貴州鋼化玻璃淺析鋼化玻璃自爆原因分析與解決方法

鋼化玻璃自爆原因及解決辦法自爆及其分類(lèi)

鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無(wú)外部直接作用的情況下而自動(dòng)發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運(yùn)輸、安裝、使用等過(guò)程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種：一是由玻璃中可見(jiàn)缺陷引起的自爆，例如結(jié)石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等。二是有玻璃種硫化鎳（Nis）雜質(zhì)膨脹引起的自爆。這是兩種不同類(lèi)型的自爆，應(yīng)明確分類(lèi)，區(qū)別對(duì)待，采用不同方法來(lái)應(yīng)對(duì)和處理，前者一般目視可見(jiàn)，檢測(cè)相對(duì)容易，故生產(chǎn)中可控，后者則主要有玻璃微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無(wú)法目測(cè)檢驗(yàn)，故不可控。

在實(shí)際運(yùn)作和處理上，前者一般可以在安裝前剔除，后者因無(wú)法檢驗(yàn)而繼續(xù)存在，成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。硫化鎳類(lèi)自爆后更換難度大，處理費(fèi)用高，同事會(huì)伴隨較大的質(zhì)量肉酥及經(jīng)濟(jì)損失，造成業(yè)主的不滿(mǎn)甚至更為嚴(yán)重的其他后果。所以，硫化鎳引發(fā)的自爆是我們討論的重點(diǎn)。

鋼化玻璃自爆機(jī)理

鋼化玻璃內(nèi)部的硫化鎳膨脹是導(dǎo)致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經(jīng)鋼化處理后，表面層形成壓應(yīng)力，內(nèi)部板芯層呈張應(yīng)力，壓應(yīng)力和張應(yīng)力共同構(gòu)成一個(gè)平衡體。

玻璃本身是一種脆性材料，耐壓不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是張應(yīng)力引發(fā)的。鋼化玻璃種硫化鎳晶體發(fā)生相變時(shí)，其體積膨脹，處于玻璃板芯張應(yīng)力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內(nèi)部產(chǎn)生更大的張應(yīng)力，當(dāng)張應(yīng)力超過(guò)玻璃自身所能承受的權(quán)限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致鋼化玻璃自爆。

國(guó)外研究證明：玻璃主料石英砂或砂巖帶入鎳，燃料及輔料帶入硫，在1400oC~1500oC高溫熔窯燃燒熔化形成硫化鎳。

當(dāng)溫度超過(guò)1000oC時(shí)，硫化鎳以液滴形式隨機(jī)分布于熔融玻璃液中，當(dāng)溫度降至797oC時(shí)，這些小液滴結(jié)晶固話(huà)，硫化鎳處于高溫態(tài)的β-NiS（六方晶系）。當(dāng)溫度繼續(xù)降至379℃時(shí)，發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài)的β-NiS（三方晶系），同時(shí)伴隨著2.38%的體積膨脹。這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程的快慢，既取決于硫化鎳顆粒中不同組成物(包括Ni7S6、NiS、NiS1.01)的百分比含量，還取決于其周?chē)鷾囟鹊母叩汀Ｈ绻蚧囅嘧儧](méi)有轉(zhuǎn)換完全，則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下，這一過(guò)程仍然繼續(xù)，只是速度很低而已。

當(dāng)玻璃鋼化加熱時(shí)，玻璃內(nèi)部板芯溫度約620℃，所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的α-NiS相。隨后，玻璃進(jìn)入風(fēng)柵急冷，玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是，鋼化急冷時(shí)間很短，來(lái)不及轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結(jié)”在玻璃中。快速急冷使玻璃得以鋼化，形成外壓內(nèi)張的應(yīng)力統(tǒng)一平衡體。

在已經(jīng)鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續(xù)地進(jìn)行著，體積不斷膨脹擴(kuò)張，對(duì)其周?chē)ＡУ淖饔昧﹄S之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應(yīng)力層，位于張應(yīng)力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時(shí)體積膨脹也形成張應(yīng)力，這兩種張應(yīng)力疊加在一起，足以引發(fā)鋼化玻璃的破裂即自爆。

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于表面壓應(yīng)力100MPa的鋼化玻璃，其內(nèi)部的張應(yīng)力為45MPa左右。此時(shí)張應(yīng)力層中任何直徑大于0.06mm的硫化鎳均可引發(fā)自爆。另外，根據(jù)自爆研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，95%以上的自爆是由粒徑分布在0.04mm～0.65mm之間的硫化鎳引發(fā)。根據(jù)材料斷裂力學(xué)計(jì)算出硫化鎳引發(fā)自爆的平均粒徑為0.2mm.因此，國(guó)內(nèi)外玻璃加工行業(yè)一致認(rèn)定硫化鎳是鋼化玻璃自爆的主要原因。鋼化玻璃自爆還有一些其他因素：玻璃開(kāi)槽及鉆孔的不合理、玻璃原片質(zhì)量較差、厚度不均如壓花玻璃、應(yīng)力分布不均例如彎鋼化玻璃及區(qū)域鋼化玻璃等。

中國(guó)建筑裝飾協(xié)會(huì)幕墻工程委員會(huì)受建設(shè)部委托，對(duì)北京、上海、天津、重慶、西安、武漢、深圳、哈爾濱、廈門(mén)、溫州10個(gè)城市進(jìn)行了既有幕墻安全狀況調(diào)查，調(diào)查樣本的選取是在10個(gè)城市自檢自查基礎(chǔ)上，由城市建設(shè)行政主管部門(mén)推薦提供的120項(xiàng)既有建筑幕墻項(xiàng)目，在本次調(diào)查中，幕墻玻璃破損437塊。全玻幕墻此次調(diào)查有17項(xiàng)，其中10項(xiàng)發(fā)現(xiàn)大玻璃碎裂，共計(jì)68塊，玻璃肋斷裂3塊，還發(fā)現(xiàn)很多玻璃幕墻無(wú)肋玻璃。中空玻璃漏氣180塊，鍍膜玻璃脫膜現(xiàn)象個(gè)別城市也比較多。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了9項(xiàng)有重要隱患的幕墻工程，占調(diào)查項(xiàng)目總數(shù)的9.38%.如果去掉鋼化玻璃自爆破裂，比例下降到2.3%。幕墻門(mén)窗采用鋼化玻璃致使玻璃幕墻和門(mén)窗的玻璃破裂事故居高不下，改變這種狀況已迫在眉捷。貴州鋼化玻璃

本文根據(jù)國(guó)內(nèi)、外幕墻和門(mén)窗的玻璃破裂事故的分析，建議幕墻及門(mén)窗應(yīng)采用防飛散玻璃。鋼化玻璃自爆及其分類(lèi)：鋼化玻璃自爆分類(lèi)從鋼化玻璃誕生開(kāi)始，就伴隨著自爆問(wèn)題。鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無(wú)外部直接作用的情況下而自動(dòng)發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運(yùn)輸、安裝、使用等過(guò)程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。

自爆按起因不同可分為兩種：

一是由玻璃中可見(jiàn)缺陷引起的自爆，例如結(jié)石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等;

二是由玻璃中硫化鎳(NIS)雜質(zhì)和異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。

BALLANTYNE于1961年首次提出鋼化玻璃自爆的硫化鎳機(jī)制。BORDEAUX和KASPERr通過(guò)250例自爆的研究，發(fā)現(xiàn)引起自爆的硫化鎳直徑在0.04～0.65mm之間，平均粒徑為0.2mm。新發(fā)現(xiàn)異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。

這是兩種不同類(lèi)型的自爆，應(yīng)明確分類(lèi)，區(qū)別對(duì)待，采用不同方法來(lái)應(yīng)對(duì)和處理。前者一般目視可見(jiàn)，檢測(cè)相對(duì)容易，故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無(wú)法目測(cè)檢驗(yàn)，故不可控。在實(shí)際運(yùn)作和處理上，前者一般可以在安裝前剔除，后者因無(wú)法檢驗(yàn)而繼續(xù)存在，貴州鋼化玻璃成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。