高压清洗机清理NEPE推进剂装药的可行性分析

作为一种冷态冲蚀技术，高压清洗机在废弃固体火箭发动机中推进剂装药的安全清理上得到了广泛应用。然而，清理作业中高压水射流与固体推进剂之间的近似刚性碰撞在一定条件下可能引起燃烧甚至爆炸，这类事故在美国、德国、乌克兰和中国都有发生，并且其中的点火起爆机理至今尚不明确。鉴于高压水射流清理推进剂装药的潜在危险性，工程实际中人们仅将高压清洗机用于清理危险系数较低的HTPB推进剂装药或CTPB推进剂装药，并将射流压力控制在50MPa以内、单次清理时间控制在15min以内。

将高压清洗机用于清理NEPE推进剂装药的基本前提是确保高压水射流对NEPE推进剂装药的有效破碎。然而影响破碎的因素很多，其中射流压力是影响水射流切割破碎能力的最重要因素。我们根据大量实验可以确定高压水射流清理NEPE推进剂装药的出口压力下限。另外根据水射流对其他物料的大量试验可知，出口压力越高，切割破碎越容易。当然，清理作业中出于安全性和能效的考虑，不可能对出口压力无限取高。
 
我们以20℃时NEPE推进剂装药的抗压强度为其破坏依据，取30、40、50MPa三个出口压力水平，当喷嘴直径、靶距、清理时间分别为0.2 mm、20 mm、10 min时，水射流以三孔旋转喷射方式对NEPE推进剂装药进行清理，效果上图所示，各出口压力下相应的质量损失(Δm)和切割深度(h)如下表所示。
 

NEPE推进剂装药不同压力水射流下的质量损失和切割深度
p/MPa	Δm/g	h/mm
30	18.7	9.2
40	47.5	17.3
50	103.8	33.9

由此可以看出，30～50MPa的高压清洗机均可实现NEPE推进剂装药的有效破碎，并且射流压力越高，清理效果越好。