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钢化玻璃自爆机理

返回列表 来源:发布日期:2017-09-27 14:28 | 关注:5

钢化玻璃内部的硫化镍膨胀是导致钢化玻璃自爆的主要原因。玻璃经钢化处理后,表面层形成压应力。内部板芯层呈张应力,压应力和张应力共同构成一个平衡体。

玻璃本身是一种脆性材料,耐压但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是张应力引发的。钢化玻璃中硫化镍晶体发生相变时,其体积膨胀,处于玻璃板芯张应力层的硫化镍膨胀使钢化玻璃内部产生更大的张应力,当张应力超过玻璃自身所能承受的极限时,就会导致钢化玻璃自爆。

国外研究证明:玻璃主料石英砂或砂岩带入镍,燃料及辅料带入硫,在1400℃~1500℃高温熔窑燃烧熔化形成硫化镍。

当温度超过1000℃时,硫化镍以液滴形式随机分布于熔融玻璃液中。当温度降至797℃时,这些小液滴结晶固化,硫化镍处于高温态的α-nis晶相(六方晶体)。当温度继续降至379℃时,发生晶相转变成为低温状态的β-nis(三方晶系),同时伴随着2.38%的体积膨胀。这个转变过程的快慢,既取决于硫化镍颗粒中不同组成物(包括ni7s6、nis、nis1.01)的百分比含量,还取决于其周围温度的高低。

如果硫化镍相变没有转换完全,则即使在自然存放及正常使用的温度条件下,这一过程仍然继续,只是速度很低而已。

当玻璃钢化加热时,玻璃内部板芯温度约620℃,所有的硫化镍都处于高温态的α-nis相。随后,玻璃进入风栅急冷,玻璃中的硫化镍在379℃发生相变。与浮法退火窑不同的是,钢化急冷时间很短,来不及转变成低温态β-nis而以高温态硫化镍α相被“冻结”在玻璃中。快速急冷使玻璃得以钢化,形成外压内张的应力统一平衡体。

在已经钢化了的玻璃中硫化镍相变低速持续地进行着,体积不断膨胀扩张,对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃板芯本身就是张应力层,位于张应力层内的硫化镍发生相变时体积膨胀也形成张应力,这两种张应力叠加在一起,足以引发钢化玻璃的破裂即自爆。

进一步实验表明:对于表面压应力100mpa的钢化玻璃,其内部的张应力为45mpa左右。此时张应力层中任何直径大于0.06mm的硫化镍均可引发自爆。另外,根据自爆研究统计结果分析,95%以上的自爆是由粒径分布在0.04mm~0.65mm之间的硫化镍引发。根据材料断裂力学计算出硫化镍引发自爆的平均粒径为0.2mm.因此,国内外玻璃加工行业一致认定硫化镍是钢化玻璃自爆的主要原因。钢化玻璃自爆还有一些其他因素:玻璃开槽及钻孔的不合理、玻璃原片质量较差、厚度不均如压花玻璃、应力分布不均例如弯钢化玻璃及区域钢化玻璃等。

中国建筑装饰协会幕墙工程委员会受建设部委托,对北京、上海、天津、重庆、西安、武汉、深圳、哈尔滨、厦门、温州10个城市进行了既有幕墙安全状况调查,调查样本的选取是在10个城市自检自查基础上,由城市建设行政主管部门推荐提供的120项既有建筑幕墙项目,在本次调查中,幕墙玻璃破损437块。全玻幕墙此次调查有17项,其中10项发现大玻璃碎裂,共计68块,玻璃肋断裂3块,还发现很多玻璃幕墙无肋玻璃。中空玻璃漏气180块,镀膜玻璃脱膜现象个别城市也比较多。调查中发现了9项有重要隐患的幕墙工程,占调查项目总数的9.38%.如果去掉钢化玻璃自爆破裂,比例下降到2.3%。幕墙门窗采用钢化玻璃致使玻璃幕墙和门窗的玻璃破裂事故居高不下,改变这种状况已迫在眉捷。

本文根据国内、外幕墙和门窗的玻璃破裂事故的分析,建议幕墙及门窗应采用防飞散玻璃。钢化玻璃自爆及其分类1、钢化玻璃自爆分类从钢化玻璃诞生开始,就伴随着自爆问题。钢化玻璃自爆可以表述为钢化玻璃在无外部直接作用的情况下而自动发生破碎的现象。在钢化加工、贮存、运输、安装、使用等过程中均可发生钢化玻璃自爆。


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