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(dai)您了(le)解一下鋼(gang)化玻璃(li)自爆的原(yuan)因。

其實從鋼化玻(bo)璃(li)(li)誕生開始(shi)，就伴(ban)隨(sui)著自(zi)爆問題。鋼化玻(bo)璃(li)(li)自(zi)爆可以表述為鋼化玻(bo)璃(li)(li)在無外部(bu)直接作用的情況下而自(zi)動(dong)發生破碎的現(xian)象。在鋼化加工、貯存、運(yun)輸、安裝、使用等過(guo)程中均可發生鋼化玻(bo)璃(li)(li)自(zi)爆。

鋼化玻璃自爆率

國內的(de)(de)(de)自(zi)爆(bao)率(lv)(lv)各生產(chan)廠家(jia)并不(bu)一樣，從(cong)3%～0.3%不(bu)等。一般自(zi)爆(bao)率(lv)(lv)是(shi)按片數為(wei)(wei)單(dan)(dan)位計(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)(de)，沒有考慮單(dan)(dan)片玻(bo)璃(li)的(de)(de)(de)面(mian)積(ji)(ji)大小和玻(bo)璃(li)厚(hou)度，所以不(bu)夠準確，也無法進行科學的(de)(de)(de)相互(hu)比較。為(wei)(wei)統一測算(suan)(suan)自(zi)爆(bao)率(lv)(lv)，須(xu)確認統一的(de)(de)(de)假設(she)。定出統一的(de)(de)(de)條件(jian)：每5～8噸(dun)玻(bo)璃(li)含有一個引發(fa)自(zi)爆(bao)的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)；每片鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)的(de)(de)(de)面(mian)積(ji)(ji)平(ping)均為(wei)(wei)1.8m2；硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)均勻分布。則計(ji)算(suan)(suan)出6mm厚(hou)的(de)(de)(de)鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)計(ji)算(suan)(suan)自(zi)爆(bao)率(lv)(lv)為(wei)(wei)0.64%～0.54%，即6mm鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)的(de)(de)(de)自(zi)爆(bao)率(lv)(lv)約為(wei)(wei)3‰～5‰。

即使按標準生產，也不能完全避開(kai)鋼化玻(bo)璃(li)自爆。大(da)型建筑物輕易就會(hui)用(yong)上(shang)幾百噸玻(bo)璃(li)，這意味(wei)著玻(bo)璃(li)中硫化鎳和異質相雜質存在的幾率很大(da)，所以鋼化玻(bo)璃(li)雖(sui)經熱(re)浸(jin)處理，自爆依然不可避開(kai)的。

貴陽防火玻璃帶您了解自爆機理

自爆按起因不同可分為兩種(zhong)：

一是由玻璃中(zhong)可(ke)見(jian)缺(que)陷引起的自(zi)爆(bao)，例如(ru)結石、砂粒、氣泡(pao)、夾(jia)雜物、缺(que)口(kou)、劃傷、爆(bao)邊等；

二(er)是由(you)玻璃(li)中硫化(hua)鎳(nie)（NIS）雜質和(he)異質相(xiang)顆粒(li)引起(qi)(qi)鋼化(hua)玻璃(li)自(zi)爆。BALLANTYNE于1961年提出鋼化(hua)玻璃(li)自(zi)爆的(de)硫化(hua)鎳(nie)機制(zhi)。BORDEAUX和(he)KASPERｒ通(tong)過對250例自(zi)爆的(de)研究(jiu)，發現(xian)引起(qi)(qi)自(zi)爆的(de)硫化(hua)鎳(nie)直徑在0.04～0.65mm之間，平均(jun)粒(li)徑為0.2mm。發現(xian)異質相(xiang)顆粒(li)引起(qi)(qi)鋼化(hua)玻璃(li)自(zi)爆。

這是(shi)兩種不同類(lei)型的(de)(de)自爆(bao)，應明確分類(lei)，區別(bie)對待，采用不同方法(fa)來應對和處理。前者(zhe)一般目(mu)視可(ke)見，檢(jian)測相(xiang)對容易(yi)，故生產(chan)中可(ke)控。后(hou)者(zhe)則主(zhu)(zhu)要由玻璃中微(wei)小(xiao)的(de)(de)硫化(hua)(hua)鎳顆粒體積膨脹引發，無法(fa)目(mu)測檢(jian)驗，故不可(ke)控。在(zai)實際運作和處理上，前者(zhe)一般可(ke)以在(zai)安裝(zhuang)前剔(ti)除，后(hou)者(zhe)因(yin)無法(fa)檢(jian)驗而(er)繼(ji)續存在(zai)，成為使用中的(de)(de)鋼化(hua)(hua)玻璃自爆(bao)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要因(yin)素。硫化(hua)(hua)鎳類(lei)自爆(bao)后(hou)換(huan)難度大(da)，處理費用高(gao)，同時會伴隨較大(da)的(de)(de)質(zhi)量投訴及經濟(ji)損(sun)失，造成業主(zhu)(zhu)的(de)(de)不滿或(huo)還嚴重的(de)(de)其(qi)他后(hou)果。所以，硫化(hua)(hua)鎳引發的(de)(de)自爆(bao)是(shi)貴陽防火玻璃討論的(de)(de)要點。

玻璃(li)經鋼化爐(lu)鋼化處理后，表面層(ceng)形成壓(ya)應力。內部板芯層(ceng)呈(cheng)張(zhang)應力，壓(ya)應力和張(zhang)應力共(gong)同構(gou)成一個平衡體。玻璃(li)本身是一種脆性材料，耐(nai)壓(ya)但不耐(nai)拉，所(suo)以玻璃(li)的(de)大部分(fen)破碎是張(zhang)應力引發的(de)。

鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)中硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)發生相變時(shi)，其(qi)體(ti)積(ji)膨脹，處(chu)于(yu)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)板(ban)芯張應力層的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)膨脹使鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)內部(bu)產生大的(de)(de)(de)張應力，當(dang)張應力過(guo)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)自(zi)身(shen)所能承受(shou)的(de)(de)(de)限度(du)(du)(du)時(shi)，就會(hui)導致鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)自(zi)爆。國外研(yan)究證明：玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)主料石(shi)英砂或砂巖帶入鎳(nie)(nie)(nie)，燃料及(ji)輔料帶入硫(liu)，在1400℃～1500℃高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)熔窯燃燒熔化(hua)(hua)(hua)形成硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)。當(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)過(guo)1000℃時(shi)，硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)以液(ye)(ye)(ye)滴形式隨機分(fen)布于(yu)熔融玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)液(ye)(ye)(ye)中。當(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)降至797℃時(shi)，這些(xie)小液(ye)(ye)(ye)滴結晶(jing)(jing)(jing)固化(hua)(hua)(hua)，硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)處(chu)于(yu)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)態的(de)(de)(de)α-NiS晶(jing)(jing)(jing)相（六(liu)方晶(jing)(jing)(jing)體(ti)）。當(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)繼續(xu)降至379℃時(shi)，發生晶(jing)(jing)(jing)相轉(zhuan)變成為低溫(wen)(wen)(wen)(wen)狀態的(de)(de)(de)β-NiS（三方晶(jing)(jing)(jing)系），同(tong)時(shi)伴隨著2.38%的(de)(de)(de)體(ti)積(ji)膨脹。這個轉(zhuan)變過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)快慢，既取決于(yu)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)顆粒中不(bu)同(tong)組成物(wu)（包括Ni7S6、NiS、NiS1.01）的(de)(de)(de)百分(fen)比(bi)含量(liang)，還(huan)取決于(yu)其(qi)周圍溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)高(gao)低。如(ru)果硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)相變沒有轉(zhuan)換完(wan)全，則即使在自(zi)然(ran)存放及(ji)正常使用(yong)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)條件(jian)下，這一過(guo)程(cheng)仍(reng)然(ran)繼續(xu)，只是速度(du)(du)(du)很低而已(yi)。

當玻(bo)璃(li)(li)鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)加(jia)熱(re)時，玻(bo)璃(li)(li)內部板芯溫(wen)度(du)約620℃，硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳都處于高溫(wen)態(tai)的(de)(de)(de)α-NiS相。隨(sui)后，玻(bo)璃(li)(li)進(jin)入風柵急(ji)冷(leng)，玻(bo)璃(li)(li)中的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳在379℃發生(sheng)相變(bian)。與浮(fu)法退(tui)火窯不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)是，鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)急(ji)冷(leng)時間很短，來(lai)不(bu)及轉變(bian)成低(di)溫(wen)態(tai)β-NiS而以高溫(wen)態(tai)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳α相被“凍結(jie)”在玻(bo)璃(li)(li)中。急(ji)冷(leng)使玻(bo)璃(li)(li)得(de)以鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)，形(xing)成外壓內張(zhang)(zhang)的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)統(tong)一平(ping)衡體(ti)。在已經(jing)鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)了的(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)(li)中硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳相變(bian)低(di)速持續地進(jin)行著，體(ti)積不(bu)斷膨脹擴(kuo)張(zhang)(zhang)，對其周圍玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用力(li)(li)隨(sui)之增大。鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)板芯本(ben)身就是張(zhang)(zhang)應(ying)力(li)(li)層，位于張(zhang)(zhang)應(ying)力(li)(li)層內的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)鎳發生(sheng)相變(bian)時體(ti)積膨脹也形(xing)成張(zhang)(zhang)應(ying)力(li)(li)，這兩種張(zhang)(zhang)應(ying)力(li)(li)疊(die)加(jia)在一起，引發鋼(gang)化(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)(de)破裂即自爆。

進一步實驗(yan)說明：對于表面壓應(ying)力(li)(li)為(wei)100MPa的(de)鋼(gang)化(hua)(hua)玻璃(li)，其內部(bu)的(de)張應(ying)力(li)(li)為(wei)45MPa左右(you)。此(ci)時張應(ying)力(li)(li)層(ceng)中直徑(jing)大于0.06mm的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)均可引發(fa)自(zi)(zi)(zi)爆。另外，根據自(zi)(zi)(zi)爆研究統計結果分析(xi)，95%或(huo)以上的(de)自(zi)(zi)(zi)爆是由(you)粒(li)徑(jing)分布在0.04mm～0.65mm之間(jian)的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)引發(fa)。根據材(cai)料斷裂力(li)(li)學計算出硫化(hua)(hua)鎳(nie)引發(fa)自(zi)(zi)(zi)爆的(de)平均粒(li)徑(jing)為(wei)0.2mm.因(yin)此(ci)，國內外玻璃(li)加(jia)工行業認定硫化(hua)(hua)鎳(nie)是鋼(gang)化(hua)(hua)玻璃(li)自(zi)(zi)(zi)爆的(de)主要原因(yin)。

鋼化(hua)玻(bo)(bo)璃(li)自(zi)爆還有(you)一(yi)些其他(ta)因素：玻(bo)(bo)璃(li)開槽(cao)及鉆孔的(de)不(bu)(bu)合(he)理、玻(bo)(bo)璃(li)原片質(zhi)量較差(cha)、厚度(du)不(bu)(bu)均如(ru)壓(ya)花玻(bo)(bo)璃(li)、應(ying)力分布(bu)不(bu)(bu)均例如(ru)彎鋼化(hua)玻(bo)(bo)璃(li)及區域鋼化(hua)玻(bo)(bo)璃(li)等。

如(ru)何鑒別鋼化玻璃的自(zi)爆，貴陽(yang)防火玻璃來解答

先看起(qi)爆(bao)點(dian)（鋼化玻(bo)(bo)(bo)璃(li)裂紋(wen)呈放(fang)射(she)狀，均有起(qi)始(shi)點(dian)）是(shi)否(fou)在(zai)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)中間，如(ru)在(zai)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)邊(bian)緣，一般是(shi)因為玻(bo)(bo)(bo)璃(li)未(wei)經過倒角(jiao)磨邊(bian)處(chu)理或(huo)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)邊(bian)緣有損壞，造成應(ying)(ying)力集中，裂紋(wen)逐漸(jian)發展(zhan)造成的(de)(de)(de)(de)；如(ru)起(qi)爆(bao)點(dian)在(zai)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)中部，看起(qi)爆(bao)點(dian)是(shi)否(fou)有兩(liang)小塊多邊(bian)形(xing)組成的(de)(de)(de)(de)類似兩(liang)片(pian)蝴(hu)蝶(die)翅膀似的(de)(de)(de)(de)圖案（蝴(hu)蝶(die)斑），如(ru)有仔(zi)細(xi)觀察兩(liang)小塊多邊(bian)形(xing)公(gong)用邊(bian)（蝴(hu)蝶(die)的(de)(de)(de)(de)軀(qu)干部分(fen)）應(ying)(ying)有肉眼可(ke)見的(de)(de)(de)(de)黑色小顆粒（硫化鎳結(jie)石），則(ze)可(ke)判斷是(shi)自(zi)爆(bao)的(de)(de)(de)(de)；否(fou)則(ze)就應(ying)(ying)是(shi)外力破壞的(de)(de)(de)(de)。玻(bo)(bo)(bo)璃(li)自(zi)爆(bao)典型(xing)特征是(shi)蝴(hu)蝶(die)斑。玻(bo)(bo)(bo)璃(li)碎片(pian)呈放(fang)射(she)狀分(fen)布，放(fang)射(she)中心有二塊形(xing)似蝴(hu)蝶(die)翅膀的(de)(de)(de)(de)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)塊，俗稱“蝴(hu)蝶(die)斑”，結(jie)石位于二塊"蝴(hu)蝶(die)斑"的(de)(de)(de)(de)界面上。

(本(ben)文內容來源于網絡(luo)，如有侵權請聯系(xi)刪除)