影响工业电雷管电性能综述

影响工业电雷管电性能综述
摘要
叙述了工业电雷管有关电性能的影响因素，对其发火电流和静电影响因素进行了探讨，并简单罗列出提高工业电雷管的电性能的方法。

关键词：工业电雷管电性能发火电流静电
1引言
长期以来，我国电雷管在使用过程中存在突出的问题：爆破作业静电、杂散电流干扰下的意外爆炸。

这个问题与雷管的电发火性能直接相关。

虽然近年来雷管生产技术和装备的发展，以及刚性引火药头技术的应用大大改善了电雷管的电能，但就我国目前工业电雷管的产品结构、生产和使用现状，对电雷管涉及安全的电性能的研究和探讨仍然是十分必要的，特别是目前正值我国民爆行业进行产品结构调整、技术升级之际，这些研究工作对技术选型、工艺参数确定和设备选择都具有重要意义。

[1]本文论述了工业电雷管电性能的影响因素并提出了优化方法。

2发火电流影响因素
2.1配方影响
在工业电雷管中，点火药的作用是产生引燃延期药或起爆药的火焰，是对电热冲能敏感的药剂。

点的种类很多，诸如硫氰酸铅系点火药、木炭系点火药，DDNP 系点火药或硅系点火药。

我国目前广泛使用的是DDNP点火药（KCLO3-C-DDNP-粘合剂）和木炭系点火药（KCLO3-C-粘合剂），因点火药的组分不同，其受桥丝加热的电感度也就不同，含DDNP系药头，随DDNP 含量增加，其电感度不断提高，发火电流降低。

不同配方点火药的最小发火电流不同。

2.2药剂影响
因配方中药剂的批次或晶型、比重不同，引起发火电流的变化。

通过试验我们得出以下数据。

以Pb3O4-Si-DDNP系药头为例，因其组分DDNP制造工艺不同，用交叉法制得的晶型以针状、片状聚晶为主，以单一加料法制得的以球型聚晶为主，其比重不同，晶型的均匀性及大小受到影响，粒度越小药剂与桥丝的接触面积愈大，使发火电流值减少并且均匀分布。

各厂用的比重有所不同，有的用0.30-0.40g/cm3，有的用0.50-0.60g/cm3。

2.3点火药水分影响
因干燥环境变化，或是贮存条件影响，造成药头的水份超过规定值，造成发火电流值向上发展。

2.4桥丝的影响
桥丝的材料特征值为Cγ/ρ，其中C为桥丝材料的比热，γ为桥丝材料的密度，ρ为桥丝的比电阻。

同样的引火药，镍铬桥丝雷管比康铜桥丝雷管的最小发火电流低。

主要是由于镍铬桥丝的材料特征值比康铜丝小得多，并且具有较小的直径。

氯酸钾-硫氰酸铅系药头的数据为镍铬桥丝的最小发火电流为260毫安，康铜桥
丝的最小发火电流为500毫安。

我们通过试验，也测试了Pb3O4-Si-DDNP系药头40μm 直径镍铬桥丝（电阻值2.5-3.0Ω）的发火电流值为0.315毫安，50μm （电阻值1.8-2.2Ω）的发火电流值为0.335毫安。

2.5点火药密度影响
点火药密度（涂敷的致密程度）增加，则桥丝和点火药的接触面积增加，桥丝与药之间的传热性好，容易反应，从而使发火能量下降，即雷管的电感度增加。

2.6粘合剂的影响
由于相容性原理，不同点火药的粘合剂不同，粘合剂的加入比例，直接影响点火药的电感度，以KCLO3-C-DDNP 系药头为例，其粘合剂通用为明胶，一般工厂配制浓10%-30%。

Pb3O4-Si-DDNP系药头为例，其粘合剂通用为聚乙烯醇，一般工厂配制浓度为10%左右。

[2]
通过对影响发火电流的诸因素研究及试验分析，我们得出了配方、药剂、水份、桥丝材质及直径、点火药致密度、电阻减小及粘合剂对工业电雷管的发火电性能的影响趋势，对在实际生产操作中，遇到的问题可因时而宜，采取有效的措施。

3静电影响因素及抗静电性能
火工、烟火药在电能作用下的起爆、引燃机理可以分为两大类型。

一类是利用电流通过金属丝将电能转化为另一种形式的能量后起爆、引燃起爆药或烟火药;另一类是电能直接对炸药的作用。

当炸药置于两极之间,施加电压后,在两极间建立强大的电场,由于炸药的电阻率很高,电流不能顺利通过,所以当电场强度超过击穿场强时,两极间发生击穿,击穿后两极间电阻突然下降,大量电流通过,能量在两极间释放出来。

若能量足够,即引爆炸药。

因此,电击穿是这类起爆的主要原因[3]。

3.1静电影响因素
在生产和使用过程中,静电对电雷管构成很大的危害,因为人体等产生的静电一旦泄放到雷管上,可以通过如下途径引爆雷管而造成意外爆炸事故:①脚-脚放电,即静电在雷管两脚线之间泄放,引爆雷管;①脚-壳放电,即静电在电雷管脚线与壳体间泄放,由于击穿脚线与壳体间介质(空气)产生静电火花引爆电雷管;①脚-帽放电,即静电在电雷管脚线与加强帽间泄放,由于击穿脚线与加强帽间介质(引火药头层和空气)而引爆雷管。

由于静电引起电雷管意外爆炸事故屡见不鲜,因此,人们一直致力于研究抗静电电雷管[4],但在工业化生产技术方面仍有许多问题需要解决。

本文利用模拟静电火花感度仪,研究了现有主要工业电雷管的抗静电性能,由此对工业电雷管抗静电性能进行改进,取得了令人满意的结果。

从电能直接对炸药的作用过程可知,静电放电火花将会引起火工、烟火制品和药剂的起爆、引燃。

静电对火工品及烟火器件的危害及影响静电量的因素主要表现在以下几方面:
(1)静电放电引起火工、烟火制品及药剂的爆炸事故;
(2)静电放电致使产品发生敏化、钝化及性能变化;
(3)使生产工人受到电击;
(4)不同导槽材料对粉粒起电量的影响;
(5)药量对带电量的影响;
(6)粒度对带电量的影响;
(7)导槽倾斜角、长度对带电量的影响。

3.2抗静电性能
3.2.1静电引爆雷管机理[5]
静电源是局部电荷积聚而形成的具有高压特性的独立带电体，对低压导电体放电作用与电容器具有同样性质和特点。

与国外相比，我国普通电雷管产品的抗静电性能较低。

以往行业性的普查结果为：脚－壳放电形式，在2000p F、串联
5k放电电阻、放电电压8kV的条件下，20发不引爆的产品合格率为70%左右。

如果按照目前的GB8031国家标准中关于抗静电的要求，即脚－壳放电形式2000pF电容、无串联放电电阻，放电电压8kV的条件下，20发不允许引爆的条件，我国普通电雷管产品的抗静电合格率会更低。

必须采取技术措施，以提高其产品的抗静电性能，才能符合国标要求。

静电对电雷管作用形式有两种。

即脚－脚和脚－壳。

脚－脚形式的静电作用与电雷管的正常引爆原理和影响因素相同，本文研究只针对脚－壳形式的静电作用。

脚－壳形式的静电放电，实际上是带有高电压的脚线（包括桥丝）某处对管壳或其它导电体产生空气击穿，形成放电通道的过程。

这个过程在空气击穿处产生火花，同时还会在放电通道以及带电体上形成电流，所以，电雷管的静电引爆源为：放电火花和桥丝上通过放电电流。

为了区分火花引爆还是电流引爆，以目前某厂的电引火药头生产工艺，分别制造100发正常药头和100发断桥丝药头，并制成成品雷管，静电引爆试验结果：在正常药头引爆率为60~100时，断桥丝雷管引爆率0~100，说明静电放电伴随的桥丝电流是静电引爆雷管的主要原因。

3.2.2 提高电雷管抗静电性能的途径[6]
最直接的方法避免静电放电的发生或发生放电但雷管桥丝上不产生电流；其次是减小静电放电时在雷管桥丝上产生的电流；再者是降低电雷管的电流感度。

在实际的生产实践中，采取的在电雷管引火元件加硅胶套绝缘和在电雷管引火元件设置泄放电通道（石墨泄电片、半导体电阻、涂覆导电漆等）的方法属于第一类方法。

硅胶套已用于工业电雷管的抗静电，我国目前部分厂家已经应用，实际效果并不显著，特别是用金属延期体的产品，效果甚微，这是因为不能有效阻断放电通道。

设置泄放通道的方法，大规模应用在技术上不成熟。

减小静电放电时雷管桥丝上产生的电流的方法，从等效电路的关系式可以看出：减小脚线电阻、加大桥丝电阻和增加放电回路电阻，都可以大幅降低放电
时在雷管桥丝产生的电流Ir，由于加大桥丝电阻和增加放电回路电阻的方法，会涉及到电雷管电发火性能的改变，所以，生产实践中，用低电阻的铜脚线或合金脚线提高电雷管的抗静电性能的方法，是效果显著而可行的方法。

改变引火元件结构、调整电性能和药剂性能，降低电雷管的发火感度是大幅提高电雷管的静电感度的根本方法。

4结束语
配方、药剂、水份、桥丝材质及直径、点火药致密度、电阻减小及粘合剂对工业电雷管的发火电性能的影响趋势，对在实际生产操作中，遇到的问题可因时而宜，采取有效的措施。

提高电雷管制造的自动化水平，特别在引火元件制造，重点提高改进或淘汰弹性引火元件落后的制造工艺，提高关键性材料，如合金桥丝、点火药剂的质量，减小引火元件电性能的差异，提高发火一致性，是避免串联丢炮的有效措施；
电雷管抗静电性能与产生静电危害有直接关系，采用低电阻脚线和降低电雷管的发火感度可有效降低静电危害。

参考文献
[1] 宋家良，张会竹，姚小虎，丁新明. 引火药头设计对电雷管性能的影响[J].
煤矿爆破，1995(4)
[2] 刘自铴,蒋荣光.工业火工品[M].北京：兵器工业出版社，2003
[3] 郑孟菊,俞统昌,张银亮.炸药的性能及测试技术[M].北京:兵器工业出版
社,1990
[4] 齐吉林,刘尚合.电火工品人体静电放电实验进展研究[J].火工品,1997(2)
[5] 陈之林，董吉孝，宋家良.工业电雷管抗静电能力的研究与回顾.煤矿爆
破[J]，1995(1)
[6] 魏光辉,刘尚合,徐义根.静电放电对电点火管安全性的影响[J].火工
品,1996,(4): 16。