2.6.4 Применение баллиститных порохов в народном хозяйстве [18, 19]
Баллиститные пороха можно использовать в народном хозяйстве как источник энергии в трех режимах: горения, детонации и газификации.
В режиме горения – это заряды для целого класса ракет мирного назначения, фейерверков, МГД-генераторов и др.
В режиме детонации – это промышленные ВВ, синтез алмазов, резка металлов и др.
В режиме газификации – это различного типа газогенераторы, аккумуляторы давления и др.
Наиболее перспективными направлениями использования порохов являются следующие:
применение для космических целей;
для добычи нефти, горных разработок, земляных работ;
для борьбы с градом, грозами и дождем и водообеспечения засушливых районов, а также в качестве зарядов для метеорологических и геофизических ракет;
использование твердотопливных МГД-установок для прогноза землетрясений, поиска полезных ископаемых;
для импульсной обработки металлов, резки сложных и громоздких металлоконструкций (например, устаревших судов), сварки разнотипных металлов (например, медных поясков к снарядам);
для синтеза алмазов, корундов, нитрида бора и других сверхтвердых металлов;
применение порохов в качестве промышленных ВВ.
Применение баллиститных порохов в качестве промышленных взрывчатых веществ. Одним из перспективных направлений использования порохов для мирных целей является их применение в качестве промышленных ВВ. В основном для этих целей используются пороха с истекшим сроком гарантийного хранения и пороха, снятые с вооружения.
По уровню энергетических характеристик, водостойкости и плотности пороха превосходят промышленные ВВ, но по чувствительности к механическим воздействиям и стоимости уступают им. Снижение чувствительности достигается путем введения в порох специальных флегматизирующих добавок. Стоимость снижается за счет использования устаревших порохов. Для изготовления зарядов пороха необходимо измельчить. Эта операция трудоемка и требует специального оборудования. Предложен ряд методов измельчения, из которых нашли применение следующие:
разрезание шашек на небольшие кусочки с помощью специальных резательных станков и ножей;
разрезание шашек на токарных станках с получением пороховой стружки.
Достаточно перспективным является использование баллиститных порохов в горнодобывающей промышленности как в виде индивидуальных, так и в виде комбинированных зарядов:
гранулированных ВВ, в качестве которых могут быть использованы пластинчатые минометные пороха, артиллерийские трубки, разрезанные на элементы длиной 5–10 мм, пороховые таблетки после вальцов и таблетирующего пресса;
гранулированных ВВ, полученных переработкой на вальцах смеси измельченного устаревшего пороха и селитры (содержат 4070 %аммиачной селитры);
литьевых ВВ, смешиваемых непосредственно перед заливкой в скважину из расплава аммиачной селитры (40–70 %), дизельного топлива и гранулированного пороха (20–30 %);
ВВ, состоящих из ракетных или артиллерийских зарядов, загружаемых в скважины и заливаемых затем штатным ВВ.
Все вышеперечисленные ВВ, созданные на основе устаревших порохов баллиститного типа для горнодобывающей промышленности, могут успешно конкурировать со штатными ПВВ (тротилом, гексогеном, динамитом и т.д.).
На основе баллистных порохов разработан новый класс водостойких промышленных ВВ: акванитрат, гранипоры, гельпоры, дибазит.
Применение промышленных взрывчатых веществ на основе порохов для разрезания взрывом. В народном хозяйстве ежегодно возникает потребность в разрезании большого количества крупногабаритных объектов (морских и речных судов, крупногабаритных станков, военной техники и т.д.) для использования их в дальнейшем в качестве металлолома. Разрезание их с помощью электро- или газосварки крайне затруднено, неэкономично, а в ряде случаев и неприемлемо. Более рациональным является их разрезание с помощью взрыва, что позволяет сократить трудоемкость этих операций в 10–15 раз.
Для этих целей применяются специальные кумулятивные линейные заряды шнурового типа сложной цилиндрической формы с кумулятивной выемкой диаметром от 10 до 110 мм. Заряды закрепляют или наклеивают в месте предполагаемого разреза, подрывают, и металл кумулятивной струей разрезается на требуемые куски.
Разработаны специальные составы на основе нитроэфиров со скоростью детонации от 2000 до 8000 м/с для эластичных кумулятивных шнуров, лент и листовых изделий, используемых для разрезания металлических, железобетонных и других подобных конструкций, демонтажа крупногабаритных конструкций под водой и в агрессивных средах.
Интенсификация процессов добычи нефти и газа. В нефтеперерабатывающей промышленности важным вопросом является повышение или восстановление производительности скважин, у многих из которых со временем уменьшается выработка. Это происходит за счет забивки каналов и трещин в пластах различными отложениями, что уменьшает проницаемость пластов коллекторов, вызывает снижение пластового давления в залежи. Одним из достаточно эффективных путей преодоления этого явления и интенсификации добычи нефти и газов является повышение проницаемости прискважинной зоны за счет применения специальных пороховых бескорпусных скважинных генераторов давления (ПГДБК), создающих искусственную трещиноватость в пласте.
При горении порохового заряда, опущенного в скважину, образующиеся продукты сгорания создают в скважине давление, равное или превышающее горное. Это давление вызывает разрыв пласта и образование остаточных трещин, а также термогазохимическое воздействие на пласт, позволяющее растворить парафиновые, асфальтосмолистые и другие конденсированные вещества.
В зависимости от типа скважин применяются генераторы давления типов ПГДБК-100, ПГДБК-150 и ПГДБК-200, которые создают необходимое для разрыва пласта давление с глубины не менее 500 м из-за конструктивных особенностей зарядов, связанных с относительно малой площадью поверхности горения и большим временем работы соответственно.
ПГДБК состоит из камеры сгорания с пороховыми зарядами, узла воспламенения, кабельной головки с электрозапалом, сопловых переходников и муфт с боковыми продольными окнами для выхода пороховых газов. Генератор используется многократно, поэтому его детали изготовляют из высокопрочных сталей (рисунок 40).
Генератор монтируется на опорных трубках из алюминиевого сплава и опускается в скважину на картонажном кабеле, по которому подается электрический ток на пиропатрон. От огня срабатывают пусковые воспламенители, помещенные внутри опорной алюминиевой трубки, установленной в канале заряда, происходят нагрев ее до температуры вспышки топлива и воспламенение заряда по поверхности канала.
