金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药的研制①
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摘 要：为满足金属爆炸焊接对炸药的要求，本文研究了一种爆炸焊接专用膨化硝铵炸药及其制造方法，包括膨化硝酸铵75～85份，稀释剂10～20份，生物复合油相3～5份和分散剂3～5份，硝酸铵水相溶液、生物复合油相、稀释剂等采用先混合后膨化再与分散剂进行混合，膨化后稀释剂附于硝酸铵颗粒内部、表面，制得的炸药混合均匀、含水量小。通过对不锈钢与碳钢、铜及铜合金、钛及钛合金等的爆炸复合试验及爆炸后的超声波探伤检测，符合要求。
关键词：爆炸焊接 膨化硝铵炸药 低爆速
中图分类号：TQ560.72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（b）-0090-02
爆炸焊接就是利用炸药的爆轰使焊接表面产生局部剧烈的塑性变形，从而实现冶金的结合。由于爆炸焊接技术的特殊要求，爆炸焊接用炸药的爆速须控制在1300～2800m/s的范围内。而常用的民用炸药爆速一般在3000～6000m/s，因此降低爆炸焊接用炸药的爆速，具有很大的现实意义。
目前市场上使用的低爆速炸藥大致分为两种：一种是单质猛炸药加稀释剂;一种是在膨化硝铵炸药或粉状乳化炸药中加入稀释剂，如加入珍珠岩、空心玻璃微球、食盐等颗粒来降低爆速。然而这些在安全、成本、密度、流散性及爆轰性能等方面难以满足爆炸焊接使用要求。
1 金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药配方
1.1 氧化剂
选用质量分数为92.5%～93.0%、熔化温度为120℃～130℃的硝酸铵水相溶液。具有含氧量高、来源广、价廉、安定性好、爆炸反应时放出热量高，同时具有多晶性、吸湿性及结块性等特点，在生产时需要改善其这些不良性质。
1.2 还原剂
可燃剂一般需满足有较高热值，来源广，安全性好。本文采用生物复合油相包括地沟油、煎炸老油、微晶蜡、生物柴油、抗氧剂和硬脂酸。该生物复合油相以废弃动植物油脂为主要原料，经过一定的物理工艺处理，辅之以高热值并具有催化活性的材料对其改性制备而得，变废为宝。使问题繁多的“地沟油”得到了资源化利用，具有良好的经济及社会效益。
1.3 分散剂
分散剂为秸秆粉，其包含有玉米秸秆粉、水稻秸秆粉或小麦秸秆粉，细度80%过40～60目，具有来源广泛且成本低廉，加工方法简单、性能更优等特性，属于可再生资源。既可起到可燃剂、疏松剂、敏化剂等多重作用，又能起到密度调节，改善流散性，防止炸药结块的作用。
1.4 稀释剂
稀释剂选择的原则是能有效调节炸药的爆速，且与炸药有较好的相容性，稀释剂的加入能改善炸药的吸湿结块性能，稀释剂的成本低、来源广。本文采用稀释剂为二茂铁、硅藻土、滑石粉、石英沙粒的一种或几种组合而成，选用60～80目颗粒度，选用的稀释剂不仅能有效吸附生物复合油相，还能与硝酸铵水溶液均匀混合，膨化后附于硝酸铵颗粒内部、表面，所用的原料广泛、成本低廉。
2 金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药工艺
采用“液混式”膨化炸药生产工艺，即是将氧化剂硝酸铵水溶液、还原剂生物复合油相、稀释剂等在输送管道中利用自身的湍流、混合器和泵送混合共同作用，进行液态准分子状态的混合，形成水包油型分散体系溶液，然后在真空状态下干燥去水、膨化而制得半成品，再通过定量螺旋，在低速转动的混合器或螺旋中，与分散剂秸秆粉进行混合，再经凉药螺旋后，冷却至48℃以下，送入装药工房，进行装药包装（见图1）。
3 金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药的爆炸性能
3.1 技术指标
爆炸焊接专用炸药的总体要求是：（1）炸药为粉状，流散性好;（2）爆速适中，且爆速稳定;（3）原材料来源广，成本低;（4）炸药应具有适当的起爆感度和较低的机械感度。低爆速膨化硝铵炸药的主要爆炸性能技术标准：爆速1800～2600m/s、猛度7.0～9.0mm、殉爆距离≥3cm、密度0.60～0.90g/cm3。
3.2 试验结果分析
表1列出了不同爆炸组分，不同品种及不同比例的稀释剂混合后所得低爆速膨化硝铵炸药的药卷密度、爆速、猛度和殉爆距离。
4 爆炸焊接试验
用平行法进行铝钢、钛钢、铜钢等爆炸复合，铜和铝板需预先打磨、抛光及丙酮擦洗，以砂土作为基础。爆炸后用超声波擦伤来检测复合率，用显微镜法来观测结合区形貌及用拉伸、剪切、弯曲试验来检验结合强度。经检测爆炸后复合板表面光滑平整，复合率、复合板结合强度均满足标准要求，整个波形关于界面对称。
5 金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药安全性
对其组分之间的相容性、撞击感度和摩擦感度进行了测定 ，其结果列于表 2中。从以上安全性研究结果可知 ，金属爆炸焊接专用炸药的生产与普通膨化硝铵炸药产品相当，过程比较安全可靠。
6 结论
（1）采用“液混式”生产工艺，将硝酸铵溶液、复合油相、表面活性剂及稀释剂等先混合后膨化的方法制备金属爆炸焊接专用炸药，稀释剂附于硝酸铵颗粒内部、表面，炸药的混合均匀性好，有利于提高炸药的爆轰稳定性，降低炸药的吸湿性。
（2）对其组分之间的相容性、撞击感度和摩擦感度进行测定表明， 与普通膨化硝铵炸药产品相当，过程比较安全可靠。
（3）使用生物复合油相及秸杆粉制造金属爆炸焊接专用炸药，达到标准要求，有利于资源的废旧利用。
（4）炸药爆速在1800～2600 m/s 之间，混合均匀，流散性好，能满足不同金属板材爆炸焊接用低爆速炸药的要求。
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