方云輝

（福建海峽科化股份有限公司永春分公司，福建 泉州362615）

1 概述

電子雷管是采用電子模塊控制雷管起爆延期時(shí)間、起爆能量控制功能，內(nèi)置雷管身份信息碼和起爆密碼，能對(duì)自身功能、性能以及雷管點(diǎn)火元件的電性能進(jìn)行測(cè)試，并能和起爆控制器及其他外部控制設(shè)備進(jìn)行通信的一種新型的延期雷管。它與傳統(tǒng)雷管通過(guò)控制延期藥劑燃燒時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn)延期的方式不同，主要是通過(guò)電子延時(shí)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。電子雷管內(nèi)部電子控制模塊能對(duì)延期時(shí)間進(jìn)行編碼、內(nèi)部含有身份信息和起爆密碼，在起爆網(wǎng)路連接時(shí)能進(jìn)行自身完好性測(cè)試，并能進(jìn)行單向或雙向通信，接到起爆指令后，電容放電將引火藥球頭點(diǎn)燃，從而激發(fā)雷管起爆[1]。電子雷管具有防水、防靜電、抗雜散電流等優(yōu)異的安全性能，可按照爆破設(shè)計(jì)需要在線修改延期時(shí)間，在線檢測(cè)雷管網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量，有效解決丟炮問(wèn)題，精確的延時(shí)確保微差減震爆破方案的準(zhǔn)確實(shí)施，適應(yīng)各種復(fù)雜條件爆破，抗干擾能力強(qiáng)，安全可控，必須使用專用的設(shè)備在公安劃定的區(qū)域范圍和時(shí)間內(nèi)方能起爆。由于具備“聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)、密碼起爆、智能控爆、爆后反饋”等功能特點(diǎn)，在減少爆破振動(dòng)、提高爆破效率、有效遏制私制爆炸物品、防止使用環(huán)節(jié)非法流失等方面都具有獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為推動(dòng)民爆行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展起到積極作用。2018 年9月17 日，工信部安全生產(chǎn)司和公安部治安管理局在貴州省貴陽(yáng)市聯(lián)合召開(kāi)民爆行業(yè)智能制造現(xiàn)場(chǎng)推廣會(huì)，要求各省電子雷管使用率每年遞增不得低于20%，到2022 年底，基本實(shí)現(xiàn)電子雷管全面使用。近兩年全國(guó)雷管企業(yè)的電子雷管生產(chǎn)線數(shù)量、生產(chǎn)量迅猛增長(zhǎng)，至2019 年10 月份共生產(chǎn)電子雷管4339 萬(wàn)發(fā)[2]，是2018 年全年1600 萬(wàn)發(fā)的2.7 倍。我司也在2019 年正式推出電子雷管產(chǎn)品。在電子雷管產(chǎn)品推向市場(chǎng)之前，我們做了大量的試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。

2 電子芯片與引火藥劑匹配試驗(yàn)

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電子雷管芯片內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)基本相同，主要由電阻絲、電容、電路板、二級(jí)管四個(gè)功能部件組成。不同廠家的芯片硬件差異主要是電阻絲、電容技術(shù)來(lái)源不同。我司的電子雷管試驗(yàn)開(kāi)始于2012 年，當(dāng)年進(jìn)行的試驗(yàn)只是作為一種技術(shù)儲(chǔ)備。2018 年我司正式對(duì)電子雷管立項(xiàng)，前后陸續(xù)邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)多家芯片廠家技術(shù)人員來(lái)我司進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，該項(xiàng)目到2019 年上半年取得階段性成果。面對(duì)國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入應(yīng)用的多種電子雷管芯片，我司芯片選型時(shí)，首先考慮芯片本身質(zhì)量要穩(wěn)定可靠，其次選用的芯片盡量不對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝、材料造成改變。我司經(jīng)過(guò)對(duì)符合要求的芯片進(jìn)行大量、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)芯片性能指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，綜合考慮從中選擇了無(wú)錫盛景電子科技有限公司的一款芯片電阻值8Ω 的芯片。該芯片的電阻值范圍7.2Ω-8.8Ω，為貼片電阻，電容為兩個(gè)并聯(lián)22uf。單有芯片沒(méi)有引火藥，依然無(wú)法起爆雷管，由于藥球引火藥劑相對(duì)比較敏感不利于長(zhǎng)途運(yùn)輸，以及成本高，芯片選型確定后我司技術(shù)人員立即進(jìn)行了引火藥劑自主生產(chǎn)的試驗(yàn)，先后試驗(yàn)了苦味酸鉀系、二硝基重氮酚系、三硝基間苯二酚鉛系、硝酸肼鎳藥劑系、硫氰酸鉛、氯酸鉀、鉻酸鉛系等多種引火藥劑，每種引火藥劑生產(chǎn)出來(lái)的藥球頭，各有其特點(diǎn)?？辔端徕?、二元物、聚乙烯醇的試驗(yàn)情況。優(yōu)點(diǎn)：藥劑制備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：發(fā)火精度差，藥球頭水分對(duì)藥球頭影響很多，芯片電阻值6Ω 以下時(shí)發(fā)火可靠性降低。二硝基重酚、鉛丹、硅粉、聚乙烯醇的試驗(yàn)情況。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)火均勻好，發(fā)火可靠，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，我司對(duì)這種藥劑非常有經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)條件可以粗放。缺點(diǎn)：對(duì)芯片電阻值有要求，芯片電阻值7Ω 以下時(shí)發(fā)火可靠性降低。三硝基間苯二酚鉛、聚乙烯醇的試驗(yàn)情況。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)火均勻好，發(fā)火可靠，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。缺點(diǎn)：藥劑較為敏感，需要更換管殼才能通過(guò)落錘測(cè)試。硝酸肼鎳、聚乙烯醇的試驗(yàn)情況。優(yōu)點(diǎn)：藥劑組份單一，制備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：發(fā)火可靠性有些不足，測(cè)試1000 發(fā)，出現(xiàn)2 發(fā)引火頭未點(diǎn)著。硫氰酸鉛、氯酸鉀、鉻酸鉛的試驗(yàn)情況。優(yōu)點(diǎn)：藥球頭生產(chǎn)出來(lái)發(fā)火均勻性好，藥劑不需要自己生產(chǎn)。缺點(diǎn)：在福建潮濕環(huán)境中，藥劑對(duì)電阻絲的腐蝕作用很強(qiáng)，一個(gè)月時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)百分之十的電阻絲銹蝕斷。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比各種藥劑的優(yōu)缺點(diǎn)，二硝基重氮酚系藥劑在8Ω 阻值芯片下發(fā)火均勻性好、發(fā)火可靠性高，綜合性能最佳，最終確定選用二硝基重氮酚系藥劑。在確定藥劑類型后，我司對(duì)藥劑材料、規(guī)格、比例等數(shù)據(jù)再次通過(guò)大量的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，確定藥劑成分鉛丹：硅粉：二硝基重氮酚=9：1：2（重量比），其中原材料鉛丹、硅粉取300 目篩下物，二硝基重氮酚含水量30%-40%，使用5%濃度的聚乙烯醇溶液作為粘合劑，在粘合劑中逐一將二硝基重氮酚、硅粉、鉛丹三種材料加入，再三種組份混合均勻后手工攪拌30 分鐘備用。引火藥球頭重量控制在45mg-55mg 范圍內(nèi)，大小均勻，藥劑包裹緊密，無(wú)氣孔，水分控制在0.6%以下，引火藥球頭水分化驗(yàn)合格后再在藥頭外部蘸一層防潮漆。用此配方生產(chǎn)出電子引火元件裝配成電子雷管，按照WJ9085-2015《工業(yè)數(shù)碼電子雷管》進(jìn)行廠內(nèi)性能測(cè)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合性能要求，部分指標(biāo)優(yōu)于電子雷管國(guó)標(biāo)要求。產(chǎn)品送煤炭工業(yè)淮北爆破器材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)合格。其中與引火藥頭有關(guān)的項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果如下：

2.1 抗撞擊性能

技術(shù)要求：落錘質(zhì)量2kg，落高0.8m；撞擊部位：引火藥球頭部位；抽樣方案：A 類不合格(試驗(yàn)時(shí)發(fā)生爆炸)：25/0,1。

檢驗(yàn)結(jié)果：0/25。結(jié)論：合格。

2.2 耐溫性能（表1）

表1 耐溫測(cè)試

2.3 耐溫度沖擊性能

技術(shù)要求：-40℃保持4h,80℃保持3h, 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間20s-30s, 循環(huán)3 次；抽樣方案：A 類不合格(試驗(yàn)時(shí)發(fā)生爆炸):20/0,1 B 類不合格(試驗(yàn)不能正常起爆):20，20/0,2；1,2。

檢驗(yàn)結(jié)果：0/20；0/20。結(jié)論：合格，合格。

2.4 抗直流性能

技術(shù)要求：電壓48V，保持10s，施加方式：腳線- 腳線；抽樣方案：A 類不合格(試驗(yàn)時(shí)發(fā)生爆炸):25/0,1

檢驗(yàn)結(jié)果：0/25。結(jié)論：合格。

2.5 抗交流性能

技術(shù)要求：電壓220V、50HZ，保持10s，施加方式：腳線- 腳線；抽樣方案：A 類不合格(試驗(yàn)時(shí)發(fā)生爆炸):25/0,1

檢驗(yàn)結(jié)果：0/25。結(jié)論：合格。

2.6 延期時(shí)間（表2）

延期時(shí)間精度高是該種藥劑的一大特點(diǎn)，在我司內(nèi)部進(jìn)行的延期時(shí)間精度更高，最長(zhǎng)延時(shí)16000ms ,整體正偏差不超過(guò)4ms,是其它類型藥劑不可比擬的。

3 結(jié)論

我司采用二硝基重氮酚系藥劑匹配無(wú)錫盛景電子科技有限公司的一款芯片電阻值8Ω 的芯片，發(fā)火可靠性100%，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)過(guò)程工藝簡(jiǎn)單、過(guò)程安全管理規(guī)范、易儲(chǔ)存、質(zhì)量穩(wěn)定易控制，能夠滿足批量生產(chǎn)要求。