ВЗРЫ́ВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА́

ВЗРЫ́ВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА́ (ВВ), ин­ди­ви­ду­аль­ные ве­ще­ст­ва или сме­си ве­ществ, спо­соб­ные под влия­ни­ем к.-л. внеш­не­го воз­дей­ст­вия (уда­ра, на­гре­ва­ния, тре­ния и пр.) к бы­ст­рой, са­мо­рас­про­ст­ра­няю­щей­ся хи­мич. ре­ак­ции с вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ло­ты и об­ра­зо­ва­ни­ем га­зо­об­раз­ных про­дук­тов; ис­поль­зу­ют­ся для сна­ря­же­ния бо­е­при­па­сов и взрыв­ных ра­бот. На­ря­ду с пи­ро­тех­ни­че­ски­ми со­ста­ва­ми от­но­сят­ся к энер­ге­ти­че­ским кон­ден­си­ро­ван­ным сис­те­мам. По­ми­мо кон­ден­си­ров. ВВ при­ме­ня­ют так­же аэ­ро­зо­ли (сме­си жид­ких час­тиц с воз­ду­хом). При взры­ве ВВ вы­де­ля­ет­ся зна­чи­тель­но мень­шее ко­ли­че­ст­во те­п­ло­ты, чем при сго­ра­нии на воз­ду­хе эк­ви­ва­лент­но­го ко­ли­че­ст­ва неф­ти. Од­на­ко для пре­вра­ще­ния ВВ в га­зо­об­раз­ные про­дук­ты не тре­бу­ет­ся уча­стия ки­сло­ро­да воз­ду­ха, энер­гия вы­де­ля­ет­ся за ма­лый про­ме­жу­ток вре­ме­ни (ок. 10^–5 с), по­это­му ВВ яв­ля­ют­ся кон­цен­три­р. ис­точ­ни­ком энер­гии ог­ром­ной мощ­но­сти.

Тео­рия ВВ опи­сы­ва­ет три осн. ре­жи­ма хи­мич. ре­ак­ций пре­вра­ще­ния ВВ в га­зы: мед­лен­ное хи­мич. пре­вра­ще­ние, го­ре­ние и де­то­на­цию. Мед­лен­ное хи­мич. пре­вра­ще­ние ВВ про­те­ка­ет ана­ло­гич­но пре­вра­ще­нию не­взрыв­ча­тых ве­ществ. Од­на­ко, ес­ли от­вод те­п­ло­ты ре­ак­ции за­труд­нён, воз­ни­ка­ет са­мо­ра­зо­грев ве­ще­ст­ва, мед­лен­ное пре­вра­ще­ние ВВ са­мо­ус­ко­ря­ет­ся и мо­жет пе­рей­ти в те­п­ло­вой взрыв; са­мо­ус­ко­ре­ние мо­жет иметь не толь­ко те­п­ло­вой, но и ав­то­ка­та­ли­ти­че­ский, цеп­ной, а так­же сме­шан­ный ха­рак­тер. Взрыв­ные пре­вра­ще­ния – го­ре­ние и де­то­на­ция – раз­ли­ча­ют­ся ме­ха­низ­мом пе­ре­да­чи энер­гии про­цес­са от про­реа­ги­ро­вав­ше­го слоя ве­ще­ст­ва к не­про­реа­ги­ро­вав­ше­му. При де­то­на­ции осн. роль иг­ра­ет рас­про­стра­не­ние по за­ря­ду ВВ удар­ной вол­ны; ско­рость рас­про­стра­не­ния – ско­рость де­то­на­ции – дос­ти­га­ет 10 км/с и прак­ти­че­ски не за­ви­сит от внеш­них ус­ло­вий. Об­ра­зую­щие­ся га­зы не ус­пе­ва­ют су­ще­ст­вен­но рас­ши­рить­ся, в зо­не ре­ак­ции воз­ни­ка­ет вы­со­кое дав­ле­ние (бо­лее 10 ГПа), спо­соб­ное вбли­зи от за­ря­да про­из­во­дить ра­бо­ту раз­ру­ше­ния. Ма­те­риа­лы, на­хо­дя­щие­ся в кон­так­те с за­ря­дом ВВ, силь­но де­фор­ми­ру­ют­ся и дро­бят­ся – ме­ст­ное, или бри­зант­ное, дей­ст­вие взры­ва; об­ра­зую­щие­ся га­зо­об­раз­ные про­дук­ты при рас­ши­ре­нии пе­ре­ме­ща­ют их на зна­чи­тель­ное рас­стоя­ние – фу­гас­ное дей­ст­вие. При го­ре­нии рас­про­стра­не­ние про­цес­са обу­слов­ли­ва­ет­ся те­п­ло­пе­ре­да­чей от од­но­го слоя ВВ к дру­го­му. Ско­рость пе­ре­ме­ще­ния зо­ны ре­ак­ции – ско­рость го­ре­ния – ма­ла (ме­нее 1 м/с) и силь­но за­ви­сит от при­ро­ды ВВ и внеш­них ус­ло­вий (дав­ле­ния, темп-ры и др.). По­вы­ше­ние темп-ры, дав­ле­ния, воз­рас­та­ние по­верх­но­сти пла­ме­ни при­во­дят к пе­ре­хо­ду го­ре­ния в де­то­на­цию.

По ус­ло­ви­ям пе­ре­хо­да го­ре­ния в де­то­на­цию ВВ де­лят на ини­ции­рую­щие (пер­вич­ные), бри­зант­ные (вто­рич­ные) и ме­та­тель­ные (по­ро­ха). Ини­ции­рую­щие ВВ лег­ко вос­пла­ме­ня­ют­ся под дей­ст­ви­ем про­сто­го на­чаль­но­го им­пуль­са (удар, тре­ние и др.), го­рят во мно­го раз бы­ст­рее др. ВВ, их го­ре­ние пе­ре­хо­дит в де­то­на­цию при ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии и в ма­лых (до­ли грам­ма) за­ря­дах с вы­де­ле­ни­ем энер­гии, дос­та­точ­ной для воз­бу­ж­де­ния взрыв­но­го пре­вра­ще­ния бри­зант­ных и ме­та­тель­ных ВВ. Бри­зант­ные ВВ (франц. brisant – дро­бя­щий) ме­нее чув­ст­ви­тель­ны к внеш­ним воз­дей­ст­ви­ям, чем ини­ции­рую­щие ВВ, их го­ре­ние пе­ре­хо­дит в де­то­на­цию лишь в замк­ну­том объ­ё­ме или при воз­мож­но­сти тур­бу­ли­за­ции по­то­ка го­рю­чей сме­си. Го­ре­ние ме­та­тель­ных ВВ не пе­ре­хо­дит в де­то­на­цию да­же при дав­ле­ни­ях в сот­ни МПа.

По со­ста­ву ВВ под­раз­де­ля­ют на ин­ди­ви­ду­аль­ные и сме­се­вые. В ин­ди­ви­ду­аль­ных ВВ осн. ис­точ­ник энер­гии взры­ва – окис­ле­ние за счёт ки­сло­ро­да, вхо­дя­ще­го в со­став со­еди­не­ния. Ин­ди­ви­ду­аль­ны­ми ВВ яв­ля­ют­ся мн. аро­ма­тич. по­ли­нит­ро­со­еди­не­ния (напр., три­нит­ро­то­лу­ол), нит­ра­ми­ны (гек­со­ген, ок­то­ген, тет­рил), эфи­ры азот­ной ки­сло­ты и мно­го­атом­ных спир­тов или уг­ле­во­дов (тет­ра­ни­тро­пен­та­эрит­рит, нит­ро­гли­це­рин, цел­лю­ло­зы нит­ра­ты), со­ли азот­ной ки­сло­ты (ам­мо­ния нит­рат), со­ли гре­му­чей ки­сло­ты (гре­му­чая ртуть), со­ли азо­ти­сто­во­до­род­ной ки­сло­ты (свин­ца азид). Сме­се­вые ВВ обыч­но со­дер­жат го­рю­чее ве­ще­ст­во и окис­ли­тель; в ка­че­ст­ве го­рю­че­го при­ме­ня­ют как взрыв­ча­тые, так и не­взрыв­ча­тые ве­ще­ст­ва. К сме­се­вым ВВ от­но­сят по­ро­ха, ам­мо­ни­ты, ди­на­ми­ты, спла­вы ин­ди­ви­ду­аль­ных ВВ (напр., тро­ти­ла с гек­со­ге­ном), во­до­на­пол­нен­ные ВВ (напр., за­гу­щён­ные аэри­ро­ван­ные рас­тво­ры NH₄NO₃ и NаNO₃ в сме­си с тон­ко­дис­перс­ным Аl или ор­га­нич. го­рю­чи­ми ве­ще­ст­ва­ми). Спо­соб­но­стью к взры­ву об­ла­да­ют не­ко­то­рые пе­рок­си­ды, ази­ды, аце­ти­ле­ни­ды и др. ор­га­нич. со­еди­не­ния, не ис­поль­зуе­мые в ка­че­ст­ве ВВ.

Осн. ха­рак­те­ри­сти­ки ВВ: хи­мич. и фи­зич. стой­кость (спо­соб­ность со­хра­нять взрыв­ча­тые свой­ст­ва при пе­ре­ра­бот­ке, хра­не­нии и пр.), чув­ст­ви­тель­ность к внеш­ним воз­дей­ст­ви­ям (ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ве­ли­чи­ной на­чаль­но­го им­пуль­са, не­об­хо­ди­мо­го для воз­бу­ж­де­ния взры­ва), де­то­на­ци­он­ная спо­соб­ность (ус­ло­вие ус­той­чи­во­го рас­про­стра­не­ния про­цес­са), мощ­ность (те­п­ло­та взрыв­но­го пре­вра­ще­ния и объ­ём га­зо­об­раз­ных про­дук­тов взры­ва). Для срав­ни­тель­ной оцен­ки взрыв­чатых свойств разл. ВВ ис­поль­зу­ют ве­ли­чи­ну т. н. тро­ти­ло­во­го эк­ви­ва­лен­та, чис­лен­но рав­ную мас­се тро­ти­ла (три­нит­ро­то­луо­ла), мощ­ность взрыв­ча­то­го пре­вра­ще­ния ко­то­ро­й рав­на мощ­но­сти взры­ва дан­но­го ВВ. Для наи­бо­лее мощ­ных ВВ ве­ли­чи­на тро­ти­ло­во­го эк­ви­ва­лен­та дос­ти­га­ет 2.

ВВ ши­ро­ко при­ме­ня­ют как в во­ен. де­ле, так и в разл. от­рас­лях хо­зяй­ст­ва: в гор­ном де­ле при до­бы­че по­лез­ных ис­ко­пае­мых, строи­тель­ст­ве, на гид­ро­ме­лио­ра­тив­ных ра­бо­тах, при штам­пов­ке, свар­ке, рез­ке ме­тал­лов и др. О тех­но­ло­гич. ас­пек­тах про­из-ва и ис­поль­зо­ва­ния ВВ см. в статьях Взрыв­ные тех­но­ло­гии, Про­мыш­лен­ные взрыв­ча­тые ве­ще­ст­ва. Ме­та­тель­ные ВВ при­ме­ня­ют в ре­жи­ме го­ре­ния для про­ве­де­ния ра­кет­но­го и стволь­но­го вы­стре­ла; бри­зант­ные ВВ – в ре­жи­ме де­то­на­ции для взрыв­ных ра­бот, сна­ря­же­ния бо­е­при­па­сов; ини­ции­рую­щие ВВ – для воз­бу­ж­де­ния взрыв­но­го пре­вра­ще­ния бри­зант­ных и ме­та­тель­ных ВВ. Раз­ра­бо­та­ны: тер­мо­стой­кие ВВ, со­хра­няю­щие свои взрыв­ча­тые свой­ст­ва и энер­ге­ти­че­ские ха­рак­те­ри­сти­ки при вы­со­ких темп-рах (их ис­поль­зу­ют в глу­бо­ких сква­жи­нах и пр.); пре­до­хра­ни­тель­ные ВВ для ве­де­ния взрыв­ных ра­бот в под­зем­ных гор­ных вы­ра­бот­ках, где воз­мож­но об­ра­зо­ва­ние взры­во­опас­ных га­зо- и пы­ле­воз­душ­ных сме­сей (при­ме­ня­ют, напр., в уголь­ных шах­тах для ис­клю­че­ния воз­мож­но­сти вос­пла­ме­не­ния ме­та­на); бы­ст­ро­го­ря­щие ВВ, ис­поль­зуе­мые для по­вы­ше­ния ско­ро­сти го­ре­ния сме­се­вых со­ста­вов. Ряд взрыв­ча­тых сме­сей при­ме­ня­ют в пи­ро­тех­ни­ке (см. в ст. Пи­ро­тех­ни­че­ские со­ста­вы).

Ми­ро­вое про­изводство ВВ – неск. млн. т/год.