钢化玻璃介绍

1、钢化玻璃介绍1、概述：钢化玻璃以其优良性能正越来越多地应用在建筑工程、交通工具、生活起居、 生产科研等不同的领域，改变了城市建筑的风格，也为我们的生活和工作带来了 许多的便利。为保证钢化玻璃的质量，国家颁布了钢化玻璃的质量标准， 并将其 列入强制认证的产品，必须取得 3C证书才准予进入市场。但钢化玻璃自爆问题 始终无法回避。 文档来自于网络搜索2、钢化玻璃自爆诊断2.1自爆及其分类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。自爆按起因不同可分为两种：一是由玻璃中可见缺陷引起的自爆， 例如结 石、

2、砂粒、气泡、夹杂物、缺口、划伤、爆边等；二是由玻璃中硫化镍（NiS）杂质膨胀引起的自爆。文档来自于网络搜索这是两种不同类型的自爆，应明确分类，区别对待，采用不同方法来应对和 处理。前者一般目视可见，检测相对容易，故生产中可控。后者则主要由玻璃中 微小的硫化镍颗粒体积膨胀引发， 无法目测检验，故不可控。在实际运作和处理 上,前者一般可以在安装前剔除，后者因无法检验而继续存在，成为使用中的钢 化玻璃自爆的主要因素。硫化镍类自爆后更换难度大，处理费用高，同时会伴随 较大的质量投诉及经济损失，造成业主的不满甚至更为严重的其他后果。所以， 硫化镍引发的自爆是我们讨论的重点。文档来自于网络搜索2.2钢化玻

3、璃自爆机理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。 文档来自于网络搜索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 1400C1500 C高温熔窑燃烧熔化形成硫化镍。当温度超过1000C时，硫化镍以液滴形式随机分布于熔融

4、玻璃液中。当温度降至 797C时，这些小液滴结晶固化，硫化镍处于高温态的a -NiS晶相（六方晶体）。 当温度继续降至379C时，发生晶相转变成为低温状态的B -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。文档来自于网络搜索当玻璃钢化加热时，玻璃内部板芯温度约620r，所有的硫化镍都处于高温态的a -NiS相。随后，玻璃进入风栅急冷，玻璃中的硫

5、化镍在 379C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B -NiS而以高温态硫化镍a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。文档来自于网络搜索进一步实验表明：对于表面压应力为 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

6、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。文档来自于网络搜索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。 2.3自爆率文档来自于网络搜索国内的自爆率各生产厂家并不一致，从3%-0.3%不等。原行业标准JGJ113-96 版中提到玻璃备料要多出使用量的3%。一般自爆率是按片数为单位计算的，没 有考虑单片玻璃

7、的面积大小和玻璃厚度，所以不够准确，也无法进行更科学的相互比较。为统一测算自爆率，必须确定统一的假设。定出统一的条件：每58吨玻璃含有一个足以引发自爆的硫化镍；每片钢化玻璃的面积平均为1.8平米； 硫化镍均匀分布。则计算出 6mm厚的钢化玻璃计算自爆率为 0.34%0.54%,即 6mn钢化玻璃的自爆率约为3%o5%。这与国内高水平加工企业的实际值基本吻 合。文档来自于网络搜索实际上，国内建筑工程上钢化玻璃自爆率通常都在 8%。3%。之间，所以说钢 化玻璃自爆率平均为5%°。其他组合产品如钢化夹层、钢化中空玻璃（按产品结 构中各层钢化玻璃厚度总和计）的自爆率数值（见表 1）。也可以此

8、为据，反推 给定面积和结构的组合产品平均自爆数量（见表2）。或者由具体自爆片数、单片面积、总数量而计算自爆率（见表 3）。文档来自于网络搜索上述计算表明：钢化玻璃的单片面积越大，自爆可能性越大；玻璃结构越厚， 自爆可能性越大。这也和实际情况吻合。但某些具体情况达到了每 27片就有一 例自爆，各方不能接受，所以必须寻求对策，并找出可靠的解决方法。文档来自于网络搜索2.4钢化玻璃自爆解决方案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

9、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1/21/3.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32MP46MPa玻璃的抗张强度是59MP62MP©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。文档来自于网络搜索美国标准ASTMC104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24MPi52MPa幕墙玻璃标准BG

10、1784侧规定为半钢化应力范 围24<SW69MPa我国今年3月1日实施的新国家标准 GB15763.2-200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。文档来自于网络搜索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

11、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，贝U可有效降低自爆率。文档来自于网络搜索热浸处理(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290C± 10C，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。文档来自于网络搜索热浸难点。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

12、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、NiSI.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 E时的相变速率是250 E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60C，国外引进炉存在30C左右的温

13、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。文档来自于网络搜索新标准将更有效。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。文档来自于网络搜索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