淺談鋼化玻璃自爆原因及鑒別方法

每到夏季，全國多個地區都進入了“燒烤模式”。不少城市近期經常報道有高層建筑玻璃幕墻鋼化玻璃炸裂的事情發生。那么真的是像新聞中提到的玻璃被高溫燒烤爆炸嗎。下面貴陽防火玻璃就帶您了解一下(xia)鋼化玻璃自爆的原因。

其實從鋼(gang)(gang)化玻(bo)璃(li)誕(dan)生(sheng)開始(shi)，就伴隨著自(zi)爆(bao)問題(ti)。鋼(gang)(gang)化玻(bo)璃(li)自(zi)爆(bao)可(ke)以表(biao)述(shu)為鋼(gang)(gang)化玻(bo)璃(li)在(zai)無外部直接作用(yong)的情(qing)況下而自(zi)動發生(sheng)破(po)碎的現象。在(zai)鋼(gang)(gang)化加工、貯存(cun)、運輸、安(an)裝、使用(yong)等過(guo)程中均可(ke)發生(sheng)鋼(gang)(gang)化玻(bo)璃(li)自(zi)爆(bao)。

鋼化玻璃自爆率

國內的(de)(de)自(zi)(zi)爆(bao)(bao)率(lv)各(ge)生產廠(chang)家并不一(yi)樣，從3%～0.3%不等。一(yi)般自(zi)(zi)爆(bao)(bao)率(lv)是按片數為(wei)單(dan)位計算(suan)的(de)(de)，沒有(you)(you)考慮(lv)單(dan)片玻(bo)(bo)璃(li)的(de)(de)面積(ji)(ji)大小和(he)玻(bo)(bo)璃(li)厚度，所以不夠準確，也無(wu)法(fa)進行科學(xue)的(de)(de)相互(hu)比較。為(wei)統一(yi)測(ce)算(suan)自(zi)(zi)爆(bao)(bao)率(lv)，須確認統一(yi)的(de)(de)假(jia)設(she)。定出統一(yi)的(de)(de)條件：每(mei)5～8噸玻(bo)(bo)璃(li)含有(you)(you)一(yi)個引發(fa)自(zi)(zi)爆(bao)(bao)的(de)(de)硫(liu)化鎳；每(mei)片鋼化玻(bo)(bo)璃(li)的(de)(de)面積(ji)(ji)平均為(wei)1.8m2；硫(liu)化鎳均勻分布(bu)。則計算(suan)出6mm厚的(de)(de)鋼化玻(bo)(bo)璃(li)計算(suan)自(zi)(zi)爆(bao)(bao)率(lv)為(wei)0.64%～0.54%，即6mm鋼化玻(bo)(bo)璃(li)的(de)(de)自(zi)(zi)爆(bao)(bao)率(lv)約為(wei)3‰～5‰。

即使按標準(zhun)生(sheng)產，也不能(neng)完全避開鋼(gang)化玻(bo)璃自爆。大型建筑物(wu)輕(qing)易(yi)就會(hui)用上幾(ji)(ji)百噸玻(bo)璃，這(zhe)意味(wei)著(zhu)玻(bo)璃中硫(liu)化鎳和異質(zhi)相雜質(zhi)存在的(de)幾(ji)(ji)率很大，所以鋼(gang)化玻(bo)璃雖經熱浸處理，自爆依(yi)然不可避開的(de)。

貴陽防火玻璃帶您了解自爆機理

自爆(bao)按起因不同可分為兩種：

一是由(you)玻璃中(zhong)可見缺陷引起的自(zi)爆，例如結石、砂粒、氣(qi)泡、夾(jia)雜物(wu)、缺口、劃傷、爆邊等；

二(er)是由玻(bo)璃(li)中(zhong)硫化(hua)(hua)鎳(nie)（NIS）雜質和異質相(xiang)顆粒(li)引(yin)起(qi)鋼(gang)化(hua)(hua)玻(bo)璃(li)自(zi)爆。BALLANTYNE于(yu)1961年提(ti)出鋼(gang)化(hua)(hua)玻(bo)璃(li)自(zi)爆的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)機制。BORDEAUX和KASPERｒ通過(guo)對250例(li)自(zi)爆的(de)研究，發(fa)現引(yin)起(qi)自(zi)爆的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)直徑(jing)在0.04～0.65mm之(zhi)間(jian)，平均粒(li)徑(jing)為0.2mm。發(fa)現異質相(xiang)顆粒(li)引(yin)起(qi)鋼(gang)化(hua)(hua)玻(bo)璃(li)自(zi)爆。

這是(shi)兩種(zhong)不(bu)同類(lei)型的(de)(de)自(zi)爆，應明確分(fen)類(lei)，區別對(dui)待，采用不(bu)同方法(fa)(fa)來應對(dui)和處理(li)。前者(zhe)(zhe)一般(ban)目視可(ke)(ke)見，檢(jian)測(ce)相對(dui)容易(yi)，故(gu)生產中可(ke)(ke)控(kong)。后者(zhe)(zhe)則(ze)主要(yao)由玻(bo)璃中微小的(de)(de)硫化鎳(nie)顆粒體積膨(peng)脹(zhang)引發，無法(fa)(fa)目測(ce)檢(jian)驗(yan)，故(gu)不(bu)可(ke)(ke)控(kong)。在(zai)實際運(yun)作和處理(li)上，前者(zhe)(zhe)一般(ban)可(ke)(ke)以(yi)在(zai)安(an)裝前剔除(chu)，后者(zhe)(zhe)因(yin)無法(fa)(fa)檢(jian)驗(yan)而繼(ji)續(xu)存在(zai)，成為使用中的(de)(de)鋼化玻(bo)璃自(zi)爆的(de)(de)主要(yao)因(yin)素。硫化鎳(nie)類(lei)自(zi)爆后換(huan)難度(du)大，處理(li)費用高，同時會伴(ban)隨較大的(de)(de)質量投(tou)訴及經濟損失，造成業主的(de)(de)不(bu)滿或(huo)還嚴重(zhong)的(de)(de)其他后果。所以(yi)，硫化鎳(nie)引發的(de)(de)自(zi)爆是(shi)貴陽防(fang)火玻(bo)璃討論的(de)(de)要(yao)點。

玻(bo)璃(li)經鋼化爐鋼化處理(li)后，表面(mian)層形成(cheng)(cheng)壓應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)。內部板芯(xin)層呈(cheng)張應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，壓應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)和張應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)共同(tong)構成(cheng)(cheng)一個(ge)平衡體。玻(bo)璃(li)本身是(shi)一種(zhong)脆性材料，耐壓但不耐拉，所以(yi)玻(bo)璃(li)的大部分破碎是(shi)張應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)引發的。

鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)(bo)璃(li)中硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)晶(jing)(jing)體發生相變時(shi)，其體積(ji)膨脹(zhang)(zhang)，處于(yu)玻(bo)(bo)璃(li)板芯(xin)張應力層的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)膨脹(zhang)(zhang)使(shi)(shi)鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)(bo)璃(li)內部產(chan)生大的(de)(de)張應力，當(dang)(dang)張應力過(guo)(guo)玻(bo)(bo)璃(li)自(zi)身所能承受的(de)(de)限度時(shi)，就會導致鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)(bo)璃(li)自(zi)爆(bao)。國外(wai)研究證明：玻(bo)(bo)璃(li)主料(liao)石英(ying)砂或砂巖(yan)帶入(ru)鎳(nie)(nie)，燃料(liao)及輔料(liao)帶入(ru)硫(liu)，在1400℃～1500℃高溫(wen)(wen)(wen)熔(rong)窯燃燒熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)形成硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)(wen)度過(guo)(guo)1000℃時(shi)，硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)以液滴(di)形式隨(sui)機(ji)分(fen)布于(yu)熔(rong)融(rong)玻(bo)(bo)璃(li)液中。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)(wen)度降至797℃時(shi)，這(zhe)些小液滴(di)結晶(jing)(jing)固化(hua)(hua)(hua)(hua)，硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)處于(yu)高溫(wen)(wen)(wen)態的(de)(de)α-NiS晶(jing)(jing)相（六方晶(jing)(jing)體）。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)(wen)度繼續(xu)降至379℃時(shi)，發生晶(jing)(jing)相轉(zhuan)變成為低(di)溫(wen)(wen)(wen)狀態的(de)(de)β-NiS（三方晶(jing)(jing)系），同時(shi)伴(ban)隨(sui)著2.38%的(de)(de)體積(ji)膨脹(zhang)(zhang)。這(zhe)個轉(zhuan)變過(guo)(guo)程的(de)(de)快慢，既取決于(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)顆粒中不同組成物（包括Ni7S6、NiS、NiS1.01）的(de)(de)百分(fen)比含(han)量，還取決于(yu)其周圍溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)高低(di)。如果(guo)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)相變沒有轉(zhuan)換完(wan)全，則即使(shi)(shi)在自(zi)然存放及正常使(shi)(shi)用的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度條件(jian)下，這(zhe)一過(guo)(guo)程仍然繼續(xu)，只是速度很(hen)低(di)而(er)已。

當玻璃(li)鋼化(hua)(hua)加熱時，玻璃(li)內部(bu)板芯溫(wen)度約620℃，硫化(hua)(hua)鎳(nie)(nie)都處于高溫(wen)態(tai)的(de)α-NiS相(xiang)(xiang)。隨后，玻璃(li)進入風柵急(ji)冷，玻璃(li)中(zhong)的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)(nie)在379℃發生相(xiang)(xiang)變。與(yu)浮法退火窯不(bu)同的(de)是，鋼化(hua)(hua)急(ji)冷時間很短，來不(bu)及轉變成(cheng)低(di)溫(wen)態(tai)β-NiS而以高溫(wen)態(tai)硫化(hua)(hua)鎳(nie)(nie)α相(xiang)(xiang)被“凍(dong)結”在玻璃(li)中(zhong)。急(ji)冷使玻璃(li)得以鋼化(hua)(hua)，形(xing)成(cheng)外壓內張(zhang)的(de)應力(li)統一(yi)平衡體。在已經鋼化(hua)(hua)了(le)的(de)玻璃(li)中(zhong)硫化(hua)(hua)鎳(nie)(nie)相(xiang)(xiang)變低(di)速持續(xu)地進行著，體積不(bu)斷膨脹擴張(zhang)，對(dui)其周圍(wei)玻璃(li)的(de)作用力(li)隨之增大。鋼化(hua)(hua)玻璃(li)板芯本(ben)身就是張(zhang)應力(li)層，位于張(zhang)應力(li)層內的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)(nie)發生相(xiang)(xiang)變時體積膨脹也形(xing)成(cheng)張(zhang)應力(li)，這(zhe)兩(liang)種(zhong)張(zhang)應力(li)疊加在一(yi)起，引發鋼化(hua)(hua)玻璃(li)的(de)破(po)裂(lie)即(ji)自爆。

進一步實驗說明(ming)：對于表面(mian)壓應力(li)為100MPa的(de)(de)(de)鋼(gang)化(hua)玻(bo)璃，其內部的(de)(de)(de)張(zhang)應力(li)為45MPa左(zuo)右。此時張(zhang)應力(li)層中直徑大于0.06mm的(de)(de)(de)硫化(hua)鎳(nie)均可引發自(zi)(zi)爆(bao)(bao)(bao)。另外(wai)，根(gen)據(ju)自(zi)(zi)爆(bao)(bao)(bao)研(yan)究統計結果(guo)分析，95%或以(yi)上的(de)(de)(de)自(zi)(zi)爆(bao)(bao)(bao)是由粒徑分布在0.04mm～0.65mm之間的(de)(de)(de)硫化(hua)鎳(nie)引發。根(gen)據(ju)材料斷裂力(li)學計算出硫化(hua)鎳(nie)引發自(zi)(zi)爆(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)平(ping)均粒徑為0.2mm.因(yin)(yin)此，國內外(wai)玻(bo)璃加工行業認定硫化(hua)鎳(nie)是鋼(gang)化(hua)玻(bo)璃自(zi)(zi)爆(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)主要原因(yin)(yin)。

鋼化(hua)玻璃自爆(bao)還(huan)有一(yi)些其他因素：玻璃開槽及鉆孔的不合理、玻璃原(yuan)片質(zhi)量較(jiao)差(cha)、厚(hou)度不均如壓(ya)花玻璃、應力分布不均例如彎鋼化(hua)玻璃及區域鋼化(hua)玻璃等。

如何鑒別鋼化玻(bo)璃(li)的自爆，貴(gui)陽防火玻(bo)璃(li)來(lai)解答

先看(kan)起(qi)爆點(dian)(dian)（鋼(gang)化(hua)玻璃(li)(li)(li)裂紋呈放射(she)狀(zhuang)，均(jun)有(you)(you)起(qi)始點(dian)(dian)）是(shi)(shi)(shi)否在(zai)(zai)(zai)玻璃(li)(li)(li)中間，如在(zai)(zai)(zai)玻璃(li)(li)(li)邊(bian)緣，一般是(shi)(shi)(shi)因為(wei)玻璃(li)(li)(li)未經過倒角(jiao)磨(mo)邊(bian)處理或玻璃(li)(li)(li)邊(bian)緣有(you)(you)損(sun)壞(huai)，造成應(ying)力集中，裂紋逐漸發展造成的(de)(de)(de)；如起(qi)爆點(dian)(dian)在(zai)(zai)(zai)玻璃(li)(li)(li)中部，看(kan)起(qi)爆點(dian)(dian)是(shi)(shi)(shi)否有(you)(you)兩(liang)小塊多(duo)邊(bian)形組成的(de)(de)(de)類似兩(liang)片蝴(hu)蝶(die)翅膀(bang)似的(de)(de)(de)圖案（蝴(hu)蝶(die)斑），如有(you)(you)仔細觀(guan)察(cha)兩(liang)小塊多(duo)邊(bian)形公用邊(bian)（蝴(hu)蝶(die)的(de)(de)(de)軀干部分）應(ying)有(you)(you)肉眼可見(jian)的(de)(de)(de)黑色小顆粒（硫化(hua)鎳結石），則(ze)可判斷是(shi)(shi)(shi)自爆的(de)(de)(de)；否則(ze)就應(ying)是(shi)(shi)(shi)外力破(po)壞(huai)的(de)(de)(de)。玻璃(li)(li)(li)自爆典(dian)型特征(zheng)是(shi)(shi)(shi)蝴(hu)蝶(die)斑。玻璃(li)(li)(li)碎片呈放射(she)狀(zhuang)分布，放射(she)中心有(you)(you)二(er)塊形似蝴(hu)蝶(die)翅膀(bang)的(de)(de)(de)玻璃(li)(li)(li)塊，俗稱(cheng)“蝴(hu)蝶(die)斑”，結石位于二(er)塊"蝴(hu)蝶(die)斑"的(de)(de)(de)界面上(shang)。

(本文(wen)內容來(lai)源(yuan)于網絡，如(ru)有侵(qin)權請(qing)聯系刪除)