摘要:爆破理论作为一门理论和实践并重的学科,涉及的内容多、范围广,其发展的不同阶段在时间上不容易划分清楚。但是,随着起爆器材的广泛应用,爆破技术的进步以及相关学科的发展,爆破理论的研究也经历几种不同的发展阶段,因此对防爆产品防爆技术及防爆能力判定技术进行分析有着重要的意义。
关键词:防爆产品;防爆技术;防爆能力;判定技术
1爆破技术概念
爆破技术是利用炸药爆炸释放的能量破坏某一特定物体的原始结构,达到不同工程目的工程技术。这一技术涉及到数学、物理、力学、化学和物质动力学等许多种类学科。作为工程爆破能量的炸药,它蕴含着有时无法精确控制的巨大的能量。比如1kg的一般用工业炸药爆炸时,其释放出的能量为3.52×106J,温度高达3000℃,通过其快速的化学反应所产生的功率为4.72×108kW,气体压力达1000-10000MPa。在很大程度上远超过目前普通物质的强度。在高温高压下,不同的爆破体(如岩石等)或核爆会呈现出不同的物理变化和化学反应,呈现流体或弹塑性体状态,使原来物质的物理或相应的化学分子结构出现变化或者完全破坏。由于长期的地质运动所造成的岩石结构和地质构造的复杂性,以及爆破介质在动力作用下不同的相应特性,目前还并无法充分解释爆破作用机理的实际爆破理论。大多数学者认为流体动力学或应力波反射理论较能反映爆破的实际情况,但在实际工程的设计和计算上,经验公式仍然是主要的方法。经验公式是在出现漏斗状爆破坑的的情况下且是基于装药重量与其所爆破体积成正比的。
式中,Q为装药重量;K为单位耗药量,是和介质有关的系数;W为最小抵抗线;n为爆破作用指数,n=r/W为爆破漏斗底部半径r与最小抵抗线的比值,当n=1.0时定义为标准抛掷爆破漏斗,n<1.0时为松动爆破,n>1.0时为抛掷爆破;f(n)为爆破作用指数函数;R为爆破作用半径。
2防爆电器设备的选型
2.1选用防爆电器设备的必要性
爆炸是指各种易燃易爆物质如果在没有进行安全防护的条件下,在有限的空间内,一旦触及其燃爆点极易从一种状态瞬间转化为另一种状态,在这个过程中会释放巨大的能量。防爆就是指利用各种手段和措施,阻断易燃易爆物质发生爆炸或者控制爆炸的规模,避免造成更大的伤害。爆炸会在瞬间产生巨大的能量,其破坏力非常巨大。油气领域相关企业一般都在有限的空间内存储或者运输大量的易燃易爆物质,一旦发生爆炸,后果不堪设想。因此,选用防爆电器设备避免或减少爆炸造成的损失非常有必要。
2.2防爆领域防爆电器设备的选型
防爆领域涉及到的易燃易爆物质种类较多,物质形态也各异有气体、液体和固体。因此选用防爆电器设备时要根据企业的自身的情况,综合分析防爆结构以及危险区域分区等详细内容选择合适的防爆电器设备类型。具体来说,有以下几个步骤。(1)因为不同的生产环境所使用的防爆电器设备也存在不同程度的差别,所以在选用防爆设备之前要先分析企业的生产环境,是爆炸性粉尘环境还是爆炸性气体环境。一般来说,防爆行业中爆炸性气体环境较多,因此,在选用防爆电器设备时要选择防止气体爆炸为主。此外,选用防爆电器设备时还要结合企业生产场所的环境温度等客观条件选择合适的电器设备;(2)选用的防爆电器设备的组别和级别要比爆炸性气体或者油气混合物的组别和级别高。在易燃物质超过两种的条件下,要根据危险程度最高的组别和级别来选用防爆电器设备,确保防爆电器设备对企业所有的危险的易燃物品都具有防护作用;(3)在选择防爆电器设备时还要充分考虑生产企业中存在的各种细菌以及化学品等物质的影响,确保防爆电器设备的性能在各种环境因素的影响下不会降低。一般来说,0-2区防爆电器设备选择时要注意两点,其一,是电器设备如果会产生电火花和电弧就不适合在1区安装;其二,是增安设备一旦发生故障,温度上升时表现就会受到极大的影响,因此也不应该在1区应用。
3实验测试评价方法
3.1冲击波试验的方法
冲击波试验主要有两种方法,一种是距离试验,也就是试验组件的已知性能在一定量炸药的冲击承受能力;第二种是激波管试验,也就是在构建起的小实验室内一瞬间产生的高压气流所产生的冲击脉冲。但是在实际的工程中尺寸与试验要求相符的幕墙试件激波管购买比较困难,或是价格比较高,除非是在美国比较大型的军事设施中,可以说将激波管试验用于高层建筑玻璃幕墙冲击波实验中不太现实。因此,通常会采用距离试验来判断玻璃幕墙的性能。
3.2距离试验
在进行距离试验前应充分的做好准备工作,主要包括试验所用场地、尺寸满足要求的玻璃幕墙试验样本、试验所使用的设备以及试验台的建设等。在进行距离试验时通常会使用到以下试验设备:(1)感应传感器:其是用来检测玻璃幕墙试验样本在冲击波的作用下所产生的峰值压力机反射脉冲。(2)样本支撑箱体:其可以将试验样本根据要求进行固定,并满足刚度及抗变形能力的要求,同时可以避免绕流给试验带来的影响。(3)可移动高速相机:其可以对实验流程进行实时记录,尤其是对玻璃幕墙样本的破坏过程及程度进行记录。(4)必须要使用的测量设备:主要包括压力表、温度表、卷尺以及高精度计时器等。(5)指定的炸药;通常会使用球形TNT炸药,根据炸药的质量与体积来划分试验的等级。此外,还应使用聚乙烯泡沫材料制作出炸药支撑垫,以此来调节炸药与地面的高度,避免炸药爆炸过程中给地面带来的影响。(6)地面硬化处理或钢板铺垫:此种方式可以有效的避免碎屑等在冲击波的作用下给样品带来的破坏。将所有试验需要的条件进行充分的准备,并构建试验台,进行冲击波试验。试验所用箱型样本支撑构建厚度T应>800毫米,并可以与玻璃幕墙四边距离支撑构件的四边应>200毫米。传感器可以根据测量压力与反射脉冲点的区别分别安装到对应的位置上,并确保接受测试的玻璃幕墙样本与炸药中心样本形成垂直线。
在进行冲击波试验时应充分满足以下要求:(1)参加测试的原型组件应与项目建议书中所描述的状态一样,主要包括玻璃材料、固定在框架上的方式等;(2)将试验元组件设置到立方体正面开口的位置,避免冲击波出现错误结果;(3)可以选择试验炸药重量与离开距离,以得到可能接近的冲击波参数。需要有冲击波经验的爆破专家对炸药的使用量及试验距离进行确定,确保所产生试验组件作用力是正确的。(4)由于无法对试验结果进行准确的预测,所以应选择多组原型组件。在进行试验时应对失败情况进行预估,并准备不同结构的圆形组件。在进行距离试验时比较浪费时间,因此应做好详细的计划,试验结束后应对数据进行分析并对结果做出准确的评估。
4防爆安全管理
4.1提高工作人员的安全防爆意识
对与相关工作人员的工作要进行定期的检查,企业也应当组织适当的培训以增加工作人员的安全工作知识,就目前国内的爆破监督情况而言,爆破电器的使用处于安全红线,通常爆破电器的安全检查指标多数为合格,但是爆破电器的使用环境以及操作方式等问题依然会产生防爆产品爆炸等伤害;另一方面在于设备数据的记录问题,加强对工作人员的专业技能培训,增加工作人员的数据记录准确性,可以做到独立、正确的检验爆破电器的工作水平,从根源上保证数据来源的可靠性。
4.2主动更新爆破电器防爆管理模式
在大数据的社会形势下,及时更新数据和加强对数据的处理显得尤为重要,所以在防爆管理模式中加入对数据的处理也能在一定程度上减少危险的发生。目前我国的大部分企业还是处于低端的自我检测的方式也进行防爆处理,如果能创新性的加入数据的处理并促进数据的融合在一定程度上都是有利于企业长远发展的。另一个角度分析,企业的防爆管理模式可以加入更专业的人员和团队的跟进,比如程序设计人员、检测人员,从一定程度上能促进企业本职工作人员的工作积极性,同时也可以加强企业工作人员的专业技术素养,如果有小的意外突发,企业可以在第一时间进行处理。如果在有能力的前提下,企业可以引进国外先进的防爆技术,请专业的人员进行讲解和培训,为企业内部员工提供学习平台的同时企业的安全问题也会得到更大的保障。
5结语:
进入到新世纪,国内外的一些有意义的新思想、新研究方法开始不断地融入爆破理论研究中去。例如,爆破工程本身是一项复杂的系统工程,在研究方法上,可以采用不同冲击试验对不同的材料进行模拟,利用扫描电子显微镜对冲击后的材料观测其细微的微观结构,利用新时期计算机辅助功能对数据的处理也会变的越来越简单。总之,对爆破理论的研究会变得更加深入,而我国学者在这一阶段的研究中,已经取得一部分成果,也有了一些对于实践有益的贡献。
参考文献:
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论文作者:田飞
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/4
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