一、概述
安全問題是當今社會最為人們關注的問題之一。煙花爆竹屬于高危行業，同其它行業的根本區別在于煙火藥的易燃易爆和瞬間能放出大量能量。從事煙花爆竹產品研發、生產和使用的大多數人員并不了解煙火藥的燃爆性能，更可怕的是每年有不少新的、非常敏感且威力強的、未經安全論證的煙火藥用于產品中，帶來極大安全隱患。國內外目前對煙火藥的危險性評估研究很少，本文探討從風險概念入手，通過測定煙火藥的輸入、輸出能量參數，然后對藥物進行危險性綜合評估并進行分類定級，使人們根據實驗結果就能了解到煙火藥的危險性特性，從而有針對性地采取安全管理和預防措施，有效地防止和減少安全事故的發生。
 
二、危險性分類定級
1、分類：根據事故發生的可能性和事故造成后果的嚴重程度，將煙火藥的危險性分為煙火藥物的感度危險性和煙火藥物的嚴重度危險性二類。
2、分級：根據煙火藥能量輸入參數和能量輸出參數的量值并按大小排序，將煙火藥感度的危險性和煙火藥嚴重度的危險性均分為五級。 煙火藥感度危險性用大寫英文字母A、B、C、D、E表示，A表示危險性最大，E表示危險性最小。煙火藥嚴重度的危險性用小寫英文字母a、b、c、d、e表示，a表示危險性最大，e表示危險性最小。
 
三、感度參數及測定方法
引起煙火藥燃燒爆炸的外界能量一般為機械能、熱能和電能，本文選擇摩擦感度、撞擊感度、爆發點、靜電火花感度來綜合評估煙火藥的感度危險性。
1、摩擦感度
1.1、測試方法
柯茲洛夫擺式摩擦感度儀在國內煙花爆竹檢測機構中極其普及，因此優先選擇該儀器的使用。但現行的國家標準及行業標準對摩擦感度的表征均采用爆炸概率法，該法對感度相近的煙火藥可以比較，但對爆炸概率為100%或為0的煙火藥，則感度不易區分開來，例如軍工硝和白光摩擦感度一般均為零，但比較不了誰更敏感。因此，采用現行標準的方法對各藥物摩擦感度的大小不能進行排序、比較、分級，需要對測定方法進行改進。新方法仍采用擺式摩擦感度儀，將擺角固定在70℃，通過上下調整壓力大小，測定煙火藥燃燒爆炸時的極限壓力，用極限壓力來表征摩擦感度，該升降法可以適用于所有感度的煙火藥。
以實際生產狀況比較接近的摩擦感度檢測方法是德國的BAM摩擦儀法，結果的表征采用極限荷重，該荷重就是直接作用于藥物上的壓力。因此，有條件的實驗室可以選用BAM摩擦儀法。
1.2、危險性分析與分級
煙火藥摩擦感度在國內標準中的合格判據是：在擺角70℃，表壓1.23Mpa時，若爆炸概率大于60%，則藥物不合格。表壓1.23Mpa根據摩擦感度儀的油缸活塞直徑和滑柱直徑的數值，換算成接觸在藥物上的正壓力，則是149N/mm²，也就是說作用于藥物上每平方毫米15公斤的力，引燃引爆藥物的概率在60%。實際生產過程中，15公斤力并不大，盛物容器的邊角、壓藥模具和手握工具的尖端作用在藥物上，以一定速度滑動（根據能量轉換及守恒定律，可計算感度儀擺鍾打擊擊桿的速度約為2.6m/s），就可能引燃引爆藥物。因此，可以將摩擦感度分為五級，將極限壓力小于0.50Mpa定為高度敏感，賦值為5分，因為0.50Mpa相當于6公斤的正壓力，手工敲擊、模具拖拉等都可能使藥物與物體或藥物與藥物之間（如裝禮花彈合球時，使勁敲打）產生摩擦而起爆；0.51-1.50Mpa定為敏感，賦值為4分；1.51-2.50Mpa定為一般，賦值為3分；2.51-3.50Mpa定為較鈍感，賦值為2分；而大于3.50Mpa則認為該藥物鈍感，賦值為1分，因為3.50Mpa相當于40多公斤的力，還需要尖端接觸藥物，并有一定的滑動速度，才可能引爆藥物，工藝操作過程中出現這類情況很少。對每一級賦值，是為了下面對各感度進行綜合評估。
2、撞擊感度
WL-1型立式落錘儀測定撞擊感度在國內煙花爆竹檢測機構中很普及。現行的國家標準及行業標準對撞擊感度的表征也采用爆炸概率法，不易對各藥物撞擊感度大小進行排序、比較、分級。李渡煙花集團檢測中心一直用小型的CGY-1型機械沖擊感度儀，采用升降法來測定煙火藥的撞擊感度，穩定性、重現性較好，已對百余種藥物進行了檢測排序。同上述摩擦感度一樣，可以按撞擊感度的數值大小分為五級，并賦值。
3、熱感度
表示熱感度的參數有爆發點、火焰感度、著火溫度等。這三個參數，一般國內煙花爆竹檢測機構都能測定，其中爆發點是一種經典的表示熱感度的方法，爆發點越低，越容易受熱而自行燃燒或爆炸。火炸藥的爆發點一般在140—550℃之間，在SN/T0306.4-2006標準中，爆發點的合格判據為等于或大于350℃。
差熱分析儀可用來測定著火溫度，該儀器廣泛應用于測定物質在熱反應時的特征溫度及吸收或放出的熱量。SN/T0306標準中，著火溫度的合格判據為等于或大于180℃。
4、靜電火花感度
煙火藥一般是高絕緣物質，在研制、生產、運輸和使用過程中，都可能與工裝、容器、設備、包裝材料等介質摩擦而產生靜電，因不易泄露，如果不采取有效措施，會使靜電電荷聚集，聚集的電荷表現出很高的靜電電位，一旦有放電條件就會產生火花放電，當火花放電能量達到足以點燃煙火藥時，就會發生燃燒或爆炸事故。評價煙火藥的靜電危害應包括兩個方面：一是煙火藥是否容易產生靜電，靜電帶電量有多大；二是煙火藥對靜電火花的敏感度如何。為了評定靜電火花感度的危險性，引入煙火藥的最小靜電點火能E_min，設E_min=1/20E₅₀，E₅₀為靜電火花感度試驗標準測出的50%發火能量，只要知道了E_min，再設法測出生產過程中可能出現的最大靜電火花能（包括人體靜電火花）W，然后進行比較，若W≤E_min，則認為該環境下生產是靜電安全的。例如我們可對人體靜電放電危險性粗略計算，設人體對地電容為C=200pF；人體對地靜電電壓為2000V；則人體所帶靜電電量為E=1/2CV²=1/2×200×10^-12×（2000）²=0.4mJ，換算成50%發火能量E₅₀，則為8mJ，也就是說，人體放電極有可能引燃50%發火能量小于8mJ的藥物，因此，可將50%發火能量小于10mJ的煙火藥定為最敏感。
靜電火花感度影響因素很多，與環境溫濕度、藥物狀態等有關，我們可以對使用的煙火藥進行感度測定并排序。目前很多單位都在研究使用機械混藥，因藥物大多處于封閉狀況，一旦引爆，破壞性更大，很多機械設備安全評估中，都忽略了對煙火藥靜電火花感度和摩擦帶電量的測試。
四、輸出能量參數及方法
火炸藥發生燃燒爆炸對周圍設施造成的破壞主要是沖擊波、熱輻射和破片的作用。火炸藥能量輸出參數有爆熱（或燃燒熱）、爆速（燃速）、爆容（比容）、爆溫、爆壓；實際應用中，還用到TNT當量、作功能力和猛度。
1、TNT當量
TNT當量常用來表示炸藥的威力。火炸藥爆炸時的空氣沖擊波對人員和周圍設施破壞力最大。TNT當量可以根據“AQ4105 煙火藥TNT當量測定方法”直接測定，也可以根據能量相似原理，從爆熱或燃燒熱中獲得。例如，TNT的爆熱為4.17KJ/Kg，黑索金炸藥的爆熱為5.42KJ/Kg，則黑索金的當量系數為5.42/4.17=1.3。
2、爆熱、爆容、爆溫、爆壓
煙火藥是自身含氧的高能材料，發生事故后能迅速釋放出大量熱能，因此爆熱是評定炸藥作功能力大小的重要標志量，是煙火藥能量輸出的最重要參數之一，如果沒有大量的熱放出，化學變化本身就不可能繼續下去，就更不可能形成高溫、高壓、高能量密度的氣體而膨脹作功了。雖然爆容、爆溫、爆壓也是衡量煙火藥能量輸出的重要參數，但都不及爆熱對能量輸出的權重大，加上爆容、爆溫、爆壓的測定在大多數煙花爆竹檢測機構還不具備檢測能力，因此本文中不作為能量輸出的評估參數。而選擇爆熱作為能量輸出的評估參數之一，測出爆熱后再換算成TNT當量系數。
4、燃速
煙火藥主要以燃燒為主，在釋放的能量來不及散發或在密閉條件下，有可能轉變為爆燃或爆轟。燃速越快，能量越來不及散發，很易轉為爆燃、爆轟；另外，一旦藥物引燃著火，燃速太快，人員則來不及躲避。因此，燃速也是煙火藥能量輸出的最重要參數之一。煙火藥燃速的測定，國軍標采用的是靶線法，藥物要壓成藥柱，操作也比較麻煩。在安全評估和實際應用中，我們不需要測出的燃速精度很高，因此，可以采用藥槽測定燃速，在企業，該方法對煙火藥配藥質量的檢驗和對安全性能的了解很實用。對煙火藥燃速進行比較，排序，應采用同一規格的藥槽，最好標準化。
 
五、危險性評估
1、用于煙火藥感度危險性評估的參數選定為摩擦感度、撞擊感度、爆發點和靜電火花感度，各感度的測定方法有相應的標準，其中摩擦感度標準方法要做些修改，各試驗結果按量值大小順序可進行排序，從而可知道和比較各單項感度的危險性大小。
2、用于煙火藥嚴重度危險性評估的參數選定為TMT當量和燃速。TMT當量測定有相應的行業標準，燃速測定采用藥槽法，各試驗結果按量值大小順序進行排序比較。
3、綜合評估：感度參數有四種，每項感度值按大小順序分成5組，每組按照敏感性大小賦予一定的值（5，4，3，2，1），評估某煙火藥時，將測定的各感度分值相加可計算出綜合感度，然后進行危險性定級（A、B、C、D、E）。同樣可對煙火藥物的嚴重度危險性定級（a、b、c、d、e）。
具體的評估方法，可參見由李渡煙花集團負責起草的國家安全標準（AQ）“煙花爆竹 煙火藥危險性分類定級方法”
 
六、實驗結果的表征
煙火藥樣品經過感度測試和能量輸出參數測試并經評估后，可得出各自的危險性級別，然后用大小寫英文字母表示其危險性綜合特征，并報出試驗結果，如Aa、Cd等。Aa表示為該藥物非常敏感，受外界剌激極易燃燒爆炸，并且能量很大，燃速很快，藥物高度危險；Cd表示該藥物感度危險性中等，嚴重度危險性偏低。
 
七、實例
1、黑火藥感度危險性評估

感度參數	摩擦感度	撞擊感度	爆發點	靜電感度
試驗數據	3．75 MPa	50 cm	489 ℃	0.06 J
分值	1	2	2	4
總分值	9
定級	C
危險程度	中度危險

2、黑火藥輸出能量危險性評估

輸出能量參數	燃燒速度	TNT當量系數
試驗數據	5．6 cm/s	0．66
分值	4	3
總分值	7
定級	b
危險程度	危險

3、試驗結果
黑火藥危險性為Cb。表示感度危險性中等，嚴重度危險性偏高。