什么原因引起鋼化玻璃自爆?

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一、鋼化玻璃自爆及其分類(lèi) 1、鋼化玻璃自爆分類(lèi) 鋼化玻璃誕生開(kāi)始，就伴隨著自爆問(wèn) 。鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無(wú)外部直接作用的情況下而自動(dòng)發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運(yùn)輸、安裝、使用等過(guò)程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為 兩種： 一是由玻璃中可見(jiàn)缺陷引起的自爆，例如結(jié)石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、 劃傷、爆邊等； 二是由玻璃中硫化鎳（NIS）雜質(zhì)和異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。 2、不可控鋼化玻璃自爆的特點(diǎn) 鋼化玻璃原因不清自爆的問(wèn)題，責(zé)任難明。自爆時(shí)間沒(méi)有確定性，可能是剛出爐，也可能是出廠(chǎng)后1～2 月，也有出廠(chǎng) 1～2 年才自爆的，引起鋼化玻璃較多自爆的時(shí)間可能是產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的4～5 年。據(jù)不完全了解，大部份廠(chǎng)家產(chǎn)品的概率是３‰左右的自爆率；個(gè)別廠(chǎng)家產(chǎn)品的概率可能還要高。鋼化玻璃自爆的根本原因是因?yàn)椴Ａе泻�有硫化鎳及異質(zhì)相顆粒雜質(zhì)，雜質(zhì)是如何混入的？現(xiàn)還未根本查清，玻璃中是如何混入鎳的，最大可能的來(lái)源是設(shè)備上使用的各種含鎳合金部件及窯爐上使用的各種耐熱合金。對(duì)于燒油的熔窯，曾報(bào)道在小爐中發(fā)現(xiàn)富鎳的凝結(jié)物。硫毫無(wú)疑問(wèn)來(lái)源于配合料中及燃料中的含硫成份。當(dāng)溫度超過(guò) 1000℃時(shí)，硫化鎳以液滴形式存在于熔融玻璃中，這些小液滴的固化溫度為797℃。1克硫化鎳就能生成約1000 個(gè)直徑為0.15mm 的小結(jié)石。硫化鎳可以在生產(chǎn)完成后任何時(shí)候發(fā)生，故現(xiàn)在還不能完全杜絕，至今無(wú)有效地防止辦法稱(chēng)為 “玻璃幕墻的癌癥”。 “玻璃幕墻的癌癥”出自著名建筑師福斯特之口：那年，由斯特事務(wù)所設(shè)計(jì)的倫敦市政廳塊從地板到天花板高度的玻璃破裂。這座市政廳靠近倫敦塔橋，全部用玻璃做覆面，承包商不得不著手檢查所有的內(nèi)部玻璃。大倫敦市議會(huì)發(fā)言人說(shuō)，根據(jù)初步調(diào)查，問(wèn)題出在玻璃含有鎳硫化物上，也就是說(shuō)，在建造過(guò)程中玻璃被鎳元素污染，鎳和玻璃中的硫化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，造成破裂。硫化鎳類(lèi)自爆后更換難度大，處理費(fèi)用高，同時(shí)會(huì)伴隨較大的質(zhì)量投訴及經(jīng)濟(jì)損失，造成業(yè)主的不滿(mǎn)甚至更為嚴(yán)重的其他后果。稱(chēng)之為“玻璃幕墻的癌癥”。 二、化玻璃自爆率及自爆原因 １、自爆率 國(guó)內(nèi)的自爆率各生產(chǎn)廠(chǎng)家并不一致，從3%～0.3%不等。一般自爆率是按片數(shù)為單位計(jì)算的，沒(méi)有考慮單片玻璃的面積大小和玻璃厚度，所以不夠準(zhǔn)確，也無(wú)法進(jìn)行更科學(xué)的相互比較。為統(tǒng)一測(cè)算自爆率，必須確定統(tǒng)一的假設(shè)。定出統(tǒng)一的條件：每5～8 噸玻璃含有一個(gè)足以引發(fā)自爆的硫化鎳；每片鋼化玻璃的面積平均為1.8mm；硫化鎳均勻分布。則計(jì)算出6mm 厚的鋼化玻璃計(jì)算自爆率為0.64%～0.54%，即6mm 鋼化玻璃的自爆率約為3‰～5‰。這與國(guó)內(nèi)高水平加工企業(yè)的實(shí)際值基本吻合。即使完全按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，也不能徹底避免鋼化玻璃自爆。大型建筑物輕易就會(huì)用上幾百?lài)嵅Ａ�，這意味著玻璃中硫化鎳和異質(zhì)相雜質(zhì)存在的率很大，所以鋼化玻璃雖經(jīng)熱浸處理，自爆依然不可避免。 2、鋼化玻璃不可控自爆的原因－硫化鎳（NiS）及異質(zhì)相顆粒 鋼化玻璃不可控自爆的來(lái)源不僅是傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中的nis 微粒，還有許多其它異質(zhì)相顆粒。玻璃中的裂紋萌發(fā)和擴(kuò)展主要是由于在顆粒附近處產(chǎn)生的殘余應(yīng)力所致的。這類(lèi)應(yīng)力可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是相變膨脹過(guò)程中的相變應(yīng)力，另一類(lèi)是由熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。硫化鎳（nis）及異質(zhì)相顆粒。玻璃內(nèi)部包含硫化鎳雜質(zhì)，以小水晶狀態(tài)存在，在一般情況下，不會(huì)造成玻璃破損，但是由于鋼化玻璃重新加熱，改變了硫化鎳雜質(zhì)的相態(tài)，硫化鎳的高溫 α態(tài)在玻璃急冷時(shí)被凍結(jié)，他們?cè)诨謴?fù)到 β態(tài)可能需要年的時(shí)間，由于低溫β態(tài)的硫化鎳雜質(zhì)將產(chǎn)生體積增大，在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中，這時(shí)鋼化玻璃自爆將發(fā)生。然而，僅僅比較大的雜質(zhì)將引起自爆，而且僅僅當(dāng)雜質(zhì)在拉應(yīng)力的核心部位時(shí)才能發(fā)生鋼化玻璃自爆。nis 是一種晶體，存在二種晶相：高溫相α－nis 和低溫相β－nis，相變溫度為379℃， 玻璃在鋼化爐內(nèi)加熱時(shí)，因加熱溫度遠(yuǎn)高于相變溫度，nis 全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣料�。然而在隨后的淬冷過(guò)程中，α－nis 來(lái)不及轉(zhuǎn)變?yōu)?β－nis，從而被凍結(jié)在鋼化玻璃中。在室溫環(huán)境下，α－nis 是不穩(wěn)定的，有逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣拢璶is 的趨勢(shì)。 這種轉(zhuǎn)變伴隨著約 2～4％的體積膨脹，使玻璃承受巨大的相變張應(yīng)力，從而致自爆。從自爆后玻璃碎片中提取的nis 結(jié)石的掃描電鏡照片中可看到，其表面起伏不平、非常粗糙。異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆，可以破裂源處玻璃碎片的橫截面照片中看到，一個(gè)球形微小顆粒引起的首次開(kāi)裂痕跡與二次碎裂的邊界區(qū)。 3、如何鑒別鋼化玻璃的自爆 首先看起爆點(diǎn) （鋼化玻璃裂紋呈放射狀，均有起始點(diǎn)）是否在玻璃中間，如在玻璃邊緣，一般是因?yàn)椴Ａ�未�?jīng)過(guò)倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷，造成應(yīng)力集中，裂紋逐漸發(fā)展造成的；如起爆點(diǎn)在玻璃中部，看起爆點(diǎn)是否有兩小塊多邊形組成的類(lèi)似兩片蝴蝶翅膀似的圖案（蝴蝶斑），如有仔細(xì)觀(guān)察兩小塊多邊形公用邊（蝴蝶的軀干部分）應(yīng)有肉眼可見(jiàn)的黑色小顆粒（硫化鎳結(jié)石），則可判斷是自爆的；否則就應(yīng)是外力破壞的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射狀分布，放射中心有二塊形似蝴蝶翅膀的玻璃塊，俗稱(chēng)“蝴蝶斑”。nis 結(jié)石位于二塊"蝴蝶斑"的界面上。 4、鋼化玻璃自爆機(jī)理理論探討 徑向應(yīng)力r≥a 切向應(yīng)力r≥a 顆粒與玻璃之間界面的應(yīng)力對(duì)于異質(zhì)顆粒在玻璃基體中，降溫過(guò)程溫是負(fù)的，所以顆粒周邊的徑向應(yīng)力是壓力，切向應(yīng)力是拉力。玻璃中間層球形單質(zhì)硅顆粒的掃描電鏡圖像和邊緣擠壓形貌，顆粒周邊的徑向應(yīng)力是壓力，切向應(yīng)力是拉力，所以切向應(yīng)力是裂紋啟始的根源。

回答者：z193mgv3952016-04-15 00:00