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 鋼化玻璃自曝原因有哪些？鋼化玻璃缺陷檢測—光彈掃描法
發(fā)布時間：2017-03-21 14:22 來源：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外部直接作用的情況下而自動發(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)別對待，采用不同方法檢測處理。前者一般目視可見，檢測相對容易，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)，無法目測檢驗，故不可控。
在實際運(yùn)作和處理上，前者一般可以在安裝前剔除，后者因無法檢驗而繼續(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，同時會伴隨較大的質(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，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)力超過玻璃自身所能承受的極限時，就會導(dǎo)致鋼化玻璃自爆。 硫化鎳為什么會引起玻璃自曝？ 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1000℃時，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，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，發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài)的β-NiS（三方晶系），同時伴隨著2.38%的體積膨脹。這個轉(zhuǎn)變過程的快慢，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，這一過程仍然繼續(xù)，只是速度很低而已。當(dāng)玻璃鋼化加熱時，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，鋼化急冷時間很短，來不及轉(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。快速急冷使玻璃得以鋼化，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)計算出硫化鎳引發(fā)自爆的平均粒徑為0.2mm.因此，國內(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。
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：玻璃缺陷檢測方法——光彈掃描法 對于玻璃缺陷的檢測方法，國家標(biāo)準(zhǔn)《玻璃缺陷檢測方法—光彈掃描法》（GB/T30020--2013），規(guī)范了鋼化玻璃自爆風(fēng)險檢測的操作流程、檢測設(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)險檢測和預(yù)測，也可以用于鋼化玻璃生產(chǎn)質(zhì)量的檢測和幕墻玻璃安裝之前的可靠性檢測。
光彈掃描法是中國檢驗認(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)隊研發(fā)，并參與起草制定了國家標(biāo)準(zhǔn)《玻璃缺陷檢測方法—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《玻璃幕墻安全評估與風(fēng)險檢測》，特此致謝。
光彈掃描法檢測鋼化玻璃自爆風(fēng)險技術(shù)的工作原理 玻璃是一種典型的光彈性材料，可通過光彈設(shè)備檢測到玻璃內(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)。或者說，自爆是由于應(yīng)力集中所引起。因此，通過光彈設(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、反射式檢測 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《玻璃缺陷檢測方法—光彈掃描法》（GB/T30020--2013），用于現(xiàn)場檢測鋼化玻璃的光彈掃描法，分為兩種方式：透射式檢測、反射式檢測。 安德信幕墻在全國各地承接了100多個既有幕墻檢測鑒定與維修維護(hù)項目。在檢測鋼化玻璃自爆風(fēng)險時，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用光彈掃描法進(jìn)行檢測時，根據(jù)工作環(huán)境的不同（詳見下面敘述），分別采用透射式檢測或者反射式檢測。
透射式檢測的適用范圍與操作要點(diǎn) 適用范圍：對于多層玻璃，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。 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)一一對應(yīng)。 （2）采用里外同時人工移動，或者采用里外同步移動的機(jī)器人控制。掃描方向可以水平移動，也可以垂直移動。 （3）打開電源偏振光通過玻璃后到達(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)接嬎銠C(jī)軟件系統(tǒng)。如果沒有出現(xiàn)計算機(jī)自動識別而報警的現(xiàn)象，則移動檢偏器到旁邊相鄰位置。 （4）這樣逐步掃描直到出現(xiàn)計算機(jī)報警蜂鳴聲。配合直觀視圖分析，對光斑點(diǎn)采用顯微鏡或者放大鏡進(jìn)行局部檢測。 安德信幕墻經(jīng)驗分享：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。
反射式檢測的適用范圍與操作要點(diǎn) 適用范圍：被檢測玻璃背面是黑的或者暗的，例如晚上沒有燈，無論室內(nèi)還是室外都可以實現(xiàn)反射式掃描。 操作要點(diǎn)： （1）白天操作時通常將被測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）打開電源后偏振光通過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)接嬎銠C(jī)軟件系統(tǒng)。如果沒有出現(xiàn)計算機(jī)自動識別而報警，或者肉眼觀測到的可疑缺陷，則移動檢偏器到旁邊相鄰位置。 (3)這樣逐步重復(fù)該過程，對光斑點(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。然后采用顯微鏡或者放大鏡進(jìn)行局部檢測。確定缺陷的種類及大小。 安德信幕墻經(jīng)驗分享：反射式最大優(yōu)點(diǎn)是只需要在玻璃的一面操作，簡單方便容易操作，而且在很多復(fù)雜場合也能使用。 |
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