浅谈建筑钢结构的耐急冷急热性

浅谈建筑钢结构的耐急冷急热性

德国苯水处理工艺后的玻璃。其特点是在玻璃表面形成压应力层,机械强度和耐热冲击强度得到提高,并具有特殊的碎片状态。但钢化玻璃自爆问题始终无法回避。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、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。对这两种不同类型应明确分类,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,被称为“玻璃癌症”。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。硫化镍的来源:浮法生产线的安装过程中,熔窑内镍化合物的洁净度目前没有受到更多在建浮法玻璃生产企业的关注,其中主要有熔窑内钢结构焊接过后遗留下的焊头、焊渣。理性的讲,一个接缝在焊接时会产生上百个甚至上万个小的镍化合物也是很正常的,其实这也是直接影响整个窑炉产出浮法玻璃含镍量。表面看似一片完好的钢化玻璃也许就因为含有一个大于60μm的硫化镍而埋下隐患。硫化镍是一种晶体,存在高温相和低温相,相变温度为379℃。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),同时伴随体积膨胀2%~4%,且表面粗糙。如果这些杂质是在钢化玻璃张应力区内,则体积膨胀就可能引起自发炸裂。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。玻璃在钢化炉内加热时,因为加热温度高于相变温度,硫化镍全部转化为高温相。在随后的淬冷过程中,高温相来不及转变为低温相,从而被冻结在钢化玻璃中。在室温环境下,高温相是不稳定的,有逐渐转变为低温相的趋势。这种转变伴随着约2%~4%的体积膨胀,使玻璃承受巨大的相变张应力,从而导致自爆。为了减少由硫化镍微粒引起的自爆,可以对钢化玻璃进行均质处理。国内外的很多钢化玻璃厂家都采用了均质处理工艺来预防自爆,但实际应用效果表明,进行均质处理后的钢化玻璃,在服役过程中仍然会发生自爆现象。由于钢化玻璃自爆问题的原因不清、责任不明,特介绍以下内容供大家参考:1.钢化玻璃的自爆时间没有确定性,可能是刚出炉,也可能是出厂后1~2月,也有出厂1~2年才自爆的,2年后自爆的几率就较小了。2.钢化玻璃自爆的根本原因是因为玻璃中含有硫化镍杂质。杂质是如何混入的现还未根本查清,故现在还不能完全杜绝。3.鉴别钢化玻璃的自爆,首先看起爆点(钢化玻璃裂纹呈放射状,均有起始点)是否在玻璃中间。如在玻璃边缘,一般是因为玻璃未经过倒角磨边处理或玻璃边缘有损伤,造成应力集中,裂纹逐渐发展造成的;如起爆点在玻璃中部,看起爆点是否有两小块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀似的图案(蝴蝶斑),如果有,那么仔细观察两小块多边形公用边(蝴蝶的躯干部分)就应有肉眼可见的黑色小颗粒(硫化镍结石),则可判断是自爆的,否则就应是外力破坏的。4.如何减少钢化玻璃的破损:a.优先选用大厂出厂的原片玻璃,他们选材、工艺控制较严,混入杂质的几率较小。b.应对钢化玻璃边缘进行倒角磨边处理,减小应力集中。c.做好玻璃的成品保护,防止蹦边、掉角,对蹦边、掉角不大的用抛光机磨成圆弧面,减小应力集中。d.采购时要求玻璃厂进行钢化后的均质处理(引爆处理,一般小厂没有均质炉,或者有也出于成本考虑不用),并与其约定自爆率,以备日后索赔。e.型材设计时充分考虑玻璃的热胀冷缩和层间位移变形,留够变形空间,施工时注意玻璃下部的垫块的厚度和硬度以及玻璃与框周边的间隙。钢化玻璃中硫化镍引起自爆的原因主要取决于环境温度引起张应力的相变,为了降低和