钢化玻璃自爆缺陷

国家标准中没有排除钢化玻璃没有自爆的质量要求！钢化玻璃是有相对比例的自爆率的！
钢化玻璃自爆缺陷
钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。生产工艺
钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂叫做钢化玻璃的自爆，根据行业经验，普通钢化玻璃的自爆率在1~3‰左右。自爆是钢化玻璃固有的特性之一。
产生自爆的原因很多，简单地归纳以下几种：
①玻璃质量缺陷的影响 A．玻璃中有结石、杂质，气泡：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。结石存在于玻璃中，与玻璃体有着不同的膨胀系数。玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。当结石膨胀系数小于玻璃，结石周围的切向应力处于受拉状态。伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。 B．玻璃中含有硫化镍结晶物硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在，直径在0.1—2㎜。外表呈金属状，这些杂夹物是NI3S2，NI7S6和NI—XS，其中X=0—0.07。只有NI1—XS相是造成钢化玻璃自发炸碎的主要原因。已知理论上的NIS在379。C时有一相变过程，从高温状态的a—NIS六方晶系转变为低温状态B—NI三方晶系过程中，伴随出现2.38%的体积膨胀。这一结构在室温时保存下来。如果以后玻璃受热就可能迅速出现a—B态转变。如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的内部，则体积膨胀会引起自发炸裂。如果室温时存在a—NIS，经过数年、数月也会慢慢转变到B态，在这一相变过程中体积缓慢增大未必造成内部破裂。 C．玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷，易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。 ②钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。使钢化制品有自爆的趋向，有的在激冷时就产生“风爆”。如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。 ③钢化程度的影响，实验证明，当钢化程度提高到1级/㎝时自爆数达20—25%。由此可见应力越大钢化程度越高，自爆量也越大。钢化玻璃自爆解决方案 1.降低钢化玻璃的应力值钢化玻璃中应力的分布是钢化玻璃的两个表面为压应力，板芯层处于张应力，在玻璃厚度上应力分布类似抛物线。玻璃厚度的中央是抛物线的顶点，即张应力最大处；两侧接近玻璃两表面处是压应力；零应力面大约位于厚度的1/3处。通过分析钢化急

冷的物理过程，可知钢化玻璃表面张力和内部的最大张应力在数值上有粗略的比例关系，即张应力是压应力的1/2～1/3.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.幕墙玻璃标准BG17841则规定为半钢化应力范围24<δ≤69MPa.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。 2.使玻璃的应力均匀一致钢化玻璃的应力不均，会明显增大自爆率，已经到了不容忽视的程度。应力不均引发的自爆有时表现得非常集中，特别是弯钢化玻璃的某具体批次的自爆率会达到令人震惊的严重程度，且可能连续发生自爆。其原因主要是局部应力不均和张力层在厚度方向的偏移，玻璃原片自身质量也有一定的影响。应力不均会大幅降低玻璃的强度，在一定程度上相当于提高了内部的张应力，从而自爆率提高了。如果能使钢化玻璃的应力均匀分布，则可有效降低自爆率。 3.热浸处理（HST）热浸解释。热浸处理又称均质处理，俗称“引爆”。热浸处理是将钢化玻璃加热到290℃±10℃，并保温一定时间，促使硫化镍在钢化玻璃中快速完成晶相转变，让原本使用后才可能自爆的钢化玻璃人为地提前破碎在工厂的热浸炉中，从而减少安装后使用中的钢化玻璃自爆。该方法一般用热风作为加热的介质，国外称作“HeatSoakTest”，简称HST，直译为热浸处理。热浸难点。从原理上看，热浸处理既不复杂，也无难度。但实际上达到这一工艺指标非常不易。研究显示，玻璃中硫化镍的具体化学结构式有多种，如Ni7S6、NiS、NiS1.01等，不但各种成分的比例不等，而且可能掺杂其他元素。其相变快慢高度依赖于温度的高低。研究表明，280℃时的相变速率是250℃时的100倍，因此必须确保炉内的各块玻璃经历同样的温度制度。否则一方面温度低的玻璃因保温时间不够，硫化镍不能完全相变，减弱了热浸的功效。另一方面，当玻璃温度太高时，甚至会引起硫化镍逆向相变，造成更大的隐患。这两种情况都会导致热浸处理劳而无功甚至适得其反。热浸炉工作时温度的均匀性是如此的重要，而三年前多数国产热浸炉

热浸保温时炉内的温差甚至达到60℃，国外引进炉存在30℃左右的温差也不少见。所以有的钢化玻璃虽经热浸处理，自爆率依然居高不下。新标准将更有效。实际上，热浸工艺和设备也一直在不断地改进中。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。新标准下热浸工艺的效果十分显著，并且有明确的统计性技术指标：热浸后可降到每400吨玻璃一例自爆。另一方面，热浸炉也在不断地改进设计和结构，加热均匀性也得到了明显提高，基本可以满足热浸工艺的要求。例如南玻集团热浸处理的玻璃，自爆率达到了欧洲新标准的技术指标，在12万平米的广州新机场超大工程中表现极为满意。尽管热浸处理不能保证绝对不发生自爆，但确实降低了自爆的发生，实实在在地解决了困扰工程各方的自爆问题。所以热浸是世界上一致认可的彻底解决自爆问题的最有效方法。研究钢化玻璃的自爆，是为了寻求更好的解决方法。比较不同解决方法的效果和可靠性，是为了进一步降低自爆率，减小自爆引起的损失。综合上述分析比较，结合工程玻璃实际情况，提出几点建议仅供参考。

钢化玻璃自爆的原因

钢化玻璃为何会爆裂
专家表示，钢化玻璃在没有外力作用下也会自爆，国家允许的自爆率在2‰到3‰。自爆是钢化玻璃固有的特性之一，产生自爆的原因很多，简单地归纳为以下两种：
（一）玻璃存在质量缺陷。
1、玻璃中有结石、杂质：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。
2、玻璃中含有硫化镍结晶物。硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在，外表呈金属状，如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的内部，则体积膨胀可能会引起自爆。
3、玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷，易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。
（二）钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移。玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称，使钢化玻璃制品有自爆的趋向，有的在激冷时就产生“风爆”。如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。

钢化玻璃自爆的原因及怎样预防自爆？
钢化玻璃的自爆的原因比较复杂，学术界至今没有一个明确的方向解决这个问题，业界一直认为自爆是钢化玻璃的癌症，正因为原因复杂和方向的不明确，导致一些所谓的专家在这方面兴风作浪，但是实际问题并没有解决，部分措施只是降低了钢化玻璃的自爆率

，但是未从根本上解决这个问题。

钢化玻璃为什么会自爆
钢化玻璃之所以会有很高的抗冲击能力，是因为通过钢化炉进行热处理后，在玻璃的表面形成了强大的压应力。这种应力的存在，在一定程度上抵消了来自外部的冲击，因而表现出钢化玻璃的高强度，而且应力越大，钢化玻璃的强度就越高。但这种状况是一种不平衡状态，只要有可能它总想要回到平衡——破碎为碎粒，这就是钢化玻璃的破碎。
可能打破平衡导致钢化玻璃破碎的原因有外部的和内在的。外部原因包括过分的负载、碰撞、不适当的间隙和边部损害等；内在因素则包括：①钢化玻璃边部加工缺陷、尖角、打孔开缺等应力集中区域应力过大，②钢化玻璃内部应力过大，③钢化玻璃内部存在硫化镍杂质。前两种因素是由于钢化玻璃加工过程中工艺控制原因导致的，硫化镍的因素在原片玻璃制作过程产生。
属于内在因素导致的破碎被称之为自爆。自爆对于钢化玻璃是不可完全避免的，也是无先兆的，其发生的机率通常在2～5‰，西方国家较低，而我国则相对较高。
玻璃内部可能包含硫化镍杂质，以小水晶状态存在，在一般情况下，不会造成玻璃破损，但是由于钢化玻璃重新加热，改变了硫化镍杂质的相态，硫化镍的高温α态在玻璃急冷时被冻结，它们再恢复到β态可能需要几年的时间。由于低温β态的硫化镍杂质将产生体积增大，在玻璃内部产生局部的应力集中，这时钢化玻璃自爆将发生。然而，仅仅比较大的杂质会引起自爆，而且仅仅当杂质在拉应力的核心部位时才能发生钢化玻璃自爆。硫化镍可以在生产完成后任何时候发生，最典型的引起钢化玻璃自爆的时间是产品生产完成后的4～5年。

什么是钢化玻璃自爆？
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。

简单的说，镍元素在高温状态下非常的小，但在常温状态下，又会变大。钢化玻璃在加热过程中镍元素会变小，但在急速冷却时并没有来及变回到常温状态时的体型，所以钢化玻璃会自爆。国家规定，钢化玻璃的自爆率为3‰。