.RU

4.2.3 Чувствительность к разбуриванию - «Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий»



^ 4.2.3 Чувствительность к разбуриванию


Чувствительность ВВ к разбуриванию имеет особенно важное значение, так как при взрывании в шахтах зачастую остаются так называемые «стаканы» с остатками отказавшего ВВ, не обнаруживаемые при осмотре забоя. При попадании бура на остатки ВВ во время бурения возможен взрыв ВВ. В МакНИИ предложен метод оценки чувствительности промышленных ВВ к разбуриванию, по которому в шпур, пробуренный в блоке песчаника, помещают патрон испытываемого ВВ массой от 100 до 200 г. Сверху по направляющим в шпур опускается буровая штанга со стандартными угольными или породными коронками, приводимая во вращение электродвигателем. Установка позволяет вести разбуривание с частотой вращения 8,3; 16,6; 25 с-1, т.е. позволяет испытывать ВВ при нормальных и форсированных режимах работы. Осевое усилие регулируется сменными грузами.

Первоначальное осевое усилие (масса подвижной системы 35 кг) подобрано таким образом, что обеспечивается максимальная возможная нагрузка на сверло, при которой частота вращения еще не снижается. Результаты испытаний определяются частостью взрывов, число опытов выбирается в зависимости от требуемой точности оценки.


^ 4.3 Критерии оценки взрывоопасности при вибрации


Критерии оценки взрывоопасности при получении и переработке взрывчатых материалов с применением вибрации существенно отличаются от рассмотренных выше критериев механических воздействий. Оценка критических и безопасных параметров механического воздействия на ВВ часто проводятся по критериям, взятым из тепловой теории воспламенения [4], или по критериям, определяющим переход горения во взрыв [3, 26]. При этом не учитывается специфика процесса разложения ВВ под действием механической нагрузки, в частности, возможность ускорения разложения твердых ВВ за счет механоактивации их частиц, понижения химической и физической стабильности ВВ при достаточно длительной обработке.

Одной из главных причин возникновения нештатных ситуаций при работе с взрывоопасными материалами является способность ВВ разлагаться, загораться или взрываться под действием внешних механических и тепловых нагрузок. Длительная практика обращения с ВВ позволила установить их относительную взрывоопасность при механических воздействиях и расположить их в ряд по мере возрастания взрывоопасности при изготовлении и применении. В результате получен опорный ряд ВВ (гремучая ртуть, азид свинца, ТЭН, октоген, гексоген, тетрил, тротил [3, 20, 23]), который построен преимущественно по оценкам чувствительности к удару и трению.

Разные методы оценки с применением различных типов испытательных устройств и приборов часто дают неоднозначные ряды чувствительности, не совпадающие с опорным рядом. Причинами такого несоответствия являются разные условия нагружения ВВ, что приводит к различию деформационных и усталостных процессов и механизмов их разрушения. При этом во многих случаях не учитываются химическая стойкость, кинетические, физико-химические и электрические характеристики ВВ, а о чувствительности к удару и трению судят по частости появления взрывов, по высоте падения груза определенной массы в заданных конструкциях роликовых приборов (см. рисунок 4.3), на которой взрыв еще не возбуждается (нижний предел); по удельной работе удара или трения (4.4) либо напряжению, способному вызвать взрыв при ударе по открытому объёму ВВ [7]. Механизмы возбуждения взрыва при разных видах воздействия существенно отличаются и остаются еще не изученными, но ясно одно: из-за неоднородности твердых и жидких ВВ имеет место локализация деформационных и тепловых процессов на дефектах кристаллической структуры твердых ВВ, на пустотах и пузырьках газа в объёме жидких ВВ, при высокой неоднородности смесевых ВВ.

Взрывоопасность ВВ зависит не только от способности к возбуждению взрыва, но и от способности к его распространению, т.е. от передачи химической реакции на другие участки образца, находящиеся под нагрузкой, или на ненагруженную часть, расположенную рядом с образуемой. Существующие методы оценки чувствительности, рассмотренные выше (к удару, сдвигу, трению) неприменимы для оценки чувствительности ВВ к вибрации, поскольку не учитывают ее основных особенностей: периодичности изменения напряжений и деформаций, большой общей продолжительности процесса и малой длительности каждого цикла нагружения.

При работе с ВВ необходимо надежно определить параметры внешнего механического воздействия, при которых возникают прогрессивное разложение, горение и взрыв, т.е. установить зависимости степени разложения  и вероятности взрыва Wi от частоты , амплитуды A, ускорения колебаний , динамической нагрузки РД и ее отношения к статической составляющей общей нагрузки (РД/РСТ), энергии вибрации Е, поглощенной образцом, общего времени вибрации t [28]:

Wi=U1(, A, , РД, РД/РСТ, Е, t),

(4.5)

 =U2(, A, , РД, РД/РСТ, Е, t).


Для нахождения этих зависимостей Н.П. Логиновым разработана и предложена следующая методика. Навеска ВВ массой 0,05 г подвергается воздействию вибрационной и статической нагрузок с заданными параметрами на вибростенде. Перед началом испытаний ВВ помещают между двумя стальными роликами в роликовом приборе (см. рисунок 4.3), подпрессовывают до определенного статического давления и включают вибратор, который в течение некоторого времени создает циклическую нагрузку с заданными параметрами. В процессе эксперимента с помощью термопары, введенной через нижний ролик или муфту в зону контакта ВВ с поверхностью ролика или муфты, непрерывно измеряют температуру образца. Вероятность взрыва Wi определяют по результатам десяти параллельных опытов, в которых регистрируются взрыв или отказ.

Степень разложения  определяют по результатам опытов с образцами ВВ путем размещения роликового прибора в герметичной камере, установленной на вибростенде. Камера обеспечивает накопле-ние газообразных продуктов, выделяющихся из образцов ВВ в ходе его разложения, вызванного вибрацией, при заданных параметрах вибрационного, статического и термического воздействий.

Для ускорения определения Wi при массовых испытаниях время вибронагружения ограничивалось до 30 с. В проведенных опытах установлена зависимость вероятности взрыва от определяющих параметров некоторых широко используемых ВВ. Исходя из этих данных установлены критические параметры вибрации для сравнительно чувствительных к вибрации ВВ, способных взрываться при частотах колебаний от 40 до 200 Гц, амплитудах колебаний от 0,05 до 6 мм. Но некоторые ВВ, например, тринитротолуол (ТНТ), тринитробензол (ТНБ), аммонит 6ЖВ, игданит, аммиачно-селитренные ВВ с добавлением нефтепродуктов в указанных условиях механического воздействия не взрываются. Поэтому для них вместо вероятности возникновения взрыва использованы в качестве критериев степень () или скорость (d/dt) разложения с целью классификации их по чувствительности к вибрации. Степень разложения  находят из уравнения

=(Pi/PП)100%, (4.6)

где Pi – избыточное давление газов за определенное время (с точностью до 10 Па);

PП  избыточное давление газов при полном разложении того же количества ВВ в такой же герметичной камере или при его полном сгорании.

Некоторые данные по оценке чувствительности ВВ к вибрации представлены в таблице 4.6.

Из таблицы 4.6 следует, что чувствительность гексогена, ТНТ и аммонита 6ЖВ зависит от частоты, амплитуды, ускорения колебаний и отношения динамической нагрузки к статической. При высоких значениях этих параметров достигаются пороговые значения параметров вибронагружения, при которых происходит переход медленного разложения во взрыв. Однако до достижения критических значений указанных параметров вибронагружения классификация ВВ по чувствительности к вибрации, не превышающей критических значений ее параметров, неосуществима, потому что эти ВВ не взрываются при реально достижимых значениях параметров вибрации.


Таблица 4.6 – Чувствительность некоторых ВВ к вибрации

ВМ

, Гц

А, мм

а, м/с2

РД, МПа

РСТ, МПа

РД / РСТ

Wi, %

, %

Гексоген

150

0,60

13,5

350

21

16,7

100

100

135

0,62

11,4

364

42

8,7

80

80

135

0,52

9,6

347

67

5,2

10

10

135

0,40

7,3

342

84

4,1

0

1,7

100

0,15

1,5

300

600

0,5

0

0,7

Тротил

150

0,60

13,5

350

21

16,7

0

1,1

135

0,65

11,9

58

12

4,8

0

0,7

135

0,50

9,1

58

24

2,5

0

0,5

90

0,65

5,3

26

12

2,2

0

0,3

50

0,40

3,2

26

36

0,7

0

0,2

Аммонит
6ЖВ

150

0,60

13,5

350

21

16,7

0

0,7

135

0,62

11,4

58

12

4,7

0

0,3

90

0,65

5,2

26

12

2,2

0

0,2

50

0,65

3,2

26

21

1,2

0

0,1


Из данных таблицы 4.6 следует также, что только гексоген при частоте  от 135 до 150 Гц имеет вероятность взрывов Wi от 0 до
100 %, а ТНТ и аммонит 6ЖВ не взрываются даже при повышении частоты колебаний до 150 Гц, но все они при вибронагружении даже с низкими параметрами вибрации химически разлагаются. Поскольку степень разложения для любого ВВ можно измерить предлагаемым в данной методике способом, этот показатель вполне пригоден для определения безопасных или критических параметров вибровоздействия при использовании вибрационной технологии в ходе получения и переработки ВВ. По аналогии со степенью разложения ВВ при тепловых воздействиях, используемой в качестве характеристики химической стабильности ВВ при нагревании, допустимое значение степени разложения за время пребывания ВВ в активной зоне виброустановки не должно превышать 1 % массы единовременной загрузки ВВ. Вибрационную нагрузку, способную вызвать разложение более 1 % ВВ в ходе технологической операции, следует считать недопустимой по соображениям безопасности и сохранения эксплуатационных свойств ВВ.

В качестве характеристики безопасности технологических операций с ВВ при вибрационном воздействии Н.П. Логиновым [28] предложен новый критерий, называемый коэффициентом взрывобезопасности Кб, который характеризует степень удаленности энергетических показателей, соответствующих конкретному виду механического воздействия, от критических значений энергетических параметров, найденных для данного ВВ при испытаниях на виброустановке.

Для определения энергонапряженности работы любой виброустановки необходимо установить средний уровень затрат энергии на совершение определенной работы, достаточной для достижения требуемого технического эффекта, а затем сравнить его с критическим уровнем энергонапряженности, который соответствует уровню энергонапряженности, вызывающему разложение более 1 % ВВ за время воздействия вибронагрузки на одну и ту же порцию ВВ либо вызывающему воспламенение или взрыв. Кроме того, коэффициент безопасности должен учитывать физические, физико-химические, механические свойства конкретных ВВ или их наиболее взрывоопасных компонентов.

В общем виде предполагаемый коэффициент безопасности выражается зависимостью

Кб=КэКвКтКм, (4.7)

где Кэ – коэффициент энергонапряженности при вибрационной обработке;

Кв – коэффициент, учитывающий удаленность заданной температуры от начальной температуры ВВ и температуры его вспышки;

Кт – коэффициент, который учитывает удаленность фактической температуры переработки от температуры плавления ВВ;

Км  коэффициент, учитывающий изменение механических характеристик ВВ при вибрационной обработке.

Коэффициенты рассчитывают по следующим зависимостям:

, (4.8)

для виброустановки с электромеханическим вибратором

Wкр=2meАкр2, (4.9)

Wф=2meАф. (4.10)

где Wкр и Wф – соответственно критическое и фактическое значение энергии, затраченной при виброобработке ВВ, отнесенной к его массе, кДж/кг;

me – масса дисбаланса вибратора (масса эксцентрикового вала, центр тяжести которого смещен от его горизонтальной оси вращения на величину эксцентриситета), кг;

кр, ф  соответственно критическое и фактическое значение угловой частоты колебаний, Гц;

А – амплитуда, м;

m1 – масса ВВ в испытательном приборе на виброустановке, кг;

m2 – масса ВВ в натурном виброаппарате, кг.

Учёт свойств и реакционной способности ВВ при определении значения Кб осуществляется путем введения коэффициента Кв, связанного с температурой вспышки Тв, начальной Т0 и максимальной Тi температурами вибрационной обработки:

. (4.11)

Таким же образом с помощью коэффициента Кт учитывается влияние перехода из твердого фазового состояния ВВ (или его компонентов) в жидкое или пластическое состояние, что может привести при вибрации к появлению кавитационного эффекта в жидкой среде, схлопыванию газовых полостей и к локальному резкому повышению температуры и давления с нежелательными последст-виями для данного производства:

, (4.12)

где Тпл – температура плавления ВВ, К;

Тф – фактически достигаемая температура ВВ.

Коэффициент Kм оказывает влияние таких физико-механических показателей ВВ, как предел прочности при растяжении, сжатии, сдвиге, а также относительной неупругой деформации образца ВВ до момента разрушения:

, (4.13)

где пр – предел прочности при растяжении, Н/м2;

0 – начальное напряжение, действующее на образец ВВ до вибрации, Н/м2;

i – максимальное напряжение, действующее при виброобработке, Н/м2;

0, i – относительная деформация образца ВВ в начальный момент времени и в текущий момент виброобработки;

п – предельная относительная деформация ВВ перед разрушением.

При подстановке значений коэффициентов в уравнение (4.7) получен обобщенный коэффициент взрывоопасности для различных технологических операций с применением вибрации.

Экспериментально установлено, что при Кб>>1 технологическая безопасность обеспечивается полностью, с большим запасом, а при 1<Кб<10 ее недостаточно для обеспечения безаварийной работы с ВВ, и поэтому необходимо либо уменьшить параметры вибронагрузки и температуру, либо заменить технологическое оборудование более безопасным.

Результаты экспериментов и вычисленные значения Кб с учётом уравнений (4.7) (4.13) приведены в таблице 4.7 для некоторых ВВ.


Таблица 4.7 – Параметры некоторых взрывчатых веществ
при вибротранспортировании

Номер опыта

ВМ

, Гц

А, мм

а, м/с2

РД, МПа

РСТ, МПа



t, c

m, г

Wi, %

а, %

Кб

1

Гексо­ген

110

1,5

18,2

23,6

12

1,90

30

0,1

10

3

0

2

80

0,8

5,1

6,7

12

0,56

30

0,5

0

0,72

15,2

3

50

0,8

2,0

2,6

12

0,22

60

0,5

0

0,42

58,5

4

30

1,5

1,8

2,3

12

0,19

60

0,5

0

0,12

76

5

ТНТ

150

1,5

33,7

43,8

24

1,80

30

0,1

0

1,2

1

6

110

0,8

9,7

12,6

12

1,05

30

0,5

0

0,28

12,4

7

80

1,0

6,4

8,3

12

0,69

30

0,5

0

0,24

19,7

8

50

2,0

5,0

6,5

8

0,81

30

0,5

0

0,20

25,8

9

Аммонит 6ЖВ

150

1,5

33,7

42,0

24

1,68

30

0,1

0

1,0

1

10

80

1,0

6,4

8,2

12

0,68

30

0,5

0

0,28

20

11

Гексоген

50

3,0

7,5

1,75

0,01

175

30

10

0

0,02

210

12

ТНТ

50

3,0

7,5

1,75

0,01

175

30

10

0

0,01

316


Критические параметры вибрационной нагрузки и тепловой энергии для гексогена, способные вызывать прогрессивное разложение с переходом его во взрыв, составляют:

кр=110 Гц, А=1,5 мм, mе=0,23 Нм, Т0=323 К, Кб=15,2.


При данных параметрах вибропрессование является безопасным, но близким к границе предельных параметров нагружения. Поэтому для повышения коэффициента Кб желательно уменьшить частоту или амплитуду колебаний, либо то и другое вместе. Использование коэффициента Кб для оценки взрывобезопасности при вибротранспортировании ВВ (см. таблицу 4.7) показало, что при отсутствии больших динамических и статических нагрузок на ВВ и при сравнительно низких частотах и амплитудах колебаний вибротранспортирование может быть взрывобезопасным. Но в этом случае необходимо учитывать возможность электризации частиц ВВ и их пыления при периодическом отрыве слоя ВВ от грузонесущего элемента установки.

В связи с такими особенностями при определении безопасных условий, нужно предусмотреть меры по снятию зарядов статического электричества [29] и обеспечению необходимой влажности воздушной среды.

Таким образом, Н.П. Логиновым [28] впервые предложен новый критерий взрывобезопасности и способ расчета коэффициента взрывобезопасности переработки ВВ при использовании вибрационной технологии, основанной на сравнении экспериментально найденных критических параметров вибрационного воздействия на ВВ с учётом вероятности их взрывов и степени разложения с параметрами разрабатываемого или используемого вибрационного оборудования, что позволяет повысить уровень безопасности и оптимизировать технологию вибрационной обработки ВВ с учётом их физико-химических и механических свойств.


fondovaya-birzha.html
fondovie-birzhi-chast-4.html
fondovie-birzhi-v-rossii-pravovie-osnovi-i-prakticheskij-opit-chast-4.html
fondovie-birzhi.html
fondovij-rinok-v-rossii.html
foneticheskij-razbor-programma-teoriya-i-metodika-obucheniya-russkomu-yaziku.html
  • school.bystrickaya.ru/fedor-mihajlovich-dostoevskij-chast-5.html
  • assessments.bystrickaya.ru/convention-on-the-elimination-of-all-forms-of-discrimination-against-women.html
  • esse.bystrickaya.ru/rajonnie-meropriyatiya-plan-novogodnih-i-rozhdestvenskih-meropriyatij-v-gorode-permi-2010-2011-gg-gorodskie-meropriyatiya.html
  • books.bystrickaya.ru/buntuyushie-studenti-zakoni-parkinsona-izd-progress.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/soderzhanie-i-formi-rekreacionnogo-i-sportivnogo-turizma.html
  • write.bystrickaya.ru/glava-selskogo-poseleniya-aaromanov-reglament-administracii-verhnyakovskogo-selskogo-poseleniya.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/znachenie-nauki-v-processe-modernizacii-rossii.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/prikaz-03-11-2009-uhta-1095-osozdanii-komissii-po-preduprezhdeniyu-i-likvidacii-chrezvichajnih-situacij-i-obespecheniyu-pozharnoj-bezopasnosti.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/shpargalka-po-marketingu-i-cenoobrazovaniyu.html
  • composition.bystrickaya.ru/organizator-konferencii-kompaniya-tehekspo-konferenciya-sostoyalas-pri-podderzhke-associacii-wireless-ukraine-www-wirelessua-com.html
  • college.bystrickaya.ru/-naimenovanie-meropriyatiya-konferenciya-seminar-simpozium-vistavka-i-t-d-data-stranica-3.html
  • esse.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-fakultativnomu-kursu-mirovaya-hudozhestvennaya-kultura.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/detskij-sad-obsherazvivayushego-vida-1318.html
  • testyi.bystrickaya.ru/a-f-starcev-ran-dalnevost-otd-nie-in-t-istorii-arheologii-i-etnografii-narodov-dal-vostoka-vladivostok-dalnauka-2007-203-s-il-bibliogr-v-konce-glav.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/kvantovaya-mehanika-soznanie-i-most-mezhdu-dvumya-kulturami.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-regiona-virazil-soboleznovaniya-semyam-pogibshih-v-dorozhno-transportnom-proisshestvii.html
  • teacher.bystrickaya.ru/esli-nuzhno-on-ujdet-vitalij-mutko-rossijskij-sport-v-inostrannih-smi-po-materialam-sajtov-inosmi-ru-inopressa-ru-6.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/v-knige-dr-mihaila-bochkaryova-rassmatrivaetsya-problema-ne-nahodyashaya-povsednevnogo-resheniya-eto-globalnaya-socialnaya-problema-segodnyashnih-i-budushih-pokolenij-stranica-7.html
  • spur.bystrickaya.ru/loren-vajsberger-dyavol-nosit-prada-stranica-3.html
  • control.bystrickaya.ru/davnij-davnishnij-uchebnij-slovar-spravochnik.html
  • literatura.bystrickaya.ru/sovershenstvovanie-marketingovoj-deyatelnosti-torgovogo-predpriyatiya-v-rinochnih-usloviyah-na-primere-ooo-firmaomega-97-goroda-stavropolya.html
  • lecture.bystrickaya.ru/afonin-grigorij-maksimovich-redakcionnaya-kollegiya-zavyalov-e-a.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/25-vsegda-li-stepen-duhovnosti-opredelyaet-stepen-vizhivaemosti-gennadij-mir.html
  • student.bystrickaya.ru/1-ob-ishodnih-punktah-sociologii-predislovie.html
  • report.bystrickaya.ru/kak-anglijskaya-pressa-pitalas-rossiyu-na-vzyatke-pojmat-2-02-201-2-glavnie-novosti-sporta-5.html
  • shkola.bystrickaya.ru/mihail-shabrov-v-p-solovev-sedoj-via-poyushie-gitari-via-lira-.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/igrishe-za-320-hil-lv-pravyat-v-trgovishe-tema-stroitelstvo-stroitelen-kontrol.html
  • holiday.bystrickaya.ru/o-prisoedinenii-rossijskoj-federacii-k-marrakeshskomu-soglasheniyu-ob-uchrezhdenii-vsemirnoj-torgovoj-organizacii-ot-15-aprelya-1994-g.html
  • institut.bystrickaya.ru/tema-44-gosudarstvennoe-regulirovanie-zanyatosti-uchebnoe-posobie-dlya-studentov-srednego-professionalnogo-obrazovaniya.html
  • doklad.bystrickaya.ru/v-i-pyanov-otkritoe-pismo-a-gordonu-stranica-18.html
  • reading.bystrickaya.ru/krisko-vladimir-gavrilovich-obespechenie-obrazovatelnogo-processa-uchebnoj-i-uchebno-metodicheskoj-literaturoj.html
  • diploma.bystrickaya.ru/variant-biletov-po-logike.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/4-pamyat-1-iskusstvennij-intellekt-6.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/kratkoe-soderzhanie-antonovskie-yabloki-ivan-alekseevich-bunin.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-istorii-dlya-5-klassa-kolichestvo-chasov-70-chasov.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.