全国民爆行业安全生产培训PPT民用爆炸物品安全技术基础.ppt
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1、2023/2/2,1,全国民爆行业安全生产培训民用爆炸物品安全技术基础,2023/2/2,2,主要内容,第一讲:炸药的燃烧与爆炸知识 第二讲:民爆产品的基本特性与安全性能第三讲:民用爆炸物品安全生产技术 第四讲:民爆新产品/新工艺与安全,2023/2/2,3,第一讲 炸药的燃烧与爆炸知识,2023/2/2,4,1.1 炸药的本质与爆炸三要素,爆炸指物质快速的物理或化学变化,在变化过程中,伴随有能量转化,将系统中的内能转化为机械压缩能,且使原来的物质或其变化产 物或周围的介质产生运动。,爆炸定义:,2023/2/2,5,爆炸分类:,物理爆炸 化学爆炸(如炸药爆炸)核爆炸,2023/2/2,6,炸
2、药定义:,广义地讲,凡是能发生化学爆炸的物质都称作炸药。,2023/2/2,7,炸药的本质:,既含有氧化剂,又含有可燃剂是一种亚稳性含能物质,2023/2/2,8,炸药爆炸的三要素:,放热:作功能源快速::作功功率生成气态产物:作功介质,必要条件,相互促进,相互联系,2023/2/2,9,按作用分为:猛炸药、火药、起爆药、烟火剂按组成成分分为:单质炸药(如黑索今)混合炸药(如铵梯炸药)按用途分为:工业炸药、军用炸药按形态分:固体炸药(粉状、粒状、铸装块状)胶状(乳胶W/O、水胶O/W)气体(FAE)液体,炸药的分类,2023/2/2,10,炸药的基本要求,(a)有足够的能量和威力,(b)对外界
3、作用要有适中的感度 保证生产、储运、使用安全,应用上可靠爆炸;(c)安定性好;(d)原料易得,制造简便、安全经济(e)环保,2023/2/2,11,1.2 炸药的感度与安全性,定义,炸药的感度是指在外界激发作用下炸药发生爆炸的难易程度。,2023/2/2,12,外界能量,热能电能机械能(撞击、摩擦)辐射能(射线)光能(激光能量)电磁波能,2023/2/2,13,引爆冲能,可以激发炸药爆炸变化的最小外界能称为引爆冲能。是评价炸药发生爆炸难易程度的量化指标。引爆冲能越小,则炸药的感度越大;引爆冲能越大,则炸药的感度越小。,2023/2/2,14,感度分类,对应于外界激发作用的形式,人们设计的试验方
4、法。感度分为:热感度(加热、火焰)机械感度(撞击、摩擦)静电感度(静电)冲击波感度(冲击波)爆轰波感度/起爆感度(爆轰波),2023/2/2,15,如何理解感度,同种炸药的各种感度之间有联系,但没有绝对的平行关系;不同使用场合有不同的感度要求;感度是安全性指标(危险感度),也是可靠性指标(实用感度)(两重性);感度作用方式以及作用速度有关;炸药的物理状态以及装药条件有关。,2023/2/2,16,定义:炸药在热作用下发生爆炸的难易程度。爆发点:在一定条件下炸药被加热到爆炸时加热介质的最低温度。延滞期:炸药开始受热到爆发的时间单质炸药热感度测定:5s延滞期爆发点法 爆发点越高,热感度 越低,热安
5、全性越好。,热感度,2023/2/2,17,图1-1,数据:梯恩梯 475 黑索今 260 氮化铅 345,黑索今热感度高梯恩梯热感度低,2023/2/2,18,含水炸药热感度测定:铁板法,2023/2/2,19,火焰感度,定义:是指炸药在火焰作用下被点燃的难易程度。,炸药遇火将会被点燃,继而发生燃烧或爆炸。炸药品种周围环境点火与燃烧,2023/2/2,20,在敞开的环境中,单质猛炸药点燃后一般会平稳燃烧,火药、烟火剂也表现为相似的形态;在封闭的环境中,由于炸药有自供氧特性一旦遇火被点燃,根据封闭的程度和炸药的性质不同,反应形式会有更大差异。工业炸药依品种不同燃烧的稳定性略有差别,粉状炸药燃烧
6、较平稳,含水炸药不易点火,容易断燃;起爆药遇火焰点火一般不会稳定燃烧,而是转为爆炸。,2023/2/2,21,火焰感度的测定p15,1铁架台;2刻度尺;3火帽架;4装药火帽壳;5导火索固定;6导火索,图1-2,点火距离,2023/2/2,22,热感度与安全:在生产、使用、运输、贮存中,炸药受热的机会很多,由于炸药受热而出现爆炸的例子很多:(5案例)p1314爆炸事故案例分析的结果好多与热有关策略:保证充分的储存通风条件,限制存储炸药的量和防止炸药受外界热刺激而发生热分解或热爆炸(严禁烟火:吸烟、开摩托车),2023/2/2,23,机械感度,定义:炸药在机械(撞击、摩擦)作用下发生爆炸的难易程度
7、。撞击感度测定:落锤法(锤重、落高),2023/2/2,24,数据:梯恩梯 4%-8%;黑索今 75%-80%;2号岩石铵梯炸药 4%-40%;岩石乳化炸药 0%-2%;,黑索今撞击感度高梯恩梯撞击感度低,图13,2023/2/2,25,摩擦感度测定:摩擦摆法(摆角、表压),图1-4,数据:梯恩梯 2%黑索今76%岩石乳化炸药 0%,2023/2/2,26,热点理论,炸药在受到机械作用时,绝大部分的机械能会转化为热能,且热能不是在整个炸药上均匀分布,而是在某些局部范围形成热点,快速产生与成长最终可导致炸药的爆炸。当给炸药一个强的机械撞击时,存留在炸药内的气泡会被绝热压缩,就象内燃机中的油气混合
8、物受到绝热压缩点火一样,炸药中被绝热压缩的气泡产生瞬间温度骤升,形成热点,于是点燃了其周边的炸药,形成发火点,众多发火点的共同产生与成长最后导致炸药的爆炸。,2023/2/2,27,产生热点的方式,气泡绝热压缩,炸药受摩擦作用时,在炸药颗粒之间、炸药与杂质之间以及炸药与作用物表面之间都会出现热点,引发爆炸。炸药的粘滞流动。,2023/2/2,28,机械感度与安全:民爆器材在 产、运输、使用过程中 很容易受 到机械撞击与 摩擦作用;据不完全统计,技安事故中由于机 械作 用引发的事故约占2/3。案例:(p21),2023/2/2,29,静电感度,静电产生:摩擦作用静电积累:产生的静电不能及时导除静
9、电危害:静电放电,产生火花,作 用于爆炸物,引发燃烧或爆炸静电感度与安全:起爆药、黑火药、电雷管等易受静电危害案例:穿化纤衣服帮助清查电雷管数字 p24,2023/2/2,30,定义:在冲击波作用下,炸药发 生爆炸的难易程度。殉爆距离:主爆炸药与受爆药之 间能发生殉爆的最大距离。测定工业炸药的殉爆距离即测 定炸药的冲击波感度。,冲击波感度,2023/2/2,31,冲击波感度试验方法,隔板试验p26殉爆距离 p28,GB124372000工业粉状铵梯炸药标准规定,2号岩石铵梯炸药在有效期内殉爆距离3cm,此时做殉爆试验便按如上方法将S设置为3cm,直接观察3cm是否殉爆即可。乳化炸药殉爆距离测定
10、,2023/2/2,32,冲击波感度与安全性:炸药的冲击波感度既涉及到工业 炸药的使用可靠性(殉爆距离),又涉及到生产贮存中的安全性(安全距离)冲击波安全距离、殉爆安全距 离。工房布局及设计(1.5.4,p5557),2023/2/2,33,爆轰波感度,炸药的 爆轰波感度又称起爆感度。它是民爆器材产品装药设计、确定 装药工艺的重要依据。,2023/2/2,34,最小起爆药量:对于单质炸药,小量的起爆药都可以引起爆轰。在规定条件下,引爆炸药所需的最小起爆药量或称极限起爆药量。强力起爆:对于某些工业炸药来讲,例如多孔粒状铵油炸药,只用雷管不能使之可靠爆轰,还需用猛炸药(俗称起爆药包或称起爆具),例
11、如梯恩梯黑索今的混合炸药)“接力”,才能使之可靠爆轰。,2023/2/2,35,爆轰波感度与安全性,爆轰波感度是民爆物品装药设计、装药工艺必须解决的问题,解决得不好,一方面反映产品质量不过关,同时也给安全留下隐患。某些炸药无雷管感度,使用上规定必须由起爆柱来起爆,多孔粒状铵油炸药便如此。由于在装药设计上规定了多孔粒状铵油炸药的混制工艺和配方,同时选用与其爆轰波感度相适应的起爆方式,这样便使该品种的炸药变得安全可靠。雷管装药中起爆药起爆猛炸药,最后雷管爆炸输出正常的爆炸能量。起爆药和猛炸药必须在设计上解决好爆轰波感度匹配问题,若猛炸药部分爆轰波感度过低,或起爆药爆轰输出能量太小,均会造成雷管半爆
12、,造成应用上的安全事故隐患。,2023/2/2,36,射频感度,最早提出:航天航空、武器系统中电火工品 发射机产生的射频电流输送到天线上,在天线的周围便形成了电场和磁场,并随着电流变换的频率而不断的变换着,以每秒30万公里的速度向四周空间扩散,把天线从发射机取得的能量辐射出去,这种电磁波就是无线电波。电起爆器材的本身及其相联的有关线路和部件,都可以作为无线电波的接收天线,把射频能量引进电起爆器材。电火工品接受射频波的能量后可以产生两种作用,即电流和电场,电流由电火工品的脚线输入到桥丝,将桥丝加热到发火点致使早爆发生,这种情况就是按热桥丝的方式发火。另一种是电场(或电压)作用,即在桥和壳之间(双
13、桥的情况也会在脚脚之间)产生电场,如果电场足够强,时间足够久,则可能使桥和壳之间的炸药击穿,产生电火花,引起炸药爆炸,这种情况是按火花式和静电作用方式起爆。,2023/2/2,37,射频与安全,工业电雷管较易遭受射频危害,当引入的射频能量达到一定数值时即可发生爆炸事故。民爆安全规程中规定:移动通讯装置严禁带入民爆物品仓库及有关生产、试验工房内。新民爆安全规范中规定:工业电雷管生产和贮存建筑物与周围不同射频源的距离应符合最小允许距离要求;当不能满足规定的最小允许距离时,应采用无源电磁屏蔽防护。案例:手机开机捆在手腕上进行电雷管分把,2023/2/2,38,1.3 炸药的燃烧及其特性 p38,炸药
14、的燃烧是炸药爆炸变化的一种形式,一般讲所有的炸药都是可以发生燃烧。,2023/2/2,39,火药、烟火剂:燃烧是其爆炸变化的基本形式,故可用焚烧法销毁;起爆药:在爆炸初期通常也有短暂的燃烧,但很快由燃烧转为爆轰,故只能用爆炸法销毁;猛炸药:绝大多数猛炸药(在分散 状态下)在空气中可以稳定燃烧,故亦可用焚烧法销毁。,各类炸药的燃烧,2023/2/2,40,炸药燃烧与一般燃料燃烧的区别,自身供氧燃烧速度较快在一定条件下可以转变为爆燃或爆轰,特点:p39,2023/2/2,41,影响炸药燃烧速度的因素,炸药燃烧反应是燃烧火焰阵面不断传播和移动的过程,反应区的能量是通过热传导、热辐射以及气体产物的扩散
15、作用传给下层未反应的炸药的。炸药的燃烧速度稳定性与炸药的性质、压力、初始温度、装药直径、密度以及有无外壳等因素有关。,2023/2/2,42,炸药由燃烧转爆轰的条件,炸药燃烧反应生成气体的速度大于排气速度 气体平衡打破 压力增长 燃速加快 转为爆轰,2023/2/2,43,冲击波,是一种波,其特点是波阵面上介质的 状态参数(压力、密度、温度)呈突 跃式变化,其传播的速度是超音速的,具有很大的破坏性。,1.4 炸药的爆炸及其特性,2023/2/2,44,爆轰波,炸药的爆轰是冲击波在其中传播而引起的。当足够强的冲击波在炸药中传播时,由于冲击波的剧烈压缩作用而引起快速的化学反应,反应放出的能量又支持
16、冲击波的传播,可以使其维持定速而不衰减,这种紧跟着化学反应的冲击波称为爆轰波。,2023/2/2,45,炸药三种释能形式的相互转化,热分解,燃烧,放热量散热量,燃速加快,燃烧熄灭,熄爆,爆轰,案例:p45,2023/2/2,46,1.5 炸药的爆炸性能与爆炸破坏作用,工业炸药的作功能力,定义:炸药爆炸产物对周围介质作 功的能力,又称威力。,2023/2/2,47,过程:炸药爆炸时生成的高温、高压气 体产物,在对外膨胀时,压缩周围的介 质,使其邻近的介质变形、破坏、飞散 而做功。炸药作功能力的测定:铅壔法,2023/2/2,48,ab图115,a,b,图1-14,数据:梯恩梯 285mL-305
17、mL 黑索今 480mL-495mL 2号岩石铵梯炸药 320mL-350mL 2号岩石乳化炸药 270mL-300mL,2023/2/2,49,工业炸药的猛度,定义:炸药爆炸时粉碎与其接触的介质 的能力称为炸药的猛度炸药猛度的测定:铅柱压缩法,2023/2/2,50,数据:TNT 16mm0.5mm;2号岩石铵梯炸药 13.0mm17.0mm,图1-15,2023/2/2,51,工业炸药的爆速,定义:爆轰波沿炸药装药传播的速度测定:导爆索法、测时仪法、高速摄影法、连续示波法和埋入式压力探针法 数据:TNT 7000m/s(1.60)2号岩石铵梯炸药 3300m/s3700m/s(0.951.
18、10)p5455表115,2023/2/2,52,爆炸破坏作用与安全距离,定义:冲击波安全距离防止空气冲 击波对人员和建筑物损伤和破坏 的最小距离。殉爆安全距离防止炸药间相 互殉爆的最小距离。,安全距离:冲击波安全距离和殉爆安全距离。,2023/2/2,53,r=kmar安全距离,m;k安全系数;m可存放的最大 炸 药量,kg;a待定幂指数,a=1/32/3。冲击波安全距离计算中,k取决于周围建筑物的重要程 度、结构坚固程度,隐蔽与集中程度、交通运输线的 运输量、工(库)房的防护程度等;殉爆安全距离计算中,k取决于主爆药品种、工序(工 房、库房)的防护程度及受爆炸药的品种等。,计算,2023/
19、2/2,54,安全系数K取决于安全等级(可能破坏的程度)及工(库)房的防护程度(有无防爆土堤)p56表1-16,2023/2/2,55,炸药在常温条件下,在不受其它外界能量作用时,常常以缓慢速度进行分解反应。其特征是:分解在整个物质内进行,反应速度主要取决于环境温度,反应规律基本服从于阿伦尼乌斯定律。有关炸药缓慢化学变化的性质在应用上体现为炸药的安定性和相容性两大问题。,1.6 炸药的安定性和相容性,2023/2/2,56,炸药的安定性,在一定的条件下,保持其物理、化学和爆炸性质不发生明显变化的能力不够安定的炸药如进行长期贮存,不仅会改变其爆炸性能,影响正常使用,而且还可能发生燃烧和爆炸事故。
20、研究炸药的安定性,对于炸药的制造、运输、贮存和使用都具有十分重要的意义。炸药的安定性一般分为物理安定性和化学安定性。,2023/2/2,57,物理安定性,是指在一定条件下,炸药保持其物理性质不发生明显变化的能力。物理安定性的内容主要包括吸湿性、挥发性、耐水性、渗油性、结块性、老化性、冻结性、强度等等。应该指出,物理安定性是很重要的,一些炸药,特别是某些混合炸药的物理安定性如不好,保存时可能出现吸湿、结块、挥发、渗油、晶析、老化、组分分离、敏化剂或钝感剂损失等,使炸药制品损坏,物理状态改变,爆炸能力丧失,有时还可能出现危险。根据炸药物理安定性的实际情况,确定相应的允许贮存期限和贮存条件。,202
21、3/2/2,58,化学安定性,在一定条件下,炸药保持其化学性质不发生明显变化的能力。炸药在贮存条件下的化学变化,主要是炸药自身的热分解,化学安定性主要是指热安定性,即炸药热分解的性质及其速度。研究表明,炸药的热分解反应是一个十分复杂的反应,首先决定于炸药分子的结构,其次与反应的条件,如温度、晶型、相态、颗粒大小、杂质种类与数量等有关。,2023/2/2,59,炸药的相容性,指炸药与材料(包括其他炸药)相混合或相接触后,保持它们各自的物理性质、化学性质和爆炸性质不发生明显变化的能力。通常把混合炸药中各组分之间的相容性称为内相容性,炸药与接触材料之间的相容性称为外相容性。炸药与材料不相容主要表现在
22、:炸药的安定性明显下降、爆发点下降、起爆感度改变、接触材料性能变坏。炸药与材料的相容性可分物理相容性、化学相容性两类。炸药与材料混合或接触后,体系的物理性质变化的程度属于物理相容性的范畴,而体系化学性质变化的程度则属于化学相容性的范畴。当然这两种现象是有联系的。,2023/2/2,60,1.7 民爆器材防火防爆的技术措施,建筑安全设施:如抗爆间室和抗爆屏院;消防给水、消防雨淋系统;防雷接地系统;防护屏障及安全出口等等。安全防护设备(器材):如防爆箱、护胸板;静电检测、导除装置;温度控制、报警装置;安全联锁装置;应急照明装置;灭火器材等等。,安全设施,2023/2/2,61,基本要求:作用可靠、
23、随时有效案例:导爆管工房机头温控仪表指示失灵;铵梯炸药冷混工序起火,雨淋不灵,2023/2/2,62,消防给水 如储水量:2h;室外管径100mm等消火栓 如间距:室外120m;室内 30m消防雨淋系统 如铵梯的混药、装药、包装;导火索制索等 进口水压应20m水柱。延续时间应按1h计算。危险品仓库的消防 如灭火设备、消防蓄水池等 用水量应按20L/s计算,延续时间按3h计算,补水时间应48h。,消防给水与消防设施,2023/2/2,63,冷却灭火法(灭火剂:水)隔离灭火法(将可燃物转移到安全地点)窒息灭火法(如二氧化碳灭火剂)抑制灭火法(如干粉、1211灭火剂)P63表117,灭火方法,灭火:
24、破坏燃烧必件(燃烧三要素:可燃物、助燃物、达到燃烧的温度),中断燃烧反应过程。,2023/2/2,64,抗爆间室和抗爆屏院,如抗爆间室的墙、门、抗爆传递窗、观察孔的玻璃等应作用可靠。,2023/2/2,65,防护屏障,如防护土堤、钢筋混凝土挡墙等应能对本建筑物及周围建筑物起到防护作用。,防护屏障的高度,对单层建筑物,不应小于屋檐高度;当为单坡屋面时,则不应小于低层檐高度。防护土堤的顶宽,应1m,底宽可根据土质条件确定,但不应小于高度的1.5倍;钢筋混凝土防护屏障的顶宽,可根据设计药量确定。防护屏障内坡脚与建筑物外墙之间的水平距离宜3m;在有运输或特殊要求的地段,其距离应按最小使用要求确定,但宜
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