炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法 |
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| 申请号 | CN201710012996.1 | 申请日 | 2017-01-09 | 公开(公告)号 | CN106769637A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 中国工程物理研究院化工材料研究所; | 发明人 | 陈捷; 彭强; 杨菊辉; 李建军; 艾进; 池钰; 熊鹰; 于谦; 周建华; 赵川德; 陈建波; 睢贺良; 郑敏侠; 黄伯勇; 房永曦; 罗毅坚; 孙杰; 徐瑞娟; 周红萍; 王建华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种炸药贮存寿命评估测试系统，主要包括试验系统、测控系统、 真空 系统和 数据处理 系统；试验系统与真空系统管路连接，试验系统与测控系统和 数据处理系统 电路 连接；数据处理系统与试验系统、测控系统和真空系统电路连。本发明还公开了一种炸药贮存寿命评估检测方法。本发明炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法的有益技术效果是能够自动监测试验材料在受热过程中分解产生的气体压 力 及其随时间的变化，并能够自动计算 热分解 放气量和动力学参数、评估贮存寿命，且免除布氏压力计熔封操作导致的安全隐患，同时实现远程监控和计算功能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种炸药贮存寿命评估测试系统，其特征在于：所述测试系统主要包括试验系统、测控系统、真空系统和数据处理系统；试验系统与真空系统管路连接，试验系统与测控系统和数据处理系统电路连接；数据处理系统与试验系统、测控系统和真空系统电路连接； |
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| 说明书全文 | 炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法技术领域[0001] 本发明涉及到一种炸药贮存寿命评估检测技术，具体涉及到一种炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法。 背景技术[0002] 布鲁顿玻璃薄膜压力计法(简称布氏压力法)，由苏联学者安德列夫于1951年率先应用于炸药安定性研究，测定炸药由热分解产生气体产物的压力，并换算为标准状态下气体的体积，通过分解气体产物的体积与时间的关系曲线，研究炸药的热分解动力学特征和分解机理，进而评估炸药的贮存寿命。 [0003] 布氏压力法所用布氏压力计是由钼玻璃吹制而成，因为它的压力传感器形状象镰刀，该方法也称为镰氏玻璃薄膜压力计法。布氏压力计由镰式玻璃薄膜、平衡指针、反应空间(装炸药试样，与玻璃薄膜相通)、补偿空间(与真空系统相通)、装样支管、排气支管等六部分组成，具体结构见附图1所示。 [0004] 试验时，先将试样从加样支管加入反应空间后熔封，通过真空系统管路同时使反应空间和补偿空间达到要求的真空度后，熔封抽真空支管，此时试样密封于真空的反应空间中。根据试验要求，将布氏压力计置于已恒温的油浴中，插入深度要求浸没过镰式玻璃薄膜，于是气相与凝聚相炸药试样处于同一环境空间之中。当试样发生热分解后，放出的气体产物使得反应空间的压力大于补偿空间，致使玻璃薄膜变形，指针向右偏移，待偏移到一定程度后，通过真空系统向补偿空间充入一定量空气，使指针回到原位。此时，记下充入的气体压力，并换算为标准状态下气体的体积，即为分解气体产物的体积。布氏压力法的最大优点在于它是全玻璃测试系统，可以排除其它材料的干扰因素。该方法适用于所有炸药样品的热分解动力学研究，包括液体和易升华样品，因为试样和挥发物始终处于同一个环境温度之中，实验条件易于控制一致，实验结果的重复性较好。由于炸药蒸气也参与了反应，包括它与分解产物之间的反应，这与炸药贮存时的某些情况相符合，因此，实验结果具有实际应用价值。长期以来，尽管该方法操作繁琐，玻璃焊接存在危险性，实验周期较长，但该法具有其它方法不可比拟的优点，至今仍是评价炸药安定性以及与相关材料相容性的不可缺少的方法之一。俄罗斯这一方法目前仍然广泛使用，他们在2010年中俄双边会议上做的一篇报告“Dependence of the EM Decomposition Kinetics on the Process Proceeding Depth”就是利用压力法做的非常细致的工作。国内北京理工大学、西安204所等也曾用布氏压力法进行了一些研究，长期以来，中物院化材所均采用该方法评估炸药的贮存寿命，为炸药鉴定工作做出了贡献，并建立了中物标炸药热安定性试验方法——布氏压力法(ZWB 90.2-97)。 [0005] 但是，现有布氏压力法完全靠人工观测和判断布氏压力计指针偏移与复位，试验过程的人为影响因素较多，且实验前需要熔封布氏压力计，不仅焊接技术要求高、操作复杂，而且熔封加样支管和抽真空支管时，反应空间装有炸药，熔封抽真空支管是在真空状态下熔封，火舌太大容易吸穿玻璃管，导致火舌进入反应空间引燃炸药，发生爆炸，故而作业风险大，同时测量压力范围仅限于负压至1个大气压，且试样状态仅为粉末或颗粒，无法适应库存研究中部件级样品的热分解试验需求。 [0006] 显然，现有布氏压力法技术存在着不能自动监测试验材料在受热过程中分解产生的气体压力及其随时间的变化，也不能自动计算热分解放气量和动力学参数并给出贮存寿命评估结果，且布氏压力计需明火熔封存在较大安全隐患等问题。 发明内容[0007] 为解决现有布氏压力法技术存在的不能自动监测试验材料在受热过程中分解产生的气体压力及其随时间的变化，也不能自动计算热分解放气量和动力学参数并给出贮存寿命评估结果，且布氏压力计需明火熔封存在较大安全隐患等问题，本发明提出一种炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法。 [0008] 本发明是这样实现的： [0009] 一种炸药贮存寿命评估测试系统，主要包括试验系统、测控系统、真空系统和数据处理系统；试验系统与真空系统管路连接，试验系统与测控系统和数据处理系统电路连接；数据处理系统与试验系统、测控系统和真空系统电路连接； [0010] 其中， [0012] 测控系统实时记录试验过程中反应器中气体压力值，准确控制加热浴炉温度和搅拌器转速，并在超温、超压时报警； [0013] 真空系统主要包括高真空泵/组、高低真空测量器件及配套管路和移动平台；真空系统在测控系统的控制下对试验系统和连接各个系统的管路进行抽真空置换，实现测试过程中对试验系统的真空要求以及待测试样脱附气体的要求； [0014] 数据处理系统接收各传感器的数据，对数据进行分析和计算，得到热分解放气量及随时间变化曲线，并计算热分解动力学参数和贮存寿命；按照控制程序对真空系统、测控系统的运行进行控制。 [0015] 更进一步的方案是：所述加热浴炉的数量为2台四联共8个，每个加热浴炉可以独立设置并控温。 [0016] 更进一步的方案是：每个加热浴炉中设置的反应器数量为2个。 [0017] 更进一步的方案是：加热浴炉的均热方式为磁力搅拌、机械搅拌或加热循环器。 [0018] 更进一步的方案是：测控系统和数据处理系统具有远程监控和结果计算功能。 [0019] 本发明还提供了一种炸药贮存寿命评估检测方法，是利用了本发明所公开的炸药贮存寿命评估测试系统对试验材料进行检测，具体包括以下步骤： [0020] S1、将已在真空烘箱中50±2℃干燥处理4h并冷却至室温的试验材料定量加入到玻璃反应器中，再将玻璃反应器接入连有气体压力传感器和针阀的转接装置上； [0021] S2、数据处理系统根据预先设定的程序开启测控系统和真空系统，将反应器内抽真空5min～10min，标定反应器空间体积，再抽真空4h，保持真空状态，关闭针阀； [0022] S3、数据处理系统根据预先设定的程序开启测控系统，设定加热浴炉的恒定温度和搅拌器的搅拌速度，启动加热程序，并对加热浴炉的温度进行实时监测；8个加热浴炉可以设置不同的温度同时或不同时独立运行； [0023] S4、数据处理系统根据预先设定的程序将反应器缓慢放入对应的加热浴炉中，开始计时反应，对反应器的释放气体的压力值进行实时监测，并对加热浴炉的温度进行实时监测； [0024] S5、数据处理系统根据预先设定程序自动计算反应器中放气量并实时监测放气量； [0025] S6、数据处理系统根据预先设定的程序自动计算热分解动力学参数； [0026] S7、数据处理系统根据预先设定的程序自动计算贮存寿命。 [0028] 本发明炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法的有益技术效果是能够自动监测试验材料在受热过程中分解产生的气体压力及其随时间的变化，并能够自动计算热分解放气量和动力学参数、评估贮存寿命，且免除布氏压力计熔封操作导致的安全隐患，同时实现远程监控和计算功能。 附图说明[0029] 图1为布氏压力法测试系统示意图； [0030] 图2是本发明炸药贮存寿命评估测试系统的结构示意图； [0031] 图3是本发明炸药贮存寿命评估检测方法的步骤示意图。 具体实施方式[0032] 下面结合附图和具体实施方式对本发明炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法作进一步的说明。 [0033] 附图2是本发明炸药贮存寿命评估测试系统的结构示意图，图中，l为加热停止按钮，2为加热启动按钮，3为加热电源指示灯，4为测控系统，5为加热浴炉，6为试验系统，7为玻璃反应器，8为气体压力传感器，9为每个加热浴炉对应的温控仪表，10为一组四联恒温浴的总电源开关，11为试验系统升降支架，12为针阀，13为铂电阻温度传感器，14为磁力搅拌器，15为报警指示灯，16为消音按钮，17为数据处理系统，18为真空系统，19为无纸记录仪，实线为管路连接示意，虚线为电连接示意。由图可知，本发明炸药贮存寿命评估测试系统，包括试验系统6、测控系统4、真空系统18和数据处理系统17；试验系统6与真空系统18管路连接，与测控系统4和数据处理系统17电路连接；数据处理系统17与试验系统6、测控系统4和真空系统18电路连接；其中， [0034] 试验系统6包括加热浴炉5、搅拌器14和反应器7，所述反应器为玻璃制品，通过转接装置(固定于试验系统升降支架11上)与气体压力传感器8和针阀12相连； [0035] 测控系统4实时记录试验过程中反应器7中气体压力值，准确控制加热浴炉温度和搅拌器转速，并在超温、超压时报警； [0036] 真空系统18包括高真空泵(组)、高低真空测量器件及配套管路和移动平台；在测控系统的控制下对试验系统6和连接各个系统的管路进行抽真空置换；实现测试过程中对试验系统6的真空要求以及待测试样脱附气体的要求； [0037] 数据处理系统17接收压力传感器8、铂电阻温度传感器13的数据，对数据进行分析和计算，得到热分解放气量及随时间变化曲线，并计算热分解动力学参数和贮存寿命；按照控制程序对真空系统18、测控系统4的运行进行控制。 [0038] 为提高检测效率，本发明炸药贮存寿命评估测试系统的加热浴炉的数量为2台四联恒温浴(彼此背对背对称放置，每组四个加热浴炉，共计8个独立的加热浴炉)，每个加热浴炉可以独立设置并控温，且为油浴或空气浴，且每台加热浴炉中设置的反应器数量为2个，可一次性完成两种炸药的贮存寿命评估测试。 [0039] 为更安全地检测试验材料在不同温度下的放气量随时间的变化，本发明炸药贮存寿命评估测试系统同时具备远程监控和计算功能。 [0040] 附图3是本发明炸药贮存寿命评估检测方法的步骤示意图，由图可知，本发明炸药贮存寿命检测方法，采用本发明炸药贮存寿命评估测试系统对试验材料进行检测，包括以下步骤： [0041] S1、将已在真空烘箱中(50±2)℃干燥处理4h并冷却至室温的试验材料定量加入到玻璃反应器中，再将玻璃反应器接入连有气体压力传感器和针阀的转接装置上； [0042] S2、数据处理系统根据预先设定的程序开启测控系统和真空系统，将反应器内抽真空5min～10min，标定反应器空间体积，再抽真空4h，保持真空状态，关闭针阀； [0043] S3、数据处理系统根据预先设定的程序开启测控系统，设定加热浴炉的恒定温度和搅拌器的搅拌速度，启动加热程序，并对加热浴炉的温度进行实时监测；8个加热浴炉可以设置不同的温度同时或不同时独立运行； [0044] S4、数据处理系统根据预先设定的程序将反应器缓慢放入对应的加热浴炉中，开始计时反应，对反应器的释放气体的压力值进行实时监测，并对加热浴炉的温度进行实时监测； [0045] S5、数据处理系统根据预先设定程序自动计算反应器中放气量并实时监测放气量； [0046] S6、数据处理系统根据预先设定的程序根据自动计算热分解动力学参数； [0047] S7、数据处理系统根据预先设定的程序自动计算贮存寿命。 [0048] 为模拟评估炸药部件的贮存寿命，本发明炸药贮存寿命评估检测方法加入到玻璃反应器中试验材料为固化为块状的小试件。从而可以获得在不同温度条件下，块状试件释放的气体压力随时间的变化曲线，进而计算热分解动力学参数和评估贮存寿命。 [0049] 本发明炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法采用油浴，加热浴炉的均热方式为磁力搅拌、机械搅拌或加热循环器，不仅可以保证恒温加热时温度场的均匀性以及控温精度，还适用于加热不同形状和大小的反应器。并且，所用玻璃反应器下端为球形，在保证与布氏压力计反应空间相同的条件下，减小了整体高度差，节省加热浴炉的净深体积进而节约了浴液消耗量。 [0050] 本发明炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法，可同时进行两种炸药或不同状态的同一种炸药对应温度条件下的热分解测试，不仅可缩短研究周期，更有利于影响因素的同期比对和热分解动力学分析，为考核不同材料/同一种材料不同状态条件下的热分解行为及评估贮存寿命提供实验依据。 [0051] 显然，本发明炸药贮存寿命评估测试系统及检测方法的有益技术效果是能够自动监测两组试验材料在受热过程中分解产生的气体压力及其随时间的变化，并能够自动计算热分解放气量和动力学参数、评估贮存寿命，且免除布氏压力计熔封操作导致的安全隐患，且系统同时具备远程监控和计算功能。 |
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