В теплоизолированных ("изотермических") сосудах и резервуарах при отрицательных температурах хранятся сжиженные газы метан, азот, кислород, которые называют криогенными веществами.
Вещества другой характерной группы пропан, бутан, аммиак, хлор хранят в жидком состоянии под давлением в однослойных сосудах и резервуарах при температуре окружающей среды.
В соответствии с нормативами ГОСТа разработана классификация, объединяющая вещества в четыре основные категории.
К первой категории отнесены вещества с критической температурой ниже температуры среды (криогенные вещества - сжиженный природный газ, содержащий в основном метан, азот, кислород).
Во вторую категорию входят вещества с критической температурой выше, а точкой кипения ниже, чем в окружающей среде (сжиженный нефтяной газ, пропан, бутан, аммиак, хлор). Их особенностью является "мгновенное" (очень быстрое) испарение части жидкости при разгерметизации и охлаждение оставшейся доли до точки кипения при атмосферном давлении.
Третью категорию составляют жидкости, у которых критическое давление выше атмосферного и точка кипения выше температуры окружающей среды (вещества, находящиеся в обычных условиях в жидком состоянии). К этой группе относятся некоторые вещества из предыдущей категории, например, бутан в холодную погоду и этиленоксид при теплых природных условиях.
Четвертую категорию - вещества, содержащиеся при повышенных температурах (водяной пар в котлах, циклогексан и другие жидкости под давлением и при температуре, превышающей точку кипения при атмосферном давлении).
При значительных разрушениях емкостей с криогенными жидкостями и веществами второй категории происходит их вскипание с быстрым испарением и образованием облаков газопаровоздушных смесей.
Аварийное вскрытие емкостей с негорючими или горючими перегретыми жидкостями сопровождается взрывами и опасными осколочными повреждениями.
Огненный шар детонации возникает в результате горения газопаровоздушных смесей, переобогащенных углеводородными соединениями. Переходу к детонации способствуют препятствия: стены строений, предметы, пересеченная местность на пути распространения пламени, вызывающие явление турбулентности.
Статистика 150 аварий в России и в странах СНГ в 1970-1989 гг. показывает, что в 42,5% случаев взрывов облаков газопаровоздушных смесей участвовали углеводородные газы (аммиак, хлор, фреоны), в 15,5% - пары легковоспламеняющихся жидкостей, в 18% - водород, в 5,3% случаев - пыль органических продуктов.
Из 150 крупных взрывов 84 произошло в технологической аппаратуре, 66 - в атмосфере. В 73 случаях при взрывах были серьезные разрушения зданий, сооружений и различного оборудования промышленных предприятий.
Взрывы пыли (пылевоздушных смесей - аэрозолей) представляют одну из основных опасностей химических производств и происходят в ограниченных пространствах (в помещениях зданий, внутри различного оборудования, штольнях шахт). Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль) при ее взаимодействии с красителями, серой, сахаром с другими порошкообразными пищевыми продуктами, а также при производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве.
По данным зарубежных источников, из 1120 взрывов пылевоздушных смесей на производствах, 540 произошли при работах с зерном, мукой, сахаром и другими пищевыми продуктами, 80 - с металлами, 63 -с угольной пылью на установках дробления топлива, 33 - с серой, 61-в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТВЕРДЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВАХ (ВВ)
Взрывчатыми веществами называются неустойчивые химические соединения или смеси, чрезвычайно быстро переходящие под воздействием определенного импульса в другие устойчивые вещества с выделением значительного количества тепла и большого объема газообразных продуктов, которые находятся под очень большим давлением и, расширяясь, выполняют ту или иную механическую работу. Первым взрывчатым веществом был дымный (черный) порох,
21
появившийся в Европе в XIII веке. В течение 600 лет дымный порох был единственным ВВ. В XIX веке с развитием химии были получены другие ВВ, называемые в настоящее время бризантными. Они были безопасными при обращении с ними, обладали большой мощностью и стойкостью при хранении.
В 1832 г. пироксилин был получен из древесины, а в 1846 г. - из ваты. В 1847 г. изобрели жидкий нитроглицерин, на основе которого русский академик Н.Н. Зинин совместно с В.Ф. Петрушевским разработали динамиты, применяющиеся в различных рецептурах и в наше время.
Во второй половине XIX века были получены пикриновая кислота, тротил, аммиачно-селитренные вещества, а в XX веке более мощные ВВ, такие, как гексоген, тэн, азид свинца.
Развитие ВВ шло в направлении получения веществ, обладающих меньшей чувствительностью и большей стойкостью. Однако бри-зантные взрывчатые вещества не взрывались от искры и пучка (луча) пламени, достаточного для дымного пороха, а потому применять их стали лишь тогда, когда шведский промышленник А.Нобель предложил в 1867 г. использовать для этого гремучую ртуть, т.е. по сути дела создал современный капсюль- детонатор.
Современные ВВ представляют собой или химические соединения (гексоген, тротил и др.), или механические смеси (аммиачно-селитренные и нитроглицериновые).
Классификация твердых взрывчатых веществ представлена на рис. 1.
Инициирующие ВВ обладают наибольшей чувствительностью к внешним воздействиям. Развитие процесса детонации в них происходит за очень малый промежуток времени, почти мгновенно, и поэтому они способны детонировать в очень малых количествах от таких простых начальных импульсов, как искра и луч пламени, возбуждая взрывчатое превращение в других менее чувствительных веществах.
Весьма большая чувствительность и слабые взрывчатые характеристики не позволяют использовать их в качестве основных ВВ для получения от них механической работы.
Инициирующие ВВ применяются для снаряжения капсюлей детонаторов и электродетонаторов.
Бризантные ВВ получили свое название от французского слова "briser", что значит дробить, разламывать.
Они не детонируют от таких простых начальных импульсов, как искра и луч пламени. Для возбуждения в них детонации необходим начальный импульс в виде взрыва небольшого количества инициирующего ВВ.
Бризантные ВВ являются основными веществами, применяемыми для снаряжения боеприпасов (снарядов, мин, бомб) и производства взрывных работ как для военных, так и для народнохозяйственных целей.
Метательные ВВ характеризуются тем, что их дробящее действие проявляется в незначительной степени по сравнению с действием в виде отбрасывания и разбрасывания окружающей среды. Они легко воспламеняются от удара, трения, искры, прострела пулей. На взрывных работах применяются очень редко, находят применение в различных боеприпасах и в огнепроводных шнурах.
Основные свойства ВВ определяются взрывчатыми и физико-химическими характеристиками. Взрывчатыми характеристиками являются:
• теплота взрыва и температура продуктов взрыва;
• скорость детонации;
• бризантность (способность дробить прилегающую к нему среду);
•работоспособность(фугасность).
Теплота взрыва и температура продуктов взрыва
Из физики известно, что энергия и тепло, выделяемые в процессе реакции, находятся в прямой зависимости между собой, поэтому количество энергии , выделяемое при взрыве , и теплота являются важной энергетической характеристикой ВВ, определяющей его работоспособность. Чем больше выделено теплоты, тем выше температура нагрева продуктов взрыва, тем больше давление, а следовательно, и воздействие продуктов взрыва на окружающую среду.
Скорость детонации
От скорости детонации ВВ зависит скорость взрывчатого превращения, а следовательно, и время, в течение которого выделяется вся энергия, заключенная в ВВ. А это вместе с количеством тепла, выделяющегося при взрыве, характеризует мощность, развиваемую взрывом, следовательно, дает возможность правильно выбрать ВВ для выполнения работы. Для перебивания металла целесообразнее получить максимум энергии в короткий промежуток времени, а для выброса грунта эту же энергию лучше получить за более длительный отрезок времени подобно тому , как при нанесении резкого удара по доске можно ее перебить, а приложив эту же энергию постепенно, только сдвинуть.
Бризантность ВВ характеризуется мгновенным скачком давления до весьма высоких величин и быстрым его падением до атмосферного и ниже.
Работоспособность ВВ (фугасность) проявляется в форме выброса грунта из воронок и выемок, образованием полостей в грунтах и скальных породах и рыхлением их. Физико-химическими характеристиками являются: - чувствительность к механическим и тепловым воздействиям;
- физическая и химическая стойкость;
- плотность.
Чувствительность взрывчатых веществ является одной из важнейших характеристик ВВ. Она определяет область и возможность практического использования данного вещества.
Слишком большая чувствительность делает ВВ опасным и не удобным в обращении. Например, йодистый азот взрывается от прикосновения к нему. Существенно влияют на чувствительность к механическому внешнему импульсу различные примеси. Песок, стекло, корунд, металлические опилки повышают чувствительность, а воск, парафин, вода и масло понижают ее.
Физическая и химическая стойкость
Стойкость ВВ определяет возможность, длительность и сроки хранения, а также условия хранения и использования ВВ на взрывных работах.
Стойкостью называется способность ВВ сохранять в нормальных условиях хранения и применения постоянство своих физико-химических и взрывчатых характеристик. Нестойкие ВВ могут в определенных условиях снижать и даже полностью утрачивать способность к взрыву или же, наоборот, настолько повышать свою чувствительность, что становятся опасными в обращении и подлежат уничтожению. Они способны к саморазложению, а при известных условиях и к самовозгоранию, что при больших количествах этих веществ может привести к взрыву. Следует различать физическую и химическую стойкость ВВ.