Robbanóanyagok

Ezen az oldalon a robbanóanyagokról (pl Semtex, plasztikbomba, TNT), fajtáiról, összetételükről és hatásukról olvashat.

Robbanóanyag

Robbanóanyagnak azokat a vegyületeket vagy keverékeket nevezzük, amelyek meghatározott külső behatásokra gyors kémiai átalakulásra képesek, az átalakulásuk közben nagy mennyiségű és nagy nyomású gázok szabadulnak fel, melyek kiterjedésük közben mechanikai munkát végeznek.

Robbanáskor a magas hőmérsékleten lejátszódó kémiai átalakulás következtében a keletkezett gázok térfogata nagyságrendekkel nagyobb, mint amit a robbanóanyag a robbanást megelőzően elfoglalt. A növekvő gáztérfogat jelentős nyomást fejt ki a környezetére, amit mechanikai munka, vagy a környezet pusztulása kísér.

A robbanóanyagok jellemzői

Érzékenység

Ütés ( ejtési ) érzékenység

Az ütési érzékenységen a robbanóanyagnak azt a mechanikai hatások iránti érzékenységét értjük, amely képes beindítani a robbanási folyamatot. A vizsgálatot ejtőkészülékkel végzik.

Láng-, és szikraérzékenység

A vizsgálat célja, hogy a robbanóanyagok milyen könnyen gyulladnak meg láng vagy szikra hatására.

Hőérzékenység

Egy adott robbanóanyag hőérzékenységét az elpuffanáspontja adja meg. A robbanóanyag annál stabilabb, minél magasabb hőmérsékleten van az elpuffanáspontja.

Dörzsérzékenység

Ebben az esetben a vizsgálat tárgyát az képezi, hogy milyen könnyen gyulladnak dörzsimpulzus hatására a meghatározott robbanóanyagok.

Stabilitás

Robbanóanyag tárolásánál kémiai és fizikai stabilitási paramétereket kell figyelembe venni. Kémiailag stabil robbanóanyagoknak nevezzük: azokat a robbanóanyagokat, amelyeknél hosszabb tárolás során sem következik be olyan kémiai átalakulás, amely bomláshoz, vagy öngyulladáshoz vezetne. Fizikai értelemben vett stabilitási kritériumoknak: azok a robbanóanyagok felelnek meg, melyek megőrzik eredeti fizikai tulajdonságaikat – nem párolognak, nem nedvszívóak, nem válnak ki egyes komponensei.

Robbanáshő

Robbanási átalakulás hője vagy más néven robbanáshő az a hőmennyiség, mely 1 kg vagy 1 mól robbanóanyag felrobbanásakor felszabadul. Mértékegysége: KJ/kg.

Robbanási hőmérséklet

Robbanási hőmérsékletnek nevezzük azt a legnagyobb hőmérsékletet, amire a robbanási termékek felmelegszenek.

Robbanási termékek térfogata

Robbanáskor a munkavégző-képesség illetve pusztító hatás számításakor szükségünk van a keletkező gázok nyomásának kiszámítására. A keletkező gázok nyomásának kiszámításához viszont szükségünk van a gázok normál (fajlagos) térfogatára. Ennek megfelelően azt a térfogatot, amelyet 1 kg robbanóanyagból keletkezett gázok 0 oC hőmérsékleten és 760 Hgmm nyomáson kitöltenek, fajlagos térfogatnak nevezzük. A robbanási gáztermékek térfogatának mértéke függ a robbanóanyag kémiai összetételétől, az iniciálás mértékétől és a töltet sűrűségétől.

Robbanás bomlástermékeinek nyomása

A robbanáskor a gyors kémiai átalakulás következtében a keletkező magas hőmérsékletű bomlástermékeknek nagyobb térfogatra van szüksége, mint amelyet a robbanóanyag a robbanást megelőzően elfoglalt. A robbanás pillanatában fellépő fajlagos nyomást, az ideális gáztörvény és az ideális gázok állapotegyenlete alapján, a robbanási hőmérsékletből és a bomlástermékek 0 oC, 760 Hgmm nyomáson elfoglalt térfogata ismeretében számíthatjuk ki.

Robbanóanyagok brizanciája (hevessége)

A robbanóanyag egyik legjellemzőbb értékmérője. A brizancia megadja az adott robbanóanyag térfogat egységének hasznos teljesítményét.

A robbanóanyag munkavégző képessége

A robbanóanyagok munkavégző képessége (hatásossága) annál nagyobb, minél nagyobb a belőlük képződő gázok fajlagos térfogata és minél nagyobb a fajlagos hőmérsékletük. Míg a brizancia a teljesítményhez hasonló fogalom, addig a munkavégző képesség az energia tartalmat adja meg.

Detonációsebesség

Azt a sebességet nevezzük detonációsebességnek, amellyel a detonációs hullám egy robbanóanyag oszlopon keresztül halad. A detonációsebesség annál nagyobb, minél nagyobb a robbanóanyag sűrűsége. Meg kell viszont említeni, hogy minél nagyobb a robbanóanyag sűrűsége, annál nagyobb aktiválási energiára van szükség a robbanási folyamat kiváltásához.

Detonációátadó képesség

A detonációátadó képesség a robbanás légrésen keresztüli átadás mértéke, tehát az a legnagyobb távolság, amelyen a felrobbantott un. aktív töltetről a robbanási folyamat még tökéletesen átterjed, egy másik gyutacs nélküli, un. passzív töltetre.

Oxigénegyensúly, oxigén-koefficiens

Robbanáskor a rendkívül gyors átalakulás miatt nincs lehetőség az átalakulás közben külső oxigén felvételére. Az oxigénnek a robbanóanyagban található szénnek és hidrogénnek széndioxiddá és vízzé való teljes oxidációjához szükséges. A robbanóanyag oxigéntartalma alapján megkülönböztetünk pozitív, nullás vagy negatív egyensúlyút. A fentiek alapján oxigén – koefficiensnek nevezzük a robbanóanyagban lévő oxigénmennyiséget %-ban kifejezve, melyet viszonyítanak ahhoz az oxigénmennyiséghez, amely oxigénmennyiség a robbanóanyag teljes oxidációjához szükséges.

Robbanási termékek mérgezőgáz tartalma

A robbanási termékek egy része mérgező hatású, mely hatást elsősorban zárt térben végrehajtott robbantás során fejtik ki az élő szervezetekre. Természetesen a robbanóanyag és a robbantási technológia kiválasztásánál jelentőséggel bír a környezetvédelmi szempontok. Minden robbanóanyagnak megadják a mérgezőgáz tartalmát. Kiszámításukat úgy végzik, hogy az adott robbanóanyag felrobbantásánál megmérik a fajlagos mérgezőgáz mennyiségét és ezt a mennyiséget, szénmonoxidban adják meg.

A robbanóanyagok csoportosítása

A robbanóanyagok felhasználási területük szerinti csoportosítása:

• katonai robbanóanyagok,
• ipari robbanóanyagok,
• pirotechnikai anyagok és keverékek,
• házilag, bűnös célra előállított robbanóanyagok és keverékek.

Halmazállapotuk szerinti csoportosításuk:

• Diszperz robbanó rendszerek, – robbanóképes gázok, gőzök és gáz- porkeverékek –
• Kondenzált fázisú robbanóanyagok – folyékony, szilárd –

A robbanóanyagok összetétel szerinti csoportosítása:

• hőelvonással képződött vegyületek (pld. ólomazid)
• égőanyag és oxigén vegyületek (hexogén, nitro-glicerin)
• égőanyag és oxidálóanyag keveréke (fekete lőpor)

Érzékenység szerinti csoportosításuk:

• érzékeny ( hexogén )
• kezelésbiztos (TNT, Paxit)

Hatásmechanizmus alapján a robbanóanyagokat az alábbiak szerint csoportosítjuk:

Iniciáló robbanóanyagok jellemzői

Az iniciáló robbanóanyagok rendkívül érzékenyek. Detonációjukat külső behatások (ütés, súrlódás, tűz által kiváltott hatás, szúróláng stb.) is kiválthatják. Robbanásukkor kis térfogatú gáz keletkezik, ezért önmagában robbanástechnikai munkák végzésére nem használhatóak. Viszonylag kis mennyiségű iniciáló (primer) robbanóanyag energiája is előidézheti a szekunder (brizáns) robbanóanyag detonációját, ezért szinte kizárólag indítótöltetek készítésére, illetve töltésére használják (gyutacsok, csappantyúk).

Az egyik legfőbb iniciáló anyag a durranóhigany (higany-fulminát). Fehér vagy szürke színű, apró kristályos, mérgező hatású, vízben rosszul oldódó, erősen higroszkopikus, szagtalan anyag. A többi iniciáló robbanóanyaghoz viszonyítva a durranóhigany a legérzékenyebb az ütéssel, súrlódással és hőhatással szemben. Nedves állapotban jelentős mértékben veszít robbanó tulajdonságaiból. (Pld. 10 %-os nedvességtartalom esetén nem robban csak ég, 30 %-os nedvesség esetén már nem is ég). A durranóhigany nedves környezetben az alumíniummal heves vegyi reakcióra képes, ezzel szemben rézzel és annak ötvözeteivel stabil marad. Ennek megfelelően a durranóhigany töltésű gyutacsok hüvelye rézből vagy annak ötvözeteiből készülnek.

Brizáns vagy szekunder robbanóanyagok jellemzői

A brizáns robbanóanyagok mechanikai vagy hő hatásra kevésbé érzékenyek, ezért biztonságosan kezelhetőek. A brizáns robbanóanyagok robbanásakor nagy térfogatú gáz és magas hőmérséklet fejlődik, mely alkalmassá teszik őket robbantástechnikai munkák végzésére. A brizáns robbanóanyagok alacsony érzékenységük miatt a robbanásuk kiváltására általában iniciáló robbanóanyagot használunk. Néhány fontosabb, gyakrabban alkalmazott magas hatóerejű brizáns robbanóanyagok fizikai és kémiai tulajdonságai:

Tetril: Élénk sárga színű, enyhén sós ízű, szagtalan, vízben nem oldódó, kémiailag stabil magas hatóerejű brizáns robbanóanyag. Magas hatóerejű robbanóanyagok közül a legérzékenyebb. Érzékenységére jellemző, hogy lőfegyver lövedékének hatására felrobban. A tetril energikusan kékes lánggal füst nélkül ég, égése átmehet detonációba. A fémekkel vegyileg nem lép reakcióba.

Hexogén: Apró kristályos szerkezetű, fehérszínű, íztelen, szagtalan nem higroszkopikus, vízben nem oldódó, kémiailag stabil, magas hatóerejű brizáns robbanóanyag. Ütésre, dörzsölésre érzékeny, energikusan fehér lánggal ég. Fémekkel nem lép kémiai reakcióba. Flegmatizátor alkalmazásával préselik és ebben az állapotában rendszerint, narancssárgára színezik.

TNT (trinitro-toulol): Kristályos szerkezetű, világossárga-világosbarna színű, enyhén keserű ízű, szagtalan, nem higroszkopikus anyag. Vízben oldhatatlan, kémiailag stabil. Sárga lánggal erősen kormozva ég. Fémekkel nem vegyül, kémiailag stabil. Felhasználható őrölve, ömlesztve, préstestként öntve.

Toló hatású (impulzív) robbanóanyagok (lőporok)

Azok az anyagok, amelyeknél a robbanási átalakulás fő formáját az égés képezi. Lőporok csoportosítása:

• fekete lőpor
• gyérfüstű lőpor, amely lehet oldószeres vagy oldószer nélküli lőpor

A fekete lőpor gyakorlati alkalmazása:
– időzített gyújtókban lőporkorongok készítésére,
– gyújtó és világító lövedékekben bontótöltetként,
– gyújtókban lévő késleltetők, erősítők és lőporos biztosítékok készítésére,
– időzített gyújtózsinórok gyártásához,
– ugróaknák hajtótölteteként stb.

A fekete lőpor nagymértékben elnyeli a környező levegő nedvességét, és nyirkossá válik. A nyirkos lőpor nem használható, nem gyullad meg. Ezért mindig száraz helyiségekben kell tárolni. A száraz lőpor tűztől, súrlódástól, ütéstől, puskalövéstől könnyen lángra lobban, ezért nagyon óvatos bánásmódot kíván. A lőportöltet robbantása gyújtózsinórral vagy villamos izzógyújtóval történik. A robbantáskor keletkező gázok mérgező hatásúak. A fekete lőpor hibái: alacsony energia tartalom, ezért a keletkezett gáz nyomása kicsi. Nagy füst keletkezik, mely korrodáló hatású. Égése nehezen szabályozható.

A pirotechnikai elegyek

A pirotechnikai elegyek főleg szilárd alkotórészekből állnak, ami tartalmaz égő anyagot, égést tápláló anyagot, kötőanyagot és a speciális hatás eléréséhez szükséges egyéb adalékanyagot. A pirotechnikai termékeket széleskörűen alkalmazzák. Jellemző, hogy meggyújtva égnek, égésüket fény-, köd-, hang-, hő-, vagy dinamikai effektusok kísérik.

Csoportosításuk:
A.) polgári felhasználású eszközök
– szórakoztatást célzó termékek (tűzijáték, csillagszóró stb.)
– munkaeszközök (termit patronok)
B.) katonai felhasználású eszközök
– hadi használatúak,
– kiképzési és egyéb eszközök.