什麼原因引起鋼化玻璃自爆,鋼化玻璃自爆是什麼原因?

2021-06-15 01:45:03 字數 4805 閱讀 4810

1樓:匿名使用者

鋼化玻璃內部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經鋼化處理後,表面層形成壓應力。內部板芯層呈張應力,壓應力和張應力共同構成一個平衡體。

玻璃本身是一種脆性材料,耐壓但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是張應力引發的。

鋼化玻璃中硫化鎳晶體發生相變時,其體積膨脹,處於玻璃板芯張應力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內部產生更大的張應力,當張應力超過玻璃自身所能承受的極限時,就會導致鋼化玻璃自爆。國外研究證明:玻璃主料石英砂或砂岩帶入鎳,燃料及輔料帶入硫,在1400℃~1500℃高溫熔窯燃燒熔化形成硫化鎳。

當溫度超過1000℃時,硫化鎳以液滴形式隨機分佈於熔融玻璃液中。當溫度降至797℃時,這些小液滴結晶固化,硫化鎳處於高溫態的α-nis晶相(六方晶體)。當溫度繼續降至379℃時,發生晶相轉變成為低溫狀態的β-nis(三方晶系),同時伴隨著2.

38%的體積膨脹。這個轉變過程的快慢,既取決於硫化鎳顆粒中不同組成物(包括ni7s6、nis、nis1.01)的百分比含量,還取決於其周圍溫度的高低。

如果硫化鎳相變沒有轉換完全,則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下,這一過程仍然繼續,只是速度很低而已。

當玻璃鋼化加熱時,玻璃內部板芯溫度約620℃,所有的硫化鎳都處於高溫態的α-nis相。隨後,玻璃進入風柵急冷,玻璃中的硫化鎳在379℃發生相變。與浮法退火窯不同的是,鋼化急冷時間很短,來不及轉變成低溫態β-nis而以高溫態硫化鎳α相被「凍結」在玻璃中。

快速急冷使玻璃得以鋼化,形成外壓內張的應力統一平衡體。在已經鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續地進行著,體積不斷膨脹擴張,對其周圍玻璃的作用力隨之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應力層,位於張應力層內的硫化鎳發生相變時體積膨脹也形成張應力,這兩種張應力疊加在一起,足以引發鋼化玻璃的破裂即自爆。

簡單的說,鎳元素在高溫狀態下非常的小,但在常溫狀態下,又會變大。鋼化玻璃在加熱過程中鎳元素會變小,但在急速冷卻時並沒有來及變回到常溫狀態時的體型,所以鋼化玻璃會自爆。國家規定,鋼化玻璃的自爆率為3‰。

2樓:匿名使用者

鋼化玻璃在無直接機械外力作用下發生的自動性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一。

產生自爆的原因很多,簡單地歸納以下幾種:

①玻璃質量缺陷的影響

a.玻璃中有結石、雜質:玻璃中有雜質是鋼化玻璃的薄弱點,也是應力集中處。特別是結石若處在鋼化玻璃的張應力區是導致炸裂的重要因素。

結石存在於玻璃中,與玻璃體有著不同的膨脹係數。玻璃鋼化後結石周圍裂紋區域的應力集中成倍地增加。當結石膨脹係數小於玻璃,結石周圍的切向應力處於受拉狀態。

伴隨結石而存在的裂紋擴充套件極易發生。

b.玻璃中含有硫化鎳結晶物

硫化鎳夾雜物一般以結晶的小球體存在,直徑在0.1—2㎜。外表呈金屬狀,這些雜夾物是ni3s2,ni7s6和ni—xs,其中x=0—0.

07。只有ni1—xs相是造成鋼化玻璃自發炸碎的主要原因。

已知理論上的nis在379。c時有一相變過程,從高溫狀態的a—nis六方晶系轉變為低溫狀態b—ni三方晶系過程中,伴隨出現2.38%的體積膨脹。

這一結構在室溫時儲存下來。如果以後玻璃受熱就可能迅速出現a—b態轉變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應力的內部,則體積膨脹會引起自發炸裂。

如果室溫時存在a—nis,經過數年、數月也會慢慢轉變到b態,在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成內部破裂。

c.玻璃表面因加工過程或操作不當造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷,易造成應力集中或導致鋼化玻璃自爆。

②鋼化玻璃中應力分佈不均勻、偏移

玻璃在加熱或冷卻時沿玻璃厚度方向產生的溫度梯度不均勻、不對稱。使鋼化製品有自爆的趨向,有的在激冷時就產生「風爆」。如果張應力區偏移到製品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。

③鋼化程度的影響,實驗證明,當鋼化程度提高到1級/㎝時自爆數達20—25%。由此可見應力越大鋼化程度越高,自爆量也越大。

3樓:三號床鋪的四哥

鋼化玻璃自爆因素則包括:

①鋼化玻璃邊部加工缺陷、尖角、打孔開缺等應力集中區域應力過大,②鋼化玻璃內部應力過大,

③鋼化玻璃內部存在硫化鎳雜質。前兩種因素是由於鋼化玻璃加工過程中工藝控制原因導致的,硫化鎳的因素在原片玻璃製作過程產生。

鋼化玻璃 (tempered glass/reinforced glass) 屬於安全玻璃。鋼化玻璃其實是一種預應力玻璃,為提高玻璃的強度,通常使用化學或物理的方法,在玻璃表面形成壓應力,玻璃承受外力時首先抵消表層應力,從而提高了承載能力,增強玻璃自身抗風壓性,寒暑性,衝擊性等。注意與玻璃鋼區別開來。

4樓:匿名使用者

會的!原因很多,玻璃有雜質、鋼化的時候溫度控制不好、安裝後兩面溫差過大等等都可能出現自爆!國家允許的自爆率為千分之三

鋼化玻璃自爆是什麼原因?

5樓:老衛寶寶昕昕

一、鋼化玻璃自爆及其分類 1、鋼化玻璃自爆分類 鋼化玻璃誕生開始,就伴隨著自爆問 。鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無外部直接作用的情況下而自動發生破碎的現象。在鋼化加工、貯存、運輸、安裝、使用等過程中均可發生鋼化玻璃自爆。

自爆按起因不同可分為 兩種: 一是由玻璃中可見缺陷引起的自爆,例如結石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、 劃傷、爆邊等; 二是由玻璃中硫化鎳(nis)雜質和異質相顆粒引起鋼化玻璃自爆。 2、不可控鋼化玻璃自爆的特點 鋼化玻璃原因不清自爆的問題,責任難明。

自爆時間沒有確定性,可能是剛出爐,也可能是出廠後1~2 月,也有出廠 1~2 年才自爆的,引起鋼化玻璃較多自爆的時間可能是產品生產完成後的4~5 年。據不完全瞭解,大部份廠家產品的概率是3‰左右的自爆率;個別廠家產品的概率可能還要高。鋼化玻璃自爆的根本原因是因為玻璃中含有硫化鎳及異質相顆粒雜質,雜質是如何混入的?

現還未根本查清,玻璃中是如何混入鎳的,最大可能的**是裝置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。對於燒油的熔窯,曾報道在小爐中發現富鎳的凝結物。硫毫無疑問**於配合料中及燃料中的含硫成份。

當溫度超過 1000℃時,硫化鎳以液滴形式存在於熔融玻璃中,這些小液滴的固化溫度為797℃。1克硫化鎳就能生成約1000 個直徑為0.15mm 的小結石。

硫化鎳可以在生產完成後任何時候發生,故現在還不能完全杜絕,至今無有效地防止辦法稱為 「玻璃幕牆的癌症」。 「玻璃幕牆的癌症」出自著名建築師福斯特之口:那年,由斯特事務所設計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部玻璃。大倫敦市議會發言人說,根據初步調查,問題出在玻璃含有鎳硫化物上,也就是說,在建造過程中玻璃被鎳元素汙染,鎳和玻璃中的硫化物進行化學反應,造成破裂。硫化鎳類自爆後更換難度大,處理費用高,同時會伴隨較大的質量投訴及經濟損失,造成業主的不滿甚至更為嚴重的其他後果。

稱之為「玻璃幕牆的癌症」。

二、化玻璃自爆率及自爆原因 1、自爆率 國內的自爆率各生產廠家並不一致,從3%~0.3%不等。一般自爆率是按片數為單位計算的,沒有考慮單片玻璃的面積大小和玻璃厚度,所以不夠準確,也無法進行更科學的相互比較。

為統一測算自爆率,必須確定統一的假設。定出統一的條件:每5~8 噸玻璃含有一個足以引發自爆的硫化鎳;每片鋼化玻璃的面積平均為1.

8mm;硫化鎳均勻分佈。則計算出6mm 厚的鋼化玻璃計算自爆率為0.64%~0.

54%,即6mm 鋼化玻璃的自爆率約為3‰~5‰。這與國內高水平加工企業的實際值基本吻合。即使完全按標準生產,也不能徹底避免鋼化玻璃自爆。

大型建築物輕易就會用上幾百噸玻璃,這意味著玻璃中硫化鎳和異質相雜質存在的率很大,所以鋼化玻璃雖經熱浸處理,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)及異質相顆粒 鋼化玻璃不可控自爆的**不僅是傳統認識中的nis 微粒,還有許多其它異質相顆粒。玻璃中的裂紋萌發和擴充套件主要是由於在顆粒附近處產生的殘餘應力所致的。

這類應力可分為兩類,一類是相變膨脹過程中的相變應力,另一類是由熱膨脹係數不匹配產生的殘餘應力。硫化鎳(nis)及異質相顆粒。玻璃內部包含硫化鎳雜質,以小水晶狀態存在,在一般情況下,不會造成玻璃破損,但是由於鋼化玻璃重新加熱,改變了硫化鎳雜質的相態,硫化鎳的高溫 α態在玻璃急冷時被凍結,他們在恢復到 β態可能需要年的時間,由於低溫β態的硫化鎳雜質將產生體積增大,在玻璃內部產生區域性的應力集中,這時鋼化玻璃自爆將發生。

然而,僅僅比較大的雜質將引起自爆,而且僅僅當雜質在拉應力的核心部位時才能發生鋼化玻璃自爆。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℃, 玻璃在鋼化爐內加熱時,因加熱溫度遠高於相變溫度,nis 全部轉變為α相。

然而在隨後的淬冷過程中,α-nis 來不及轉變為 β-nis,從而被凍結在鋼化玻璃中。在室溫環境下,α-nis 是不穩定的,有逐漸轉變為β-nis 的趨勢。 這種轉變伴隨著約 2~4%的體積膨脹,使玻璃承受巨大的相變張應力,從而致自爆。

從自爆後玻璃碎片中提取的nis 結石的掃描電鏡**中可看到,其表面起伏不平、非常粗糙。異質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**中看到,一個球形微小顆粒引起的首次開裂痕跡與二次碎裂的邊界區。 3、如何鑑別鋼化玻璃的自爆 首先看起爆點 (鋼化玻璃裂紋呈放射狀,均有起始點)是否在玻璃中間,如在玻璃邊緣,一般是因為玻璃未經過倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷,造成應力集中,裂紋逐漸發展造成的;如起爆點在玻璃中部,看起爆點是否有兩小塊多邊形組成的類似兩片蝴蝶翅膀似的圖案(蝴蝶斑),如有仔細觀察兩小塊多邊形公用邊(蝴蝶的軀幹部分)應有肉眼可見的黑色小顆粒(硫化鎳結石),則可判斷是自爆的;否則就應是外力破壞的。

玻璃自爆典型特徵是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射狀分佈,放射中心有二塊形似蝴蝶翅膀的玻璃塊,俗稱「蝴蝶斑」。nis 結石位於二塊"蝴蝶斑"的介面上。

4、鋼化玻璃自爆機理理論** 徑向應力r≥a 切向應力r≥a 顆粒與玻璃之間介面的應力對於異質顆粒在玻璃基體中,降溫過程溫是負的,所以顆粒周邊的徑向應力是壓力,切向應力是拉力。玻璃中間層球形單質矽顆粒的掃描電鏡影象和邊緣擠壓形貌,顆粒周邊的徑向應力是壓力,切向應力是拉力,所以切向應力是裂紋啟始的根源。

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