7第四章 系统安全评价 48安全评价方法应用实例

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I Dani I Ki ( I Dani I Ki )
式中 IDani——传爆药应用条件的危险性指数 IKi——现实危险度的 K 值指数
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（1）危险性指数 IDani 的计算 该指数的确定，可依据现行国家规范，将传爆药应用的条件划分为七个等 级，从中规定危险性指数的取值，如表 1 所示： 表 1 危险性指数的取值
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短脉冲冲击起爆感度试验、小尺寸强约束条件下的爆炸参数的测定和非理想爆 轰条件下其它爆轰参数的测定。这些试验项目，彼此之间的相互关系可用下面 的框图表示：
4.8.1.2 传爆药安全性能综合评价 以往对传爆药安全性能的评价，只是认为，按GJB2178—94 的规定进行八 项安全性能试验，只要试验结果全部满足标准中的判定准则，则认为某一传爆 药的安全性能符合要求。显然，这种方法存在许多不足： （1）没有考虑可靠性与安全性之间的相互协调关系。 （2）没有考虑不同应用条件下（即现实危险度），是否可对安全性能有不 同的要求。
式中 Kmin——危险单元的最小K值 Kmax——危险单元的最大 K 值 2．危险性系数（感度特征值）αi 的确定 参照文献 1 中对火炸药感度特征值的计算方法，我们提出了传爆药八项安 全性实验及传爆药 5s 爆发点的危险性系数的计算公式。 （1）静电危险性系数（静电感度特征值）αSE 静电危险性系数αSE 按下式确定：
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R
i 1
3
i
SJ R j SE Rk E SH
j 1 k 1
2
2
n
式中αSJ 也可是αf，αSE 也可是αER，αE 也可是αSI 或αV，n=i+j+k+1=8。 模型中所采用的各危险性系数的计算如下： αSJ = 0.1PSJ α f = 0.1Pf α E = 13.89 - 2.78•10 TE αV =10.959 - 0.137H 上述四个式子中数据的取得来自我国火炸药手册上的感度数据，式中各参 数的含义同前所述。计算危险性E a 的公式中的系数是将5s 爆发点为500℃时 定为上限，并取其危险系数为0；140℃作为下限，取危险系数为10计算得到的。
SE A B U 50%发火电压
A 、B 值，以100%发火的最小电压作为下限，取α值为10；以100%都不发 火的最大电压作为上限，取α值为0，计算得到。
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（2）撞击危险性系数αSJ 撞击危险性系数αSJ按下面公式计算得到： αSJ = 0.1PSJ 式中 PSJ——落锤XKg，落高Ycm 条件下的爆炸百分数 （3）摩擦危险性系数αf 摩擦危险性系数αf按以下公式计算得到： αf = 0.1Pf 式中 Pf——摆锤 XKg，摆角 90o ，表压 Zpa 条件下的爆炸百分数 （4）冲击波危险性系数αSH 冲击波危险性系数αSH 按下面公式计算得到： αSH = A +B·L50%发火隔板厚 A、B值，以100%发火的最大隔板厚为下限，取α值为10；以100%不发火的 最小隔板厚为上限，取α值为0，计算而得。 （5）真空安定危险性系数αV 用维也里试验数据代表真空安定的危险性，用下面公式计算得到： αV = A +B·H 式中H——维也里试验总时间（H） A、B 值，是在100℃时，以80 小时放气0ml 作为上限，取α值为0；以7 小时放气3ml 作为下限，取α值为10 计算得到。 （6）撞击易损危险性系数（飞板感度特征值）αFP αFP = A + B・Vf 式中 Vf——飞板撞击炸药前瞬间速度 A、B 值，以100%发火的最小速度作为下限，取α值为10；以100%不发火的
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V a公式中系数是在100℃时以80小时放气0ml作为上限，取α值为0；以7小时
放气3ml作为下限，取α值为10计算得到的。 α的取值范围在0～10 之间。为便于传爆药安全性排序，我们给传爆药八 项安全性能全都通过的情况下一个定值60。因而传爆药的现实危险度为：
H = 60•α
这样的话，H 的取值范围在0～600 之间，H 值愈大，传爆药的安全性排序 愈靠后，即愈危险。 4.8.1.3 传爆药可靠性评价 传爆药的可靠性检测，应是检测其在规定条件下完成规定功能的能力，即 本身被上一级火工品可靠起爆和它可靠起爆主装药，用可靠度来表示。在此我 们只限讨论传爆药的起爆可靠度 PR。 可靠度 PR 的计算可根据 GJB376—87 中 “火
R RU RL 1
2.传爆药起爆可靠度的验证
……………………………………………（d）
用传爆药的起爆感度数据（50%发火冲击波感度数据）来验证其发火（不发 火）可靠度。在临界刺激量服从正态分布（或变换后服从正态分布）的前提下 用 GJB377—87《感度试验用升降法》或其它合理的统计方法，对临界刺激量分
Ku
KL
Lu x ……………………………………………………（a） S
x LL ……………………………………………………（b） S
在置信水平γ下，可靠度由（c）式决定。

8 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n 1 2 S 2 n X L nhv n 1 2
4.8 安全评价方法应用实例 4.8.1 传爆药安全性可靠性综合评价方法研究 在武器系统的爆炸序列中，传爆药起着承上启下的能量传递和放大作用， 这就要求它本身能够在雷管或其它初始冲能的作用下可靠起爆，同时又能可靠 起爆主装药。同时由于许用传爆药与主装药界面无隔离，因而其安全性又具有 特殊的要求，即在安全方面满足“引信安全设计准则”对传爆药的安全性要求， 同时又要满足弹药爆炸序列对传爆药起爆主装药的可靠性要求。传爆药的安全 性与可靠性，既相统一又相矛盾，在进行安全性评价的时候，抛开某一方面而 谈另一方面是没有意义的。而且，特别是随着生产、运输及使用环境条件的愈 加复杂和苛刻，对传爆药的安全性要求从内容到判定标准都在不断发展提高。 因而，寻求一种能用来对传爆药安全性与可靠性进行综合评价的方法变得尤为 迫切和必要了。 目前，国内外广泛应用的安全评价方法，如“美国 DOW 化学公司的燃烧与 爆炸指数（F&EI）法” 、 “英国帝国化学公司的 Mond 法” 、 “日本劳动省化工厂 安全评价六阶段法”等，均不适用于炸药类物质的危险性评价。国内由兵总质 量安全部统一组织研究的“火炸药及其制品工业燃烧、爆炸危险源的定量评估 方法” ，也不适用于传爆药安全性能的综合评价。不过，它为我们进行传爆药 安全性能综合评价的研究提供了一个参考。 4.8.8.1 传爆药的安全性能 传爆药的安全性能检测， 主要是根据 GJB2178—94 中规定的八项试验进行 的，有静电感度试验、撞击感度试验、摩擦感度试验、撞击易损性试验、热丝 点火试验、 热可爆性试验、 真空安定性试验和冲击波感度及冲击波安全性试验。 另外，鉴于传爆药安全性与可靠性的对立统一关系，还要进行可靠性试验，有
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ˆ 和 ˆ 。 ˆ 根据和 ˆ ，在一定置信水 布的平均值和标准差作出估计，得到
平下， 按正态分布由平均临界刺激量外推， 验证在给定刺激量下的发火可靠度。 为使外推合理，做如下规定： 1)升降法数据的有效性满足 GJB377—87 的规定。取 的变异系数控制上 限δ≤0.2. 2)升降法试验中不发火的传爆药药柱，应以 2 倍全发火刺激量使其发火， 如仍不发火，则该发数据无效，应重作。 3)用升降法数据外推估计的可靠度以 0.999 为限。 4)在总体分布未知时，假定传爆药药柱的临界刺激量的分布为对数正态。
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最大速度作为上限，取α值为0，计算得到。 （7）热丝点火危险性系数αHS 该危险性系数根据下面公式计算得到： αHS = A + B・U
发火
A、B 值，以100%发火的最小电压作为下限，取α值为10；以100%不发火的 最大电压作为上限，取α值为0 计算得到。 （8）热可爆危险性系数αHE 该危险性系数通过下式计算得到： αHE = 0.1PHE 式中 Pi——试验规定条件下的爆炸百分数 利用上述模型我们可以计算得到传爆药应用条件下的综合危险性系数。但 是，按上面方法进行传爆药的安全性评价仍存在一个问题，即危险性系数的计 算公式中的有些参数无法或难以通过试验测量得到，传爆药应用条件下的可控 或未受控程度也难以确定。也就是说上述方法从理论上讲是可行的，但在实际 中难以操作。 鉴于这个问题，我们提出这样的解决办法：从机械、电、热的环境条件下 选择几个有代表性的并能容易确定的危险性系数αi 来确定传爆药的综合感度 特征值α，即其危险性系数。机械作用下取撞击危险性系数αSJ 或摩擦危险性 系数αf,电感度情况取静电危险性系数αSE 或电热丝危险性系数αER,热感度取 5s 爆发点危险性系数αE 或自燃点危险性系数αSI 或真空安定性危险性系数αV。 同时引入相关系数 R 来表示所选取的危险性系数αi 与各自条件下的安全性试 验之间的相关程度。R 值大，表示两者的相关程度大；不相关的情况下，R 值 为 0；自相关 R 值为 1。则，经过这样处理后的评价模型为：
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工品可靠性评估方法”的规定进行估计。 1. 传爆药可靠度的估计 测量传爆药的起爆感度数据，取样本观测值或观测值作正态变换后的值按 GJB4882—85《数据统计处理和解释，正态性检验》作正态性检验后，可合理 地认为服从正态分布，则可用正态统计容许限计算可靠度。 根据样本统计值 n、 x 、S，由给定的容许上限 LU，或下限 LL，按（a）式或 （b）式计算正态容许限系数 KU 或 KL。
ˆ 、 ˆ 、 ˆ 、 由升降法得到的统计数据n、 ˆ ，根据给定的可靠度，
在置信水平γ下，按式（1）、（2）计算最小全发火刺激量的估计IAFγ及最大 不发火刺激量的估计INFγ,并验证式（3）、（4）。
2 2 2 ˆ U p ˆ t v I AF U ˆ ˆ p 2 2 2 ˆ U p ˆ t v I NF ˆ U p ˆ
………………（1） ………………（2）

I
i 1
n
fi
i
n
式中α——传爆药的综合危险性系数（综合感度特征值） Ifi——第 i 种安全性试验的权重值 αi——第 i 种安全性试验的危险性系数，其值的范围限制在 0～10 n＝8 1．权重值的确定 Ifi表示第i种安全性试验的权重值，其大小反映该项安全性试验的重要程 度。Ifi值大，说明该种环境条件占重要地位。Ifi值用下式求得：
应用条件危险等级 A1 A2 A3 B C1 C2 D 危 险 性 指 数 1 0.9 0.8 0.6 0.4 0.2 0.1
（2）K值指数IKi的确定 K 值的大小直接反映了传爆药应用条件可控危险部分的未受控程度。 在此， 把传爆药看成是一个危险单元，IKi按下面公式计算：
K Ki
K i K min K max K min
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（3）原试验方法只是定性地进行评价，没有从定量的角度进行评价，因而 从实验结果不能对被测试样进行安全性排序。 对传爆药安全性能进行评价，我们从两个方面去考虑：一是传爆药的八项 安全性能试验部分没有通过；二是传爆药的八项安全性能全都通过。 显然，对于前者，根据GJB2178—94 的规定，如果传爆药的八项安全性能 试验有一项或多项没有通过， 那么该传爆药的安全性能是不合格的。 这样的话， 就没有必要再进行其它的探讨了。下面我们主要就第二个方面进行研究，即传 爆药安全性能试验全都通过的情况。 为克服以上缺点，我们提出了如下的综合评价数学模型：
n 1 2

h
n 1 1 1 n 1S 2 h 2 2
e
dh 1
……（c）
(c)式来源于 GB4885—85《正态分布完全样本可靠度单侧置信下限》 。如果 要求同时满足容许上限 LU 和容许下限 LL，则分别用 LU 和 LL 计算可靠度 RU 和 RL， 然后用公式（d）计算可靠度 R。