鋼化玻璃自爆原因及鑒別方法(fa) 

鋼化玻璃自爆率

國內的自(zi)爆(bao)率各生產廠家(jia)并不(bu)一致，從3%～0.3%不(bu)等。一般自(zi)爆(bao)率是按(an)片數為(wei)(wei)(wei)單位計(ji)算(suan)(suan)的，沒有(you)(you)考慮單片玻璃(li)(li)的面(mian)積(ji)大小和玻璃(li)(li)厚(hou)度(du)，所(suo)以不(bu)夠(gou)準確(que)，也(ye)無法進行更科學的相互(hu)比(bi)較。為(wei)(wei)(wei)統一測算(suan)(suan)自(zi)爆(bao)率，確(que)定統一的假(jia)設(she)。定出統一的條件：每(mei)5～8噸玻璃(li)(li)含有(you)(you)一個足(zu)以引發自(zi)爆(bao)的硫化(hua)鎳；每(mei)片鋼(gang)化(hua)玻璃(li)(li)的面(mian)積(ji)平均為(wei)(wei)(wei)1.8m2；硫化(hua)鎳均勻分布(bu)。則計(ji)算(suan)(suan)出6mm厚(hou)的鋼(gang)化(hua)玻璃(li)(li)計(ji)算(suan)(suan)自(zi)爆(bao)率為(wei)(wei)(wei)0.64%～0.54%，即6mm鋼(gang)化(hua)玻璃(li)(li)的自(zi)爆(bao)率約(yue)為(wei)(wei)(wei)3‰～5‰。這與國內高(gao)水平企業的實際值(zhi)基本吻合。

即使完全按(an)標準生(sheng)產，也(ye)不能徹底避免鋼化(hua)玻璃(li)(li)自爆。大型建筑(zhu)物輕易就會用上幾(ji)百噸玻璃(li)(li)，這意味著玻璃(li)(li)中(zhong)硫(liu)化(hua)鎳(nie)和異(yi)質相雜質存在(zai)的幾(ji)率(lv)很(hen)大，所以(yi)鋼化(hua)玻璃(li)(li)雖經熱浸處理，自爆依然(ran)不可避免

鋼化玻璃自爆機理

自爆按起(qi)因(yin)不同(tong)可分為(wei)兩種：

一是由玻(bo)璃中可見缺(que)陷引起(qi)的(de)自爆(bao)，例如結石、砂粒、氣泡(pao)、夾雜物、缺(que)口(kou)、劃傷、爆(bao)邊等；

二是(shi)由(you)玻(bo)(bo)璃(li)(li)中硫化鎳（NIS）雜質和異質相顆粒(li)引起(qi)鋼(gang)(gang)化玻(bo)(bo)璃(li)(li)自(zi)爆。BALLANTYNE于1961年提出鋼(gang)(gang)化玻(bo)(bo)璃(li)(li)自(zi)爆的(de)硫化鎳機制。BORDEAUX和KASPERｒ通過對250例自(zi)爆的(de)研究，發現引起(qi)自(zi)爆的(de)硫化鎳直徑在(zai)0.04～0.65mm之間，平均粒(li)徑為0.2mm。新發現異質相顆粒(li)引起(qi)鋼(gang)(gang)化玻(bo)(bo)璃(li)(li)自(zi)爆。

這是兩種不(bu)同類(lei)型的(de)(de)(de)(de)自爆，應明(ming)確分類(lei)，區別對(dui)待，采用(yong)不(bu)同方法(fa)來(lai)應對(dui)和處理(li)(li)。前(qian)(qian)者(zhe)一般目(mu)視(shi)可(ke)見(jian)，檢測(ce)相對(dui)容(rong)易，故(gu)生產中可(ke)控。后(hou)(hou)者(zhe)則主要(yao)由玻(bo)璃中微小的(de)(de)(de)(de)硫(liu)化鎳顆粒體積(ji)膨(peng)脹引發，無(wu)法(fa)目(mu)測(ce)檢驗，故(gu)不(bu)可(ke)控。在(zai)實(shi)際運作和處理(li)(li)上(shang)，前(qian)(qian)者(zhe)一般可(ke)以在(zai)安裝前(qian)(qian)剔除，后(hou)(hou)者(zhe)因無(wu)法(fa)檢驗而繼續(xu)存在(zai)，成(cheng)為使用(yong)中的(de)(de)(de)(de)鋼化玻(bo)璃自爆的(de)(de)(de)(de)主要(yao)因素。硫(liu)化鎳類(lei)自爆后(hou)(hou)更換難度大(da)，處理(li)(li)費用(yong)高，同時會伴(ban)隨較大(da)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)投訴及經濟損失，造成(cheng)業主的(de)(de)(de)(de)不(bu)滿甚至更為嚴重的(de)(de)(de)(de)其他后(hou)(hou)果(guo)。所以，硫(liu)化鎳引發的(de)(de)(de)(de)自爆是我們討論(lun)的(de)(de)(de)(de)重點。

玻(bo)璃(li)經鋼化爐鋼化處理后，表(biao)面層(ceng)形成(cheng)壓應(ying)(ying)(ying)力。內部板芯層(ceng)呈張應(ying)(ying)(ying)力，壓應(ying)(ying)(ying)力和張應(ying)(ying)(ying)力共同構成(cheng)一個平(ping)衡(heng)體。玻(bo)璃(li)本身(shen)是(shi)(shi)一種脆性(xing)材料，耐(nai)壓但不耐(nai)拉，所以玻(bo)璃(li)的(de)大部分(fen)破碎是(shi)(shi)張應(ying)(ying)(ying)力引發的(de)。

鋼化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃中(zhong)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)發生相(xiang)變(bian)(bian)時，其體(ti)(ti)積膨(peng)脹(zhang)，處(chu)于(yu)玻(bo)璃板芯張(zhang)應力層的(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)膨(peng)脹(zhang)使鋼化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃內部(bu)產生更大的(de)(de)張(zhang)應力，當(dang)(dang)張(zhang)應力玻(bo)璃自身(shen)所能(neng)承受的(de)(de)時，就會導致鋼化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃自爆。國外研(yan)究證(zheng)明：玻(bo)璃主料(liao)(liao)石英砂或砂巖帶入鎳(nie)(nie)(nie)，燃(ran)料(liao)(liao)及(ji)輔料(liao)(liao)帶入硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)，在1400℃～1500℃高溫(wen)(wen)熔(rong)(rong)窯燃(ran)燒熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)形(xing)成硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)度(du)大于(yu)1000℃時，硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)以液(ye)滴(di)形(xing)式隨機分布于(yu)熔(rong)(rong)融玻(bo)璃液(ye)中(zhong)。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)度(du)降(jiang)至(zhi)797℃時，這些小液(ye)滴(di)結晶(jing)(jing)(jing)固化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)處(chu)于(yu)高溫(wen)(wen)態(tai)的(de)(de)α-NiS晶(jing)(jing)(jing)相(xiang)（六方晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)）。當(dang)(dang)溫(wen)(wen)度(du)繼續降(jiang)至(zhi)379℃時，發生晶(jing)(jing)(jing)相(xiang)轉變(bian)(bian)成為低溫(wen)(wen)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)β-NiS（三方晶(jing)(jing)(jing)系），同(tong)時伴隨著2.38%的(de)(de)體(ti)(ti)積膨(peng)脹(zhang)。這個轉變(bian)(bian)過(guo)程的(de)(de)快(kuai)慢，既取(qu)決(jue)(jue)于(yu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)顆粒中(zhong)不同(tong)組(zu)成物（包括Ni7S6、NiS、NiS1.01）的(de)(de)百分比含(han)量，還取(qu)決(jue)(jue)于(yu)其周圍(wei)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)高低。如果(guo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)(nie)相(xiang)變(bian)(bian)沒有轉換(huan)完全，則(ze)即使在自然(ran)(ran)存(cun)放及(ji)正常使用的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)條件(jian)下，這一過(guo)程仍(reng)然(ran)(ran)繼續，只(zhi)是速度(du)很低而(er)已。

當玻(bo)璃(li)(li)鋼(gang)化(hua)(hua)加熱(re)時，玻(bo)璃(li)(li)內(nei)部板芯(xin)溫(wen)(wen)(wen)度(du)約(yue)620℃，硫化(hua)(hua)鎳(nie)都處于高(gao)溫(wen)(wen)(wen)態(tai)的(de)(de)α-NiS相(xiang)。隨(sui)后，玻(bo)璃(li)(li)進(jin)入風柵(zha)急冷，玻(bo)璃(li)(li)中的(de)(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)在(zai)(zai)379℃發生相(xiang)變(bian)。與浮法退火窯不(bu)同(tong)的(de)(de)是，鋼(gang)化(hua)(hua)急冷時間(jian)很短(duan)，來不(bu)及轉變(bian)成(cheng)低(di)溫(wen)(wen)(wen)態(tai)β-NiS而(er)以高(gao)溫(wen)(wen)(wen)態(tai)硫化(hua)(hua)鎳(nie)α相(xiang)被“凍結”在(zai)(zai)玻(bo)璃(li)(li)中。快速急冷使(shi)玻(bo)璃(li)(li)得以鋼(gang)化(hua)(hua)，形(xing)成(cheng)外壓內(nei)張(zhang)的(de)(de)應(ying)力統一平衡體(ti)。在(zai)(zai)已經鋼(gang)化(hua)(hua)了的(de)(de)玻(bo)璃(li)(li)中硫化(hua)(hua)鎳(nie)相(xiang)變(bian)低(di)速持(chi)續地進(jin)行著，體(ti)積(ji)不(bu)斷膨脹(zhang)擴張(zhang)，對其(qi)周(zhou)圍玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)作用力隨(sui)之增大(da)。鋼(gang)化(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)板芯(xin)本身就是張(zhang)應(ying)力層，位于張(zhang)應(ying)力層內(nei)的(de)(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)發生相(xiang)變(bian)時體(ti)積(ji)膨脹(zhang)也形(xing)成(cheng)張(zhang)應(ying)力，這兩(liang)種張(zhang)應(ying)力疊加在(zai)(zai)一起，足以引發鋼(gang)化(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)破裂(lie)即自爆(bao)。

進一(yi)步：對于表(biao)面壓(ya)應力(li)為100MPa的(de)鋼化(hua)(hua)玻璃(li)(li)(li)，其(qi)內部的(de)張(zhang)應力(li)為45MPa左右。此時張(zhang)應力(li)層中任何直徑大于0.06mm的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)均可(ke)引(yin)發(fa)(fa)自爆(bao)(bao)(bao)。另外，根據自爆(bao)(bao)(bao)研究統(tong)計結果分析(xi)，95%以上的(de)自爆(bao)(bao)(bao)是由粒徑分布在0.04mm～0.65mm之間的(de)硫化(hua)(hua)鎳(nie)引(yin)發(fa)(fa)。根據材料(liao)斷(duan)裂力(li)學計算(suan)出硫化(hua)(hua)鎳(nie)引(yin)發(fa)(fa)自爆(bao)(bao)(bao)的(de)平均粒徑為0.2mm.因此，國內外玻璃(li)(li)(li)行業(ye)一(yi)致認定硫化(hua)(hua)鎳(nie)是鋼化(hua)(hua)玻璃(li)(li)(li)自爆(bao)(bao)(bao)的(de)主(zhu)要原(yuan)因。

(本文內容來(lai)源于網(wang)絡，如有侵權請(qing)聯系(xi)刪除)