החדרת חומרי נפץ פעילים במיוחד - חזקים ורגישים).
מדידות ניסוי מראות את האופי האסימפטוטי של העלייה במהירות הפיצוץ עם הגדלת קוטר המטען. החל מקוטר הטעינה המרבי ד וכו, עם עלייה נוספת, המהירות כמעט אינה עולה (איור 2.2).
איור 2.2 - תלות במהירות הפיצוץ דעל קוטר טעינה ד ח :
ד ו-מהירות פיצוץ אידיאלית; ד cr- קוטר קריטי; ד וכו- קוטר מקסימלי.
המאפיינים הגיאומטריים הקריטיים של המטען תלויים גם בצפיפות חומר הנפץ ובהומוגניות שלו. עבור חומרי נפץ בודדים, הצפיפות יורדת עם הגדלת הצפיפות. ד cr, עד לאזור הקרוב לצפיפות של גביש בודד, שם, כפי שהראה א.י.א.אפין, ניתן להבחין בעלייה קלה ד cr(למשל עבור TNT).
אם קוטר מטען הנפץ גבוה משמעותית מהקריטי, אזי עלייה בצפיפות הנפץ מובילה לעלייה במהירות הפיצוץ, להגיע לגבול בצפיפות הנפץ המרבית האפשרית.
עבור חומרי נפץ אמוניום חנקתי, הקטרים הקריטיים גדולים יחסית. במטענים נפוצים, השפעת הצפיפות היא כפולה: עלייה בצפיפות מובילה בתחילה לעלייה במהירות הפיצוץ ( ד), ולאחר מכן עם עלייה נוספת בצפיפות, מהירות הפיצוץ מתחילה לרדת והפיצוץ עלול להתפוגג. לכל חומר נפץ אמוניום חנקתי, בהתאם לתנאי השימוש בו, יש צפיפות "קריטית" משלו. קריטית היא הצפיפות המרבית שבה (בתנאים נתונים) עדיין אפשרית פיצוץ יציב של חומר נפץ. עם עלייה קלה בצפיפות ה"מטען" מעל הערך הקריטי, הפיצוץ דועך.
צפיפות קריטית ( ע cr) (נקודות מקסימום על העקומה D= ( O ) ) אינו קבוע של חומר נפץ תעשייתי מסוים, שנקבע על פי ההרכב הכימי שלו. היא משתנה עם השינוי מאפיינים פיזייםחומרי נפץ (גדלי חלקיקים, חלוקה אחידה של חלקיקי הרכיבים במסת החומר), ממדים רוחביים של מטענים, נוכחות ותכונות של מעטפת המטען.
בהתבסס על רעיונות אלה, חומרי נפץ משניים מחולקים לשתי קבוצות גדולות. עבור חומרי נפץ מסוג 1, הכוללים בעיקר חומרי נפץ מונומולקולריים רבי עוצמה (TNT, hexogen וכו'), הקוטר הקריטי של פיצוץ נייח יורד עם הגדלת צפיפות הנפץ. עבור חומרי נפץ מסוג 2, להיפך, הקוטר הקריטי גדל עם ירידה בנקבוביות (הצפיפות הגוברת) של חומר הנפץ. נציגי קבוצה זו הם, למשל, אמוניום חנקתי, אמוניום פרכלורט ומספר חומרי נפץ תעשייתיים מעורבים: ANFO (אמוניום חנקתי + סולר); חומר נפץ אמולסיה וכו'.
עבור חומרי נפץ מסוג 1, מהירות הפיצוץ דמטען גלילי עם קוטר דגדל באופן מונוטוני עם הגדלת הצפיפות Oחומר נפץ. עבור חומרי נפץ מסוג 2, מהירות הפיצוץ תחילה עולה ככל שהנקבוביות חומר הנפץ פוחתת, מגיעה למקסימום, ולאחר מכן יורדת עד שהפיצוץ נפסק בצפיפות הקריטית כביכול. התנהגות תלות לא מונוטונית D= ( O ) לחומרי נפץ מעורבים (תעשייתיים) קשורה סינון קשה של גזים נפיצים, ספיגת אנרגיית גלי פיצוץ על ידי תוספים אינרטיים, טרנספורמציה נפיצה רב-שלבית של רכיבים בודדים, ערבוב לא שלם של תוצרי הפיצוץ של רכיבים ועוד מספר גורמים.
מאמינים שככל שהנקבוביות של חומר נפץ יורדת, מהירות הפיצוץ גדלה תחילה עקב עלייה באנרגיית הפיצוץ הספציפית ש V, כי ד~ 
, ולאחר מכן פוחת מהסיבות שצוינו לעיל.
2.4. מאפיינים עיקריים של חומרי נפץ.
רגישות נפיצה
מאז הופעת חומרי הנפץ, הם הותקנו סכנה גבוההתחת השפעות מכניות ותרמיות (הלם, חיכוך, רטט, חימום). יכולתם של חומרי נפץ להתפוצץ בהשפעות מכניות הוגדרה כרגישות להשפעות מכניות, ויכולתם של חומרי נפץ להתפוצץ בהשפעות תרמיות הוגדרה כרגישות להשפעות תרמיות (דחף תרמי). עוצמת הפגיעה, או, כמו שאומרים, גודל הדחף ההתחלתי המינימלי הנדרש להפעלת תגובת פירוק נפץ, יכולה להיות שונה עבור חומרי נפץ שונים ותלויה ברגישותם לסוג מסוים של דחף.
להעריך את בטיחות הייצור, ההובלה והאחסון של חומרי נפץ תעשייתיים חשיבות רבהרוכשים את רגישותם להשפעות חיצוניות.
ישנם מודלים פיזיים שונים של התרחשות והתפתחות של פיצוץ במקום השפעות חיצוניות(השפעה, חיכוך). בחקר הרגישות לפיצוץ, שני מושגים הפכו נפוצים לגבי הגורמים לפיצוץ בהשפעות מכניות - תרמית ולא תרמית.הכל על הגורמים לפיצוץ עקב השפעה תרמית (חימום) ברור וחד משמעי.
לפי תיאוריה לא תרמית- עירור של פיצוץ נגרם על ידי עיוות של מולקולות והרס של קשרים תוך מולקולריים עקב הפעלת לחצים קריטיים מסוימים של מתחי דחיסה או גזירה אחידים על החומר. בהתאם ל תיאוריה תרמיתכאשר מתרחש פיצוץ, אנרגיית הפעולה המכנית מתפוגגת (מתפוגגת) בצורת חום, מה שמוביל לחימום ולהצתה של חומר הנפץ. ביצירת רעיונות על האופי התרמי של רגישותם של חומרי נפץ, הרעיונות והשיטות של תורת הפיצוץ התרמי, שפותחו על ידי האקדמאים N.N. Semenov, Yu.B. חריטון וי.ב. זלדוביץ, ד"א פרנק-קמנצקי, א.ג. מרז'נוב.
מכיוון שקצב הפירוק התרמי של חומרי נפץ, הקובע את האפשרות של תגובה המתרחשת באמצעות מנגנון הפיצוץ התרמי, הוא פונקציה אקספוננציאלית של הטמפרטורה (חוק ארניוס: k=k O ה - E/RT), אז מתברר מדוע לא הכמות הכוללת של חום מתפזר, אלא התפלגותו על פני נפח חומר הנפץ צריכה למלא תפקיד מכריע בתהליכי התחלת פיצוץ. בהקשר זה, נראה טבעי שהנתיבים השונים דרכם מומרת אנרגיה מכנית לחום אינם שווים זה לזה. רעיונות אלה היו נקודת המוצא ליצירת תיאוריה מקומית-תרמית (מוקדית) של התחלת פיצוץ. (N.A. Kholevo, K.K. Andreev, F.A. Baum וכו').
על פי התיאוריה המוקדית של עירור פיצוץ, אנרגיית הפעולה המכנית אינה מתפזרת באופן אחיד בכל נפח חומר הנפץ, אלא ממוקמת באזורים בודדים, שהם, ככלל, אי-הומוגניות פיזית ומכאנית של חומר הנפץ. הטמפרטורה של אזורים כאלה ("נקודות חמות") גבוהה בהרבה מהטמפרטורה של הגוף ההומוגני שמסביב (חומר).
מהן הסיבות להופעת נקודה חמה במהלך פעולה מכנית על חומר נפץ? ניתן לשקול שחיכוך פנימי הוא המקור העיקרי לחימום של גופים ויסקופלסטיים בעלי מבנה פיזי הומוגני. נקודות חמות בטמפרטורה גבוהה בחומרי נפץ נוזליים תחת השפעות מכניות-הלם קשורות בעיקר לדחיסה אדיאבטית וחימום של גז או אדי נפץ בבועות קטנות הפזורות בכל נפח חומר הנפץ הנוזלי.
מה גודל הנקודות החמות? הגודל המרבי של נקודות חמות העלולות להוביל לפיצוץ נפץ בלחץ מכני הוא 10 -3 - 10 -5 ס"מ, עליית הטמפרטורה הנדרשת בנקודות החמות מגיעה ל-400-600 K ומשך החימום נע בין 10 -4 ל 10 -6 שניות.
ל.ג. בולכוביטינוב הגיע למסקנה שיש גודל מינימליבועה שיכולה להתמוטט באופן אדיאבטי (ללא חילופי חום עם הסביבה). עבור תנאים טיפוסיים של הלם מכני, ערכו הוא כ-10 -2 ס"מ. צילומי סרט של קריסת חלל האוויר מוצגים באיור 2.3
איור 2.3 - שלבים של קריסת בועות במהלך דחיסה
מה קובע את רגישות חומרי הנפץ ואילו גורמים משפיעים על ערכו?
גורמים כאלה כוללים את המצב הפיזי, הטמפרטורה והצפיפות של החומר, כמו גם נוכחות של זיהומים בחומר הנפץ. ככל שהטמפרטורה של חומר נפץ עולה, הרגישות שלו לפגיעה (חיכוך) עולה. עם זאת, עמדה ברורה כזו לא תמיד ברורה בפועל. כהוכחה לכך, ניתנת תמיד דוגמה כאשר מטענים של אמוניום חנקתי בתוספת של מזוט (3%) וחול (5%), שבאמצעם הונחו לוחות פלדה, התפוצצו בעת ירי כדור במצב נורמלי. טמפרטורה, אך לא התפוצץ באותם תנאים עם חימום ראשוני של המטען ל-60 0 S. S. M. Muratov ציין שבדוגמה זו גורם השינוי במצב הפיזי של המטען כאשר הטמפרטורה משתנה, ומה שחשוב במיוחד, התנאים חיכוך בין גבולות בין העצם הנע למטען הנפץ אינם נלקחים בחשבון. השפעת הטמפרטורה מקוזזת לעתים קרובות על ידי גורמים אחרים הקשורים לטמפרטורה.
הגדלת הצפיפות של חומר נפץ מפחיתה בדרך כלל את הרגישות לפגיעות (חיכוך).
ניתן להתאים את הרגישות של חומרי נפץ באופן ספציפי על ידי הכנסת תוספים. כדי להפחית את הרגישות של חומרי נפץ, מכניסים חומרי פלגמה, וכדי להגביר אותם מכניסים חומרי רגישות.
בפועל, לעתים קרובות אתה יכול להיתקל בתוספים רגישים כאלה - חול, חלקיקי סלע קטנים, שבבי מתכת, חלקיקי זכוכית.
TNT, שבצורתו הטהורה מייצרת 4-12% פיצוצים בבדיקת רגישות לפגיעות, נותנת 29% פיצוצים כאשר מוסיפים לו 0.25% חול ו-100% פיצוצים בהכנסת חול 5%. השפעת הרגישות של זיהומים מוסברת על ידי העובדה שהכללת חומרים מוצקים בחומרי נפץ תורמת לריכוז האנרגיה על חלקיקים מוצקים וקצוותיהם החדים בעת הפגיעה ומקלה על התנאים ליצירת "נקודות חמות" מקומיות.
חומרים בעלי קשיות נמוכה מהקשיות של חלקיקי נפץ מרככים את הפגיעה, יוצרים אפשרות לתנועה חופשית של חלקיקי נפץ ובכך מפחיתים את הסבירות לריכוז אנרגיה ב"נקודות" בודדות. חומרים נמסים נמוכים, נוזלים שמנים בעלי יכולת עטיפה טובה ויכולות חום גבוהות משמשים בדרך כלל כפלגמטיים: פרפין, קרזין, ג'לי נפט, שמנים שונים. מים הם גם פלגמטיזר לחומרי נפץ.
2.5. הערכה מעשית של רגישות נפץ
להערכה מעשית (קביעה) של פרמטרי רגישות, קיימות שיטות שונות.
2.5.1. רגישות של חומרי נפץ לתרמיות
השפעה (אימפולס)
הטמפרטורה המינימלית שבה, לאורך פרק זמן מוגדר קונבנציונלי, קלט החום הופך להיות גדול יותר מהסרת החום והתגובה הכימית, עקב האצה עצמית, מקבלת אופי של טרנספורמציה נפיצה, נקראת נקודת הבזק.
נקודת ההבזק תלויה בתנאי בדיקת הנפץ - גודל המדגם, עיצוב המכשיר וקצב החימום, לכן יש להסדיר בקפדנות את תנאי הבדיקה.
פרק הזמן מתחילת החימום בטמפרטורה נתונה ועד להתרחשות ההתפרצות נקרא תקופת השהיית הבזק.
השהיית הבזק קצר יותר, ככל שהטמפרטורה אליה נחשף החומר גבוהה יותר.
לקביעת נקודת ההבזק, המאפיינת את רגישותו של חומר נפץ לחום, השתמשו במכשיר "לקביעת נקודת ההבזק" (דגימה של חומר הנפץ היא 0.05 גרם, הטמפרטורה המינימלית שבה מתרחש הבזק 5 דקות לאחר הנחת חומר הנפץ. באמבטיה מחוממת).
נקודת ההבזק מיועדת
הרגישות של חומרי נפץ לחימום מאופיינת בצורה מלאה יותר על ידי עקומה המראה את התלות
T av = ƒ(τ ass).
ובתוך
איור 2.4 - תלות של זמן השהיית הבזק (τ מוגדר) בטמפרטורת החימום ( O עם) - לוח זמנים " א", וגם התלות בצורה לוגריתמית (קואורדינטות Arrhenius) lgτ תַחַת - ƒ(1/T, K)- לוח זמנים " V».
2.5.2. רגישות לאש
(דְלִיקוּת)
חומרי נפץ תעשייתיים נבדקים לגבי רגישות לקרן האש של כבל אש. לשם כך, 1 גרם של PVV ממוקם במבחנה המותקנת על מעמד. קצה ה-OSHA מוחדר למבחנה כך שהוא נמצא במרחק של 1 ס"מ מחומר הנפץ. כאשר החוט נשרף, אלומת הלהבה, הפועלת על חומר הנפץ, עלולה לגרום להתלקחותו. בפעולות פיצוץ משתמשים רק באותם חומרי נפץ שאינם נותנים הבזק אחד או פיצוץ ב-6 הגדרות מקבילות. חומרי נפץ שאינם עומדים במבחן כזה, כמו אבק שריפה, משמשים בפעולות פיצוץ רק במקרים חריגים.
בגרסה אחרת של הבדיקה נקבע המרחק המרבי בו עדיין מתלקח חומר הנפץ.
חומרים נפיצים הם כבר מזמן חלק מחיי האדם. מאמר זה יספר לכם מה הם, היכן הם משמשים ומהם הכללים לאחסוןם.
קצת היסטוריה
מאז ומתמיד ניסה האדם ליצור חומרים שתחת השפעה חיצונית מסוימת יגרמו לפיצוץ. מטבע הדברים, זה לא נעשה למטרות שלום. ואחד מחומרי הנפץ הראשונים הידועים ביותר היה השריפה היוונית האגדית, שהמתכון שלה עדיין לא ידוע בדיוק. לאחר מכן נוצר אבק שריפה בסין בסביבות המאה ה-7, אשר, להיפך, שימש לראשונה למטרות בידור בפירוטכניקה, ורק לאחר מכן הותאם לצרכים צבאיים.
במשך כמה מאות שנים, התבססה הדעה כי אבק שריפה הוא היחיד אדם מוכרחומר נפץ. רק בסוף המאה ה-18 התגלה כסוף כסף, הידוע בשם יוצא הדופן "כסף נפץ". ובכן, לאחר הגילוי הזה, הופיעה חומצה פיקרית, "כספית פולמינאט", פירוקסילין, ניטרוגליצרין, TNT, הקשוגן וכן הלאה.
מושג וסיווג
במילים פשוטות בשפה פשוטה, חומרים נפיצים הם חומרים מיוחדים או תערובות שלהם שיכולים להתפוצץ בתנאים מסוימים. תנאים אלה עשויים לכלול טמפרטורה או לחץ מוגבר, הלם, הלם, צלילים בתדרים ספציפיים, כמו גם תאורה חזקה או אפילו מגע קל.
למשל, אצטילן נחשב לאחד מחומרי הנפץ המפורסמים והנפוצים ביותר. זהו גז חסר צבע, שהוא גם חסר ריח בצורתו הטהורה והוא קל יותר מאוויר. אצטילן המשמש בייצור מאופיין בריח חריף, הנמסר לו על ידי זיהומים. זה הפך נפוץ בריתוך גז וחיתוך מתכת. אצטילן יכול להתפוצץ בטמפרטורות מעל 500 מעלות צלזיוס או במגע ממושך עם נחושת, כמו גם כסף בעת פגיעה.
כרגע ידוע על הרבה חומרים נפיצים. הם מסווגים לפי קריטריונים רבים: הרכב, מצב פיזי, תכונות נפץ, תחומי יישום, מידת הסכנה.
לפי כיוון היישום, חומרי נפץ יכולים להיות:
- תעשייתי (בשימוש בתעשיות רבות: מכרייה ועד עיבוד חומרים);
- נִסיוֹנִי;
- צבאי;
- מטרה מיוחדת;
- שימוש אנטי-חברתי (לעיתים קרובות זה כולל תערובות תוצרת בית וחומרים המשמשים למטרות טרור וחוליגנים).
רמת הסכנה
כמו כן, כדוגמה, נוכל לשקול חומרים נפיצים לפי מידת הסכנה שלהם. גזים על בסיס פחמימנים באים במקום הראשון. חומרים אלו מועדים להתפוצצות אקראית. אלה כוללים כלור, אמוניה, פריאון וכן הלאה. על פי הסטטיסטיקה, כמעט שליש מהאירועים שבהם חומרים נפיצים הם השחקנים העיקריים קשורים לגזים מבוססי פחמימנים.
לאחר מכן מגיע המימן, שבתנאים מסוימים (למשל, בשילוב עם אוויר ביחס של 2:5) הופך לנפיץ ביותר. ובכן, מסיימים את שלושת המקומות הראשונים במונחים של מידת הסכנה, כמה נוזלים המועדים להתלקחות. קודם כל, מדובר באדים ממזוט, סולר ובנזין.
חומרי נפץ בלחימה
חומרי נפץ משמשים בכל מקום בענייני צבא. ישנם שני סוגים של פיצוץ: בעירה ופיצוץ. בשל העובדה שאבק שריפה בוער, כאשר הוא מתפוצץ בחלל מצומצם, לא מתרחש הרס תא המחסנית, אלא היווצרות גזים ופליטת כדור או קליע מהקנה. TNT, hexogen או אמוניל פשוט מתפוצצים ויוצרים גל פיצוץ, הלחץ עולה בחדות. אבל כדי שתהליך הפיצוץ יתרחש, יש צורך בהשפעה חיצונית, שיכולה להיות:
- מכני (השפעה או חיכוך);
- תרמית (להבה);
- כימי (תגובה של חומר נפץ עם חומר אחר);
- פיצוץ (פיצוץ של חומר נפץ אחד מתרחש ליד אחר).
בהתבסס על הנקודה האחרונה, מתברר שניתן להבחין בין שני סוגים גדולים של חומרי נפץ: מרוכבים ואינדיווידואלים. הראשונים מורכבים בעיקר משני חומרים או יותר שאינם קשורים זה לזה מבחינה כימית. זה קורה כי בנפרד רכיבים כאלה אינם מסוגלים לפוצץ ויכולים להפגין תכונה זו רק כאשר הם במגע זה עם זה.
כמו כן, בנוסף למרכיבים העיקריים, הרכב של חומר נפץ מורכב עשוי להכיל זיהומים שונים. מטרתם גם רחבה מאוד: התאמת רגישות או נפיצות גבוהה, החלשת מאפייני נפץ או חיזוקם. מאז ב לָאַחֲרוֹנָהככל שהטרור העולמי מתפשט יותר ויותר בעזרת זיהומים, ניתן היה לזהות היכן נוצר חומר נפץ ולמצוא אותו בעזרת כלבי רחרח.
עם אלה בודדים, הכל ברור: לפעמים הם אפילו לא צריכים חמצן לתפוקה תרמית חיובית.
זוהר ונפיצות גבוהה
בדרך כלל, על מנת להבין את כוחו וחוזקו של חומר נפץ, יש צורך בהבנה של מאפיינים כגון זוהר ונפיצות גבוהה. הראשון פירושו היכולת להרוס חפצים מסביב. ככל שהבריסנס (שאגב, נמדד במילימטרים) גבוה יותר, כך החומר מתאים יותר כמילוי לפצצה אווירית או לטיל. חומרי נפץ גבוהים ייצרו גל הלם חזק ויעניקו מהירות גבוהה יותר לשברים מעופפים.
חומר נפץ גבוה פירושה היכולת לזרוק חומרים מסביב. הוא נמדד בסנטימטר מעוקב. חומרי נפץ גבוהים משמשים לעתים קרובות כאשר עובדים עם אדמה.
אמצעי בטיחות בעבודה עם חומרים נפיצים
רשימת הפציעות שאדם יכול לקבל עקב תאונות שבהן מעורבים חומרי נפץ היא מאוד מאוד נרחבת: כוויות תרמיות וכימיות, זעזוע מוח, הלם עצבי ממכה, פציעות משברי זכוכית או מכלי מתכת שהכילו חומרים נפיצים, פגיעה בעור התוף. לכן, לאמצעי זהירות בעת עבודה עם חומרים נפיצים יש מאפיינים משלהם. למשל, בעבודה איתם יש צורך במסך בטיחות העשוי מזכוכית אורגנית עבה או מחומר עמיד אחר. כמו כן, מי שעובד ישירות עם חומרים נפיצים חייב לחבוש מסכת מגן או אפילו קסדה, כפפות וסינר מחומר עמיד.
לאחסון חומרים נפיצים יש גם מאפיינים משלו. לדוגמה, לאחסון הבלתי חוקי שלהם יש השלכות בצורה של אחריות, על פי הקוד הפלילי של הפדרציה הרוסית. יש למנוע זיהום של חומרי נפץ מאוחסנים באבק. מיכלים המכילים אותם חייבים להיות סגורים היטב כדי למנוע כניסת אדים סביבה. דוגמה לכך היא חומרי נפץ רעילים, שהאדים שלהם יכולים לגרום לשניהם כְּאֵב רֹאשׁוסחרחורת ושיתוק. חומרי נפץ דליקים מאוחסנים במחסנים מבודדים בעלי קירות חסיני אש. מקומות בהם נמצאים כימיקלים נפיצים חייבים להיות מצוידים בציוד כיבוי אש.
אֶפִּילוֹג
אז, חומרי נפץ יכולים להיות גם עוזר נאמן לאדם וגם לאויב אם הם מטופלים ומאוחסנים בצורה לא נכונה. לכן, יש צורך לעקוב אחר כללי הבטיחות מקרוב ככל האפשר, וגם לא לנסות להעמיד פנים שהוא פירוטכני צעיר ולהכין חומרי נפץ תוצרת בית.
חומרי נפץ. 1.1 מידע כללי על חומרי נפץ
1.1 מידע כללי על חומרי נפץ
חומרי נפץ הם תרכובות בודדות או תערובות המסוגלות לבצע טרנספורמציה כימית (פיצוץ) מהירה ומתפשטת תוך היווצרות כמויות גדולות של גזים וחום. חומרי נפץ יכולים להיות מוצקים, נוזליים וגזים.
פיצוץ מאופיין ב:
מהירות גבוהה של טרנספורמציה כימית (עד 8-9 קמ"ש);
אקסותרמיות של התגובה (כ-4180-7520 קילו-ג'יי/ק"ג);
היווצרות כמות גדולה של מוצרים גזים (300-1000 ליטר/ק"ג);
התפשטות עצמית של התגובה.
אי מילוי לפחות אחד מהתנאים שצוינו אינו כולל התרחשות של פיצוץ.
היווצרותם המהירה של כמויות גדולות של גזים וחימום האחרונים עקב חום התגובות לטמפרטורות גבוהות גורמים להתפתחות פתאומית של לחצים גבוהים באתר הפיצוץ. האנרגיה של תוצרי הגזים הדחוסים של הפיצוץ היא המקור עבודה מכניתעבור סוגים שונים של שימוש בחומרי נפץ. בניגוד לשריפה של דלקים קונבנציונליים, תגובת הפיצוץ של חומרי נפץ מתרחשת ללא השתתפות חמצן אטמוספרי ובשל המהירות הגבוהה של התהליך, מאפשרת להשיג כוח עצום בנפח קטן.
לפיכך, בעירה של 1 ק"ג פחם נדרשת כ-11 מ"ק אוויר, ומשתחררים כ-33,440 קילו-ג'יי. הבעירה (התפוצצות) של 1 ק"ג של הקשוגן, התופסת נפח של 0.65 ליטר, מתרחשת תוך 0.00001 שניות ומלווה בשחרור של 5680 קילו-ג'יי, המקביל להספק של 500 מיליון קילוואט.
טרנספורמציה כימית זו נקראת טרנספורמציה נפיצה (פיצוץ). תמיד יש בו שני שלבים:
הראשון הוא הפיכת אנרגיה כימית סמויה לאנרגיה גז דחוס;
השני הוא הרחבת המוצרים הגזים המתקבלים, שעושים את העבודה.
בהתבסס על מנגנון ההתפשטות ומהירות התגובה הכימית, מבחינים בשני סוגים של טרנספורמציות נפץ: בעירה ופיצוץ (פיצוץ).
שְׂרֵפָה- תהליך איטי יחסית. חום מועבר משכבה מחוממת יותר לעומק לשכבה פחות מחוממת על ידי מוליכות תרמית. קצב השריפה תלוי בתנאים שבהם מתרחשת התגובה הכימית. לדוגמה, ככל שהלחץ עולה, קצב השריפה עולה. במקרים מסוימים, בעירה יכולה להפוך לפיצוץ.
הִתְפּוֹצְצוּת– תהליך חולף המתרחש במהירות של עד
9 קמ"ש. האנרגיה במהלך פיצוץ מועברת על ידי גל ההלם שנוצר - אזור של חומר דחוס מאוד (גל דחיסה).
ניתן לייצג את מנגנון הפיצוץ באופן הבא. טרנספורמציה נפיצה הנרגשת בשכבה הראשונה של חומר נפץ על ידי סוכן זר דוחסת בחדות את השכבה השנייה (האחריה), כלומר היא יוצרת בה גל הלם. האחרון גורם לטרנספורמציה נפיצה בשכבה זו. ואז גל ההלם מגיע לשכבה השלישית ומעורר בה גם טרנספורמציות נפיצות, ואז הרביעי וכו'. בתהליך ההתפשטות יורדת אנרגיית גל ההלם, הדבר מתבטא בירידה בכוח הדחיסה משכבה לשכבה. כאשר הדחיסה אינה מספקת, הפיצוץ יהפוך לבעירה. עם זאת, ייתכן גם מקרה אחר. האנרגיה המשתחררת כתוצאה מהטרנספורמציה הנפיצה בשכבה הבאה מספיקה כדי לפצות על אובדן האנרגיה בגל ההלם בעת מעבר בשכבה זו. במקרה זה, הפיצוץ הופך לפיצוץ.
הִתְפּוֹצְצוּת – מקרה מיוחדפיצוץ המתרחש במהירות קבועה (מהירות התפשטות גלי ההלם) עבור חומר נתון. הפיצוץ אינו תלוי בתנאים חיצוניים, ומהירות ההתפשטות שלו היא פרמטר חשוב של חומר הנפץ. סוג הטרנספורמציה הנפיצה של חומר נפץ נתון תלוי בתכונות החומר ובתנאים חיצוניים. כך למשל, החומר הנפיץ TNT נשרף בתנאים רגילים, אך אם הוא נמצא בנפח סגור, הבעירה עלולה להפוך לפיצוץ ולפיצוץ. אבק שריפה בוער באוויר הפתוח, אבל אם אתה מצית אבק שריפה, הוא עלול להתפוצץ. לכן, ללא קשר למטרת חומרי הנפץ ורגישותם לדחפים שונים, יש לטפל בהם בזהירות תוך עמידה חובה בדרישות הבטיחות.
