CC BY
123
A. И. Хацринов, Р. Ф. Гатина, А. П. Павлов,
B. П. Афанасьев, Г. Л. Аладжева, Ю. С. Зиятдинова
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ ПИРОКСИЛИНОВОГО ПОРОХА 4/1 МПК
МОДИФИЦИРОВАННОГО КАТАЛИЗАТОРАМИ СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ
Ключевые слова: пироксилиновый порох, катализатор, безопасность, склонность перехода горения в детонацию (СПГД).
Исследование характеристик технологической и эксплуатационной безопасности пироксилинового пороха 4/1 МПК модифицированного катализаторами скорости горения.
Keywords: pyroxylin powder, catalyst, safety, tendency of transition of combustion to detonation
(TTCD).
Research of characteristics of technological and operational safety pyroxylin gunpowder 4/1МPK modified by catalysts of speed of burning.
Пироксилиновые пороха находят широкое применение в качестве зарядов к минометам в стрелковых системах и системах ближнего боя.
Для выполнения современных технических требований для указанных систем необходимы пироксилиновые пороха с высокой скоростью горения и устойчиво горящих при низких давлениях (до 50-100 атм). Эта задача решается за счёт введения в состав порохов катализаторов и модификаторов горения [1].
Однако, известно, что ввод в состав взрывчатых веществ и порохов различных примесей и добавок с высокой температурой плавления и более твёрдых, чем взрывчатые вещества и пороха, может привести к увеличению их чувствительности к механическим воздействиям и повышению опасности их производства и эксплуатации. В процессе производства на различных фазах производства пороха и его полуфабрикат может подвергаться различным видам механического воздействия: удару, а также трению (самого различного характера, как ударного, так и не ударного) [2].
Поэтому, для рекомендации того или иного пороха в производство, необходимо его всестороннее исследование.
В настоящей работе исследовался пироксилиновый порох 4/1 МПК с комбинированным катализатором (до 5%), состоящим из соединений свинца и меди, сажи и оксида железа. Изучались его взрывчатые характеристики (детонационная способность, склонность перехода горения в детонацию, электростатические характеристики и др., а также его чувствительность к механическим воздействиям (удару, трению при ударном сдвиге) по существующим ГОСТ, ОСТ и методикам для взрывчатых веществ и порохов.
Испытания пороха 4/1 МПК на чувствительность к удару проводились в соответствии с ГОСТ 4545-88 на копре Каста в результате которых установлено, что нижний предел чувствительности в приборе №2 к удару груза весом 2 кг составляет 200 мм.
Испытания пороха 4/1 МПК на чувствительность к трению при ударном сдвиге проводились в соответствии с ГОСТ РВ 50874-96 на маятниковом приборе К-44-Ш в результате которых установлено, что максимальное давление прижатия навески продукта (нижний предел чувствительности), при котором не наблюдается «взрывов» в 25 последовательных испытаниях составляет 847 кгс/см (83 МПа).
Электростатические характеристики: удельное объёмное электрическое сопротивление (ру) определялось в соответствии с ГОСТ 6433.2-71 с применением специальной электродной сборки; минимальная энергия зажигания (\Мтт) определялась на установке измерения энергии зажигания (УИЭЗ) по методике, разработанной ФКП «ГосНИИХП».
Установлено, что удельное объёмное электрическое сопротивление пороха 4/1 МПК составляет 2,5-1011 Ом-м. Температура при испытании составила 19°С, относительная влажность - 59%.
В соответствии с испытаниями на установке (УИЭЗ) определено, что минимальная энергия зажигания пороха 4/1 МПК более 0,367 Дж. Согласно Правил защиты от статического электричества «ПЗСЭ» п.2.5 порох 4/1 МПК относится к 5-ой группе чувствительности к электрическому разряду.
Испытания по определению детонационной способности проводились на полигоне ФКП «ГосНИИХП», в результате которых установлено, что порох 4/1 МПК устойчиво детонирует от одного электродетонатора ЭД-8Ж в стальной оболочке диаметром 40мм, толщиной стенки 4 мм. Определено также, что критический диаметр детонации в стальной оболочке для пороха 4/1 МПК находится в интервале 30мм <<3ф<40мм, т.е. практически близко к штатному пороху ВУопыл. Представленный на рис.1 фрагмент картонной оболочки диаметром 40 мм подтверждает отсутсвие детонации в малопрочных оболочках.
Рис. 1 - Фрагмент картонной оболочки заряда диаметром 40 мм после испытаний по определению критического диаметра детонации пороха 4/1 МПК (8,5х11,5)
Испытания по определению склонности горения пороха 4/1 МПК во взрыв и детонацию были проведены в соответствии с «Методикой определения безопасной загрузки технологической аппаратуры, исключающей переход горения пироксилиновых порохов в детонацию (по толщине преддетонационного слоя)». Определялись критические и безопасные насыпные слои в стальных моделях аппаратов диаметрами 100 мм и 300 мм, дли-
ной 1000 мм (толщиной стенки 4,0 и 2,5 мм соответственно). Воспламенение продукта проводилось нитью накаливания (нихромовая спираль) с донной части моделей (к одному из торцов моделей приварено дно толщиной 2,5 мм)
Путем последовательных приближений определялась наименьшая высота насыпного слоя пороха Нкр., при которой происходит переход горения во взрыв или детонацию, а также, наибольшая высота слоя пороха Нбез., при которой происходит выгорание продукта.
На рис. 2 и 3 показаны вид модели аппарата 100 мм до и после испытаний на СПІД пороха 4/1 МПК.
Рис. 2 - Вид модели аппарата 100 мм до СПГД пороха 4/1 МПК (9х11,5)
Рис. 3 - Вид модели аппарата 100 мм после СПГД пороха 4/1 МПК (8,5х11,5)
Результаты испытаний представлены в таблице 1, в которой переход горения во взрыв или детонацию обозначен знаком (+), выгорание - (-)
Для сравнения в таблице 1 приведены данные для штатного серого пороха, опылённого графитом - ВУопыл.
В таблице 2 приведены величины критических и безопасных насыпных слоёв пороха 4/1 МПК в моделях аппаратов диаметрами 100 мм и 300 мм в сравнении с порохом ВУопыл.
Результаты таблицы 2 показывают, что критические и безопасные насыпные слои пороха 4/1 МПК находятся на уровне штатного пороха ВУопыл., т.е. эти две марки пороха обладают одинаковой склонностью горения к переходу во взрыв и детонацию.
Таблица 1 - Сравнительные характеристики насыпных слоев для порохов 4/1 МПК и
ВУ опыл
Марка пороха Диаметр Насыпной слой пороха, мм
модели, мм Результат: взрыв(+), выгорание(-)
100 200 300 250
4/1 МПК (-) (+) (+)
300 350 300 250
(+) (+) (-)
100 200 270
ВУопыл (-) (+)
300 250 300
(-) (+)
Таблица 2 - Сравнительные еличины критических и безопасных слоев для порохов 4/1 МПК и ВУопыл в моделях аппаратов диаметрами 100 мм и 300 мм
Марка пороха Безопасный слой, Нбез., мм Критический слой, Нкр., мм
0 100 0 300 0 100 0 300
4/1 МПК 200 250 250 300
ВУопыл 200 250 270 300
Испытание упакованного пороха 4/1 МПК на падение с высоты 12 метров (серия и тип испытаний-4(с)) проводились согласно «Рекомендациям по перевозке опасных грузов. Руководство по испытаниям и критериям. ООН, Нью-Йорк и Женева, 2003 г.» [3].
Испытание на падение с высоты 12 метров проводились с целью определения способности упакованного пороха выдерживать удар при свободном падении на мощное основание (металлическая плита установленная на ж/б основание), не приводя к опасности значительного пожара или взрыва. Данное испытание не предназначено для оценки способности упаковки выдерживать удар.
В результате испытания установлено, что воспламенения или взрыва пороха в упаковке при падении с высоты 12 метров не произошло.
На рис. 4 показаны вид упаковки с порохом 4/1 МПК после испытания.
Рис. 4 - Вид упаковки с порохом 4/1 МПК после испытания на сброс с 12 метровой высоты на металлический лист с ж/б основанием (9х11,5)
Выводы
1. Восприимчивость к детонационному импульсу, критический диаметр, критические и безопасные насыпные слои пороха 4/1 МПК находятся на уровне штатного пороха
ВУопыл.
2. При сбросе пороха 4/1 МПК упакованного в штатную упаковку (оцинкованный короб, вложенный в деревянный ящик) с высоты 12 метров на мощное основание (металлический бронелист, установленный на ж/б плиту) загорания или взрыва не наблюдалось.
Литература
1. Жуков, Б.П. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь.
/ Б.П. Жуков - М.: Просвящение, 1999. - 264 с.
2. Горст, А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. / А.Г. Горст. - М.: Машиностроение, 1999. - 387 с.
3. Рекомендациям по перевозке опасных грузов. Руководство по испытаниям и критериям. ООН, Нью-Йорк и Женева, 2003 - 478 с.
© А. И. Хацринов - д-р техн. наук, проф., зам. директора по НИОКР ФКП «ГосНИИХП», зав. каф. технологии неорганических веществ и материалов КГТУ; Р. Ф. Гатина - д-р хим. наук, проф., дир. ФКП «ГосНИИХП»; А. П. Павлов - канд. техн. наук, нач. лаб. №190-3 ФКП «ГосНИИХП»; В. П. Афанасьев - инж.-технолог I кат лаб. №190-3 ФКП «ГосНИИХП»; Г. Л. Аладжева - канд. техн. наук, доц., ФКП «ГосНИИХП; Ю. С. Зиятдинова - инж.-технолог I кат ФКП «ГосНИИХП, gniihp@bancorp.ru.
