神童带你认识钢化玻璃的自爆现象

----神童特种玻璃科技股份有限公司生产部

一、概述

钢化玻璃自爆就是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：
1、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；

2、由玻璃中硫化镍（NiS）杂质膨胀引起的自爆。

前者一般目视可见，检测相对容易，在生产中可控。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。

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。

玻璃在制作过程中有时会在其内部残留一种叫硫化镍的特殊杂质。之所以说它特殊，是因为它不会像一般物质一样热胀冷缩，恰恰相反，它会热缩冷胀。

玻璃中有NiS杂质无法从玻璃里完全剔除，总有一定量的NiS存在于玻璃里，

钢化玻璃是由普通玻璃高温骤冷处理（钢化过程）之后制成的，在这一过程中，硫化镍的体积先是受热缩小，后又冷却膨胀，这使钢化玻璃内部出现很大的应力。但是因为冷却时间很短，不足以让它还原成常温的大小，所以在冷却完成后还会继续变化，这种变化就可能会造成钢化玻璃自爆，这是钢化玻璃不可避免的。通常会在制成后不久自爆，但极个别情况时，当硫化镍恰好位于钢化玻璃中间时，自爆就会延迟，最长可以延迟到几年之后。

中国建筑装饰协会幕墙工程委员会受建设部委托，对北京、上海、天津、重庆、西安、武汉、深圳、哈尔滨、厦门、温州10个城市进行了既有幕墙安全状况调查，调查样本的选取是在10个城市自检自查基础上，由城市建设行政主管部门推荐提供的120项既有建筑幕墙项目，在本次调查中，幕墙玻璃破损437块。全玻幕墙此次调查有１７项，其中１０项发现大玻璃碎裂，共计６８块，玻璃肋断裂３块，还发现很多玻璃幕墙无肋玻璃。中空玻璃漏气１８０块，镀膜玻璃脱膜现象个别城市也比较多。调查中发现了９项有重要隐患的幕墙工程，占调查项目总数的９．３８％．如果去掉钢化玻璃自爆破裂，比例下降到２．３％。幕墙门窗采用钢化玻璃致使玻璃幕墙和门窗的玻璃破裂事故居高不下，改变这种状况已迫在眉捷。

根据国内、外幕墙和门窗的玻璃破裂事故的分析，建议幕墙及门窗应采用防飞散玻璃。

二、钢化玻璃不可控自爆的原因

1、钢化玻璃自爆的原因

钢化玻璃不可控自爆的来源不仅是传统认识中的NiS微粒，还有许多其它异质相颗粒。玻璃中的裂纹萌发和扩展主要是由于在颗粒附近处产生的残余应力所导致的。

钢化玻璃自爆的还有其他因素，如：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、钢化玻璃自爆具有不可控的特点

钢化玻璃自爆原因不清的问题，责任难明。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，引起钢化玻璃较多自爆的时间可能是产品生产完成后的4～5年。

玻璃中是如何混入硫化镍的，最大可能的来源是设备上使用的各种含镍合金部件及窑炉上使用的各种耐热合金。对于烧油的熔窑，曾报道在小炉中发现富镍的凝结物。硫毫无疑问来源于配合料中及燃料中的含硫成份。当温度超过1000℃时，硫化镍以液滴形式存在于熔融玻璃中，这些小液滴的固化温度为797℃。1克硫化镍就能生成约1000个直径为0.15mm的小结石。硫化镍杂质现在还不能完全杜绝，至今无有效地防止办法，称之为“玻璃幕墙的癌症”。

{C}3、{C}钢化玻璃自爆率

据不完全了解，国内的钢化玻璃自爆率各生产厂家从3%～0.3%不等。个别厂家产品的概率可能还要高。
    自爆率统一测算条件：每5～8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1.8m2；硫化镍均匀分布。则计算出6mm厚的钢化玻璃计算自爆率为0.64%～0.54%，即6mm钢化玻璃的自爆率约为3‰～5‰。这与国内高水平加工企业的实际值基本吻合。

即使完全按标准生产，也不能彻底避免钢化玻璃自爆。大型建筑物轻易就会用上几百吨玻璃，这意味着玻璃中硫化镍和异质相杂质存在的几率很大，所以钢化玻璃虽经热浸处理，自爆依然不可避免
三、如何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），如有仔细观察两小块多边形公用边（蝴蝶的躯干部分）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。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射状分布，放射中心有二块形似蝴蝶翅膀的玻璃块，俗称“蝴蝶斑”。NiS结石位于二块"蝴蝶斑"的界面上。
四、改善和预防措施

1、在很多国外玻璃幕墙技术标准和规范中都明确玻璃幕墙不宜使用单片钢化玻璃，应采用防飞散玻璃，高层建筑玻璃幕墙上使用（全）钢化玻璃，必须增贴一层防飞散膜，以确保安全。“强而不破碎，破碎不散落”，防飞散玻璃是玻璃幕墙使用的安全玻璃。

2、采用半钢化玻璃。

半钢化玻璃生产采用与钢化玻璃类似的工艺方法．只是冷却速度较慢．因此其表面应力略小于钢化玻璃。半钢化玻璃在机械强度、抗风压性能、抗冲击性能和抗热震性方面明显优子普通退火玻璃，较适合使用于玻璃幕墙中。半钢化玻璃特性：强度为普通玻璃的２倍；可以有效地抵抗热应力作用．避免玻璃的热炸裂，一旦破裂．半钢化玻璃裂纹全部是延伸到边．其碎片可以保留在框架内而不会坠落；不易发生钢化玻璃的自爆现象；比钢化玻璃具有更好的平整度。
五、总结
1、国内玻璃幕墙造成危害主要来源是钢化玻璃自爆。 
2、钢化玻璃自爆原因既有传统认识中的NiS微粒，还有许多其它异质相颗粒。
3、玻璃中的裂纹萌发和扩展主要是由于在颗粒附近处产生的切向拉应力。
4、钢化玻璃自爆不可控，事前无任何征兆。称为“玻璃幕墙的癌症”。
5、幕墙及门窗应采用防飞散玻璃，推荐采用半钢化玻璃。