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 鋼化玻璃自曝原因有哪些？鋼化玻璃缺陷檢測(cè)—光彈掃描法
發(fā)布時(shí)間：2017-03-21 14:22 來(lái)源：未知 點(diǎn)擊數(shù)量：
鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無(wú)外部直接作用的情況下而自動(dòng)發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運(yùn)輸、安裝、使用等過(guò)程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。
自爆按起因可分為兩種 二是由玻璃中硫化鎳（NiS）雜質(zhì)膨脹引起的自爆。 這是兩種不同類型的自爆，應(yīng)明確分類，區(qū)別對(duì)待，采用不同方法檢測(cè)處理。前者一般目視可見(jiàn)，檢測(cè)相對(duì)容易，故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無(wú)法目測(cè)檢驗(yàn)，故不可控。
在實(shí)際運(yùn)作和處理上，前者一般可以在安裝前剔除，后者因無(wú)法檢驗(yàn)而繼續(xù)存在，成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。硫化鎳類自爆后更換難度大，處理費(fèi)用高，同時(shí)會(huì)伴隨較大的質(zhì)量投訴及經(jīng)濟(jì)損失，造成業(yè)主的不滿甚至更為嚴(yán)重的其他后果。所以，硫化鎳引發(fā)的自爆是我們討論的重點(diǎn)。 鋼化玻璃自爆的主要原因：硫化鎳膨脹 玻璃經(jīng)鋼化處理后，表面層形成壓應(yīng)力。內(nèi)部板芯層呈張應(yīng)力，壓應(yīng)力和張應(yīng)力共同構(gòu)成一個(gè)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(yīng)力引發(fā)的。鋼化玻璃中硫化鎳晶體發(fā)生相變時(shí)，其體積膨脹，處于玻璃板芯張應(yīng)力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內(nèi)部產(chǎn)生更大的張應(yīng)力，當(dāng)張應(yīng)力超過(guò)玻璃自身所能承受的極限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致鋼化玻璃自爆。 硫化鎳為什么會(huì)引起玻璃自曝？ 玻璃主料石英砂或砂巖帶入鎳，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(dāng)溫度超過(guò)1000℃時(shí)，硫化鎳以液滴形式隨機(jī)分布于熔融玻璃液中。當(dāng)溫度降至797℃時(shí)，這些小液滴結(jié)晶固化，硫化鎳處于高溫態(tài)的α-NiS晶相（六方晶體）。當(dāng)溫度繼續(xù)降至379℃時(shí)，發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài)的β-NiS（三方晶系），同時(shí)伴隨著2.38%的體積膨脹。這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程的快慢，既取決于硫化鎳顆粒中不同組成物（包括Ni7S6、NiS、NiS1.01）的百分比含量，還取決于其周圍溫度的高低。 如果硫化鎳相變沒(méi)有轉(zhuǎn)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(guò)程仍然繼續(xù)，只是速度很低而已。當(dāng)玻璃鋼化加熱時(shí)，玻璃內(nèi)部板芯溫度約620℃，所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的α-NiS相。隨后，玻璃進(jìn)入風(fēng)柵急冷，玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是，鋼化急冷時(shí)間很短，來(lái)不及轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結(jié)”在玻璃中�？焖偌崩涫共ＡУ靡凿摶�，形成外壓內(nèi)張的應(yīng)力統(tǒng)一平衡體。 在已經(jīng)鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續(xù)地進(jìn)行著，體積不斷膨脹擴(kuò)張，對(duì)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(yīng)力層，位于張應(yīng)力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時(shí)體積膨脹也形成張應(yīng)力，這兩種張應(yīng)力疊加在一起，引發(fā)鋼化玻璃的破裂即自爆。對(duì)于表面壓應(yīng)力100MPa的鋼化玻璃，其內(nèi)部的張應(yīng)力為45MPa左右。此時(shí)張應(yīng)力層中任何直徑大于0.06mm的硫化鎳均可引發(fā)自爆。根據(jù)自爆研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，95%以上的自爆是由粒徑分布在0.04mm～0.65mm之間的硫化鎳引發(fā)。根據(jù)材料斷裂力學(xué)計(jì)算出硫化鎳引發(fā)自爆的平均粒徑為0.2mm.因此，國(guó)內(nèi)外玻璃加工行業(yè)一致認(rèn)定硫化鎳是鋼化玻璃自爆的主要原因。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：玻璃缺陷檢測(cè)方法——光彈掃描法 對(duì)于玻璃缺陷的檢測(cè)方法，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《玻璃缺陷檢測(cè)方法—光彈掃描法》（GB/T30020--2013），規(guī)范了鋼化玻璃自爆風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)的操作流程、檢測(cè)設(shè)備及參數(shù)、圖像處理與分析等。該方法不僅可以用于建筑幕墻的自爆風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)和預(yù)測(cè)，也可以用于鋼化玻璃生產(chǎn)質(zhì)量的檢測(cè)和幕墻玻璃安裝之前的可靠性檢測(cè)。
光彈掃描法是中國(guó)檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)（中檢集團(tuán)、CCIC）包亦望教授和他帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)，并參與起草制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《玻璃缺陷檢測(cè)方法—光彈掃描法》（GB/T30020--2013） 本文部分內(nèi)容參考了包亦望、劉小根編著的《玻璃幕墻安全評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)》，特此致謝。
光彈掃描法檢測(cè)鋼化玻璃自爆風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的工作原理 玻璃是一種典型的光彈性材料，可通過(guò)光彈設(shè)備檢測(cè)到玻璃內(nèi)部應(yīng)力的存在。鋼化玻璃自爆源附近有應(yīng)力集中，且這種應(yīng)力具備光彈效應(yīng)�；蛘哒f(shuō)，自爆是由于應(yīng)力集中所引起。因此，通過(guò)光彈設(shè)備就能夠發(fā)現(xiàn)自爆源附近因應(yīng)力集中導(dǎo)致的應(yīng)力光斑。從而為檢測(cè)自爆源提供了一種間接手段。 光彈掃描法的兩種方式：透射式檢測(cè)、反射式檢測(cè) 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《玻璃缺陷檢測(cè)方法—光彈掃描法》（GB/T30020--2013），用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)鋼化玻璃的光彈掃描法，分為兩種方式：透射式檢測(cè)、反射式檢測(cè)。 安德信幕墻在全國(guó)各地承接了100多個(gè)既有幕墻檢測(cè)鑒定與維修維護(hù)項(xiàng)目。在檢測(cè)鋼化玻璃自爆風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用光彈掃描法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，根據(jù)工作環(huán)境的不同（詳見(jiàn)下面敘述），分別采用透射式檢測(cè)或者反射式檢測(cè)。
透射式檢測(cè)的適用范圍與操作要點(diǎn) 適用范圍：對(duì)于多層玻璃，比如夾膠玻璃或鍍膜玻璃組成的中空玻璃幕墻，宜采用透射式掃描檢測(cè)。 操作要點(diǎn)： （1）將透射式光彈儀的平面偏振光源和檢偏器分別置于玻璃的前后面，位置應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。 （2）采用里外同時(shí)人工移動(dòng)，或者采用里外同步移動(dòng)的機(jī)器人控制。掃描方向可以水平移動(dòng)，也可以垂直移動(dòng)。 （3）打開(kāi)電源偏振光通過(guò)玻璃后到達(dá)檢偏器。檢偏器所應(yīng)看到的光斑由工業(yè)相機(jī)記錄并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。如果沒(méi)有出現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別而報(bào)警的現(xiàn)象，則移動(dòng)檢偏器到旁邊相鄰位置。 （4）這樣逐步掃描直到出現(xiàn)計(jì)算機(jī)報(bào)警蜂鳴聲。配合直觀視圖分析，對(duì)光斑點(diǎn)采用顯微鏡或者放大鏡進(jìn)行局部檢測(cè)。 安德信幕墻經(jīng)驗(yàn)分享：由于透射比反射的效果更好，也較少有變形和光畸變，因此只要條件允許，盡量使用透射檢測(cè)。
反射式檢測(cè)的適用范圍與操作要點(diǎn) 適用范圍：被檢測(cè)玻璃背面是黑的或者暗的，例如晚上沒(méi)有燈，無(wú)論室內(nèi)還是室外都可以實(shí)現(xiàn)反射式掃描。 操作要點(diǎn)： （1）白天操作時(shí)通常將被測(cè)幕墻玻璃的背后蓋上深色的遮光布或板，將反射式儀器 置于玻璃的操作面。 （2）打開(kāi)電源后偏振光通過(guò)玻璃后反射到檢偏器。檢偏器所應(yīng)看到的光斑由工業(yè)相機(jī)記錄并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。如果沒(méi)有出現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別而報(bào)警，或者肉眼觀測(cè)到的可疑缺陷，則移動(dòng)檢偏器到旁邊相鄰位置。 (3)這樣逐步重復(fù)該過(guò)程，對(duì)光斑點(diǎn)在玻璃上的位置用粉筆或者彩筆做出標(biāo)記確定，并標(biāo)號(hào)。然后采用顯微鏡或者放大鏡進(jìn)行局部檢測(cè)。確定缺陷的種類及大小。 安德信幕墻經(jīng)驗(yàn)分享：反射式最大優(yōu)點(diǎn)是只需要在玻璃的一面操作，簡(jiǎn)單方便容易操作，而且在很多復(fù)雜場(chǎng)合也能使用。 |
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