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钢化玻璃从诞生开始就伴随着“自爆”问题

发布时间:2018-05-08 浏览量:3031 来源:新玻网 作者:台玻长江玻璃有限公司技术总监伍莹莹
玻璃自爆
 
钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性破裂叫做钢化玻璃的自爆。自爆是钢化玻璃固有的特性之一,从钢化玻璃诞生开始,就伴随着自爆问题。在钢化加工、贮存、运输、安装、使用等过程中均可发生钢化玻璃自爆。
 
钢化玻璃内部的硫化镍膨胀是导致钢化玻璃自爆的主要原因。玻璃经钢化处理后,表面层形成压应力。内部板芯层呈张应力,压应力和张应力共同构成一个平衡体。玻璃本身是一种脆性材料,耐压但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是张应力引发的。
 
研究证明,玻璃主料石英砂或砂岩带入镍,燃料及辅料带入硫,在1400℃~1500℃高温熔窑燃烧熔化形成硫化镍。当温度超过1000℃时,硫化镍以液滴形式随机分布于熔融玻璃液中。当温度降至797℃时,这些小液滴结晶固化,硫化镍处于高温态的α-NiS晶相(六方晶体)。当温度继续降至379℃时,发生晶相转变成为低温状态的β-NiS(三方晶系),同时伴随着2.38%的体积膨胀。这个转变过程的快慢,既取决于硫化镍颗粒中不同组成物(包括Ni7S6、NiS、NiS1.01)的百分比含量,还取决于其周围温度的高低。如果硫化镍相变没有转换完全,则即使在自然存放及正常使用的温度条件下,这一过程仍然继续,只是速度很低而已。当玻璃钢化加热时,玻璃内部板芯温度约620℃,所有的硫化镍都处于高温态的α-NiS相。随后,玻璃进入风栅急冷,玻璃中的硫化镍在379℃发生相变。与浮法退火窑不同的是,钢化急冷时间很短,来不及转变成低温态β-NiS而以高温态硫化镍α相被“冻结”在玻璃中。快速急冷使玻璃得以钢化,形成外压内张的应力统一平衡体。在已经钢化了的玻璃中硫化镍相变低速持续地进行着,体积不断膨胀扩张,对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃板芯本身就是张应力层,位于张应力层内的硫化镍发生相变时体积膨胀也形成张应力,这两种张应力叠加在一起,足以引发钢化玻璃的破裂即自爆。
 
自爆时间没有确定性,可能是刚出炉,也可能是出厂后1~2月,也有出厂1~2年才自爆的,引起钢化玻璃最晚自爆的时间可能是产品生产完成后的4~5年。
 
要鉴别钢化玻璃是否自爆,首先看起爆点(钢化玻璃裂纹呈放射状,均有起始点)是否在玻璃中间,如在玻璃边缘或角部,一般是撞击或安装不当造成;如起爆点在玻璃中部,看起爆点是否有两小块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀似的图案(蝴蝶斑),如有仔细观察两小块多边形公用边(蝴蝶的躯干部分)应有肉眼可见的有色小颗粒(硫化镍结石),则可判断是自爆的;否则就应是外力破坏的。玻璃自爆必须具有的特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射状分布,放射中心有二块形似蝴蝶翅膀的玻璃块,俗称“蝴蝶斑”,硫化镍结石位于二块“蝴蝶斑”的界面上。
 
蝴蝶斑
自爆“蝴蝶斑”
 
国内的自爆率各生产厂家并不一致,从3%~0.3%不等。一般自爆率是按片数为单位计算的,没有考虑单片玻璃的面积大小和玻璃厚度,所以不够准确,也无法进行更科学的相互比较。为统一测算自爆率,必须确定统一的假设。定出统一的条件例如每5~8吨玻璃含有一个足以引发自爆的硫化镍、每片钢化玻璃的面积平均为1.8平米、硫化镍均匀分布,则计算出6mm厚的钢化玻璃自爆率为0.34%~0.54%,即6mm钢化玻璃的自爆率以面积计算约为3‰~5‰,这与国内高水平加工企业的实际值基本吻合,中空或胶合玻璃要按组合层数计算面积。
 
例:某工程中空玻璃共计1.1万平方米,424.783吨,自爆数16片,66.42平方米。
 
其自爆率=(0.048*点数*1000)/总出货吨数=1.8‰
 
热浸处理又称均质处理,俗称“引爆”。通过对钢化玻璃进行第二次热处理工艺,可以大大降低钢化玻璃的自爆率。
 
即使完全按标准生产,也不能彻底避免钢化玻璃自爆。大型建筑物轻易用上几百吨钢化玻璃,这意味着玻璃中硫化镍杂质存在的几率很大,即便钢化玻璃经过热浸处理,自爆依然不可避免。我们希望能客观、理性的对待钢化玻璃的自爆现象,给予正确的认识。

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