Quantitative assessment in safety reports of the consequences from the detonation of solid explosives

Safety reports are mandatory documents in member states of European Union whenever any threshold limits of amounts of either stored or processed hazardous substances are exceeded. After a short introduction to EU Seveso Directives on major-accident hazards involving dangerous substances and to the transposition and implementation by member states, with a brief comment on last 2012/18/EU Directive (also known as Seveso III directive), the paper focuses on drafting of safety reports for industrial activities involving solid explosives. Specifically, the quantitative assessment of consequences from detonation is tackled respect to the side-on overpressure and the debris production. Both direct and inverse problems are illustrated to determine respectively the overpressure value at a given distance, and the explosive amount that allows respecting the regulations. Their solution is based on either analytic or numerical techniques and being based on recent scientific publications on the matter either evaluates or zeroes nonlinear algebraic equations. The availability of these equations avoids grounding the consequences assessment on diagrams and nomograms that otherwise would lead to interpretation and usage errors besides avoiding the automatic solution of the inverse problem. The paper focuses also on details such as embankment, crater, munitions, rocket propellant, building structure, and wall material that, at different levels, play a role in the assessment of detonation consequences. A discussion on debris formation, the available literature, and the evaluation of the impact probability of fragments on both fixed and moving targets closes the paper.     

玉米淀粉粉尘爆炸危险性研究

为研究玉米淀粉粉尘爆炸危险性,采用哈特曼管式爆炸测试装置和20 L球爆炸测试装置对200目(<75μm)以下的玉米淀粉粉尘爆炸危险性进行评估,基于静电火花和粉尘质量浓度对粉尘爆炸的影响,对玉米淀粉的静电火花最小点火能量、爆炸下限质量浓度、最大爆炸压力和爆炸指数进行了研究,根据试验结果对玉米淀粉爆炸危险性进行分级。试验结果表明:温度在25℃,喷粉压力为0.80 MPa,粉尘质量浓度在250～750 g/m3范围内,粉尘的最小点火能量随着粉尘质量浓度增加而降低,其最小点火能量在40～80 mJ之间;在点火能量为10 kJ时,粉尘爆炸下限质量浓度在50～60 g/m3之间;在粉尘质量浓度为750 g/m3时,爆炸压力达到最大,为0.66 MPa;在粉尘质量浓度为500 g/m3时,爆炸指数达到最大,为17.21 MPa.m/s,其粉尘爆炸危险性分级为Ⅰ级。     

分子模拟方法在爆炸反应机理方面的应用进展

针对爆炸过程反应机理异常复杂,实验检测手段对其认识匮乏的现状,综述了量子化学、反应分子动力学等分子模拟方法的特点及研究进展,分析了分子模拟技术在燃爆机理研究中的应用进展,包括量子化学方法对于燃料热解/燃烧、瓦斯等可燃体系爆炸过程的微观基元反应步骤、反应能垒及热力学参数的计算,以及反应分子动力学(ReaxFF MD)在含能材料、可燃混合气等复杂爆炸体系获取可能的反应路径及中间自由基变化的应用。对分子模拟方法在爆炸领域研究的应用提出了建议及展望,指出ReaxFF MD和密度泛函理论(DFT)相结合是一种研究复杂爆炸体系微观反应机理极具潜力的方法,借助先进的分析检测手段对模拟方法的验证及修正,能获取更准确、全面的微观反应动力学模型。     

以石油酸为主要原料的重油乳化剂的研制

采用石油酸与三乙醇胺，非离子型表面活性剂复配制备了一种廉价的重油乳化剂，最佳配方为石油酸500mg，三乙醇胺25mg，非离子表面活性剂2为25mg，乳化助剂H20mg,pH11（共占乳化油总质量的0．57％），可使油水质量比为70：30的油包水型乳化重油在80℃下稳定36h，实验过程中采用均匀设计与调优软件进行实验方案的设计和实验结果的优化，考察了乳化剂中石油酸与三乙醇胺和非离子表面活性剂量的协同作用以及PH的影响。结果表明，组分间交互作用明显，在不同的配方下，组分的作用会有很大变化，有时甚至会是相反的。     

温压炸药弹内爆轰特性试验研究

研究温压炸药爆炸初期弹内爆炸波作用过程,可以进一步分析温压炸药分散爆轰的作用机理,为温压炸药武器设计和系统优化提供可靠依据.设计了用测时法研究温压炸药爆轰波传播速度的试验装置,并用探针对相同组分和密度条件下、温压战斗部弹内爆炸初期的爆炸作用过程进行了对比试验,记录了触发时间信号,计算并分析了温压炸药弹内爆炸波的传播特性,得到了波阵面与弹径方向夹角α的变化规律.试验结果表明,温压炸药的爆轰波传播速度为4.632km/s,其弹内爆轰波的传播特性与中心高能分散药的爆轰波有密切联系,通过合理设计弹体结构和比药量,可以实现温压炸药的分散爆轰,提高温压炸药的爆炸威力.     

浮顶油罐油气惰化防火防爆实验研究

对浮顶油罐的油气空间进行惰化,是一种新的油罐防火防爆方法。向浮顶油罐一、二次密封间的油气空间中加入氮气,可缩小浮顶油罐的一、二次密封之间环形空间油气的爆炸极限的范围。根据这一原理,通过模型实验对大型双重密封型浮顶油罐的油气空间进行了氮气惰化保护实验研究。实验结果表明油气空间内氮气的体积分数会随着氮气通入时间的增长而逐渐升高,油气的体积分数则逐渐降低。氮气通入开始一段时间,环形空间内氮气的体积分数会迅速上升,油气体积分数迅速下降。但随着氮气通入时间的增长,氮气体积分数的上升和油气体积分数的下降速度都会趋于平缓。另外当入口处氮气流量从27Nm3/h变化到54Nm3/h时,为使油气体积分数下降至油气爆炸下限1%所需氮气持续通入的时间也从300分钟左右下降至200分钟左右。     

小样本感度试验方法

提出了一种用于炸药及火工品感度试验的小样本方法。此方法较之传统的Ｂｒｕｃｅｔｏｎ升降法（估计方差一般需要３０ 个以上的试件,而且估计出的方差往往偏小）,可以在少于３０ 个试件的小样本的条件下,对方差进行估计,而且估计精度高。建立了高置信度、高可靠度的Ｐ发火刺激量置信限公式,该公式可以综合利用当前试验数据和以往经验数据,从而仅需少量当前试验,便可达到Ｂｒｕｃｅｔｏｎ 升降法采用３０ 个以上试件方能达到的精度,大大节省了试验的费用及时间。大量的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ 模拟试验及实例分析都进一步证明了上述结论。     

硝铵炸药生产中的事故防范

通过分析硝铵炸药生产中发生的火灾和爆炸事故，认为硝铵混合物在高温条件下的热分解是引发这类事故的主要原因；还给出硝酸铵热分解的要点，并提出预防恶性事故的措施。【关键词】     

两种可靠性评估方法对总体样本中哑弹检出效率的研究

目的 运用GJB 376A—2019和GJB 8185—2015可靠性评估方法,通过样本的发火试验,对发生哑弹的故障中与火工品关联的底事件检出率进行研究,提出更合理、更科学的应用方法以及改进建议。方法 采用蒙特卡洛模拟仿真的方法,研究升降法标准差估值无偏情况下,2个标准中规定的可靠性评估方法对底事件的检出效率。结果 GJB 376A—2019规定的方法对于哑弹的检出效率远高于GJB 8185—2015规定的方法。结论 GJB 376A—2019更便于工程应用,GJB 8185—2015存在哑弹检出效率方面的局限性,建议在标准中进行的升降法试验程序中,增加对于出现的不发火样品的约束条件。     

民居内燃气泄漏爆炸特性及其数值仿真研究进展

为研究民居内可燃气体爆炸规律及特点,预防燃气泄漏爆炸案/事件发生,提高案/事件现场勘验与侦破效率,综述受限空间内燃气爆炸的形成机理和传播特性、现场结构和障碍物对爆炸的影响规律以及爆炸后现场勘验和重建技术方法,阐述数值仿真技术在气体爆炸案件现场勘验和重建中发挥的作用。研究结果表明：民居内燃气爆炸现场特征明显异于传统爆炸类案件现场,尤其是炸点特征存在差异;数值仿真可有效揭示燃气泄漏爆炸的形成、传播和作用机理;目前,燃气爆炸实验研究方法和体系需进一步统一,以提高研究结论普适性。研究结果可为民居内燃气爆炸现场勘验和重建提供技术支持。