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，生物復合油相3～5份和分散劑3～5份，硝酸銨水相溶液、生物復合油相、稀釋劑等采用先混合后膨化再與分散劑進行混合，膨化后稀釋劑附于硝酸銨顆粒內部、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合試驗及爆炸后的超聲波探傷檢測，符合要求。

關鍵詞：爆炸焊接 ?膨化硝銨炸藥 ?低爆速

中圖分類號：TQ560.72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：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生局部劇烈的塑性變形，從而實現冶金的結合。由于爆炸焊接技術的特殊要求，爆炸焊接用炸藥的爆速須控制在1300～2800m/s的范圍內。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，具有很大的現實意義。

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

選用質量分數為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、價廉、安定性好、爆炸反應時放出熱量高，同時具有多晶性、吸濕性及結塊性等特點，在生產時需要改善其這些不良性質。

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。該生物復合油相以廢棄動植物油脂為主要原料，經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，具有良好的經濟及社會效益。

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，又能起到密度調節，改善流散性，防止炸藥結塊的作用。

1.4 稀釋劑

稀釋劑選擇的原則是能有效調節炸藥的爆速，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”膨化炸藥生產工藝，即是將氧化劑硝酸銨水溶液、還原劑生物復合油相、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，進行液態準分子狀態的混合，形成水包油型分散體系溶液，然后在真空狀態下干燥去水、膨化而制得半成品，再通過定量螺旋，在低速轉動的混合器或螺旋中，與分散劑秸稈粉進行混合，再經涼藥螺旋后，冷卻至48℃以下，送入裝藥工房，進行裝藥包裝（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 技術指標

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，且爆速穩定;（3）原材料來源廣，成本低;（4）炸藥應具有適當的起爆感度和較低的機械感度。低爆速膨化硝銨炸藥的主要爆炸性能技術標準：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 試驗結果分析

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

用平行法進行鋁鋼、鈦鋼、銅鋼等爆炸復合，銅和鋁板需預先打磨、拋光及丙酮擦洗，以砂土作為基礎。爆炸后用超聲波擦傷來檢測復合率，用顯微鏡法來觀測結合區形貌及用拉伸、剪切、彎曲試驗來檢驗結合強度。經檢測爆炸后復合板表面光滑平整，復合率、復合板結合強度均滿足標準要求，整個波形關于界面對稱。

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行了測定 ，其結果列于表 2中。從以上安全性研究結果可知 ，金屬爆炸焊接專用炸藥的生產與普通膨化硝銨炸藥產品相當，過程比較安全可靠。

6 ?結論

（1）采用“液混式”生產工藝，將硝酸銨溶液、復合油相、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部、表面，炸藥的混合均勻性好，有利于提高炸藥的爆轟穩定性，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行測定表明， 與普通膨化硝銨炸藥產品相當，過程比較安全可靠。

（3）使用生物復合油相及秸桿粉制造金屬爆炸焊接專用炸藥，達到標準要求，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。

參考文獻

[1] 田建勝，陳青術.爆炸焊接專用炸藥實驗研究[J].工程爆破，2008，14（3）：59-61.

[2] 岳宗洪，辛寶.一種金屬復合材料爆炸復合用炸藥及其制造方法[P].中國，CN101402535A，2009.

[3] 呂春緒，葉志文，劉祖亮，等.低爆速膨化硝銨及其制法[P].中國，CN1386727A，2002.

[4] 袁勝芳.爆炸焊接用低爆速炸藥的研制[D].安徽理工大學，2011.

[5] 王勇.金屬爆炸復合用低爆速膨化錢油炸藥實驗研究[J].含能材料，2009，17（3）：326-327.

[6] 葉志文.光面爆破用低爆速膨化硝銨炸藥的研制[J].礦冶工程，2007，27（5）：6-8.

[7] 陸明，呂春緒，劉祖亮.低爆速膨化硝銨炸藥及其安全性研究[J].爆破器材，2002，31（2）：1-3.