Name: 水性乳化炸药的最小燃烧压力 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: 了解水性乳化炸药最小燃烧压力的测量方法，该方法仅需20至30克样品即可在实验室环境中完成测试。此技术可指导安全操作压力的确定，并有助于建立标准参考材料以验证性能。

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本出版物中报告的测试规程的开发源于加拿大自然资源部（CanmetCERL，爆炸物研究实验室）与美国国土安全部科学技术局之间的联合研究项目。&amp;#38;D 部门）和奥瑞卡矿业服务公司（Orica Mining Services）。谨此致谢奥瑞卡矿业服务公司允许发表本课题的非专有性信息。同时，谨感谢加拿大矿业能源研究中心分析部门（CanmetCERL's Analytical Section）参与对本研究中制备的各种 AWEs 进行物理表征。

注意：此处使用的材料和设备列于材料表中。
1. 点火丝组件的制备
注意：建议在操作时佩戴丁腈手套。
<ol>
	<li>量取预定长度的镍铬（NiCr）合金丝，并使用剪线钳进行切割。对于76.2 mm（3英寸）长的测试电池，应切割为85 mm的长度。</li>
	<li>使用尖嘴钳将镍铬合金丝两端弯成小环。使用合适的压接工具，通过无绝缘套管型对接连接器，将每个环压接至一段50 cm长的14号美国线规（AWG）实心裸铜导线上。</li>
	<li>重复步骤1.1–1.2，制备所需数量的组件。 
	注意：建议预先准备多个组件，因为每次MBP测量需要消耗10至15个组件。完整的导线组件如图1所示。若所有导线均正确连接并压接至接头，则在导线组件两端（即镍铬丝两侧的铜导体之间）测得的电阻必须小于0.5 Ω。</li>
</ol>
2. 样品与测试池的制备
注意：建议在操作时佩戴丁腈手套。
<ol>
	<li>准备测试单元，每个单元由一根长度为 7.6 cm、内径至少为 1.6 cm 的小型圆柱形钢管构成。确保每个测试单元沿轴向加工出一条宽 3 mm 的狭缝，以便在测试过程中使燃烧气体逸出。 
	注意：AWEs 具有导电性。</li>
	<li>为确保所有点火电流均通过点火丝，用耐高温非导电涂料在每个单元内壁涂刷两层。预先准备多个测试单元。</li>
	<li>通过扩孔处理多个 No. 0 氯丁橡胶塞的内面，以容纳拼接连接器和点火丝组件的铜导线。</li>
	<li>利用测试单元上的水平狭缝将点火丝插入单元中部。小心地将已准备好的氯丁橡胶塞沿每根铜导线滑动，并插入单元两端，确保点火丝未被压缩或扭曲。</li>
	<li>将点火丝拉紧，并将铜导线引脚垂直弯折以固定（图 2，图 3）。</li>
	<li>通过 3 mm 宽的狭缝小心地将样品引入单元中，避免引起样品结晶或在样品中引入气孔。如有必要，使用刮刀压实乳化物以去除气孔。快速反复轻敲单元底部于实验台面上，确保乳化物充分填满空隙。重复填充、压实和敲击操作，直至乳化物不再进一步沉降为止。</li>
</ol>
3. 在压力容器中装载样品
<ol>
	<li>准备一个具有以下特性的压力容器以装载样品池：工作耐压为 20.7 MPa（或 3,000 psig）（参见材料表），由不锈钢制成以避免气体反应产物造成的长期腐蚀损伤，配备两个可承载最高 20 A 电流的绝缘刚性引线电极，并密封至与容器本身相当的耐压等级。
	<ol>
		<li>出于安全考虑，将容器安装在配备有爆破片组件（参见材料表）的受保护测试室内，该组件设计为在略低于容器最大工作压力时释放容器内压力。</li>
		<li>为在测试后释放容器内气体，需在气体出口处配备可远程操作的高压阀门。 
		注：可通过多种方式实现此功能。例如，可采用电磁阀/气动阀组合。容器的进气口必须连接至一个气体歧管系统，该系统由附近受保护的房间操作，能够使用氩气高压气瓶（氮气可作为替代，但惰性可能较差）远程将压力容器加压至选定的初始压力。该歧管通常由高压不锈钢管、高压压缩接头和阀门定制而成。建议容器还配备一个 0–20.7 MPa（0–3,000 psig）的压力传感器。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将装有样品（按第 2 节制备）的测试电池放入压力容器中。将其长轴水平放置，狭缝朝上（图 2）。将裸露的铜导线连接至容器内部的电极，并确保导线不与容器本体接触。关闭并密封压力容器。</li>
	<li>使用万用表确认每个电极与压力容器本体之间无电气接触。 
	注：若检测到电极与容器本体之间存在任何接触，必须查明原因并采取措施排除，方可继续测试。</li>
</ol>
4. 执行测试
<ol>
	<li>在防护室内，将压力传感器的信号连接到数据采集系统（见材料表）或可用的示波器。同时，将高精度分流电阻两端的电压连接到数据采集系统（或示波器）。确保该分流电阻也与恒流源串联连接。将此串联电路连接至压力容器的电极，以向NiCr点火丝提供恒定电流。 
	注意：已知其电阻值时，该分流电阻两端的电压可用于测量点火电流。</li>
	<li>启动基于PC的数据采集系统（或可用的示波器）。</li>
	<li>远程关闭容器的出口阀（参见第3.1节说明）。使用仪器室内的加压氩气瓶和气体管路系统（见第3节描述），开始将容器加压至测试所需的初始压力。 
	注意：根据AWE的配方不同，此压力可在0.3至19.3 MPa（50至2500 psig）之间变化。若为某种AWE产品的首次测试，应基于样品的配方合理估算其MBP，以确定本次测试的初始压力。
	<ol>
		<li>达到目标压力后，关闭容器的进气阀，并使容器保持加压状态5至10分钟，检查系统是否存在明显泄漏。确认无泄漏后，重新打开进气阀，调节压力至选定的初始值，再重新关闭进气阀。若检测到明显泄漏，应推迟测试，直至完成必要的维护工作。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>开启恒流源，使10.5 A的电流通过点火丝。保持电流导通，直至样品被点燃并熔断点火丝，从而中断电流；此过程预计持续数秒。点火发生且压力开始上升后，关闭电源。 
	注意：压力可能会经历一至两次极小值和极大值，随后应开始持续下降。当出现此趋势后，需额外等待10分钟再进行后续操作。</li>
	<li>测试完成后，远程打开出口阀，将所有燃烧气体排入适当的排气系统。在打开容器前，缓慢用氩气吹扫数分钟，以清除所有有毒气体组分。确保容器恢复至环境压力后，方可重新进入测试室。</li>
	<li>锁定恒流电源（可通过锁定钥匙或从交流电源拔下插头），然后进入压力容器室。佩戴配有合适通用型滤毒盒的面罩，打开容器。通过拆下电极上的铜导线取出测试样品，并记录所有肉眼观察结果。
	<ol>
		<li>取下氯丁橡胶塞后，尝试观察样品燃烧的程度。通过拍照进一步记录这些观察结果。完成后，彻底清洁容器（参见第6节）。 
		注意：根据这些观察结果，若样品完全燃烧（燃烧前沿已到达测试样品容器壁；氯丁橡胶塞上仅残留少量样品），则结果判定为“通过”。下一次测试应降低压力。否则结果判定为“未通过”，下一次测试需提高压力（典型观察结果见图4A）。压力传感器记录的压力曲线也可作为是否发生持续燃烧的证据（图4B）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>按照下文第5节所述步骤分析采集到的电流和压力数据。重复步骤4.1至4.6，逐步减小压力增量（或减量），直至MBP被确定至所需精度（典型示例见图5）。
	<ol>
		<li>使用此“上下法”至少进行10至12次测试。 
		注意：报告的MBP必须是最高“未通过”事件的初始压力（Pn,max）与最低“通过”事件的初始压力（Pg,min）之间的平均值（图5）。测得MBP的误差棒必须表示为： 
		<img alt="ΔMBP方程：abs[Pg,min - Pn,max]/2，用于血流动力学分析。" src="/files/ftp_upload/56167/56167eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="方程"></li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. 数据分析
注意：分析后的 MBP 实验结果图示例参见图6。
<ol>
	<li>首先确定时间， t0，当点燃导线通电时（电流突然增至10.5 A）。确定点燃导线烧断的时刻（电流突然回到0）， tb. 记录差异 Δtw = tb – t0 作为“导线持续时间”。</li>
	<li>测定点火丝的平均电流， Iiw；这是当前记录中所有数据点的平均值 t0 和 tb确定压力轨迹首次偏离初始基线的时间点， tp0. 记录差异 Δtp = tp0 – t0 压力上升时间</li>
	<li>测定平均初始压力， Pi；这是压力记录中所有数据点的平均值 t0 和 tp0. 确定最大压力， P最大值；这是压力记录的最大值。 
	注意：压力轨迹可能包含多个极小值和极大值。</li>
	<li>找到最后一个最大值（燃烧即将结束、压力开始持续下降之前）；此时间点为燃烧终止时间（ts）。计算差值 Δtb = ts – tp0 并将其输入为“燃烧时间”。</li>
</ol>
6. 清理工作
<ol>
	<li>尽可能清洁并重复使用测试池。当发现固体残留物极难清除时，应丢弃该测试池。使用水、乙醇和纸巾清洁测试池。如果绝缘漆受损，应在重新使用前重新涂覆绝缘漆。 
	注意：不建议使用肥皂或任何洗涤剂清洁测试池，因为洗涤剂残留物可能会使某些乳液配方中的表面活性剂不稳定。</li>
	<li>每次运行后清洁容器。 
	注意：建议清洁容器的人员佩戴带有适当通用型滤芯的面罩。某些配方，特别是含有化学致敏剂的配方，可能比其他配方产生更具刺激性的残留物。</li>
	<li>使用纸巾清除压力容器中的污垢和湿气，必要时可使用水或乙醇。确保以类似方式清洁电极，包括垫圈和螺母。</li>
	<li>每天工作结束时，将所有未使用的样品材料和废弃物送回适当的储存地点（通常为爆炸品仓库）。</li>
	<li>关闭数据采集系统和计算机（或存储示波器）。</li>
	<li>关闭氩气（或氮气）气瓶的主阀，并排空氩气（或氮气）管路。</li>
</ol>

<ol><li>Ammonium nitrate emulsion blasting agent and method of preparing same. US Patent. , 3,447,978 (1969).</li>
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<li>Turcotte, R., Badeen, C. M., Goldthorp, S. On the Use of the Minimum Burning Pressure Test as a Replacement for Some of the Series 8 Tests, Presented to the Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods and on the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals, Sub-Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods, Forty-eight session, Geneva, 30 November – 9 December, 2015, ST/SG/AC.10/C.3/2015/41, CERL Report 2015-09 (TR). , Available from:
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<li>Badeen, C. M., Goldthorp, S., Turcotte, R., Lightfoot, P. D. On the Use of the Minimum Burning Pressure Test as an Alternative Series 8 Test, Presented to the Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods and on the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals, Sub-Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods, Thirty-seventh session, Geneva, 21–30 June, 2010, UN/SCETDG/37/INF.41, CERL Report 2010-20 (TR). , Available from:
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<li>Turcotte, R., Goldthorp, S., Badeen, C. M., Johnson, C., Feng, H., Chan, S. K. Influence of Physical Characteristics and Ingredients on the Minimum Burning Pressure of Ammonium Nitrate Emulsions. Proceedings of the 36th International Pyrotechnics Seminar, 2009 Aug 23-28, Rotterdam, The Netherlands, , 197-206 (2009).</li>
<li>Type E - High Explosives, Classification and Authorization, General and Detailed Requirements for Type E Explosives, Explosives Regulatory Division. , Natural Resources Canada, Government of Canada. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.nrcan.gc.ca/explosives/resources/guidelines/16423">http://www.nrcan.gc.ca/explosives/resources/guidelines/16423</a> (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Recommendations+on+the+Transport+of+Dangerous+Goods%2C+Manual+of+Tests+and+Criteria%22">Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, Manual of Tests and Criteria</a>. , 6th revised ed, United Nations, New York and Geneva. 200-207 (2015).</li>
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 <a target="_blank" href="https://www.safex-international.org/safex/page-newsletter.html">https://www.safex-international.org/safex/page-newsletter.html</a> 6-8 (2016).</li>
</ol>

作者声明不存在任何竞争性经济利益。

我们的研究结果表明，采用直径为0.5 mm的NiCr直丝和10至16 A的点火电流的线性热丝几何结构，足以点燃含水量高达25质量%的乳化炸药（AWEs）。对于高黏度配方（如包装乳化产品），水平和垂直构型几乎产生相同的结果17。然而，对于低黏度配方（如散装乳化产品），垂直构型中的重力效应会引起乳化剂流动，从而干扰点火过程。在这些情况下，水平构型被证明可提供有效且可重复的结果17。应注意的是，本研究中获得的高含水量乳化炸药的MBP值远低于Wang7对类似产品报道的数值。这种差异可能是由于Wang所使用的点火源为线圈几何结构，与本研究中采用的直圆柱几何结构相比，其向乳化炸药传递能量的效率较低。此外，如果线圈由直径过小的导线制成，或线圈匝间距过近，则点火线圈可能在乳化炸药被点燃前过早烧毁。在这种情况下，点火失败很可能被误认为是爆轰传播失败。
例如，对于典型的体相乳化炸药表面（如 EM6，含水量为 17.4 %，<strong class="xfig...

硝酸铵水基乳化（AWE）炸药于1961年发明。它由液态氧化剂溶液的微小液滴组成，这些液滴被连续的油相包围。第一种稳定且具有实际应用价值的乳化炸药由美国的Harold F. Bluhm于1969年研制成功1，2。然而，此类炸药的成功商业化直到20世纪80年代初才真正实现。
随着现代采矿作业规模的扩大以及快速散装炸药装填技术的出现，需要制造和运输大量水胶炸药（AWE）。一辆罐车通常可运输20吨AWE，而仅一次爆破作业通常就需要多辆卡车运输。如此大量炸药若发生意外引爆，后果将尤为严重，因此必须充分了解其危险特性，以便设计相应的安全操作体系。尽管众所周知乳化炸药对机械刺激（即冲击和摩擦）相对不敏感，但在处理此类炸药时仍曾有意外爆炸事故的报道3，尤其是在泵送应用过程中。
自20世纪70年代以来已知4，水基炸药要实现自持燃烧，环境压力必须达到某一最低值。该值通常被称为&#34;最低燃烧压力&#34;（MBP）。从安全角度来看，了解这一阈值有助于制造商更准确地评估各类操作设备的安全工作压力。
加拿大政府自然资源部已发布 &#34;水基炸药泵送操作指南&#34; 5，指出使用远低于乳液或水凝胶爆速压力（MBP）的泵送压力是一种良好的安全操作规范。应注意的是，这些指南是在大多数商业制造商协作下制定的，且在美国，炸药制造商协会（IME）也发布了非常类似的指南 6然而，在这些文件中，并未对如何测量MBP进行描述或规定。
近几十年来，关于机械起爆压力（MBP）测量的研究报道较少。Chan et al. 4 报道了水凝胶炸药的MBP测量结果，这类炸药同样以硝酸铵和水为基础。他们得出结论：MBP可能强烈依赖于多种配方因素，例如含水量、化学敏化剂或金属粉末的存在。在另一项研究中，Wang 7 描述了一个2.5 L的加压容器，使用氮气（N2）加压，并采用Bruceton升降法测定基础水包油型炸药（AWEs）的MBP。利用该系统，测得含水量为16质量%的基础乳化炸药的MBP值约为15 MPa。
在采用类似的加压容器测试时，Hirosaki et al. 8 报道了部分含水炸药（AWE）的爆轰传播压力（MBP）测量结果。他们指出，用于敏化炸药的微球材料（即 玻璃或树脂）的性质对测试结果也有显著影响。最近，Turcotte et al. 9 开发了一种与 Wang 及 Hirosaki 等人相似的系统，并尝试用其测量某些 AWE 的 MBP。然而，他们发现许多可能导致 MBP 测定错误的问题。特别是，点火源结构（镍铬丝线圈）从未针对 AWE 进行过充分验证。2008 年，Turcotte et al. 10 和 Chan et al. 11 开发了一种基于校准点火丝系统的装置及相关测试方法，用于测量 AWE 的 MBP。他们还利用该装置研究了典型 AWE 的点火特性，测定了实现可靠点火所需的能量需求12，并探讨了多种 AWE 炸药的物理特性和组分对 MBP 的影响13,14。目前，该 MBP 测量技术正被提议作为联合国《危险货物运输》（UN TDG）测试与标准中用于 AWE 运输分类的标准测试方法15。

<table><tbody><tr><td>腈纶手套（100只/包）</td><td>Fisher Scientific</td><td>19149863B</td><td>https://www.fishersci.ca/shop/products/purple-nitrile-exam-gloves-6/19149863b?searchHijack=true&amp;&searchTerm=19149863B&amp;&searchType=RAPID&amp;&matchedCatNo=19149863B</td></tr><tr><td>NiCr60 24 AWG 电线（每卷200英尺）</td><td>欧米茄工程公司</td><td>NIC60-020-200</td><td>http://www.omega.ca/pptst_eng/NI60.html</td></tr><tr><td>剪线钳：迷你斜口钳，5 英寸</td><td>加拿大轮胎</td><td>产品编号 #058-4736-0</td><td>http://www.canadiantire.ca/en/pdp/mastercraft-mini-diagonal-cutting-pliers-0584736p.html#srp</td></tr><tr><td>迷你尖嘴钳，5 英寸</td><td>加拿大轮胎</td><td>产品编号 #058-4731-0</td><td>http://www.canadiantire.ca/en/pdp/mastercraft-mini-needle-nose-pliers-0584731p.html#srp</td></tr><tr><td>压接工具，8.5 英寸</td><td>加拿大轮胎</td><td>产品编号 #058-4617-4</td><td>http://www.canadiantire.ca/en/pdp/mastercraft-8-in-crimping-tool-0584617p.html#srp</td></tr><tr><td>裸铜线（14AWG）</td><td>电子设备增强版</td><td>2000BC-14-5/5 磅卷</td><td>裸铜线（未绝缘）</td></tr><tr><td>非绝缘对接接线端子（100个）</td><td>电声的</td><td>Panduit BS14-C</td><td>http://www.alliedelec.com/panduit-bs14-c/70044299/?mkwid=si03ezhXY&amp;amp;pcrid=64596948257&amp;amp;pkw=panduit%20bs14-c&amp;amp;pmt=b&amp;amp;pdv=c&amp;amp;gclid=CM_1jO-DsdMCFZKIswodMugASw</td></tr><tr><td>不锈钢管接头（10 - 20 个）</td><td>Wolseley Inc.</td><td>SSNKX3</td><td>样品细胞：76.2 mm 长 × 12.7 mm 外径（3&quot; 长 × 0.5&quot; od）的细胞沿长度方向加工出3 mm狭缝，并在内外表面涂覆两层非导电漆（例如高温烧烤涂料Armor Coat或Krylon品牌）。</td></tr><tr><td>高温非导电涂料</td><td>加拿大轮胎</td><td>产品编号 #048-0648-8</td><td>该链接为加拿大轮胎公司（Canadian Tire）的产品页面，不属于 JoVE 教育与科学内容范畴，且无科学实验或研究相关文本可供翻译。请提供符合 JoVE 专业领域（如生物、医学、化学、工程等学科的实验方法、研究视频描述或科学教学内容）的源文本以便进行专业翻译。</td></tr><tr><td>实心绿色氯丁橡胶塞（0号；每包68个）</td><td>科尔-帕尔默</td><td>OF-62991-04</td><td>https://www.coleparmer.ca/i/cole-parmer-实心绿色氯丁橡胶塞标准尺寸-0-68-件装/6299104?searchterm=OF-62991-04</td></tr><tr><td>不锈钢刮勺</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-375-10</td><td>https://www.fishersci.ca/shop/products/fisherbrand-spoonula-lab-spoon/1437510?searchHijack=true&amp;&searchTerm=1437510&amp;&searchType=RAPID&amp;&matchedCatNo=1437510</td></tr><tr><td>7.5 L 压力容器</td><td>Autoclave Engineers</td><td>40A-9104, 9122, 40C-1365, 2376</td><td>最小内径127 mm；配备20.7 MPa（3000 psi）爆破片组件；电磁阀&amp;以及出口处的气动阀；http://www.autoclaveengineers.com/products/pressure_vessels/PV_Bolted_Closure/index.html</td></tr><tr><td>电极（2个装）</td><td>电表</td><td>Conax EG-375-A-SS-T，25.4 cm（10英寸）&quot;导体</td><td>带聚四氟乙烯密封垫圈；https://www.conaxtechnologies.com/wp-content/uploads/2016/03/5001D-80-105-Flanges-and-Accessories.pdf</td></tr><tr><td>爆破片</td><td>Oseco</td><td>39859-3-1</td><td>http://www.oseco.com/imgUL/files/STD_0515.pdf</td></tr><tr><td>通用安全头（爆破片组件）</td><td>Autoclave Engineers</td><td>SS-4600-1/2F</td><td>http://www.autoclave.com/products/accessories/universal_safety_heads/index.html</td></tr><tr><td>高压阀（气动，故障开启型）</td><td>Autoclave Engineers</td><td>1/2&quot; SW8XXX-CM</td><td>http://www.autoclave.com/aefc_pdfs/OM_P1_Manual_Air_Valve.pdf?zoom_highlightsub=air+operated+valve#search=&quot;气动阀&quot;</td></tr><tr><td>压力传感器</td><td>欧米茄工程公司</td><td>PX176-3KS5V</td><td>绝对压力放大电压输出传感器；0–20.7 MPa（0–3000 psi）密封式，91 cm（36英寸）&quot;电缆 http://www.omega.ca/pptst_eng/PX176.html</td></tr><tr><td>数字万用表</td><td>亚马逊公司</td><td>福禄克 110 Plus 型号</td><td>https://www.amazon.com/Fluke-110-Plus-essential-multimeter/dp/B01JX912I2</td></tr><tr><td>数据采集接口</td><td>IOTECH</td><td>Model Daqlab 2000 配备 DBK15 采集板</td><td>http://www.mccdaq.com/products/daqlab2000s</td></tr><tr><td>配备显示器并安装 National Instruments DASYLab 软件（V13，基础版）的个人计算机</td><td>DELL</td><td>CORETMi7 vProTM</td><td>计算机必须满足 Dasylab 13 的运行要求：1 GHz 及以上，x86 兼容架构；Windows 7 或 8 操作系统，32 位或 64 位版本；2 GB 及以上内存</td></tr><tr><td>示波器</td><td></td><td></td><td>具有2个输入通道（0-10 V）、每通道12k采样点、采样频率为10 ms/采样的任意存储示波器。</td></tr><tr><td>精密分流电阻器</td><td>加拿大分流器工业公司</td><td>LA-20-100</td><td>（20 A，100 mV）置于定制外壳内 http://www.cshunt.com/pdf/la.pdf</td></tr><tr><td>恒流电源</td><td>安捷伦</td><td>N6700B 低剖面 MPS 主机，400W；N6754A 直流电源，带高速测试扩展选项</td><td>http://www.keysight.com/en/pd-1125217-pn-N6754A/high-performance-autoranging-dc-power-module-60v-20a-300w?cc=CA&amp;amp;lc=eng</td></tr><tr><td>进样阀</td><td>渥太华阀门与管件</td><td>Swagelok SS-43GS4-PT</td><td>https://www.swagelok.com/en/catalog/Product/Detail?part=SS-43GS4</td></tr><tr><td>全面罩</td><td>库珀安全</td><td>3M 7800 系列</td><td>http://www.coopersafety.com/product/3m-7800-series-full-face-respirator-1124.aspx</td></tr><tr><td>通用型滤芯</td><td>库珀安全</td><td>3M 60923</td><td>http://www.coopersafety.com/product/3m-60923-organic-vapor-acid-gas-p100-cartridge-1533.aspx?sid=101950</td></tr></tbody></table>

水基乳化炸药的最低燃烧压力

Minimum Burning Pressures of Water-based Emulsion Explosives

本文描述了一种用于测量水基乳化炸药持续燃烧所需最低压力的实验方案。在爆破作业中泵送水基乳化炸药可能具有极高危险性，过去几十年中全球已发生多起与泵送相关的事故，其中一些事故造成了人员死亡。在加拿大，人们已认识到此类危害，并由此制定了泵送操作指南，该指南获得了加拿大炸药行业以及加拿大政府爆炸物监管司的共同认可。指南中指出，在实验室中测得的最低燃烧压力（MBP）可有效表征此类炸药在泵送系统中的行为特性。该指南还建议，在设计泵送系统时应尽可能避免系统压力超过所泵送炸药的MBP值。在该指南发布时，虽已有测量MBP的方法，但尚未经过验证可用于测定硝酸铵水基乳化炸药（AWEs）的MBP。目前，AWEs在現場散装装药作业中的应用已远超其他任何类型的水基炸药及其前体物质。
加拿大炸药研究实验室（CanmetCERL）在过去十年中一直致力于开展研究，以开发一种经过验证的测试方案，用于测量和解读军用炸药（AWE）具有代表性的爆轰压力（MBP）值。本文将描述目前所执行的测试方法，并通过引用近期已发表的数据，论证该测试中的关键组成部分。同时将展示一系列军用炸药产品的MBP测量结果。此外，还将讨论将MBP测试纳入加拿大高能炸药使用许可测试标准的可行性。

典型的原始信号来自一次产生完全传播事件的测试（即 “go”显示在 图6. 点火电流（蓝色曲线）在 t 时开始出现0 = 0 时开始加热，并持续加热至 NiCr 丝烧断b = 19.1 s。计算得到的平均点火电流（即 t 之间所有数据点的平均值0 和 tb 是 Ihw = 10.59 A。在压力记录（红色曲线）上，首次观察到明显偏离初始基线的时间为 tp0 = 17.3 s。计算得到的平均初始压力（即 t 之间所有数据点的平均值0 和 tp0）是 Pi = 4.924 MPa（700 psig）。从 tp0，压力迅速上升至最大值P最大 = 6.095 MPa（870 psig）在 t 时s = 33.7...

我们介绍一种基于加压容器内热丝点火的装置及相关方法，用于测量水基乳化炸药发生持续燃烧所需的最低压力。该方法可改进产品的特性表征，从而在泵送和混合操作中更安全地使用此类炸药。

本文描述了一种测量水基乳化炸药持续燃烧所需最低压力的实验方案。泵送……

本实验的总体目标是测量水基乳化炸药实现自持燃烧所需的最低压力，该压力称为最低燃烧压力。最低燃烧压力是一个关键参数，可用于指导估算乳化炸药在生产、操作和泵送过程中的安全操作压力。该方法的主要优势在于仅需 20 至 30 克炸药样品即可完成测试。因此，该实验可在实验室环境中进行。在其他实验室安装微束探针（MBP）设施将有助于开展实验室间的MBP测试，进而推动建立用于性能验证的标准参考物质。开始准备测试电池组件时，截取一段85毫米长的镍铬合金丝。使用尖嘴钳将金属丝的每一端弯成一个小环。使用未绝缘的对接式连接器和压接工具，将镍铬合金丝的末端与长度为50厘米的14号美国线规实心裸铜线连接起来。以这种方式制备10至15根点火丝组件。验证每个组件两端测得的电阻小于 0.5 欧姆。接着，准备 10 至 15 个小型圆柱形钢管，每个钢管沿长轴方向加工出一条宽 3 毫米的狭缝。每个电池内部涂覆两层耐高温非导电漆。对于每个电池单元，将两个0号氯丁橡胶塞子的窄端切掉，得到长度为16毫米的塞子。在每个塞子的中心打一个直径为6毫米的孔。确认孔的直径足够大，能够容纳铜线和并线连接器。然后，将点火丝组件从干燥的涂覆电极池上的三毫米宽切口插入。将氯丁橡胶塞穿到每根铜线上。小心地将塞子插入电极池的两端，注意不要挤压或扭曲点火丝。拉紧点火丝。将塞子末端的铜丝弯曲约90度，以固定点火丝的位置。重复此步骤，组装其余的测试电池单元。开始测试前，需小心地将乳液通过一个三毫米宽的狭缝注入测试池中。当测试池充满后，用小刮刀轻压样品，并将测试池轻敲硬物表面，以去除其中的气泡。以这种方式继续填充并压实样品，直至无法再向测试池中装入更多样品为止。然后，将装有样品的压腔水平放置于远程操作的压力容器中，使狭缝朝上。将铜导线连接至压力容器内的电极，确保导线不与容器本体接触。使用万用表确认每个电极与压力容器本体之间无任何电接触。然后，关闭并密封容器。在受保护的仪器室内，确认数据采集卡已连接至压力传感器以及高精度分流电阻两端的电压信号。确认分流电阻与恒流源串联，且该串联电路已连接至压力容器的电极。然后，启动数据采集软件。远程关闭压力容器的出口阀，并开始用氩气对容器加压。当容器达到起始测试压力后，关闭入口阀。监测系统五到十分钟，以确认无明显泄漏。待反应容器通过漏气检查后，打开进气阀，将压力调节至所需的初始值，然后关闭阀门。持续通过点火丝通入10.5安培的恒定电流，直至样品点燃，点火丝熔断，电流停止。点火发生且压力开始上升后，关闭当前电源。测试过程中，压力可能在持续下降前出现一到两次的最小值或最大值。在压力开始持续下降后，需等待十分钟，方可进行后续操作。测试结束后，打开出口阀，将燃烧气体排至废气系统。将氩气调压器设置为约 50 psi，并打开入口阀。让氩气以缓慢的流速循环两到三分钟，以清除容器中的有毒气体，然后使容器恢复至环境

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Research

科研

JoVE Journal

Chemistry

化学

水性乳化炸药的最小燃烧压力

采用程序升温脱附系统联用带有电子捕获检测器的气相色谱仪，对吸附在填充吸附剂的热脱附管上的TNT和RDX痕量爆炸物蒸气进行分析。该仪器分析方法结合直接液体沉积法，以降低样品变异性，并校正仪器漂移和样品损失。...

程序化升温脱附气相色谱-电子捕获检测器定量检测痕量爆炸物蒸气

本方案描述了采用短时高能球磨法（HEBM）制备无气体纳米结构含能材料（Ni+Al、Ta+C、Ti+C）的方法。同时介绍了利用高速热成像技术研究机械法制备的纳米复合材料反应活性的方法。这些方案可推广应用于其他反应性纳米结构含能材料的研究。...

无气体纳米结构含能材料的制备与反应性

军用高能炸药的研制测试包括小规模配方制备、安全性测试，以及最终的爆轰性能测试，以验证理论计算结果。本文将介绍与爆轰速度和爆轰压力测量相关的典型研制测试方法。...

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本方案详细介绍了使用霍普金森压杆测量近场爆炸事件在反射边界上产生的反射爆轰载荷的方法。该技术能够在反射边界上的任意位置插值得到压力-时间历程，因此可用于全面表征载荷在空间和时间上的变化特性。...

使用霍普金森压杆进行爆炸载荷量化

我们描述了使用微热电偶来估算稳态层流边界层扩散火焰中的局部温度梯度。通过雷诺类比的扩展，局部温度梯度可进一步用于高精度估算此类火焰中的局部质量燃烧速率和热通量。...

稳态层流边界层扩散火焰中局部热通量和燃烧速率估算的实验方法

本文描述了通过正磷酸（H3PO4）与铝纳米粉末反应合成可燃性磷酸铝基体的方法。当该反应在三氧化钨纳米粉末存在下以过量铝进行时，可生成一种固态、多孔的纳米铝热剂泡沫材料。...

具有蛋白酥皮状形貌的纳米热剂：从松散粉末到超多孔物体

在此，我们介绍一种在模拟条件下同时研究新鲜及风化原油可燃性与燃烧效率的实验方案。 原位...

实验室研究的实验步骤 原位 燃烧：原油的可燃性与燃烧效率

本文介绍一种在简单反应容器中于低至中等压力的CO2条件下进行反应的实验方案。通过将二氧化碳以干冰形式加入，该反应可在多种反应容器中进行，无需昂贵或复杂的设备与装置。...

使用干冰作为固体 CO2 源在密封容器中实现中等压力

我们介绍一种用于固体火箭推进剂的实验室规模缓燃试验方案，称为缓慢加热推进剂燃烧速率分析（CRASH-P）试验。将受限的火箭推进剂缓慢加热至自燃，利用动态压力传感器同时测量燃速温度和反应剧烈程度。...

实验室规模火箭推进剂缓燃试验：缓慢加热推进剂燃烧速率分析（CRASH-P）试验

本文描述了含半胱氨酸寡肽的气相酸度测定方法。实验采用三重四极杆质谱仪进行。通过碰撞诱导解离实验测定肽段的相对酸度，并利用扩展的库克斯动力学方法确定其定量酸度。...

寡肽气相酸性的测定

了解水性乳化炸药最小燃烧压力的测量方法，该方法仅需20至30克样品即可在实验室环境中完成测试。此技术可指导安全操作压力的确定，并有助于建立标准参考材料以验证性能。

水基乳化炸药的最低燃烧压力

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