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玻璃在钢化炉中钢化后自爆的原因分析
来源:www.landglass.com.cn 发布时间:2013-09-11

      在实际生活中,我们会看到钢化玻璃自爆引发人员受伤的新闻,使安全玻璃变得不安全。下面将系统介绍玻璃在钢化炉中钢化后自爆的原因。
一、钢化玻璃
    原片玻璃经钢化炉钢化后成为安全玻璃。按现行标准,钢化玻璃或夹层玻璃为安全玻璃。
    玻璃的理论强度远大于实际强度。玻璃表面存在很多肉眼看不到的裂纹,深度5μm,宽度只有0.01~0.02μm,称为格里菲思裂纹。在使用过程中、玻璃弯曲变形时,裂纹会不断向截面中面扩展,降低玻璃的强度。
二、钢化玻璃自爆
    钢化玻璃--常规方法是采用物理钢化,在钢化炉中,把玻璃加热到接近软化温度(不低于640℃),然后出炉快速冷却,使玻璃表面产生压应力,从而提高了玻璃强度。
 钢化炉,钢化玻璃
三、钢化玻璃自爆原因有两种:
    1、由玻璃中可见缺陷引起的自爆,例如结石、砂粒、气泡、夹杂物、缺口、划伤、爆边等;通过目视检查,可以进行控制。
    2、由玻璃中硫化镍(NiS)杂质膨胀引起的自爆。自然条件下,硫化镍以稳定的β- NiS三方晶体温状态存在,在钢化高温过程中以不稳定α- NiS六方晶体状态存在(相变温度为379℃) ,在急冷过程中α- NiS不能转变为β- NiS。在日常使用过程中,α- NiS会缓慢转变为β- NiS,并伴随着2~4%体积膨胀,使玻璃局部产生应力集中而自爆。  由于生产工艺的差别,各个玻璃钢化厂制造的钢化玻璃自爆率高低不同,据不完全了解,一般自爆率在3‰左右。目前无法通过检验发现NiS,钢化玻璃由于硫化镍引起的自爆较难控制。
四、自爆碎片形状规律:
    破裂裂纹呈放射状,起始点一般在玻璃中央;
    破裂中心有两小块多边形组成的蝴蝶斑,公共边一般为直线;
   两个蝴蝶斑公共边侧面应有肉眼可见的黑色小颗粒(硫化镍晶体结石)。
五、热浸处理(二次热处理,Heat Soak Test )
    通过热浸处理,既将钢化玻璃浸入290±10℃的溶液中2小时以上,通过加速α- NiS的相变可引爆有潜在自爆可能的玻璃。德国标准DIN18516在90年版中规定的保温时间为8小时,而prEN14179-1:2001(E)标准则将保温时间降到了2小时。
    经热浸处理后钢化玻璃的自爆率可控制在1片/400T~600T,相当于30000~ 45000片6mm厚的玻璃中自爆概率为1片,这种概率应能满足工程应用的需要。
    经热浸处理的钢化玻璃,一般要增加10%以上的加工成本。现行JGJ102第3.4.5条规定钢化玻璃宜经过二次热处理,但实际工程应用中较少采用。六、降低钢化玻璃的表面应力
    国内厂家一般将钢化玻璃表面张力设定在100MPa左右,实际情况可能更高一些。钢化玻璃自身的张应力约为32MPa~46MPa,玻璃的抗张强度是59MPa~62MPa,只要硫化镍膨胀产生的张力在30MPa,则足以引发自爆。若降低其表面应力,相应地会降低钢化玻璃本身自有的张应力,从而有助于减少自爆的发生。
    美国标准ASTMC1048中规定钢化玻璃的表面应力范围为大于69MPa;半钢化(热增强)玻璃为24MPa~52MPa。我国今年3月1日实施的新国家标准GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃第2部分:钢化玻璃》要求其表面应力不应小于90MPa.这比此前老标准中规定的95MPa降低了5MPa,有利于减少自爆。

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