Технические науки

К.т.н. Оспанов С.С., Сарсембиева Р.К., к.т.н. Оспанова Р.Д., Ибраев Т.Н.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Республика Казахстан

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЙКОСТИ БАЛЛИСТИТНЫХ ПОРОХОВ

Боеприпасы, в том числе и пороха, имеют гарантийные сроки хранения, в течение которого обеспечивается неизменность их технических характеристик и боевых свойств. После окончания срока хранения боеприпасы подлежат списанию и утилизации. Перспективным направлением снижения запасов устаревших боеприпасов является их расснаряжение [1].

В настоящее время преимущественно утилизируются артиллерийские снаряды, снаряженные тротилом. Процесс утилизации должен предусматривать переработку всех элементов изделий, включая разрывные заряды (тротил и другие взрывчатые вещества), метательные заряды (нитроцеллюлозный порох), средства инициирования. Основная масса взрывчатых веществ (ВВ) и порохов, полученная в ходе утилизации, используется на взрывных работах.

Нитроцеллюлозные пороха (пироксилиновый и баллиститный) являются наименее стойкими из практически применяемых взрывчатых веществ. Основным компонентом порохов является нитроцеллюлоза. Содержание её в составе пироксилиновых порохов достигает 90 – 96%, а в баллиститном порохе 40 – 70%. Нитроцеллюлоза является нестойким веществом. Ограниченной стойкостью обладают и другие составные части этих порохов – жидкие нитраты многоатомных спиртов. При их разложении образуется окислы азота, которые с влагой (содержащейся в них, а также выделяющейся при разложении) дают азотную и азотистую кислоту. Эти кислоты и ускоряют распад нитроэфиров, особенно в присутствии воды, благоприятствующей их гидролизу. Такие реакции идут с выделением тепла, ускоряющего распад ВВ. При хранении в условиях затрудненного газо- и теплоотвода, сопровождающегося соответственным повышением давления газа и температуры ВВ, скорость разложения может в сотни и тысячи раз превосходить скорость первичного распада. При таких условиях процессы распада могут привести к самовоспламенению и взрыву. Поэтому устанавливается строгий периодический контроль химической стойкости нитроэфиров (нитроцеллюлозы, нитратов многоатомных спиртов) и продуктов (порохов), изготовленных на их основе [2].

Одним из основных показателей, определяющих безопасное применение порохов на карьерах, является содержание в них стабилизатора химической стойкости. Стабилизаторами называется вещества, которые при введении их в состав ВВ увеличивают его химическую стойкость. В качестве стабилизирующих добавок в пироксилиновом порохе содержится дифениламин (в составе 1 – 2%), а в баллиститном порохе производные мочевины – централиты (1 – 6%). Они способны связывать продукты распада, быстро реагируя с образовавшимися окислами азота или кислотами с образованием химически стойких соединении, не влияющих на процесс разложения. Пока в порохе содержится стабилизатор, ускоряющегося разложения не будет, и такой порох можно считать химически стойким.

Нами проведены исследования химической стойкости баллиститных порохов, полученных при расснаряжении боеприпасов. Стойкость определяли по содержанию централита в порохе. Метод основан на экстрагировании пороха этиловым эфиром, удалении эфира из экстракта, обработке стабилизатора в спиртовом растворе бромид-бромата и определении непрореагировавшего брома путем обратного титрования.

Экстрагирование проводили в экстракционном аппарате состоящем из шарикового холодильника, экстрактора и колбы. Выпаривание эфира осуществляли при 35 – 50^оС. Для определения централита пользовались смесью бромида с броматом , которые в кислой среде выделяют свободный бром:

KBrO₃ + 5KBr + 6HCl = 6KCl + 3Br₂ + 3H₂O

Бром в момент выделения бромирует стабилизатор. Для связывания избытка брома вводили раствор иодида калия в кислой среде:

KJ + HCl = KCl + HJ Br₂ + 2HJ = 2HBr + J₂

Йод, выделившийся в количестве, эквивалентном избытку брома, титровали раствором тиосульфата натрия, добавляя вблизи конечной точки титрования 2 – 3 мл раствора крахмала:

J₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaJ + Na₂S₄O₆

В тех же условиях провели «холостой» опыт (без стабилизатора) смешивая этиловый спирт с раствором бромид-бромата, соляной кислотой и раствором KJ, и титрованием 0,1%-ным раствором тиосульфата.

На основании полученных данных, учитывая количество тиосульфата натрия, израсходованного на рабочий и «холостой» опыты, нами определены содержания централита в исследуемых пробах пороха (табл.1).

Таблица 1. Содержание стабилизатора в баллиститных порохах

Маркировка порохов	НДТ – 2^18/1	НДТ – 3^16/1	ДГ – 2^22/1
Содержание централита,%	1,23	1,42	1,37

Содержание централита в исследуемых пробах, а также отсутствие внешних признаков разложения (изменение цвета, появление на поверхности пороховых элементов, вздутий и трещин, выделение бурых оксидов азота) при визуальном осмотре показывают, что они являются стойкими. Данные пороха могут быть допущены к применению на взрывных работах.

Литература:

1. Оспанов С.С., Ибраев Т.Н. и др. Эффективные методы использования конверсионных взрывчатых материалов на взрывных работах// Материалы 2 МНПК «Ключевые аспекты научной деятельности – 2007». – Днепропетровск: Наука и образование, 2007. - Том 8. с 23 – 26.

2. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. М.: Машиностроение, 1972. -208 с.