2. Badanie trwałości fizykochemicznej kruszących - pobudzających materiałów wybuchowych stosowanych w artyleryjskich układach zapalnikowych

Podobne dokumenty
ANALIZA DOKUMENTACJI NORMALIZACYJNEJ NATO I POLSKIEJ W ZAKRESIE BADANIA TRWAŁOŚCI FIZYKOCHEMICZNEJ STAŁYCH HETEROGENICZNYCH PALIW RAKIETOWYCH

dr inŝ. Maciej MISZCZAK mgr inŝ. Marek PIECUCH Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia

WYKORZYSTANIE FUNKCJI NIEZAWODNOŚCI W SYSTEMIE OCENY MAGAZYNOWANEJ AMUNICJI

Materiały wybuchowe. Katarzyna Machnikowska

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYWNÓW ZAKŁAD SPALANIA I DETONACJI Raport wewnętrzny

Badania właściwości struktury polimerów metodą róŝnicowej kalorymetrii skaningowej DSC

ANALIZA I OCENA STOSOWANEJ METODY BADAŃ AMUNICJI ARTYLERYJSKIEJ W PROCESIE EKSPLOATACJI

Próby udarowe. Opracował: XXXXXXX studia inŝynierskie zaoczne wydział mechaniczny semestr V. Gdańsk 2002 r.

Materiały wybuchowe przeznaczone do użytku cywilnego

Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje wojewódzkie

WSUWANE TYGLE DO ANALIZ TERMICZNYCH

BADANIE ZMIAN ZACHODZĄCYCH W MASACH Z BENTONITEM POD WPŁYWEM TEMPERATURY METODĄ SPEKTROSKOPII W PODCZERWIENI

Głośniki do Dźwiękowych Systemów Ostrzegawczych. Parametry elektroakustyczne głośników pożarowych

Dziennik Urzêdowy Komendy G³ównej Stra y Granicznej Nr Poz. 89. I. Magazyny bazowe

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 2

XXI Regionalny Konkurs Młody Chemik FINAŁ część I

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 374

Odwracalność przemiany chemicznej

SPOSÓB SPRAWDZANIA ZGODNOŚCI MATERIAŁÓW I WYROBÓW Z TWORZYW SZTUCZNYCH Z USTALONYMI LIMITAMI

Analiza Organiczna. Jan Kowalski grupa B dwójka 7(A) Własności fizykochemiczne badanego związku. Zmierzona temperatura topnienia (1)

Badanie dylatometryczne żeliwa w zakresie przemian fazowych zachodzących w stanie stałym

Poniżej przedstawiony jest zakres informacji technicznych obejmujących funkcjonowanie w wysokiej temperaturze:

(Publikacja tytułów i odniesień do norm zharmonizowanych na mocy prawodawstwa harmonizacyjnego Unii) (Tekst mający znaczenie dla EOG) (2017/C 118/02)

Karta charakterystyki substancji niebezpiecznej zgodna z dyrektywami 91/155 EWG oraz 2001/58 WE

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

mgr inż. Aleksander Demczuk

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

QUALANOD SPECIFICATIONS UPDATE SHEET No. 16 Edition Page 1/1

WYNIKI BADAŃ. Otrzymane wyniki podzielono na kilka grup, obejmujące swym zakresem: Parametry charakteryzujące wyrób.

CLP/GHS Klasyfikacja zagrożeń wynikających z właściwości fizycznych

TERMOCHEMIA SPALANIA

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

ROCKSPLITTER. Nowa niewybuchowa technologia wydobywania kamienia blocznego i odspajania skał

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

SPALANIE PALIW GAZOWYCH

Warszawa, dnia 19 listopada 2013 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA 1) z dnia 15 października 2013 r.

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

a) jeżeli przedstawiona reakcja jest reakcją egzotermiczną, to jej prawidłowy przebieg jest przedstawiony na wykresie za pomocą linii...

TERMOCHEMIA SPALANIA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1280

Praca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna

Małopolski Konkurs Chemiczny dla Gimnazjalistów

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Wymagania badawcze dla kabli elektrycznych status prawny i możliwości badawcze CNBOP-PIB

Zmiany wnoszone do wymagań dotyczących badań i konstrukcji transformatorów suchych przez normę IEC :2018

Laboratorium 5. Wpływ temperatury na aktywność enzymów. Inaktywacja termiczna

Frialit -Degussit Ceramika tlenkowa Rurki z precyzyjnej ceramiki technicznej do analiz termograwimetrycznych

WYKŁAD 3 TERMOCHEMIA

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI, PRACY I POLITYKI SPOŁECZNEJ 1) z dnia 29 maja 2003 r. (Dz. U. z dnia 24 czerwca 2003 r.

Podstawowe wiadomości o zagrożeniach

KARTA CHARAKTERYSTYKI NIEBEZPIECZNEJ SUBSTANCJI CHEMICZNEJ

Ilościowa analiza mieszaniny alkoholi techniką GC/FID

Zmieniona została norma PN-IEC :2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego -

ĆWICZENIE 10 MATERIAŁY BITUMICZNE

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

Ocena koniunktury gospodarczej w województwie opolskim w grudniu 2005 roku

KONKURS CHEMICZNY ROK PRZED MATURĄ

Jakościowa i ilościowa analiza mieszaniny alkoholi techniką chromatografii gazowej

Magazynowanie cieczy

STABILNOŚĆ TERMICZNA TWORZYW SZTUCZNYCH

Kontrola procesu spalania

O DEFINICJI UZBROJENIA

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. ILOŚCIOWE ZBADANIE SZYBKOŚCI ROZPADU NADTLENKU WODORU.

Czujniki temperatur, termopary

Ćwiczenie 14. Maria Bełtowska-Brzezinska KINETYKA REAKCJI ENZYMATYCZNYCH

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

Spis treści. Oferta jednostek naukowych i naukowo-badawczych. Referaty naukowe

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

(metodyka normy PN-EN ISO 6940) Politechnika Łódzka Wydział Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów

DOKUMENTACJA SYSTEMU ZARZĄDZANIA LABORATORIUM. Procedura szacowania niepewności

Termochemia elementy termodynamiki

Spalanie i termiczna degradacja polimerów

Instytut Techniki Budowlanej. SPRAWOZDANIE Z BADAŃ Nr LZK /16/Z00NZK

SPIS TREŚCI do książki pt. Metody badań czynników szkodliwych w środowisku pracy

Informacja towarzysząca znakowaniu CE kruszywa lekkiego pollytag.

WDRAśANIE REGULACJI PRAWNYCH UNII EUROPEJSKIEJ DOTYCZĄCYCH MATERIAŁÓW WYBUCHOWYCH

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

5(m) PWSZ -Leszno LABORATORIUM POMIARY I BADANIA WIBROAKUSTYCZNE WYZNACZANIE POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ MASZYN I URZĄDZEŃ 1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA

uczeń opanował wszystkie wymagania podstawowe i ponadpodstawowe

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

Karta charakterystyki

Nowe możliwości badawcze w zakresie reakcji na ogień kabli elektrycznych

Wymagania edukacyjne na poszczególne śródroczne oceny klasyfikacyjne z przedmiotu chemia dla klasy 7 w r. szk. 2019/2020

Kryteria oceniania z chemii kl VII

Analiza wyników sprawdzianu w województwie pomorskim latach

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

Kierownik Zakładu: Z-ca Kierownika Zakładu: Mgr Marek Petryka (tel. wewn. 232)

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

Deklaracja właściwości użytkowych wyrobu budowlanego StoCryl HP 100

Materiały i tworzywa pochodzenia naturalnego

AKTY WYKONAWCZE DO USTAWY O ODPADACH WYDOBYWCZYCH

Delegacje otrzymują w załączeniu dokument D033542/02 - ZAŁĄCZNIK.

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 14/12

Transkrypt:

ppłk rez. dr inŝ. Maciej MISZCZAK mjr mgr inŝ. Wojciech GORYCA kpt. rez. mgr inŝ. Marek PIECUCH mgr inŝ. Sławomir GRYKA Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia ANALIZA METOD BADANIA TRWAŁOŚCI FIZYKOCHEMICZNEJ KRUSZĄCYCH MATERIAŁÓW WYBUCHOWYCH I MIESZANIN PIROTECHNICZNYCH STOSOWANYCH W ARTYLERYJSKICH UKŁADACH ZAPALNIKOWYCH NA PODSTAWIE POLSKICH NORM W artykule dokonano analizy znormalizowanych metod w zakresie badania i oceny oraz wymagań dotyczących trwałości/stałości fizykochemicznej dwóch istotnych grup materiałów wysokoenergetycznych wykorzystywanych w układach zapalnikowych amunicji artyleryjskiej. Są to kruszące materiały wybuchowe, stanowiące główne składniki pobudzaczy (tetryl, pentryt, heksogen i w mniejszym zakresie trotyl) oraz mieszaniny pirotechniczne, w tym proch czarny, stosowane w opóźniaczach pirotechnicznych, samolikwidatorach, wzmacniaczach i przekaźnikach impulsu ogniowego, stanowiących elementy tzw. łańcucha ogniowego układu zapalnikowego. Analizę tę wykonano na podstawie Polskich Norm (PN-EN [1,12-14], PN-V [2,7-11] oraz (PN-C) [3-6,15]). Wykazano przy tym potrzebę prowadzenia prac badawczych i normalizacyjnych w celu dalszego porządkowania, uzupełniania i precyzowania zakresu badań trwałości/stałości fizykochemicznej niniejszych materiałów wysokoenergetycznych, a takŝe wymagań i kryteriów oceny oraz prognozowania ich trwałości. 1. Wstęp Analiza polskiej dokumentacji normalizacyjnej dotyczącej badania, określania i oceny trwałości/stałości fizykochemicznej materiałów wysokoenergetycznych, stosowanych w artyleryjskich układach zapalnikowych, zazwyczaj pojęciowo zawęŝanej do oddziaływania temperatury otoczenia i nazywanej stałością/stabilnością termiczną, wynika z potrzeby dalszego porządkowania, uzupełniania i precyzowania zakresu tego typu badań, a takŝe wymagań i kryteriów jej oceny, nie tylko w sensie naukowo-badawczym, lecz równieŝ normalizacyjnym. Okazuje się, iŝ w wyŝej omawianym zakresie metod badania trwałości/stałości fizykochemicznej substancji wysokoenergetycznych, zazwyczaj grupowanych w zaleŝności od spełnianej przez nie funkcji oraz przeznaczenia, na materiały miotające, wybuchowe kruszące i mieszaniny pirotechniczne, istnieje szereg znormalizowanych metod określania/oznaczania tej stałości. W niniejszym artykule nie analizowano dokumentacji normalizacyjnej z zakresu badania trwałości fizykochemicznej materiałów miotających. Analiza obejmuje kruszące materiały wybuchowe wykorzystywane jako pobudzacze 121

(detonatory) oraz mieszaniny pirotechniczne, włącznie z prochem czarnym, stosowane jako elementy tzw. łańcucha ogniowego układów zapalnikowych amunicji artyleryjskiej. Niektóre z tych metod, zwłaszcza opisane w Polskich Normach wprowadzających normy europejskie (PN-EN) mają największe perspektywy zastosowania. 2. Badanie trwałości fizykochemicznej kruszących - pobudzających materiałów wybuchowych stosowanych w artyleryjskich układach zapalnikowych Biorąc pod uwagę, iŝ kruszące materiały wybuchowe charakteryzują się generalnie wyraźnie większą trwałością/stałością fizykochemiczną w porównaniu z pozostałymi grupami materiałów wysokoenergetycznych, tj. materiałami miotającymi i pirotechnicznymi, zaskakującym faktem wydaje się występowanie stosunkowo duŝej liczby znormalizowanych metod badania trwałości kruszących materiałów wybuchowych. Najszerszą grupę kruszących materiałów wybuchowych w aspekcie badania ich trwałości opisują dwie Polskie Normy: norma PN-EN 13631-2: 2003 [1] obejmująca kruszące materiały wybuchowe do uŝytku cywilnego oraz PN-V-04011-21:1998 [2] obejmująca kruszące materiały wybuchowe, lecz o przeznaczeniu wojskowym. Norma PN-EN 13631-2:2003 [1] podaje, iŝ kruszący materiał wybuchowy wykazuje stabilność termiczną, jeŝeli w wyniku jego termostatowania w temperaturze 75 o C przez 48 h nie zachodzą następujące zjawiska: - efekty dźwiękowe i wizualne, świadczące o zaistnieniu zapłonu i/lub spalania i/lub przemiany wybuchowej; - uwolnienie gazowych produktów rozkładu powodujących rozerwanie przepony bezpieczeństwa usytuowanej nad badanymi próbkami materiałów wybuchowych albo wzrost ciśnienia gazowych produktów rozkładu i/lub spalania i/lub wybuchu, w tym detonacji, powyŝej 60 kpa; - samoogrzewanie badanej substancji, czyli wzrost jej temperatury względem temperatury próbki odniesienia o co najmniej 3 o C, termostatowanych w identycznych ww. warunkach. Z kolei norma PN-V-04011-21:1998 [2] podaje w ramach pierwszej opisywanej metody badania trwałości, iŝ kruszący materiał wybuchowy jest stabilny termicznie, jeŝeli róŝnica temperatur między próbką materiału badanego a próbką odniesienia, termostatowanych w 75 o C przez 48 h, w wyniku samoogrzewania próbki badanej nie przekroczy 3 o C. A więc norma ta dopuszcza róŝnicę temperatur wynoszącą 3 o C między próbką badaną a próbką odniesienia, w odróŝnieniu od prezentowanej normy PN-EN 13631-2: 2003 [1]. Ponadto ubytek masy kruszącego materiału wybuchowego termostatowanego w powyŝszych warunkach, nie powinien być większy niŝ 0,3 % jego masy bezpośrednio przed termostatowaniem, chyba Ŝe norma dotycząca materiału/wyrobu stanowi inaczej. Norma PN-C-86074: 1997 [3] zaleca badanie trwałości fizykochemicznej pobudzaczy heksogenowych w 75 o C, za pomocą dwóch metod pierwszej opisanej powyŝej oraz drugiej zwanej próbą Abla, opisanej w normie PN-C-86013:1994 [4]. Według pierwszej metody pobudzacz heksogenowy jest trwały w sensie fizykochemicznym, jeŝeli po termostatowaniu w 75 o C przez 48 h ubytek jego masy jest nie większy niŝ 0,2 % masy początkowej, nie zachodzi wydzielanie widocznych gazowych produktów rozkładu oraz zmiana ph wyciągu wodnego roztworu pobranego znad badanej próbki, po jej ogrzewaniu, jest nie większa niŝ 1,0. A zatem, wymagania w zakresie dopuszczalnego ubytku masy pobudzaczy heksogenowych podane w normie PN-C-86074: 1997 [3] są bardziej rygorystyczne niŝ dopuszczalny ubytek masy kruszącego materiału wybuchowego według normy PN-V-04011-122

21:1998 [2] po starzeniu izotermicznym; w obu przypadkach przeprowadzonym w identycznych warunkach. Według próby Abla pobudzacze heksogenowe wykazują fizykochemiczną trwałość, gdy zabarwienie wskaźnikowego papierka jodko-potasowo-skrobiowego na kolor brunatny, spowodowane obecnością tlenków azotu, stanowiących istotne produkty termicznego rozkładu pobudzaczy, nie nastąpi wcześniej niŝ po co najmniej 15 min ogrzewania próbki w 75 o C. Norma PN-C-86074: 1997 [3] opisuje równieŝ badanie termoodporności pobudzaczy heksogenowych, którą moŝna traktować jako parametr trwałości termicznej. Badanie termoodporności polega na termostatowaniu przez 3 h w 160 o C pobudzaczy heksogenowocerezynowych (95 ± 2,5 % heksogen; 5 6,5 % cerezyna) oraz w 150 o C pobudzaczy heksogenowo-trotylowych (90 ± 4 % heksogen; 10 ± 3 % trotyl). Aby uznać pobudzacze za odporne termicznie, powinny one po termostatowaniu w powyŝszych warunkach zachować wyjściowy kształt, stan powierzchni, wraŝliwość na zainicjowanie porównawczą spłonką pobudzającą, zdolność do przenoszenia detonacji oraz zdolność do wykonania pracy mierzonej wydęciem w ołowianym bloku (tzw. próba Trauzla ). Innym, waŝnym parametrem świadczącym o trwałości termicznej pobudzaczy heksogenowych jest temperatura rozkładu, która nie powinna być niŝsza niŝ 160 o C. Metoda Abla [4] stosowana jest równieŝ do oznaczania trwałości trotylu, który uznawany jest jako trwały termicznie, jeŝeli zabarwienie wskaźnikowego papierka jodkopotasowo-skrobiowego na kolor brunatny pod wpływem tlenków azotu zachodzi nie wcześniej niŝ po upływie 30 min (dla gatunku trotylu E, I, II i IV ) albo 15 min (dla gatunku III trotylu) [5]. Próba Abla, podobnie jak inne ww. metody badania trwałości, wykorzystujące papierki wskaźnikowe, posiada wadę wynikającą z subiektywnego odczytu zmiany zabarwienia papierka. Próba Hansena opisana w normie PN-C-86049:1994 [6] polega na oznaczeniu wskaźnika ph wodnego roztworu pobranego znad próbki pentrytu po jego ogrzewaniu w temperaturze 110 o C przez 8 h. Wzrost kwasowości roztworu wodnego spowodowany obecnością w nim tlenków azotu powstałych w wyniku rozkładu termicznego pentrytu wyraŝony wskaźnikiem ph nie powinien być mniejszy niŝ 5,5. Pełny zestaw znormalizowanych metod badania trwałości fizykochemicznej kruszących materiałów wybuchowych uzupełniają dwie następne metody opisane w normie PN-V-04011-21:1998 [2]. Jedna z metod badania trwałości polega na ogrzewaniu badanego kruszącego materiału wybuchowego w temperaturze 100 o C, dwa razy po 48 h, oznaczeniu ubytku masy próbki (po kaŝdym 48-godzinnym cyklu ogrzewania, po jej uprzednim wystudzeniu do temperatury pokojowej) oraz na nieprzerwanym 100 h ogrzewaniu drugiej próbki tego samego materiału w identycznej temperaturze, w celu stwierdzenia, czy nastąpi zapłon i/lub wybuch. W przypadku dwuetapowego ogrzewania, za wynik oznaczenia trwałości naleŝy uznać wartość ubytku masy próbki kolejno po pierwszym, drugim oraz po dwóch ogrzewaniach, przy czym od masy próbki po pierwszych 48 h ogrzewania naleŝy odjąć oznaczoną przed ogrzewaniem zawartość wilgoci w próbce. Kruszący materiał wybuchowy jest uwaŝany jako trwały, gdy obliczony ubytek masy nie przekracza 0,3 %, chyba Ŝe wymagania na wyrób zawierający kruszący materiał wybuchowy stanowią inaczej. A zatem dopuszczalny, identyczny ubytek masy próbki kruszącego materiału wybuchowego podany jest przy wyraźnie zróŝnicowanych warunkach termostatowania w odniesieniu do temperatury (75 o C, 100 o C) oraz czasu trwania termostatowania (odpowiednio 48 h, 96 h). 123

Druga z tych metod polega na oznaczeniu zmian entalpii badanego materiału wybuchowego w funkcji temperatury przy stałym, zaprogramowanym wzroście temperatury, za pomocą róŝnicowej analizy termicznej (DTA) z jednoczesnym pomiarem termograwimetrycznym (TGA) i moŝliwością zastosowania opcji pochodnej DTG termogramu DTA. W ramach pomiaru DTA/TGA, za wynik oznaczenia trwałości naleŝy uznać temperaturę, w której zachodzi egzotermiczny rozkład badanej substancji, któremu odpowiada ostry pik na termogramie DTA i stosunkowo gwałtowny ubytek masy na wykresie TGA. Badany materiał uwaŝa się za trwały termicznie, jeŝeli przebieg krzywych DTA, TGA (DTG) pokrywa się z odpowiednimi termogramami wzorcowych (o odpowiedniej fizykochemicznej trwałości) próbek kruszących materiałów wybuchowych odpowiadających badanym materiałom. Zaletą niniejszych dwóch metod badania fizykochemicznej trwałości kruszących materiałów wybuchowych jest ich uniwersalność przejawiająca się bardzo szerokim zakresem badanych materiałów wysokoenergetycznych. Wadą metod DTA, TGA (DTG) jest stosowanie do analiz termicznych próbek o stosunkowo małych masach (nawaŝkach), co wpływa niekorzystnie na powtarzalność wyników pomiaru, zwłaszcza w przypadku badania materiałów niejednorodnych. Wymusza to bardzo staranne przygotowanie próbek do analiz termicznych, w celu zapewnienia powtarzalności wyników tych analiz. 3. Badania trwałości fizykochemicznej mieszanin pirotechnicznych stosowanych w artyleryjskich układach zapalnikowych Parametry opisujące trwałość fizykochemiczną mieszanin pirotechnicznych moŝna pogrupować następująco: - higroskopijność mieszaniny [7]; - zawartość metalu aktywnego w mieszaninie [8-10]; - zmiany własności fizykochemicznych badanej substancji (przyjętych w sensie badawczym i normalizacyjnym jako parametry trwałości fizykochemicznej) przed i po przyspieszonym starzeniu w warunkach cykli zmiennotemperaturowych [11], polegających na starzeniu próbki mieszaniny pirotechnicznej podczas wielocyklicznego oziębiania w temperaturze -50 o C przez 6 h, sezonowaniu próbki w temperaturze pokojowej przez 18 h, a następnie jej ogrzewaniu w temperaturze 50 o C przez 6 h (w ramach jednego cyklu starzenia). Higroskopijność jako parametr stałości/trwałości wszelkiego rodzaju mieszanin pirotechnicznych podana jest w Polskiej Normie PN-V- 04002-2 [7]. Własność ta wyraŝa zdolność pochłaniania wody przez mieszaninę pirotechniczną. Higroskopijność obliczana jest na podstawie procentowego przyrostu masy mieszaniny pirotechnicznej w funkcji czasu jej nawilŝania wodą w temperaturze (20±2) o C, przy czym czasy nawilŝania wynoszą kolejno: 4 h, 8 h, 1 dzień, 2 dni, 5 dni oraz 10 dni. Innym, standardowym parametrem określającym trwałość fizykochemiczną mieszanin pirotechnicznych zawierających składnik palny w postaci metali aktywnych glinu, magnezu lub ich stopu, jest zawartość metalu aktywnego w mieszaninie pirotechnicznej tj. metalu zdolnego wziąć udział w reakcji spalania mieszaniny [8-10]. Zawartość metalu aktywnego w mieszaninie pirotechnicznej jest obliczana na podstawie zmierzonej objętości wodoru powstającego w wyniku reakcji metalu z wodą. Odrębną grupę dokumentów opisujących metody badania trwałości tworzą normy obejmujące swym zakresem proch czarny traktowany w niektórych normach jako materiał 124

miotający [12-14], albo rozumiany w szerszym znaczeniu jako materiał wysokoenergetyczny (mieszanina pirotechniczna) [15]. Norma PN-EN 268:1993 [12], opisuje sposób badania i ocenę trwałości/stałości prochu czarnego jako materiału miotającego (nazywając ją stabilnością termiczną) na podstawie termostatowania w temperaturze 75 o C, w celu określenia, czy badany materiał jest bezpieczny podczas transportu. Badania te są zgodne z grupą badań oznaczonych kodem 3(c), zalecanych przez ONZ dla materiałów niebezpiecznych przeznaczonych do transportu [16]. Trwałość fizykochemiczna w temperaturze 75 o C określana jest dwuetapowo. Pierwsza część badań ma wykazać, czy badany materiał jest stabilny albo niestabilny termicznie, odpowiednio na podstawie braku albo występowania oznak jego rozkładu w postaci np. zmiany zabarwienia materiału, jego zapłonu, wybuchu, wydzielania gazowych produktów rozkładu w czasie termostatowania do 48 h (analogicznie jak w przypadku badania trwałości kruszących materiałów [1,2]). JeŜeli przed upływem 48 godzin ogrzewania próbka nie ulegnie spaleniu i/lub nie wybuchnie, wówczas obliczany jest jej procentowy ubytek masy, w duŝej mierze odpowiadający masie substancji lotnych próbki. W zakresie pierwszej części badań próbkę uznaje się za niestabilną termicznie, gdy nastąpi jej zapłon i/lub wybuch. Drugi etap badań jest przeprowadzany, gdy na podstawie pierwszego etapu badań nie moŝna dokładnie wywnioskować o stabilności albo niestabilności termicznej badanego materiału. W drugiej części badań określa się za pomocą termopar róŝnicę temperatury między próbką badaną a próbką odniesienia, termostatowanych w takich samych warunkach przez 48 h. Po drugim etapie, badaną próbkę uwaŝa się za niestabilną termicznie, jeŝeli nastąpi jej zapłon i/lub wybuch albo gdy przyrost temperatury badanej próbki względem temperatury próbki odniesienia (inercyjnej termicznie) jest nie mniejszy niŝ 3 o C. W identycznych warunkach termostatowania określana jest równieŝ stałość termiczna (lecz juŝ nie zawęŝona tylko do celów transportowych) w zbiorze materiałów miotających [12-14], obejmującym prochy bezdymne, stałe paliwa rakietowe (homogeniczne i heterogeniczne) oraz prochy czarne przeznaczone do uŝytku cywilnego, przy czym wprowadzona zostaje górna granica dopuszczalnego ciśnienia gazowych produktów termicznego rozkładu próbki w zamkniętej objętości, które nie powinno przekroczyć 60 kpa, co jest zgodne równieŝ z zaleceniami ONZ w zakresie badania stałości w ramach instrumentalnej części badań do celów transportowych według testów z grupy 3(c) [16]. Norma PN-C-86203:1997 [15] w zbiorze prochów czarnych wprowadza stosunkowo dokładnie sprecyzowane wymagania na ich stałość termiczną, według których prochy te uwaŝa się za trwałe termicznie, jeŝeli nie zachodzi wydzielanie gazowych produktów rozkładu, ubytek masy próbki jest nie większy niŝ 2 %, zaś wskaźnik ph wodnego wyciągu prochu ulega zmianie najwyŝej w zakresie ±1,0 w wyniku jego termostatowania w 75 o C przez 48 h. Jako parametr spoza zakresu chemicznej trwałości, podana jest równieŝ w niniejszej normie temperatura rozkładu tego rodzaju prochu, która powinna wynosić co najmniej 180 o C. Wydaje się, iŝ temperaturę rozkładu warto traktować jako parametr trwałości fizykochemicznej biorąc pod uwagę, iŝ stanowi ona według normy PN-V-04011-21: 1998 [2] jedną z najwaŝniejszych właściwości przy określaniu trwałości szerokiej grupy materiałowej, jaką tworzą kruszące materiały wybuchowe, na podstawie termogramów DTA, TGA i/lub DTG. 4. Wnioski Na podstawie przeprowadzonej analizy standardowych metod oraz wymagań dotyczących badań trwałości fizykochemicznej kruszących (pobudzających) materiałów wybuchowych i mieszanin pirotechnicznych stosowanych w artyleryjskich układach 125

zapalnikowych, zwłaszcza ich łańcuchach ogniowych, wynika, Ŝe istnieje kilkanaście znormalizowanych metod i parametrów opisujących i/lub określających i/lub oceniających tę trwałość. Fizykochemiczna trwałość niniejszych materiałów wysokoenergetycznych określana jest poprzez zmiany masy, temperatury, w tym poprzez temperaturę termicznego rozkładu, ilość/objętość/ciśnienie, intensywność wydzielania gazowych produktów rozkładu badanych próbek materiałowych, wyraŝaną czasem, po jakim zachodzi zmiana zabarwienia papierka wskaźnikowego, zmianą wskaźnika kwasowości roztworu próbki po jej przyspieszonym starzeniu, zawartością metalu aktywnego i wilgotnością. Ponadto, trwałość opisywana jest istnieniem albo brakiem występowania zjawisk wizualnych i akustycznych towarzyszących przyspieszonemu starzeniu, świadczących o gwałtownym rozkładzie fizykochemicznym badanego materiału, takich jak zapłon, palenie i wybuch materiału, widoczne, intensywne wydzielanie, głównie gazowych produktów rozkładu oraz zmiany wyglądu zewnętrznego badanej próbki, na przykład w postaci zmiany jej zabarwienia, wyglądu powierzchni, czy teŝ rozwarstwień. Najczęściej powoływanymi w polskiej dokumentacji normalizacyjnej warunkami przyspieszonego starzenia, na podstawie których określana jest trwałość/stałość termiczna materiałów wysokoenergetycznych stosowanych w amunicji, są warunki termostatowania w 75 o C przez 48 h w odniesieniu do kruszących materiałów wybuchowych i prochu czarnego. Jednocześnie warto zauwaŝyć, Ŝe metody te nie obejmują szeroko rozumianych mieszanin pirotechnicznych. W związku z powyŝszym, naleŝy pilnie opracować normę albo poszerzyć normę lub normy istniejące, które obejmą swym zakresem badania trwałości fizykochemicznej mieszanin pirotechnicznych na podstawie przyspieszonego starzenia w temperaturze 75 o C przez 48 h. Najbardziej uniwersalnymi parametrami fizykochemicznej trwałości i zjawiskami opisującymi tę trwałość, obejmującymi najszerszy zakres omawianych materiałów wysokoenergetycznych są: - ubytek masy badanej próbki podczas jej przyspieszonego starzenia; - przyrost temperatury próbki badanej względem próbki odniesienia w warunkach ogrzewania w stałej temperaturze (w 75 o C) albo w warunkach zmiennej temperatury przy stałej szybkości jej przyrostu (DTA, TGA), wyraŝony przebiegiem termogramu DTA; - temperatura termicznego rozkładu badanej próbki; - widoczne wydzielanie, głównie gazowych produktów rozkładu; - zapłon i/lub palenie się i/lub wybuch ogrzewanej próbki. Niniejszy artykuł powstał podczas realizacji pracy naukowej finansowanej ze środków na naukę w latach 2006-2008 w ramach Projektu Badawczego Nr O TOOC 030 30, przyznanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa WyŜszego. Literatura [1] Polska Norma PN-EN 13631-2: 2003; Materiały wybuchowe do zastosowań cywilnych. Materiały wybuchowe kruszące. Część 2: Oznaczanie stabilności termicznej materiałów wybuchowych. [2] Polska Norma PN-V-04011-21:1998; Kruszące materiały wybuchowe o przeznaczeniu wojskowym. Metody badań. Oznaczanie stabilności. [3] Norma Polska PN-C-86074:1997; Materiały wybuchowe. Pobudzacze wybuchowe heksogenowe. 126

[4] Norma Polska PN-C-86013:1994; Materiały wybuchowe. Oznaczanie stałości. Próba Abla. [5] Norma Polska PN-C-86050:1994; Materiały wybuchowe. Trójnitrotoluen. [6] Norma Polska PN-C-86049:1994; Materiały wybuchowe. Pentryt. [7] Polska Norma PN-V- 04002-2:1996; Mieszaniny pirotechniczne i wyroby pirotechniczne. Trwałość fizyczna i chemiczna. Oznaczanie higroskopijności. [8] Polska Norma PN-V- 04002-5:1997; Mieszaniny pirotechniczne i wyroby pirotechniczne. Trwałość fizyczna i chemiczna. Oznaczanie aktywności glinu. [9] Polska Norma PN-V- 04002-6:1997; Mieszaniny pirotechniczne i wyroby pirotechniczne. Trwałość fizyczna i chemiczna. Oznaczanie aktywności magnezu. [10] Polska Norma PN-V- 04002-7:1997; Mieszaniny pirotechniczne i wyroby pirotechniczne. Trwałość fizyczna i chemiczna. Oznaczanie aktywności stopów glinu i magnezu. [11] Polska Norma PN-V- 04002-8:1996; Mieszaniny pirotechniczne i wyroby pirotechniczne. Trwałość fizyczna i chemiczna. Badania odporności na długoletnie składowanie za pomocą zmiennych cykli temperaturowych. [12] Polska Norma PN-EN 268: 1993; Materiały wybuchowe miotające do amunicji handlowej. Wymagania i metody badań. [13] Polska Norma PN-EN 13938-7:2005; Materiały wybuchowe do uŝytku cywilnego. Materiały miotające i paliwa rakietowe. Część 7: Oznaczanie właściwości prochu czarnego. [14] Polska Norma PN-EN 13938-1:2005; Materiały wybuchowe do uŝytku cywilnego. Materiały miotające i paliwa rakietowe. Część 1: Wymagania. [15] Polska Norma PN-C-86203:1997; Prochy czarne. [16] Recommendations on TheTransport of Dangerous Goods. Manual of Tests and Criteria, Edition 3, New York, 1999. 127