鋼化玻璃自爆原因及鑒別方法 

鋼化玻璃自爆率

國內的自(zi)爆(bao)率(lv)各生(sheng)產廠家(jia)并不一(yi)致，從3%～0.3%不等。一(yi)般自(zi)爆(bao)率(lv)是按片數(shu)為(wei)(wei)單位計(ji)(ji)算的，沒(mei)有考慮單片玻璃(li)(li)(li)的面(mian)積(ji)大(da)小和(he)玻璃(li)(li)(li)厚(hou)度，所以(yi)不夠準確，也無法進行更科學的相互(hu)比(bi)較。為(wei)(wei)統(tong)(tong)一(yi)測算自(zi)爆(bao)率(lv)，確定統(tong)(tong)一(yi)的假設。定出統(tong)(tong)一(yi)的條件：每(mei)5～8噸玻璃(li)(li)(li)含(han)有一(yi)個足以(yi)引發自(zi)爆(bao)的硫化(hua)(hua)鎳；每(mei)片鋼化(hua)(hua)玻璃(li)(li)(li)的面(mian)積(ji)平(ping)均(jun)為(wei)(wei)1.8m2；硫化(hua)(hua)鎳均(jun)勻分布。則(ze)計(ji)(ji)算出6mm厚(hou)的鋼化(hua)(hua)玻璃(li)(li)(li)計(ji)(ji)算自(zi)爆(bao)率(lv)為(wei)(wei)0.64%～0.54%，即6mm鋼化(hua)(hua)玻璃(li)(li)(li)的自(zi)爆(bao)率(lv)約(yue)為(wei)(wei)3‰～5‰。這與國內高水(shui)平(ping)企業的實(shi)際值基本(ben)吻合(he)。

即使完(wan)全按標準生產，也不能(neng)徹底避免(mian)鋼化玻(bo)(bo)璃自爆。大型建(jian)筑物輕易就會用上幾百噸玻(bo)(bo)璃，這意(yi)味著玻(bo)(bo)璃中硫化鎳和異質(zhi)相(xiang)雜質(zhi)存在的幾率很大，所(suo)以(yi)鋼化玻(bo)(bo)璃雖經熱浸處理，自爆依(yi)然不可避免(mian)

鋼化玻璃自爆機理

自(zi)爆按(an)起因不同可分為(wei)兩種：

一是由玻璃中(zhong)可見缺陷引起(qi)的(de)自爆(bao)，例如結石、砂(sha)粒、氣泡、夾(jia)雜物、缺口、劃傷、爆(bao)邊等(deng)；

二是由玻璃(li)中硫(liu)化(hua)鎳（NIS）雜質(zhi)和(he)異(yi)質(zhi)相顆粒(li)(li)引(yin)(yin)起鋼化(hua)玻璃(li)自爆(bao)。BALLANTYNE于1961年提出鋼化(hua)玻璃(li)自爆(bao)的(de)硫(liu)化(hua)鎳機制。BORDEAUX和(he)KASPERｒ通過對250例自爆(bao)的(de)研(yan)究，發(fa)現(xian)引(yin)(yin)起自爆(bao)的(de)硫(liu)化(hua)鎳直徑在0.04～0.65mm之間，平均粒(li)(li)徑為0.2mm。新發(fa)現(xian)異(yi)質(zhi)相顆粒(li)(li)引(yin)(yin)起鋼化(hua)玻璃(li)自爆(bao)。

這是兩種不(bu)同(tong)類型的(de)(de)自(zi)爆，應明確分類，區別對(dui)待，采用不(bu)同(tong)方法(fa)(fa)來應對(dui)和處(chu)理(li)。前者(zhe)一般(ban)(ban)目視(shi)可見，檢測(ce)相對(dui)容易，故生產(chan)中(zhong)(zhong)可控。后(hou)者(zhe)則(ze)主要由玻璃中(zhong)(zhong)微(wei)小的(de)(de)硫(liu)化(hua)鎳顆粒體積膨脹引發，無法(fa)(fa)目測(ce)檢驗，故不(bu)可控。在(zai)實際(ji)運作和處(chu)理(li)上，前者(zhe)一般(ban)(ban)可以在(zai)安(an)裝前剔除，后(hou)者(zhe)因無法(fa)(fa)檢驗而繼續存在(zai)，成為使用中(zhong)(zhong)的(de)(de)鋼(gang)化(hua)玻璃自(zi)爆的(de)(de)主要因素(su)。硫(liu)化(hua)鎳類自(zi)爆后(hou)更換難度大，處(chu)理(li)費用高，同(tong)時(shi)會伴隨較(jiao)大的(de)(de)質(zhi)量(liang)投訴及經濟損失，造成業主的(de)(de)不(bu)滿甚(shen)至更為嚴重(zhong)的(de)(de)其他后(hou)果。所以，硫(liu)化(hua)鎳引發的(de)(de)自(zi)爆是我們討論的(de)(de)重(zhong)點。

玻璃(li)(li)經鋼(gang)化爐鋼(gang)化處(chu)理后，表面層形成壓(ya)應(ying)(ying)(ying)力。內(nei)部(bu)板芯層呈(cheng)張(zhang)應(ying)(ying)(ying)力，壓(ya)應(ying)(ying)(ying)力和張(zhang)應(ying)(ying)(ying)力共同構成一(yi)個平衡體。玻璃(li)(li)本身是(shi)一(yi)種脆性材料，耐(nai)壓(ya)但不(bu)耐(nai)拉，所以玻璃(li)(li)的(de)大部(bu)分破碎(sui)是(shi)張(zhang)應(ying)(ying)(ying)力引發的(de)。

鋼化(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)中硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)晶(jing)體(ti)(ti)發生(sheng)(sheng)相變(bian)時(shi)(shi)，其體(ti)(ti)積膨(peng)脹，處于玻(bo)璃(li)(li)板芯張應力層的硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)膨(peng)脹使(shi)鋼化(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)內部產生(sheng)(sheng)更大的張應力，當張應力玻(bo)璃(li)(li)自(zi)身所能承受的時(shi)(shi)，就會導致鋼化(hua)(hua)(hua)(hua)玻(bo)璃(li)(li)自(zi)爆。國外研(yan)究證明：玻(bo)璃(li)(li)主料(liao)石英砂或砂巖(yan)帶入鎳(nie)(nie)，燃料(liao)及(ji)輔料(liao)帶入硫(liu)(liu)，在1400℃～1500℃高溫(wen)熔(rong)窯燃燒(shao)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)形成硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)。當溫(wen)度(du)大于1000℃時(shi)(shi)，硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)以液(ye)滴形式隨機分布于熔(rong)融玻(bo)璃(li)(li)液(ye)中。當溫(wen)度(du)降(jiang)至(zhi)797℃時(shi)(shi)，這些小液(ye)滴結晶(jing)固(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)，硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)處于高溫(wen)態的α-NiS晶(jing)相（六方(fang)晶(jing)體(ti)(ti)）。當溫(wen)度(du)繼續降(jiang)至(zhi)379℃時(shi)(shi)，發生(sheng)(sheng)晶(jing)相轉變(bian)成為低(di)溫(wen)狀態的β-NiS（三方(fang)晶(jing)系），同(tong)(tong)時(shi)(shi)伴(ban)隨著2.38%的體(ti)(ti)積膨(peng)脹。這個轉變(bian)過程(cheng)的快慢(man)，既取(qu)決(jue)于硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)顆粒中不同(tong)(tong)組成物（包(bao)括Ni7S6、NiS、NiS1.01）的百(bai)分比含(han)量，還取(qu)決(jue)于其周圍溫(wen)度(du)的高低(di)。如(ru)果硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎳(nie)(nie)相變(bian)沒有轉換完全，則(ze)即使(shi)在自(zi)然存(cun)放(fang)及(ji)正常使(shi)用的溫(wen)度(du)條件下(xia)，這一過程(cheng)仍然繼續，只(zhi)是速度(du)很低(di)而已。

當玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)鋼化(hua)加(jia)熱時(shi)(shi)，玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)內部板芯(xin)溫(wen)(wen)度約620℃，硫化(hua)鎳(nie)(nie)都(dou)處(chu)于高(gao)(gao)溫(wen)(wen)態(tai)的α-NiS相(xiang)(xiang)。隨后，玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)進入風柵急(ji)(ji)冷(leng)，玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)中(zhong)的硫化(hua)鎳(nie)(nie)在379℃發生(sheng)相(xiang)(xiang)變。與(yu)浮(fu)法退火窯不(bu)同的是，鋼化(hua)急(ji)(ji)冷(leng)時(shi)(shi)間(jian)很短，來(lai)不(bu)及轉變成低溫(wen)(wen)態(tai)β-NiS而以高(gao)(gao)溫(wen)(wen)態(tai)硫化(hua)鎳(nie)(nie)α相(xiang)(xiang)被“凍結(jie)”在玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)中(zhong)。快速急(ji)(ji)冷(leng)使玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)得以鋼化(hua)，形成外(wai)壓內張(zhang)(zhang)的應力統一平衡體(ti)(ti)。在已(yi)經鋼化(hua)了的玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)中(zhong)硫化(hua)鎳(nie)(nie)相(xiang)(xiang)變低速持(chi)續地進行著，體(ti)(ti)積不(bu)斷膨脹擴(kuo)張(zhang)(zhang)，對其(qi)周圍玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)的作用(yong)力隨之增大。鋼化(hua)玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)板芯(xin)本身就(jiu)是張(zhang)(zhang)應力層(ceng)，位于張(zhang)(zhang)應力層(ceng)內的硫化(hua)鎳(nie)(nie)發生(sheng)相(xiang)(xiang)變時(shi)(shi)體(ti)(ti)積膨脹也(ye)形成張(zhang)(zhang)應力，這兩種張(zhang)(zhang)應力疊(die)加(jia)在一起，足以引發鋼化(hua)玻(bo)(bo)璃(li)(li)(li)的破裂(lie)即自爆。

進(jin)一(yi)步(bu)：對于(yu)表面壓(ya)應力為(wei)100MPa的(de)(de)鋼(gang)化(hua)(hua)玻璃，其內(nei)部的(de)(de)張(zhang)應力為(wei)45MPa左右。此時張(zhang)應力層中任何直徑大(da)于(yu)0.06mm的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)鎳均(jun)可(ke)引(yin)發(fa)自爆。另外，根據(ju)自爆研究統計結(jie)果分(fen)(fen)析，95%以上的(de)(de)自爆是由粒(li)徑分(fen)(fen)布在0.04mm～0.65mm之間的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)鎳引(yin)發(fa)。根據(ju)材料斷裂力學計算出硫(liu)化(hua)(hua)鎳引(yin)發(fa)自爆的(de)(de)平均(jun)粒(li)徑為(wei)0.2mm.因此，國內(nei)外玻璃行(xing)業一(yi)致認定(ding)硫(liu)化(hua)(hua)鎳是鋼(gang)化(hua)(hua)玻璃自爆的(de)(de)主要原因。

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