Взрывоопасные вещества: классификация, примеры, применение и хранение
Взрывоопасные вещества стали давно частью жизни человека. О том, какими они бывают, где применяются и каковы правила их хранения, расскажет эта статья.
Немного истории
Человек испокон веков пытался создать вещества, которые при определенном воздействии извне вызвали взрыв. Естественно, делалось это далеко не в мирных целях. И одним из первых широко известных взрывчатых субстанций стал легендарный греческий огонь, рецепт которого до сих пор точно неизвестен. Затем последовало создание пороха в Китае приблизительно в VII веке, который как раз, наоборот, сначала использовали в развлекательных целях в пиротехнике, а лишь потом приспособили для военных нужд.
На несколько столетий утвердилось мнение, что порох является единственным известным человеку взрывчатым веществом. Только в конце XVIII века был открыт фульминат серебра, который небезызвестен под необычным названием «гремучее серебро». Ну а после этого открытия появились пикриновая кислота, «гремучая ртуть», пироксилин, нитроглицерин, тротил, гексоген и так далее.
Понятие и классификация
Выражаясь простым языком, взрывоопасные вещества — это специальные вещества или их смеси, которые при определенных условиях могут взорваться. Этими условиями могут выступать повышение температуры или давления, толчок, удар, звуки конкретных частот, а также интенсивное освещение или даже легкое прикосновение.
Например, одним из самых известных и распространенных взрывоопасных веществ считается ацетилен. Это бесцветный газ, который к тому же не имеет запаха в чистом виде и легче воздуха. Применяющемуся на производстве ацетилену свойственен резкий запах, который ему придают примеси. Широкое распространение он приобрел в газовой сварке и резке металлов. Ацетилен может взорваться при температуре 500 градусов Цельсия или при длительном соприкосновении с медью, а также серебром при ударе.
На данный момент известно очень много взрывоопасных веществ. Классифицируются они по многим критериям: состав, физическое состояние, взрывчатые свойства, направления применения, степень опасности.
По направлению применения взрывчатые вещества могут быть:
- промышленными (используются во многих отраслях: от горного дела до обработки материалов);
- опытно-экспериментальными;
- военными;
- специального предназначения;
- антисоциального применения (зачастую сюда относятся кустарно изготовленные смеси и вещества, которые используются в террористических и хулиганских целях).
Степень опасности
Также в качестве примера можно рассмотреть взрывоопасные вещества по степени их опасности. На первом месте находятся газы на основе углеводорода. Данные вещества склонны к произвольной детонации. К ним относятся хлор, аммиак, фреоны и так далее. Согласно статистике, почти треть происшествий, в которых основными действующими лицами выступают взрывоопасные вещества, связаны с газами на основе углеводорода.
Дальше следует водород, который в определенных условиях (например, соединение с воздухом в соотношении 2:5) приобретает наибольшую взрывоопасность. Ну и замыкают эту тройку лидеров по степени опасности пары жидкостей, которые склонны к воспламенению. Прежде всего, это пары мазута, дизельного топлива и бензина.
Взрывчатые вещества в военном деле
Взрывчатые вещества находят применение в военном деле повсеместно. Взрыв бывает двух типов: горение и детонация. Из-за того, что порох горит, при его взрыве в замкнутом пространстве происходит не разрушение гильзы, а образование газов и вылет пули или снаряда из ствола. Тротил, гексоген или аммонал как раз детонируют и создают взрывную волну, давление резко возрастает. Но для того, чтобы произошел процесс детонации, необходимо воздействие со стороны, которое может быть:
- механическим (удар или трение);
- тепловым (пламя);
- химическим (реакция взрывчатого вещества с ещё каким-либо веществом);
- детонационным (происходит взрыв одного взрывчатого вещества рядом с другим).
Исходя из последнего пункта, становится ясно, что можно выделить два больших класса взрывчатых веществ: композитные и индивидуальные. Первые в основном состоят из двух или более веществ, которые не связаны между собой химически. Бывает, что по отдельности такие компоненты не способны к детонации и могут проявить подобное свойство только при контакте друг с другом.
Также помимо главных компонентов в составе композитного взрывчатого вещества могут находиться различные примеси. Назначение их также является весьма широким: регулирование чувствительности или фугасности, ослабление взрывных характеристик или их усиление. Так как в последнее время мировой терроризм все больше и больше распространяется с помощью примесей, стало возможным обнаружить, где было изготовлено взрывчатое вещество, и найти его с помощью служебных собак.
С индивидуальными все понятно: иногда для положительного теплового выхода им не требуется даже кислород.
Бризантность и фугасность
Обычно для того, чтобы понять мощность и силу взрывчатого вещества, необходимо иметь представление о таких характеристиках, как бризантность и фугасность. Первая означает способность разрушать окружающие предметы. Чем выше будет бризантность (которая, кстати, измеряется в миллиметрах), тем лучше вещество подойдет в качестве начинки для авиабомбы или снаряда. Взрывчатые вещества с высокой бризантностью будут создавать сильную ударную волну и придавать разлетающимся осколкам большую скорость.
Фугасность же обозначает способность выбросить окружающие материалы. Она измеряется в кубических сантиметрах. Взрывчатыми веществами с высокой фугасностью зачастую пользуются при работе с грунтом.
Техника безопасности при работе с взрывоопасными веществами
Список травм, которые может получить человек из-за несчастных случаев, связанных со взрывчатыми веществами, весьма и весьма обширен: термические и химические ожоги, контузия, нервный шок от удара, ранения от осколков стеклянной или металлической посуды, в которой находились взрывоопасные вещества, повреждения барабанной перепонки. Поэтому техника безопасности при работе со взрывоопасными веществами имеет свои особенности. Например, при работе с ними необходимо иметь предохранительный экран из толстого органического стекла или другого прочного материала. Также тот, кто непосредственно работает со взрывоопасными веществами, должен быть облачен в защитную маску или даже шлем, перчатки и передник из прочного материала.
Хранение взрывоопасных веществ
Хранение взрывоопасных веществ также имеет свои особенности. Например, их незаконное хранение имеет последствия в виде ответственности, согласно Уголовному Кодексу РФ. Необходимо предотвращать загрязнение пылью хранящихся взрывоопасных веществ. Емкости с ними должны быть плотно закрыты, чтобы пары не попали в окружающую среду. Примером могут выступать токсичные взрывоопасные вещества, пары которых могут вызвать как головную боль и головокружение, так и паралич. Горючие взрывоопасные вещества хранят в изолированных складах, которые имеют несгораемые стены. Места, где находятся взрывоопасные химические вещества, должны быть оснащены противопожарным оборудованием.
Эпилог
Итак, взрывчатые вещества могут быть как верным помощником человеку, так и врагом при неправильном обращении и хранении. Поэтому необходимо максимально точно следовать правилам техники безопасности, а также не пытаться изображать из себя юного пиротехника и мастерить какие-либо кустарные взрывоопасные вещества.
Взрывоопасное вещество
Взрывоопасное вещество – вещество, которое может взрываться при воздействии пламени или проявлять чувствительность к удару и трению. К взрывоопасным веществам относятся: вещества (газы, пары, пыли), которые в смеси с воздухом и другими окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота и др.) способны к взрывчатому превращению; индивидуальные вещества, склонные к взрывному разложению (ацетилен, озон, гидразин, аммиачная селитра и др.) без доступа окислителя при воздействии пламени, сотрясении, трении, ударе, наколе иглой. Обеспечение взрывобезопасности взрывоопасных веществ достигается строго индивидуальным подходом.
Так, важной особенностью взрывного распада наиболее распространённого взрывоопасного вещества – ацетилена является большая ширина фронта пламени. Минимальная энергия зажигания (МЭЗ) ацетилена существенным образом зависит от ширины фронта пламени и пропорциональна кубу этой величины. Поэтому зажигание чистого ацетилена практически возможно лишь при достаточно мощном импульсе, на несколько порядков превышающем МЭЗ для ацетиленовоздушных смесей. С повышением давления МЭЗ уменьшается, поскольку для пламени распада ацетилена нормальная скорость распространения пламени при этом возрастает. Для предотвращения распространения горения необходимо применять огнепреградитель. Так как для ацетилена характерны низкие значения скорости распространения пламени и большие значения теплопроводности, пламя распада ацетилена гаснет уже в сравнительно широких каналах. Минимальное давление, при котором вероятен взрывной распад ацетилена, составляет 65 кПа. При этом воспламенение ацетилена возможно лишь при условии значения МЭЗ, на 6-7 порядков превышающей эту величину для других горючих веществ и материалов. Взрывной распад ацетилена, который может протекать в виде детонации, возможен в трубах большой протяжённости при давлении, существенно выше атмосферного.
Особую опасность представляют утечки ацетилена в атмосферу. Импульсом для воспламенения ацетиленовоздушной смеси может быть разряд статического электричества. Для снижения взрывоопасности ацетилена его применяют в смеси с инертными газами или горючими растворителями. Например, растворы ацетилена в ацетоне, содержащиеся в ацетиленовых баллонах, представляют собой одну из важнейших для практического использования флегматизированную смесь ацетилена. Содержащиеся в баллонах растворы (мольное содержание ацетилена в растворе не превышает 57%) даже при максимальном давлении не являются взрывоопасными. Взрывобезопасность ацетилена в баллонах обеспечивается также пламегасящим действием пористой массы (насадка), заполняющей баллон.
Рассмотренные на примере ацетилена мероприятия и условия обеспечения его взрывобезопасности позволяют сформулировать общие подходы к предотвращению взрыва взрывоопасного вещества: ограничение давления в оборудовании; использование флегматизатора; применение огнепреградигеля и насадка; повышение теплоотвода из зоны реакции; исключение инициирующих импульсов достаточной мощности (пламя, искра, удар, трение, статическое электричество); направление продуктов разложения в сбросные проёмы и использование взрывных мембран.
Литература: Розловский А.И. Научные основы техники безопасности при работе с горючими газами и парами. М., 1972.
Взрывоопасное вещество
Взрывоопасное вещество – это вещество, которое может взрываться при воздействии пламени или проявлять чувствительность к удару и трению, большую, чем динитробензол.
К взрывоопасным веществам относятся:
- ацетилен;
- этилен;
- закись азота;
- озон;
- нитроэфиры;
- азиды;
- гидразин;
- гидриды металлов.
В отличие от взрывоопасного вещества, содержащего в себе связанный кислород, который вступает во внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции распада или во взаимодействие между компонентами взрывчатых веществ, продуктами их разложения или газификации, взрывоопасное вещество может взрываться вследствие особенностей кинетики реакции разложения и степени ненасыщенности эндотермического соединения, а, следовательно, по причине теплового эффекта его распада. Химическая ненасыщенность эндотермических соединений обусловливает возможность их полимеризации или взрывного распада с образованием особо опасных газовых смесей, включающих в себя соединения с ненасыщенными связями или кислород. Обеспечение взрывобезопасности взрывоопасного вещества достигается строго индивидуальным подходом.
Наиболее распространенное взрывоопасное вещество – ацетилен. Важной особенностью его взрывного распада является большая ширина фронта пламени. Минимальная энергия зажигания (МЭЗ) ацетилена существенным образом зависит от ширины фронта пламени и пропорциональна кубу этой величины. Поэтому зажигание чистого ацетилена практически возможно лишь при достаточно мощном импульсе, на несколько порядков превышающем МЭЗ для ацетиленовоздушных смесей. С повышением давления МЭЗ уменьшается, поскольку для пламени распада ацетилена нормальная скорость распространения пламени при этом возрастает. Для предотвращения распространения пламени необходимо применять огнепреградитель так как для ацетилена характерны низкие значения скорости распространения пламени и большие значения теплопроводности, пламя распада ацетилена гаснет уже в сравнительно широких каналах. Минимальное давление, при котором вероятен взрывной распад ацетилена, составляет 65 кПа. При этом воспламенение ацетилена возможно лишь при условии значения МЭЗ, на 6–7 порядков превышающей эту величину для других горючих веществ и материалов. Взрывной распад ацетилена, который может протекать в виде детонации, возможен в трубах большой протяженности при давлении, существенно выше атмосферного.
Особую опасность представляют утечки ацетилена в атмосферу. Импульсом для воспламенения ацетиленовоздушной смеси может быть разряд статического электричества. Для снижения взрывоопасности ацетилена его применяют в смеси с инертными газами или горючими растворителями. Например, растворы ацетилена в ацетоне, содержащиеся в ацетиленовых баллонах, представляют собой одну из важнейших для практического использования флегматизированную смесь ацетилена. Содержащиеся в баллонах растворы (мольное содержание ацетилена в растворе не превышает 57 %) даже при максимальном давлении не являются взрывоопасными. Взрывобезопасность ацетилена в баллонах обеспечивается также пламегасящим действием пористой массы (насадка), заполняющей баллон.
Рассмотренные на примере ацетилена мероприятия и условия обеспечения его взрывобезопасности позволяют сформулировать общие подходы к предотвращению взрыва взрывоопасного вещества:
- ограничение давления в оборудовании;
- использование флегматизатора;
- применение огнепреградителя и насадка;
- повышение теплоотвода из зоны реакции;
- исключение инициирующих импульсов достаточной мощности (пламя, искра, удар, трение, статическое электричество);
- направление продуктов разложения в сбросные проемы и использование взрывных мембран.
Источник: Научные основы техники безопасности при работе с горючими газами и парами. Розловский А.И. —М., 1972.
Что такое взрыв? Понятие и классификация взрывов. Взрывчатые вещества и взрывоопасные объекты
Взрыв — распространённое физическое явление, которое сыграло немалую роль в судьбе человечества. Он может разрушать и убивать, а также нести пользу, защищая человека от таких угроз, как наводнение и астероидная атака. Взрывы различаются по своей природе, но по характеру процесса они всегда разрушительны. Эта сила и является их главной отличительной особенностью.
Понятие взрыва
Слово «взрыв» знакомо каждому. Однако на вопрос о том, что такое взрыв, можно ответить только исходя из того, применительно к чему это слово употребляется. Физически взрыв – это процесс экстремально быстрого выделения энергии и газов в сравнительно небольшом объёме пространства.
Стремительное расширение (тепловое или механическое) газа или иной субстанции, например, когда происходит взрыв гранаты, создаёт ударную волну (зону высокого давления), которая может обладать разрушительной силой.
В биологии под взрывом подразумевают быстрый и масштабный биологический процесс (например, взрыв численности, взрыв видообразования). Таким образом, ответ на вопрос о том, что такое взрыв, зависит от предмета исследования. Однако, как правило, под ним подразумевают именно классический взрыв, о котором и пойдёт речь далее.
Классификация взрывов
Взрывы могут иметь различную природу, мощность. Происходят в различных средах (включая вакуум). По природе возникновения взрывы можно разделить на:
- физические (взрыв лопнувшего шарика и т. д.);
- химические (например, взрыв тротила);
- ядерные и термоядерные взрывы.
Химические взрывы могут протекать в твёрдых, жидких или газообразных веществах, а также воздушных взвесях. Главными при таких взрывах являются окислительно-восстановительные реакции экзотермического типа, либо экзотермические реакции разложения. Примером химического взрыва является взрыв гранаты.
Физические взрывы возникают при нарушении герметичности ёмкостей со сжиженным газом и другими веществами, находящимися под давлением. Также их причиной может стать тепловое расширение жидкостей или газов в составе твёрдого тела с последующим нарушением целостности кристаллической структуры, что приводит к резкому разрушению объекта и возникновению эффекта взрыва.
Мощность взрыва
Мощность взрывов может быть различной: от обычного громкого хлопка из-за лопнувшего воздушного шарика или взорванной петарды до гигантских космических взрывов сверхновых звёзд.
Интенсивность взрыва зависит от количества выделенной энергии и скорости её выделения. При оценке энергии химического взрыва используют такой показатель, как количество выделенной теплоты. Объём энергии при физическом взрыве определяется количеством кинетической энергии адиабатического расширения паров и газов.
Техногенные взрывы
На промышленном предприятии взрывоопасные объекты не редкость, а потому там могут возникнуть такие виды взрывов, как воздушный, наземный и внутренний (внутри технического сооружения). При добыче каменного угля нередкими являются взрывы метана, что особенно характерно для глубоких угольных шахт, где по этой причине имеется дефицит вентиляции. Причём различные угольные пласты имеют разное содержание метана, поэтому и уровень взрывной опасности на шахтах различен. Взрывы метана являются большой проблемой для глубоких шахт Донбасса, что требует усиления контроля и мониторинга его содержания в воздухе рудников.
Взрывоопасные объекты – это ёмкости со сжиженным газом или находящимся под давлением паром. Также военные склады, контейнеры с аммиачной селитрой и многие другие объекты.
Последствия взрыва на производстве могут быть непредсказуемые, в том числе трагические, среди которых лидирующее место занимает возможный выброс химикатов.
Применение взрывов
Эффект взрыва издавна используется человечеством в различных целях, которые можно разделить на мирные и военные. В первом случае речь идёт о создании направленных взрывов для разрушения подлежащих сносу строений, ледяных заторов на реках, при добыче полезных ископаемых, в строительстве. Благодаря им существенно снижаются трудозатраты, необходимые для осуществления поставленных задач.
Взрывчатые вещества
Взрывчатое вещество – это химическая смесь, которая под действием определённых, легко достигаемых условий, вступает в бурную химическую реакцию, приводящую к быстрому выделению энергии и большого количества газа. По своей природе взрыв такого вещества подобен горению, только протекает оно с огромной скоростью.
Внешние воздействия, которые могут спровоцировать взрыв, бывают следующими:
- механические воздействия (например, удар);
- химический компонент, связанный с добавлением во взрывчатое вещество других составляющих, которые провоцируют начало взрывной реакции;
- температурное воздействие (нагрев взрывчатого вещества или попадание на него искры);
- детонация от близлежащего взрыва.
Степень реакции на внешние воздействия
Степень реакции взрывчатого вещества на любое из воздействий исключительно индивидуальна. Так, некоторые виды пороха легко воспламеняются при нагреве, но остаются инертными под действием химических и механических влияний. Тротил взрывается от детонации других взрывчатых веществ, а к остальным факторам он мало чувствителен. Гремучая ртуть подрывается при всех видах воздействий, а некоторые взрывчатые вещества могут даже взрываться самопроизвольно, что делает такие составы очень опасными и малопригодными для использования.
Как детонирует взрывчатое вещество
Различные взрывчатые вещества взрываются несколько по-разному. Например, для пороха характерна реакция быстрого воспламенения с выделением энергии в течение относительно большого промежутка времени. Поэтому он используется в военном деле для придания скорости патронам и снарядам без разрыва их оболочек.
При другом типе взрыва (детонационный) взрывная реакция распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью и она же является причиной. Это приводит к тому, что энергия выделяется в очень короткий промежуток времени и с огромной скоростью, поэтому металлические капсулы разрывает изнутри. Такой тип взрыва типичен для таких опасных взрывчатых веществ, как гексоген, тротил, аммонит и т. д.
Типы взрывчатых веществ
Особенности чувствительности к внешним воздействиям и показатели взрывной мощности позволяют разделить взрывчатые вещества на 3 основные группы: метательные, инициирующие и бризантные. К метательным относят различные виды пороха. В эту группу входят маломощные взрывные смеси для петард и фейерверков. В военном деле их используют для изготовления осветительных и сигнальных ракет, в качестве источника энергии для патронов и снарядов.
Особенностью инициирующих взрывчатых веществ является чувствительность к внешним факторам. При этом у них невысокая взрывная мощность и тепловыделение. Поэтому их используют в качестве детонатора для бризантных и метательных взрывчаток. Для исключения самоподрыва их тщательно упаковывают.
Бризантные взрывчатые вещества обладают наибольшей взрывной мощностью. Они используются в качестве начинки для бомб, снарядов, мин, ракет и т. д. Наиболее опасными из них является гексоген, тетрил, тэн. Менее мощным взрывчатым веществом является тротил и пластид. Среди наименее мощных — аммиачная селитра. Бризантные вещества с высокой взрывной мощностью обладают и большей чувствительность к внешним воздействиям, что делает их ещё более опасными. Поэтому их используют в комбинации с менее мощными либо другими компонентами, которые приводят к снижению чувствительности.
Параметры взрывчатых веществ
В соответствии с объемами и скоростью энерго- и газовыделения все взрывчатые вещества оценивают по таким параметрам, как бризантность и фугасность. Бризатность характеризует скорость энерговыделения, которая напрямую влияет на разрушающие способности взрывчатого вещества.
Фугасность определяет величину выделения газов и энергии, а значит и количество произведённой при взрыве работы.
По обоим параметрам лидирует гексоген, который является наиболее опасным взрывчатым веществом.
Итак, мы попытались дать ответ на вопрос о том, что такое взрыв. А также рассмотрели основные типы взрывов и способы классификации взрывчатых веществ. Надеемся, что прочитав эту статью, вы получили общее представление о том, что такое взрыв.