金屬爆炸焊接專用膨化硝銨炸藥的研制①

連清濱 鄧芳利 陳協(xié)成

摘 ? 要：為滿足金屬爆炸焊接對炸藥的要求，本文研究了一種爆炸焊接專用膨化硝銨炸藥及其制造方法，包括膨化硝酸銨75～85份，稀釋劑10～20份，生物復(fù)合油相3～5份和分散劑3～5份，硝酸銨水相溶液、生物復(fù)合油相、稀釋劑等采用先混合后膨化再與分散劑進(jìn)行混合，膨化后稀釋劑附于硝酸銨顆粒內(nèi)部、表面，制得的炸藥混合均勻、含水量小。通過對不銹鋼與碳鋼、銅及銅合金、鈦及鈦合金等的爆炸復(fù)合試驗(yàn)及爆炸后的超聲波探傷檢測，符合要求。

關(guān)鍵詞：爆炸焊接 ?膨化硝銨炸藥 ?低爆速

中圖分類號：TQ560.72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0090-02

爆炸焊接就是利用炸藥的爆轟使焊接表面產(chǎn)生局部劇烈的塑性變形，從而實(shí)現(xiàn)冶金的結(jié)合。由于爆炸焊接技術(shù)的特殊要求，爆炸焊接用炸藥的爆速須控制在1300～2800m/s的范圍內(nèi)。而常用的民用炸藥爆速一般在3000～6000m/s，因此降低爆炸焊接用炸藥的爆速，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

目前市場上使用的低爆速炸藥大致分為兩種：一種是單質(zhì)猛炸藥加稀釋劑;一種是在膨化硝銨炸藥或粉狀乳化炸藥中加入稀釋劑，如加入珍珠巖、空心玻璃微球、食鹽等顆粒來降低爆速。然而這些在安全、成本、密度、流散性及爆轟性能等方面難以滿足爆炸焊接使用要求。

1 ?金屬爆炸焊接專用膨化硝銨炸藥配方

1.1 氧化劑

選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%～93.0%、熔化溫度為120℃～130℃的硝酸銨水相溶液。具有含氧量高、來源廣、價(jià)廉、安定性好、爆炸反應(yīng)時(shí)放出熱量高，同時(shí)具有多晶性、吸濕性及結(jié)塊性等特點(diǎn)，在生產(chǎn)時(shí)需要改善其這些不良性質(zhì)。

1.2 還原劑

可燃劑一般需滿足有較高熱值，來源廣，安全性好。本文采用生物復(fù)合油相包括地溝油、煎炸老油、微晶蠟、生物柴油、抗氧劑和硬脂酸。該生物復(fù)合油相以廢棄動(dòng)植物油脂為主要原料，經(jīng)過一定的物理工藝處理，輔之以高熱值并具有催化活性的材料對其改性制備而得，變廢為寶。使問題繁多的“地溝油”得到了資源化利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

1.3 分散劑

分散劑為秸稈粉，其包含有玉米秸稈粉、水稻秸稈粉或小麥秸稈粉，細(xì)度80%過40～60目，具有來源廣泛且成本低廉，加工方法簡單、性能更優(yōu)等特性，屬于可再生資源。既可起到可燃劑、疏松劑、敏化劑等多重作用，又能起到密度調(diào)節(jié)，改善流散性，防止炸藥結(jié)塊的作用。

1.4 稀釋劑

稀釋劑選擇的原則是能有效調(diào)節(jié)炸藥的爆速，且與炸藥有較好的相容性，稀釋劑的加入能改善炸藥的吸濕結(jié)塊性能，稀釋劑的成本低、來源廣。本文采用稀釋劑為二茂鐵、硅藻土、滑石粉、石英沙粒的一種或幾種組合而成，選用60～80目顆粒度，選用的稀釋劑不僅能有效吸附生物復(fù)合油相，還能與硝酸銨水溶液均勻混合，膨化后附于硝酸銨顆粒內(nèi)部、表面，所用的原料廣泛、成本低廉。

2 ?金屬爆炸焊接專用膨化硝銨炸藥工藝

采用“液混式”膨化炸藥生產(chǎn)工藝，即是將氧化劑硝酸銨水溶液、還原劑生物復(fù)合油相、稀釋劑等在輸送管道中利用自身的湍流、混合器和泵送混合共同作用，進(jìn)行液態(tài)準(zhǔn)分子狀態(tài)的混合，形成水包油型分散體系溶液，然后在真空狀態(tài)下干燥去水、膨化而制得半成品，再通過定量螺旋，在低速轉(zhuǎn)動(dòng)的混合器或螺旋中，與分散劑秸稈粉進(jìn)行混合，再經(jīng)涼藥螺旋后，冷卻至48℃以下，送入裝藥工房，進(jìn)行裝藥包裝（見圖1）。

3 ?金屬爆炸焊接專用膨化硝銨炸藥的爆炸性能

3.1 技術(shù)指標(biāo)

爆炸焊接專用炸藥的總體要求是：（1）炸藥為粉狀，流散性好;（2）爆速適中，且爆速穩(wěn)定;（3）原材料來源廣，成本低;（4）炸藥應(yīng)具有適當(dāng)?shù)钠鸨卸群洼^低的機(jī)械感度。低爆速膨化硝銨炸藥的主要爆炸性能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：爆速1800～2600m/s、猛度7.0～9.0mm、殉爆距離≥3cm、密度0.60～0.90g/cm3。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

表1列出了不同爆炸組分，不同品種及不同比例的稀釋劑混合后所得低爆速膨化硝銨炸藥的藥卷密度、爆速、猛度和殉爆距離。

4 ?爆炸焊接試驗(yàn)

用平行法進(jìn)行鋁鋼、鈦鋼、銅鋼等爆炸復(fù)合，銅和鋁板需預(yù)先打磨、拋光及丙酮擦洗，以砂土作為基礎(chǔ)。爆炸后用超聲波擦傷來檢測復(fù)合率，用顯微鏡法來觀測結(jié)合區(qū)形貌及用拉伸、剪切、彎曲試驗(yàn)來檢驗(yàn)結(jié)合強(qiáng)度。經(jīng)檢測爆炸后復(fù)合板表面光滑平整，復(fù)合率、復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，整個(gè)波形關(guān)于界面對稱。

5 ?金屬爆炸焊接專用膨化硝銨炸藥安全性

對其組分之間的相容性、撞擊感度和摩擦感度進(jìn)行了測定 ，其結(jié)果列于表 2中。從以上安全性研究結(jié)果可知 ，金屬爆炸焊接專用炸藥的生產(chǎn)與普通膨化硝銨炸藥產(chǎn)品相當(dāng)，過程比較安全可靠。

6 ?結(jié)論

（1）采用“液混式”生產(chǎn)工藝，將硝酸銨溶液、復(fù)合油相、表面活性劑及稀釋劑等先混合后膨化的方法制備金屬爆炸焊接專用炸藥，稀釋劑附于硝酸銨顆粒內(nèi)部、表面，炸藥的混合均勻性好，有利于提高炸藥的爆轟穩(wěn)定性，降低炸藥的吸濕性。

（2）對其組分之間的相容性、撞擊感度和摩擦感度進(jìn)行測定表明， 與普通膨化硝銨炸藥產(chǎn)品相當(dāng)，過程比較安全可靠。

（3）使用生物復(fù)合油相及秸桿粉制造金屬爆炸焊接專用炸藥，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，有利于資源的廢舊利用。

（4）炸藥爆速在1800～2600 m/s 之間，混合均勻，流散性好，能滿足不同金屬板材爆炸焊接用低爆速炸藥的要求。

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