ДЕЩО ПРО ВИБУХОВИХ ВЕЩЕСТВАХ.
Вибухові речовини (ВВ), хімічні сполуки або суміші речовин, здатні до швидкої хімічної реакції, що супроводжується виділенням великої кількості тепла і утворенням газів. Ця реакція, виникнувши в будь-якій точці в результаті нагрівання, удару, тертя, вибуху іншого ВВ або іншого зовнішнього впливу, поширюється по заряду за рахунок передачі енергії від шару до шару за допомогою процесів тепло- і масопереносу (горіння) або ударної хвилі ( детонація). Швидкість горіння різних ВВ коливається від часток мм / сек до десятків і сотень м / сек, швидкість детонації може перевищувати 9 км / сек.
Вибуховими можуть бути конденсовані (тверді і рідкі) речовини, гази, а також суспензії часток твердих або рідких речовин в газах. У вибуховій техніці застосовуються конденсовані і водонаповнені ВВ, перевага яких полягає в значній концентрації енергії в одиниці об'єму. У поєднанні з великою швидкістю процесу це дозволяє отримувати при вибуху величезні потужності. Так, по заряду з 1 кг гексогену, об'єм якого 0,6 л, а теплота вибуху 5,4 Мдж (1300 ккал), детонація може пройти за 10 мксек (10 -5 сек), що відповідає потужності 500 млн. Квт (в десятки разів більше, ніж потужність найбільшої електростанції). Реакція при детонації йде так швидко, що газоподібні продукти з температурою кілька тисяч градусів виявляються стислими в обсязі, близькому до вихідного обсягу заряду, до тисків в десятки Гн / м2 (сотні тисяч кгс / см2). Різко розширюючись, стислий газ завдає по довкіллю удар величезної сили. Відбувається вибух. Матеріали, що знаходяться поблизу від заряду, піддаються дробленню і найсильнішою пластичної деформації (місцеве, або бризантне, дія вибуху); вдалині від заряду руйнування менш інтенсивні, але зона, в якій вони відбуваються, набагато більше (загальне, або фугасна, дія вибуху). Тиск р, що розвивається при детонації і визначає бризантность ВВ, залежить від щільності заряду і швидкості детонації. Фугасні, або працездатність, ВВ визначається теплотою, а також об'ємом газоподібних продуктів вибуху. Зазвичай працездатність виражають у відносних одиницях, використовуючи в якості стандартного ВВ тротил, гримучий холодець або амоніт № 6, або в одиницях енергії.
Крім здатності виробляти ту чи іншу роботу, області застосування ВВ визначаються їх хімічною і фізичною стійкістю (тобто здатністю зберігати свої властивості в процесі спорядження, транспортування і зберігання) і чутливістю до зовнішніх впливів, що характеризується мінімальною кількістю енергії, необхідним для збудження вибуху. Важливою характеристикою ВВ є також їх детонаційна здатність, мірою якої служить критичний діаметр детонації, т. Е. Найменший діаметр циліндричного заряду, при якому детонація ще поширюється, незважаючи на розкид речовини із зони реакції. Детонационная здатність ВВ тим більше, чим менше критичний діаметр. Основним джерелом енергії вибуху є окислення. Окислювачем зазвичай служить кисень, який входить до складу ВВ і забезпечує можливість їх горіння і вибуху без доступу повітря. Чим більше кисню в ВВ, тим вище їх кисневий баланс. Якщо кисню достатньо для перетворення всього вуглецю ВВ в CO2. а водню - в H2 O, кисневий баланс ВВ дорівнює нулю. У ВВ з недоліком кисню він негативний, з надлишком - позитивний. Здатністю до вибуху володіють і деякі речовини, що не містять кисню, - азиди ацетилену, ацетиленіди, діазосполуки, гідоазін, йодистий і хлористий азот, суміші горючих речовин з галогенами, "заморожені" радикали вільні, з'єднання інертних газів і ін. Більшість з них, так само як багато кисневмісних з'єднання (перекису, озоніди, органічні солі хлорної і хлорнувато кислот, нітрити, нітрозосоедіненіяі ін.), відносяться до вибухонебезпечних речовин, але внаслідок занадто високої чутливості, малої хімічної стійк сти, токсичності, дорожнечі і т.п. як ВВ не застосовуються. Деякі вибухові суміші горючих речовин з окислювачами (хроматами, біхромат, перекису, оксидами, нітратами, хлорати і т.п.) використовуються як піротехнічні склади.
З багатьох здатних до вибуху з'єднань як ВВ і компонентів вибухових сумішей застосовують лише 2-3 десятка речовин. Основні з них - нітросполуки (тринітротолуол, тетрил, гексоген, октоген, нітрогліцерин, тетранітропентаерітріт - тен, нітроклітковини, нитрометан і ін.) І солі азотної кислоти, особливо нітрат амонію.
Як правило, ці речовини застосовують не в чистому вигляді, а у вигляді сумішей, наприклад суміші октогена, гексогену і тена з тротилом, нітрогліцерину з нітрогліколю, діетіленглікольдінітратом і нітроклітковини, тротилу з нітратом амонію, суміші аміачної селітри з рідкими (наприклад, соляровим маслом) і порошкоподібними (наприклад, деревною борошном, порошкоподібною алюмінієм) горючими речовинами. Для зменшення чутливості і небезпеки в обігу потужні ВВ змішують з парафіном, церезином і ін. Легкоплавкими добавками (флегматизація ВВ). Для збільшення теплоти вибуху в суміші вводять порошкоподібний алюміній або магній. Велике значення мають сумішеві ВВ, що виготовляються з невибухових (або слабовзривчатих) горючих і окислювачів - ігданіти, грануліти, димний порох, хлоратниє і перхлоратниє ВВ - суміші на основі солей хлорної і хлорнувато кислот, рідкого кисню (оксиліквіти) і ін. За вибуховою властивостями ( умовами переходу горіння в детонацію) і обумовленим ними областям застосування ВВ підрозділяють на ініціюють (первинні), бризантні (вторинні) і метальні (пороху). Ініціюють ВВ характеризуються надзвичайно високою швидкістю вибухового перетворення. Чутливість їх висока, горіння нестійке і швидко переходить в детонацію вже при атмосферному тиску. Вибух може бути збуджений підпалом, ударом або тертям. Ініціюють ВВ використовують для збудження вибухового перетворення інших речовин. Основні представники ініціюючих ВР - азид свинцю, гримуча ртуть, трінітрорезорцинат свинцю, тетразен. Бризантні ВВ більш інертні. Чутливість їх до зовнішніх впливів набагато менше, ніж ініціюють. Горіння може перейти в детонацію тільки при наявності міцної оболонки або великої кількості ВВ. Тому вони відносно безпечні в обігу. Як бризантних ВВ застосовують головним чином нітросполуки і вибухові суміші на основі нітратів, хлоратов, перхлоратов і рідкого кисню, про які говорилося вище. Основний режим їх вибухового перетворення - детонація, що збуджується невеликим зарядом ініціюючого ВВ. Бризантні ВВ застосовують для вибухових робіт, а також в снарядах і ін. Боєприпасах. Метальні ВВ горять ще стійкіше, ніж брізантние: вони не детонують при горінні навіть в найжорсткіших умовах [великі заряди, тиску порядку десятків і сотень Мн / м 2 (сотень і тисяч кгс / см 2)]. Основний режим вибухового перетворення метальних ВВ - горіння. Відмінність метальних ВВ від бризантних визначається в основному не хімічним складом, а фізичною структурою цих речовин (щільністю і міцністю заряду).
Класифікація вибухових сумішей.
70-80% NH4 NO3 інше - нитроглицеринового масло (нітрати гліцерину і гліколю), інші вибухові речовини, деревне борошно; донаріти поступово витесниют динаміти
NH4 NO3. 20-40% вибухової желатини (нітрогліцерин з динітрату целюлози); мають дуже сильним бризантних дією.
NH4 NO3. інше тринітротолуол; це вибухові суміші без нітрогліцерину.
Запобіжні вибухові суміші
Містять NaCl як пламягаситель, що зменшує небезпеку вибуху газо- і пилоповітряних цілей, застосовується для проходки гірських порід в шахтах.
ВВ широко застосовують в народному господарстві при вибухових роботах, вибуховий зварюванні, вибуховий зміцненні металу, вибуховому штампуванні. ВВ, що застосовуються в гірничій промисловості, підрозділяють на незапобіжні - для відкритих робіт і для підземних робіт (крім шахт, небезпечних за газом або пилом, зазвичай ВВ для підземних робіт мають більшу детонаційної здатністю, ніж ВВ для відкритих робіт, і утворюють при вибуху менше отруйних газоподібних продуктів - окислів азоту та окису вуглецю), і на запобіжні вибухові речовини (для шахт, небезпечних за газом або пилом). Основну масу промислових ВВ складають амоніти і грануліти. У менших кількостях використовують динаміт, тротил, переважно гранульований (гранулотол), іноді з добавкою алюмінію (алюмотол), водонаповнені вибухові речовини.
У військовій техніці ВВ застосовують для спорядження боєприпасів: вторинні ВВ - для розривних зарядів мін, снарядів, авіаційних бомб, бойових частин ракет, бойових зарядних відділень торпед, ручних і рушничних гранат та ін .; метальні - в якості порохових зарядів артилерійських і мінометних пострілів, патронів для стрілецької зброї, твердопаливних ракетних двигунів і ін .; ініціюють - для пристроїв, що забезпечують детонацію розривного або займання порохового зарядів (в капсулях-детонаторах, електродетонаторах, детонуючого шнура і т.п.). ВВ використовують також для виготовлення генераторів газу високого тиску (порохові заряди для подачі компонентів в камеру згоряння рідинних ракетних двигунів, для вогнеметів і т.д.), влаштування інженерних вибухових загороджень (мінні поля, фугаси). Вони є важливою частиною атомних і термоядерних боєприпасів: вибух зарядів вторинного ВВ забезпечує досягнення надкрітіческой маси ядерного заряду.
Широке застосування ВВ знаходять і в наукових дослідженнях як простий і зручний засіб отримання високих температур, великих швидкостей і надвисокого тиску. Одним з напрямків розвитку ВВ є широке використання придатних для механізованого заряджання сипких гранульованих ВВ, підривання зарядів без застосування ініціюючих ВР (наприклад, за допомогою потужного електричного розряду), розробка і впровадження нових типів ВВ [наприклад, з'єднань, що містять багату киснем трінітрометільную групу C ( NO2) 3], застосування нітропарафінов, вибухових сумішей на основі рідких окислювачів (тетранітрометан, четирёхокісі азоту та ін.).
Першим ВВ був чорний (димний) порох, що з'явився в Європі в 13 ст. Застосування вторинних ВВ почалося лише в 19 ст. Піроксилін, пікринову кислоту і тротил стали застосовувати у військовій техніці, нітрогліцерин і динаміт - в гірській промисловості. Перед 2-ою світовою війною почали застосовувати тен і гексоген, а після неї - октоген. У 80-х рр. 19 в. був винайдений бездимний порох, який став основним метальним ВВ для вогнепальної зброї, а починаючи з 30-х рр. 20 в. - і для реактивних снарядів (поряд зі сумішевими пороху). На початку 19 ст. для займання чорного пороху стали застосовувати перші ініціює ВВ - гримучу ртуть. Пізніше було виявлено, що, збільшивши заряд гримучої ртуті, можна отримати детонацію ВВ. Це дозволило застосовувати у великих кількостях такі ВВ, які без детонатора підірвати важко (амоніти, дінамони, водонаповнені ВВ). Застосування ВВ стало і економічнішим і більш безпечним. Істотно покращилися і способи застосування ВВ.
Сучасна вибухова техніка дозволяє виробляти вибухи величезних (декілька тисяч т) зарядів ВВ з великим корисним ефектом і забезпеченням повної безпеки людей і прилеглих споруд. Світове виробництво ВВ складає декілька млн. Т в рік.