成泽滨*，曹景祥，张 迪，尤 俊，聂 伟
（大连船舶重工集团爆炸加工研究所有限公司，辽宁 大连 116023）
摘 要：配比出不同比例的粉乳炸药，通过对不同比例粉乳炸药爆速、密度、爆轰距离的测定，找出最适合在爆炸复合中使用的炸药比例，再进行小板幅的实验，结果表明，由粉状乳化炸药制备的混合炸药可用于大面积双金属复合板的爆炸焊接。
关键词：爆炸复合；粉乳炸药；铵油炸药；爆速；爆轰距离
0 前 言
长期以来，在爆炸复合生产中使用的炸药都是以铵油炸药为主，但近几年来，硝酸铵、柴油的价格都在不断上涨，导致制作铵油炸药的成本越来越高，复合板的生产成本也越来越高。因此，开发研制粉状乳化炸药，用来替代铵油炸药，节约生产成本。粉状乳化炸药是20世纪90年代发展起来的一种环保型粉状炸药，由于其兼顾了膏状乳化炸药爆轰性能和粉状炸药使用方便的特点，组分中不含TNT，生产线自动化程度高、产能大，得到民爆生产厂家和用户的好评[1]。
1 混合炸药的制备
1.1 混配炸药
由于纯的粉状乳化炸药的爆速一般在3700~4000 m/s之间[2]，远远高于爆炸焊接时要求的炸药爆速，因此需采用向粉状乳化炸药中加入与其相容的稀释剂，降低其爆速。稀释剂选择的原则是：稀释剂能有效调节炸药的爆速，且在一定范围内炸药爆速对厚度不太敏感；稀释剂的加入要尽量不影响炸药的吸湿结块性能；成本低，来源广[3]。石粉是天然矿石尾料经粉碎而成的材料，其来源广泛，价格便宜，并且自身的稳定性也很好。
（1）石粉基本特性
1）松密度1.056 g/cm3；2）粒度：100目筛通过率92.1%，60目筛通过率99.0%，40目筛通过率100.0%；3）酸碱性按照石粉：水=2:1的比例，将石粉浸透，用试纸检测其酸碱性，经测试混合液的P H值在7-8之间，表明混合液酸碱性接近中性。
（2）相容性试验
1）与粉状铵油相容性试验
将干基石粉与粉状铵油按照1:3的比例进行混合，裸露放在铁板上，在室外阳光下暴晒，3 h，混合物最高温度达到45℃。然后，在室外自然条件储存24 h，混合物没有发生发烟、升温等可观察到的化学反应。
以干基石粉与爆炸复合专用炸药按照1:3的比例进行混合，裸露放在铁板上，在室外阳光下暴晒，3 h，混合物最高温度达到45℃。然后，在室外自然条件储存24 h，混合物没有发生发烟、升温等可观察到的化学反应。
将干基石粉加25%的水润湿，与粉状铵油按照1:3的比例进行混合，裸露放在铁板上，在室外阳光下暴晒，3 h，混合物最高温度达到45℃。然后，在室外自然条件储存24 h，混合物没有发生发烟、升温等可观察到的化学反应。
将干基石粉加25%的水润湿，与爆炸复合专用炸药按照1:3的比例进行混合，裸露放在铁板上，在室外阳光下暴晒，3 h，混合物最高温度达到45℃。然后，在室外自然条件储存24 h，混合物没有发生发烟、升温等可观察到的化学反应。
2）与粉状乳化炸药及黑索今相容性试验
以干基石粉与粉状岩石型乳化炸药按照1:9的比例进行混合，装入塑料袋中，封口，放在太阳下暴晒3 h，混合物最高温度达到45℃。然后，转入室内继续储存，观察其状态，存储62个 h，混合物没有发生塑料袋鼓起、药剂发烟、升温等可观察到的化学反应。
以干基石粉与黑索今按照1:9的比例进行混合，装入塑料袋中，封口，放在太阳下暴晒3 h，混合物最高温度达到45℃。然后，转入室内继续储存，观察其状态，继续存储62个 h，混合物没有发生塑料袋鼓起、药剂发烟、升温等可观察到的化学反应。
经过石粉与粉状铵油炸药、爆炸复合专用炸药、粉状乳化炸药、黑索今等混合、储存试验，可以得出结论，石粉与粉状铵油炸药、岩石型粉状乳化炸药、黑索今等相容性较好，该石粉可以作为调整粉状乳化炸药爆速的添加剂使用。
1.2 炸药性能测试
混配了三种比例的混合炸药，其中石粉占炸药质量的百分比分别为20%、25%和30%。分别对这三种比例混合炸药和粉状铵油炸药的密度以及30 mm药厚时的爆速进行了测量，具体数值如表1所示：
表1 粉状乳化混合炸药和粉状铵油炸药的密度与爆速测试值
经过上述试验数据的对比可知，石粉质量比为25%的粉状乳化混合炸药（2#）的密度和爆速都比较接近于粉状铵油炸药（4#），而粉状铵油炸药经常用于爆炸复合双金属复合板[4]。因此，选择使用2#粉状乳化混合炸药进行爆炸焊接试验[5]。
2 复合板爆炸焊接试验
2.1 复合板爆炸参数设定
用于爆炸焊接试验的复合板复板为3 mm的S30403不锈钢，尺寸为300×500，基板为16 mm的Q345R钢板，尺寸为300×500。爆炸焊接试验方案如表2所示。
表2 S30403/Q345R复合钢板爆炸复合参数
2.2 复合板性能检验和分析
经过上述试验后，1#复合板的炸药在距离起爆点300 mm左右处发生了拒爆，说明25 mm厚的粉状乳化混合炸药爆轰不够稳定；2#、3#复合板爆轰完整，复合板经超射波探伤检[6]测表明，达到了100%结合。对2#和3#板末端取样进行力学性能试验，结果见表3所示。
表3 复合钢板界面结合强度检验结果
由表3数据可知，采用石粉质量比为25%的粉状乳化混合炸药进行复合板的爆炸焊接时，试验3#的数值较高，这也说明，35 mm厚的混合炸药使复合板结合强度更高。
3 结 论
（1）通过对不同比例混合炸药的密度和爆速的测量及对比，选定石粉质量比为25%的粉状乳化混合炸药为试验用炸药。
（2）石粉质量比为25%的粉状乳化混合炸药在药厚达到35 mm的时候爆轰较为稳定，适合用于爆炸焊接。
（3）粉状乳化混合炸药在药厚低于25 mm时，爆轰存在不稳定性，容易产生拒爆现象，使用时应严格控制炸药厚度。
参考文献：
[1] 郭文圣,李子强.粉状乳化炸药生产线的安全技术与设计[J].工程爆破,2010,18(01):83-85.
[2] 王喜,王凤英,张建仁,等.粉状乳化炸药在爆炸焊接中的应用研究[J].工程爆破,2012,18(01):94-96.
[3] 袁胜芳,李亚,陈秋宇,等.低爆速爆炸焊接炸药的实验研究[J].煤矿爆破,2010,89(02):1-3.
[4] 赵峰,张鹏辉,车宇锋.爆炸金属复合板常见缺陷概述[J].热加工工艺,2017,46(21):9-12.
[5] 曾翔宇,李晓杰,曹景祥,等.材料强度对爆炸焊接结合界面的影响[J/OL].爆炸与冲击:01-08.
[6] 但鹏.超声探伤检测极限值探讨[J].化工管理,2018(32):127.