Характеристики технологической и эксплуатационной безопасности пироксилинового пороха 4/1 МПК модифицированного катализаторами скорости горения

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

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

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

Рис. 3 - Вид модели аппарата 100 мм после СПГД пороха 4/1 МПК

Результаты испытаний представлены в таблице 1, в которой переход горения во взрыв или детонацию обозначен знаком

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

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

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.