Metody badań niektórych właściwości MW
Materiały wybuchowe do użytku cywilnego muszą spełniać wymagane kryteria. Kryteria te
można
podzielić
na
dwie
kategorie.
Pierwszą grypą są kryteria bezpieczeństwa użytkowania, które są najważniejsze, gdyż decydują
o tym czy dany materiał nie będzie stanowił zagrożenia dla życia i/lub mienia, drugą zaś są
kryteria parametrów użytkowych, decydujące o przydatności danego MW.
WRAŻLIWOŚĆ NA BODŹCE PROSTE
WRAŻLIWOŚĆ NA UDERZENIE
Badania dokonuje się przy użyciu Kafara BAM, poprzez zrzucenie
ciężarka z określonej wysokości. Ciężarki posiadają standaryzowane masy 1,
5, i 10 kg, natomiast zrzucenie są z wysokości od 10 do 50 cm, dzięki czemu
możliwe jest określenie energii uderzenia powodującej reakcję wybuchową
badanej próbki.
Metodyka badania:
umieścić ładunek na kowadle,
umieścić na kafarze odpowiedni ciężar,
zwolnić blokadę,
gdy dojdzie do detonacji zmniejszyć ciężar do momentu uzyskania zaniku
reakcji, gdy reakcja się nie pojawi odpowiednio zwiększać energie do
momentu uzyskania pożądanego efektu,
w momencie uzyskania najniższej wysokości, dla której pojawia się
reakcja, badanie powtórzyć trzykrotnie w celu weryfikacji.
WRAŻLIWOŚĆ NA TARCIE
Badanie wrażliwości MW na tarcie przeprowadza się w aparacie tarcicowym Petersa. Badanie
to ma na celu określenie poziomu ryzyka związanego z ewentualnym zatarciem MW w trakcie jego
elaboracji
lub
użytkowania.
Jego znaczenie jest bardzo duże ponieważ materiały stosowane powinny być przede wszystkim
bezpieczne, a dopiero w drugiej kolejności skuteczne.
Opis:
1. Podstawa, 2. Porcelanowy stempel, 3. Porcelanowa płyta, 4. Uchwyt, 5. Sanki, 6. Przycisk uruchamiający, 7. Uchwyt mocujący
stempel, 8. Ramię, 9. Przeciwwaga, 10. Próbka MW, 11. Ciężarek z hakiem.
Metodyka badania:
podnieść ramię aparatu,
umieścić próbkę MW na porcelanowej płytce,
założyć porcelanowy stempel,
na jednym z karbów ramienia umieścić określony ciężarek,
uruchomić aparat,
po pojawieniu się efektu (dźwiękowy, świetlny, wydzielenia dymu, węglenia próbki MW) badanie
powtórzyć z mniejszym ciężarkiem na nowej płytce,
przy braku efektu badanie powtórzyć przy większej masie ciężarka,
Opis:
1. Prowadnice, 2. Przyrząd zwalniający, 3. Ciężarek, 4. Kowadło, 5. Kolumna, 6. Blok stalowy.
wartość siły potrzebnej do zdetonowania próbki zczytujemy z tabliczki znamionowej aparatu
(poniżej).
STABILNOŚĆ TERMICZNA
Próba
ma
na
celu
zbadanie
wrażliwości
termicznej
MW.
Badanie tej właściwości, jest sprawą bezpieczeństwa wytwarzania, pracy z MW oraz
ewentualnego ryzyka związanego z pożarem podczas transportu lub w magazynach,
gdzie gotowe produkty są składowane.
Metodyka badania:
zważyć
pustą probówkę przeznaczoną do badania,
umieścić w probówce 50±1 ml badanej substancji,
ponownie zważyć probówkę w celu zbadania masy testowanej próbki,
w drugiej probówce umieścić substancje wzorcową (granulaty - piasek lub tlenek glinu, stałe
paliwa rakietowe – politetrafluoroetylen (PTFE), ciecze – woda),
podłączyć termopary i rozpocząć ogrzewanie komory grzewczej (t=75°C, przez 48 godzin),
obserwować reakcje i zmiany w strukturze, barwie i ogólnym wyglądzie próbki.
STAŁOŚĆ CHEMICZNA
Badanie stałości chemicznej MW przeprowadza się podczas Próby Abla, polegającej na
ogrzewaniu MW w obecności papierka jodo-skrobiowego w ściśle określonej temperaturze.
Miarą stałości jest czas, mierzony w minutach, który upłynął od chwili umieszczenia próbki w
aparacie do chwili pojawienia się na papierku zabarwienia odpowiadającego wzorcowi.
Opis:
1. Probówka, 2. Korek gumowy, 3. Pręcik szklany, 4.Papierek.
Metodyka badania:
ogrzać łaźnię wodną do temperatury badania określonej dla danego MW,
umieścić w niej probówkę z badanym MW,
obok łaźni umieścić probówkę z wzorcem,
rozpocząć pomiar czasu,
zakończyć próbę gdy na papierku pojawi się przebarwienie, które można zidentyfikować na
wzorcu,
badanie powtórzyć dwukrotnie w celu uzyskania niezależnych wyników pomiarów.
WŁAŚCIWOŚCI SPALANIA
Badanie spalania MW przeprowadza się zamkniętym pudełku stalowym. W próbie obserwuje
się rodzaj spalania lub wybuchu, efekty temu towarzyszące względem porównawczego materiału
Opis:
1. Komora grzewcza, 2. Przewód drutowy do termopary 1 i 2, 3. Przewód drutowy do termopary 3, 4.
Urządzenie zamykające, 5. Szklane probówki, 6. Termopara 1 (T1), 7. Termopara 2 (T2), 8. Termopara 3
(T3), 9. Substancja badana (100 ml), 10. Substancja wzorcowa (100 ml).
wybuchowego (NG, NC, TNT, AA, MD). Jedynie MW amonowo - saletrzalne bada się bez wzorca
porównawczego.
Badanie to przeprowadza się również w stalowej misie i jest tzw. „metoda stalowej misy”, a zasady
wykonania próby są praktycznie identyczne.
Opis:
1. Bocznica, 2. Pokrywa, 3. Zmontowane pudełko z blachy stalowej 1 mm.
Metodyka badania:
napełnić stalowe pudełko MW,
rozpalić ognisko,
umieścić pudełko na górnej części palącego się ogniska,
w trakcie padania określić: czas spalania, rodzaj spalania (wybuch, deflagracja, powolne
spalanie), deformację pudełka po spalaniu MW, inne zjawiska (wydzielające się gazy, ich kolory i
ilość, intensywność i kolor płomienia z palącego się MW).
DEFLAGRACYJNOŚĆ
Deflagracyjność – zdolność MW do ulegania powolnemu rozkładowi w zamkniętej
przestrzeni
z
niewielką
prędkością
liniową.
Oznaczanie deflagracyjności, poprzez ogrzewanie stalowej łuski z MW zamkniętej stalowym
krążkiem, ma na celu określenie największej średnicy otworu krążka, przy której nie wystąpi ani
jeden wybuch.
Opis:
1. Nakrętka, 2. Pierścień, 3. Łuska, 4. Palnik Teclu (d – dolny, l – lewy, p – prawy, t – tylny), 5. Palnik zapłonowy, 6. Wspornik, 7.
Skrzynia osłonowa, 8. Pręt podporowy, 9. Wąż gumowy, 10. Zawór.
Metodyka badania:
umieścić łuskę wewnątrz aparatu,
zapalić płomyk zapłonowy,
zamknąć szklaną osłonę,
zająć stanowisko obserwacyjne co najmniej 10 m od aparatury,
otworzyć dopływ gazu do palników Teclu,
mierzyć czas od momentu zapalenia się gazu w palnikach do chwili zapalenia się MW w łusce,
w wynikach podać: masę łuski przed i po badaniu, masę samych odłamków, czas badania,
rezultat badania
WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE MW
GĘSTOŚĆ NASYPOWA
Określenie gęstości nasypowej MW sypkiego jest ważnym badaniem ze względu na częstość
zastosowania tego typu MW w pracach strzałowych. Materiał sypki zazwyczaj wprowadzany jest
bezpośrednio do otworu strzałowego lub do naboju w związku z czym znajomość jego gęstości
nasypowej jest niezmiernie ważna.
Opis:
1. Komora nasypowa, 2. Zasuwa zwalniająca, 3. Odbieralnik.
Metodyka badania:
zważyć odbieralnik,
wypełnić komorę nasypową badaną substancją,
otworzyć zasuwę zwalniającą,
odczekać aż cała zawartość komory nasypowej znajdzie się w odbieralniku,
nadmiarową ilość substancji usunąć drewnianą linijką,
zważyć odbieralnik,
obliczyć ciężar nasypowy wg wzoru.
m
1
– masa pustego odbieralnika, m
2
- masa pełnego odbieralnika, V – objętość odbieralnika.
PRĘDKOŚĆ DETONACJI
Do pomiaru prędkości detonacji służy urządzenie z dwoma czujnikami zdolnymi do pomiaru
prędkości
fali
detonacji
z
błędem
nie
większym
niż
100
m/s.
Przykładem takich czujników są: włókna optyczne, czujniki zwarciowe, czujniki jonizacyjne i
piezoelektryczne. zależności od badanego MW stosuje się różną budowę zestawu pomiarowego.
Dla każdego MW badanie powtarza się trzykrotnie.
Inicjowanie zapalnikiem
Opis:
D - odległość pomiędzy denkiem zapalnika a pierwszym czujnikiem, d - średnica badanego materiału wybuchowego, 1. czujniki, 2.
zapalnik, 3. badany materiał wybuchowy
Inicjowanie pobudzaczem wybuchowym (detonatorem)
Opis:
D - odległość pomiędzy końcem pobudzacza wybuchowego a pierwszym czujnikiem, d - średnica badanego materiału
wybuchowego, 1. czujniki, 2. zapalnik, 3. pobudzacz wybuchowy, 4. badany materiał wybuchowy
Inicjowanie lontem detonującym
Opis:
D - odległość pomiędzy końcem lontu detonującego a pierwszym czujnikiem, d - średnica badanego materiału wybuchowego, 1.
zakładka, 2. czujniki, 3. zapalnik, 4. lont detonujący, 5. badany materiał wybuchowy
PRZENIESIENIE DETONACJI
Badanie zjawiska przeniesienia detonacji ma na celu określenie największej odległości między
ładunkami,
dla
której
zachodzi
ich
całkowita
detonacja.
Badanie to znajduje swoje uzasadnienie w praktyce gdzie podczas wypełniania otworu strzałowego
umieszcza się w nim naboje, które nie zawsze stykają się ze sobą. Chodzi o uzyskanie informacji o
tym czy po załadunku naboi dojdzie do detonacji całego ładunku.
Zestaw do badania materiałów wybuchowych niewrażliwych na inicjowanie spłonką w nabojach o zaokrąglonych końcach,
bez zamknięcia
Opis:
1. Pobudzacz wybuchowy, 2. Taśma samoprzylepna, 3. Wspornik, 4. Zapalnik, 5. Ładunek czynny, 6. Ładunek bierny, 7. Styk
pomiędzy pobudzaczem wybuchowym a nabojem obciętym na płasko, 8. Punkt rozpoczęcia pomiaru prędkości detonacji.
Zestaw do badania materiałów wybuchowych wrażliwych na inicjowanie spłonką w nabojach o płaskich końcach, bez
zamknięcia
Opis:
1. Wspornik, 2. Taśma samoprzylepna, 3. Zapalnik, 4. Ładunek czynny, 5. Ładunek bierny, 6. Punkt rozpoczęcia pomiaru prędkości
detonacji.
Zestaw do badania materiałów wybuchowych niewrażliwych na inicjowanie spłonką w nabojach o zaokrąglonych końcach,
w zamknięciu
Opis:
1. Pobudzacz wybuchowy, 2. Taśma samoprzylepna, 3. Wspornik, 4. Zapalnik, 5. Ładunek czynny, 6. Ładunek bierny, 7. Styk
pomiędzy pobudzaczem wybuchowym a nabojem obciętym na płasko, 8. Punkt rozpoczęcia pomiaru prędkości detonacji, 9. Rura
stalowa.
Zestaw do badania materiałów wybuchowych wrażliwych na inicjowanie spłonką w nabojach o płaskich końcach w
zamknięciu
Opis:
1. Wspornik, 2. Taśma samoprzylepna, 3. Zapalnik, 4. Ładunek czynny, 5. Ładunek bierny, 6. Punkt rozpoczęcia pomiaru prędkości
detonacji, 7. Rura stalowa
Metodyka badania:
przygotować ładunki,
umieścić je na placu strzelań w odpowiedniej odległości,
zdetonować ładunek czynny obserwując jego oddziaływanie na ładunek bierny,
odpowiednio zwiększać lub zmniejszać odległość między nabojami w celu określenia największej
odległości, przy której dochodzi do przeniesienia detonacji.
GAZY POSTRZAŁOWE
Wykrywanie i oznaczanie zawartości gazów toksycznych w gazach postrzałowych jest
szczególnie ważnym badaniem ze względu na szkodliwe działanie na człowieka takich substancji
jak:
CO
2
,
CO
oraz
NO
x
.
Badanie przeprowadza się w specjalnie do tego celu przygotowanej komorze strzałowej
wyposażonej w urządzenia do pomiaru ciśnienia, temperatury oraz specjalny port pobierania
próbek do analizy.
Opis:
1. Komora strzałowa (15 m
3
), 2. Rura stalowa, 3. Ładunek, 4. Pobudzacz, 5. Zapalnik, 6. Zestaw pomiarowy.
Metodyka badania:
umieścić ładunek centralnie w rurze stalowej,
odpalić i pozwolić gazom na mieszanie się nie dłużej niż 5 minut,
rozpocząć pobieranie próbek,
mierzyć stężenia gazów przez 20 minut,
przeliczyć stężenie gazów postrzałowych na jednostkę masy MW (l/kg).
WODOODPORNOŚĆ
Metoda polega na przeprowadzeniu próby zdetonowanie trzech wilgotnych ładunków. Badanie
tej właściwości MW jest ważne ze względu na miejsca ich wykorzystania – zawilgotnione kopalnie,
deszczowa
pogoda,
detonacje
podwodne.
W stosunkowo nieskomplikowany sposób można dokonać oceny odporności MW na wilgoć stosując
podane poniżej wskazówki.
Opis:
1. Stalowa skrzynia wypełniona wodą, 2. Stalowa kratka, do której mocuje się ładunki.
Metodyka badania:
wykonać nacięcia na długości 20 mm na każdym z badanych ładunków w postaci nabojów,
przymocować badane ładunki do siatki metalowej,
zanurzyć w wodzie na 3 godziny,
wyciągnąć ładunki z wody, przenieść na plac strzelań i uzbroić w zapalniki,
odpalić badane ładunki,
sprawdzić czy materiał zdetonował.
KRUSZNOŚĆ
Badanie kruszności przeprowadza się na podstawie oznaczenie różnicy wysokości cylindra
ołowianego
przed
i
po
detonacji
ładunku.
Jest to metoda pozwalająca jedynie porównawcze określenie kruszności badanego MW względem
materiału wzorcowego TROTYLU co powoduje, że nie może być ona uznana za naukową metodą
badawczą.
Opis:
1. Spłonka lub zapalnik, 2. Krążek kartonowy, 3.Otoczka, 4. Badana próbka, 5. Krążek stalowy, 6. Cylinder ołowiany, 7. Płyta
stalowa, 8. Mocowanie zestawu.
Metodyka badania:
umieścić ładunek na blaszce stalowej na bloku ołowianym,
odpalić ładunek,
dokonać pomiaru zmiany wysokości bloku w czterech punktach na obwodzie i wyliczenie
średniego zgniotu,
wynik podać w procentach w stosunku do wysokości początkowej.
WYDĘCIA W BLOKU OŁOWIANYM (BLOKU TRAUZLA)
Metoda polegająca na mierzeniu wydęcia w bloku jest metoda porównawczą, w której jako
wzorzec
stosuje
się
kwas
pikrynowy
(310
cm
3
).
Pozwala jedynie na porównanie określonych MW między sobą, nie jest ona jednak traktowana jako
metoda o podłożu naukowym.
Metodyka badania:
wykonać osłonki ładunku,
umieścić 10 g MW w osłonce,
załadować ładunek do bloku ołowianego,
odpalić badany ładunek,
określić różnicę w objętości bloku ołowianego przed i po detonacji.
WAHADŁO BALISTYCZNE
Metoda badania zdolności do wykonania pracy w wahadle balistycznym polega na pomiarze
wychylenia ramienia wahadła po detonacji próbki. Odczytu wielkości wychylenia dokonuje się na
skali, po której przemieszcza się ramię wahadło.
Opis:
1. Stalowy moździerz, 2. Ramię wahadła, 3. Stalowa konstrukcja samonośna, 4. Przeciwciężar, 5. Stalowa rurka z podziałką kątową,
6. Suwak wskaźnika wychylenia ramienia 2, 7. Wsporniki rurki 5, 8. Żelbetowy fundament, 9. Łożysko ramienia 2, 10. Urządzenie
do zatrzymania ramienia 2 po strzale, 11. Zadaszenie.
Metodyka badania:
wyzerować skalę pomiarową,
umieścić ładunek w przeciwciężarze i zamknąć otwór stalowym walcem,
odsunąć się w bezpieczną odległość,
uzbroić ładunek,
odpalić ładunek,
zmierzyć wychylenie wahadła,
wynik podaje się w % wychylenia dla próbki heksogenu.
METODA AKWARIUM
Metoda akwarium pozwala na dokładne, i stosunkowo proste określenie wartości energii
wybuchu MW. W akwarium określa się wartości energii fali uderzeniowej oraz energie pęcherzy
powietrza,
które
zsumowane
dają
całkowitą
energie
wybuchu.
Metoda ta pozwala na badanie próbek mniejszych od 10 g, powodując szersze jej zastosowanie
jako metody analitycznej.
Opis:
1. Czujnik ciśnienia, 2. Czujnik piezoelektryczny, 3.Badany ładunek.
Metodyka badania:
umieścić badaną próbkę MW w akwarium,
uzbroić próbkę samym zapalnikiem lub dodatkowo pobudzaczem,
zdetonować próbkę,
mierzyć za pomocą oscyloskopu wskazania czujników umieszczonych wewnątrz akwarium,
przeliczyć otrzymane dane na energię wybuchu.
Bibliografia:
1. BN-77 6091-20, Norma branżowa, MWG Badanie wodoodporności.
2. PN-92 C-86007, Polska norma, MW Próba spalania w zamkniętym pudełku stalowym.
3. BN-90 6091-45/51, Norma branżowa, MWG Oznaczanie kruszności.
4. BN-90 6091-45/22, Norma branżowa, MWG Oznaczanie zdolności wykonania pracy w bloku
ołowianym.
5. PN-91 C-86004, Polska norma, PC Oznaczanie ciężaru nasypowego, zawartości pyłu, gęstości
rzeczywistej i stopnia rozdrobnienia.
6. BN-64 6091-16, Norma branżowa, MW Oznaczanie stałości, Próba Abla.
7. BN-91 6091-45/23, GMW Oznaczanie względnej zdolności do wykonania pracy za pomocą
wahadła balistycznego.
8. PN-EN 13631-14, Materiały wybuchowe do użytku cywilnego Materiały wybuchowe kruszące,
Część 14: Oznaczanie prędkości detonacji.
9. PN-EN 13631-11, Materiały wybuchowe do użytku cywilnego Materiały wybuchowe kruszące,
Część 11: Badanie prze-noszenia detonacji.
10. PN-EN 13631-16, Materiały wybuchowe do użytku cywilnego Materiały wybuchowe kruszące,
Część 16: Wykrywanie i oznaczanie gazów toksycznych.
11. PN-EN 13631-2, Materiały wybuchowe do użytku cywilnego Materiały wybuchowe kruszące,
Część 2: Oznaczanie stabilności termicznej materiałów wybuchowych.