Badania bezpieczeństwa materiałów wybuchowych

Testy bezpieczeństwa materiałów wybuchowych obejmują określenie różnych właściwości różnych materiałów energetycznych, które są używane w zastosowaniach komercyjnych, górniczych i wojskowych. Pomiar warunków, w których materiały wybuchowe mogą zostać zdetonowane, jest wysoce pożądany z kilku powodów, w tym: bezpieczeństwa obsługi, bezpieczeństwa przechowywania i bezpieczeństwa użytkowania.

Bardzo trudno byłoby podać bezwzględną skalę wrażliwości w odniesieniu do różnych właściwości materiałów wybuchowych . Dlatego ogólnie wymagane jest, aby jeden lub więcej związków uznano za wzorzec do porównania z badanymi związkami. Na przykład PETN jest uważany przez niektóre osoby za pierwotny materiał wybuchowy i za wtórny materiał wybuchowy przez innych. Z reguły PETN jest uznawany za względnie niewrażliwy inicjujący materiał wybuchowy lub jeden z najbardziej czułych wtórnych materiałów wybuchowych. PETN można zdetonować, uderzając młotkiem w twardą stalową powierzchnię (co jest bardzo niebezpieczne) i jest ogólnie uważany za najmniej czuły materiał wybuchowy, za pomocą którego można to zrobić. Z tych faktów i innych powodów PETN jest uważany za jeden standard, według którego oceniane są inne materiały wybuchowe.

Innym materiałem wybuchowym używanym jako wzorzec kalibracji jest TNT , któremu przyznano arbitralną liczbę niewrażliwości równą 100. Inne materiały wybuchowe można następnie porównać z tym standardem.

Rodzaje testów bezpieczeństwa

Ponieważ istnieją różne sposoby odpalania materiałów wybuchowych, testowanie bezpieczeństwa materiałów wybuchowych obejmuje kilka różnych elementów:

• Badanie udarności: Badanie udarności materiałów wybuchowych polega na zrzuceniu z określonej odległości ustalonego ciężarka na przygotowaną próbkę materiału wybuchowego przeznaczonego do badania. Odważnik jest uwalniany, uderza w próbkę, a wynik jest zapisywany. Określa się odległości uderzenia, a wyniki analizuje się za pomocą testu czułości i wybranych metod analizy. Dwie najpowszechniejsze metody testowania i analizy wrażliwości to analiza Brucetona i test d-optymalny Neyera . Metody te pozwalają użytkownikowi określić 50% poziom inicjacji (odległość, na jaką 50% próbek „przejdzie”) oraz odchylenie standardowe. Testy udarności można również przeprowadzać z próbkami cieczy zamkniętymi w specjalnych komorach.
• Badanie tarcia. Istnieje kilka technik, za pomocą których można testować materiały wybuchowe w celu określenia ich wrażliwości na tarcie. Jednym z najpopularniejszych jest test tarcia ABL, który wykorzystuje linię materiałów wybuchowych na przygotowanej metalowej płycie, umieszczonej przed specjalnie przygotowanym metalowym kołem, które jest dociskane do płyty za pomocą prasy hydraulicznej. Metalowa płyta jest następnie uderzana wahadłem, aby ją przesunąć, ściskając materiały wybuchowe między płytą a kołem, gdy płyta się porusza. Inicjację określa się i analizuje za pomocą analizy Brucetona lub testu d-optymalnego Neyera , jak powyżej. Test tarcia BAM jest podobny, z tą różnicą, że próbkę umieszcza się na płytce ceramicznej, którą następnie przesuwa się z boku na bok, gdy ceramiczny kołek wywiera siłę na próbkę.
• Wyładowanie elektrostatyczne . Badanie pod kątem wyładowań elektrostatycznych, czyli „iskier” materiałów wybuchowych, wykonuje się za pomocą maszyny przeznaczonej do rozładowywania kondensatora przez przygotowaną próbkę. Konstrukcja Sandia National Labs wykorzystuje igłę zanurzeniową, która przebija celę próbki i jednocześnie wyzwala iskrę. Ilość energii rozładowanej do ogniwa staje się zmienną, w której przeprowadzana jest analiza Brucetona lub test d-optymalny Neyera w celu określenia wrażliwości na iskry.
• Czułość termiczna. Przydatne jest określenie punktu, w którym związek jest zdolny do detonacji pod wpływem stresu termicznego. Ustaloną ilość materiału umieszcza się w aluminiowej osłonie nasadki do piaskowania i wciska na miejsce za pomocą aluminiowej zatyczki. Próbkę zanurza się w gorącej kąpieli metalowej i mierzy się czas do detonacji. Jeśli ponad 60 sekund, świeża próbka jest ponownie analizowana w wyższej temperaturze. W ten sposób można określić temperaturę, w jakiej nastąpi detonacja materiału wybuchowego w małej skali. W przeciwieństwie do innych powyższych testów, liczba ta jest myląca, ponieważ materiały wybuchowe mają więcej problemów termicznych na dużą skalę. Dlatego wartości czułości termicznej ustalone przy użyciu tej techniki są wyższe niż można by się spodziewać w świecie rzeczywistym. Testy bezpieczeństwa termicznego można również przeprowadzić za pomocą skaningowa kalorymetria różnicowa , w której mała (submiligramowa) próbka jest umieszczana w kuwecie, a temperatura jest powoli zwiększana. Kalorymetr określa, ile energii potrzeba do podniesienia temperatury próbki. Za pomocą tego urządzenia można określić takie właściwości, jak temperatura topnienia , przemiany fazowe i temperatura rozkładu materiału wybuchowego.

Używane razem, liczby te mogą być wykorzystane do określenia potencjalnych zagrożeń stwarzanych przez materiały energetyczne, gdy są stosowane w terenie. Nie można wystarczająco podkreślić, że liczby te są względne; gdy ustalimy, że czułość na uderzenie materiału wybuchowego jest mniejsza niż np. badanego materiału wybuchowego niż PETN, liczba uzyskana w teście zderzeniowym jest bezwymiarowa, ale oznacza to, że oczekuje się, że do jego zdetonowania potrzebne będzie większe uderzenie niż PETN. Dlatego doświadczony technik uzbrojenia, który pracuje z surowym PETN, będzie wiedział, że nowy materiał wybuchowy nie jest tak wrażliwy na uderzenie. Jednak może być bardziej wrażliwy na tarcie, iskry lub problemy termiczne. Warunki te należy wziąć pod uwagę, zanim jakikolwiek związek będzie przechowywany, przenoszony lub używany w terenie.

Fajerwerki

W Holandii Holenderska Organizacja Stosowanych Badań Naukowych bada bezpieczeństwo fajerwerków . Według raportu holenderskiej Rady ds. Bezpieczeństwa z 2017 r . 25% wszystkich testowanych fajerwerków nie spełniało norm bezpieczeństwa i zostało zakazanych w sprzedaży. Od 2010 roku badania bezpieczeństwa fajerwerków są wymagane w całej Unii Europejskiej , ale firmy mogą testować swoje produkty w jednym państwie członkowskim przed importem i sprzedażą w innym.