魯米星帶你認識鋼化玻璃的自爆現象

----魯米星特種玻璃科技股份有限公司生產部

一、概述

鋼化玻璃自爆就是鋼化玻璃在無外部直接作用的情況下而自動發生破碎的現象。在鋼化加工、貯存、運輸、安裝、使用等過程中均可發生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種：
1、由玻璃中可見缺陷引起的自爆，例如結石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等；

2、由玻璃中硫化鎳（NiS）雜質膨脹引起的自爆。

前者一般目視可見，檢測相對容易，在生產中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發，無法目測檢驗，故不可控。

在實際運作和處理上，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，處理費用高，同時會伴隨較大的質量投訴及經濟損失，造成業主的不滿甚至更為嚴重的其他后果。

鋼化玻璃內部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經鋼化處理后，表面層形成壓應力。內部板芯層呈張應力，壓應力和張應力共同構成一個平衡體。

玻璃在制作過程中有時會在其內部殘留一種叫硫化鎳的特殊雜質。之所以說它特殊，是因為它不會像一般物質一樣熱脹冷縮，恰恰相反，它會熱縮冷脹。

玻璃中有NiS雜質無法從玻璃里完全剔除，總有一定量的NiS存在于玻璃里，

鋼化玻璃是由普通玻璃高溫驟冷處理（鋼化過程）之后制成的，在這一過程中，硫化鎳的體積先是受熱縮小，后又冷卻膨脹，這使鋼化玻璃內部出現很大的應力。但是因為冷卻時間很短，不足以讓它還原成常溫的大小，所以在冷卻完成后還會繼續變化，這種變化就可能會造成鋼化玻璃自爆，這是鋼化玻璃不可避免的。通常會在制成后不久自爆，但極個別情況時，當硫化鎳恰好位于鋼化玻璃中間時，自爆就會延遲，最長可以延遲到幾年之后。

中國建筑裝飾協會幕墻工程委員會受建設部委托，對北京、上海、天津、重慶、西安、武漢、深圳、哈爾濱、廈門、溫州10個城市進行了既有幕墻安全狀況調查，調查樣本的選取是在10個城市自檢自查基礎上，由城市建設行政主管部門推薦提供的120項既有建筑幕墻項目，在本次調查中，幕墻玻璃破損437塊。全玻幕墻此次調查有１７項，其中１０項發現大玻璃碎裂，共計６８塊，玻璃肋斷裂３塊，還發現很多玻璃幕墻無肋玻璃。中空玻璃漏氣１８０塊，鍍膜玻璃脫膜現象個別城市也比較多。調查中發現了９項有重要隱患的幕墻工程，占調查項目總數的９．３８％．如果去掉鋼化玻璃自爆破裂，比例下降到２．３％。幕墻門窗采用鋼化玻璃致使玻璃幕墻和門窗的玻璃破裂事故居高不下，改變這種狀況已迫在眉捷。

根據國內、外幕墻和門窗的玻璃破裂事故的分析，建議幕墻及門窗應采用防飛散玻璃。

二、鋼化玻璃不可控自爆的原因

1、鋼化玻璃自爆的原因

鋼化玻璃不可控自爆的來源不僅是傳統認識中的NiS微粒，還有許多其它異質相顆粒。玻璃中的裂紋萌發和擴展主要是由于在顆粒附近處產生的殘余應力所導致的。

鋼化玻璃自爆的還有其他因素，如：玻璃開槽及鉆孔的不合理、玻璃原片質量較差、厚度不均如壓花玻璃、應力分布不均例如彎鋼化玻璃及區域鋼化玻璃等。

2、鋼化玻璃自爆具有不可控的特點

鋼化玻璃自爆原因不清的問題，責任難明。自爆時間沒有確定性，可能是剛出爐，也可能是出廠后1～2月，也有出廠1～2年才自爆的，引起鋼化玻璃較多自爆的時間可能是產品生產完成后的4～5年。

玻璃中是如何混入硫化鎳的，最大可能的來源是設備上使用的各種含鎳合金部件及窯爐上使用的各種耐熱合金。對于燒油的熔窯，曾報道在小爐中發現富鎳的凝結物。硫毫無疑問來源于配合料中及燃料中的含硫成份。當溫度超過1000℃時，硫化鎳以液滴形式存在于熔融玻璃中，這些小液滴的固化溫度為797℃。1克硫化鎳就能生成約1000個直徑為0.15mm的小結石。硫化鎳雜質現在還不能完全杜絕，至今無有效地防止辦法，稱之為“玻璃幕墻的癌癥”。

{C}3、{C}鋼化玻璃自爆率

據不完全了解，國內的鋼化玻璃自爆率各生產廠家從3%～0.3%不等。個別廠家產品的概率可能還要高。
    自爆率統一測算條件：每5～8噸玻璃含有一個足以引發自爆的硫化鎳；每片鋼化玻璃的面積平均為1.8m2；硫化鎳均勻分布。則計算出6mm厚的鋼化玻璃計算自爆率為0.64%～0.54%，即6mm鋼化玻璃的自爆率約為3‰～5‰。這與國內高水平加工企業的實際值基本吻合。

即使完全按標準生產，也不能徹底避免鋼化玻璃自爆。大型建筑物輕易就會用上幾百噸玻璃，這意味著玻璃中硫化鎳和異質相雜質存在的幾率很大，所以鋼化玻璃雖經熱浸處理，自爆依然不可避免
三、如何鑒別鋼化玻璃的自爆

首先看起爆點（鋼化玻璃裂紋呈放射狀，均有起始點）是否在玻璃中間，如在玻璃邊緣，一般是因為玻璃未經過倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷，造成應力集中，裂紋逐漸發展造成的；如起爆點在玻璃中部，看起爆點是否有兩小塊多邊形組成的類似兩片蝴蝶翅膀似的圖案（蝴蝶斑），如有仔細觀察兩小塊多邊形公用邊（蝴蝶的軀干部分）應有肉眼可見的黑色小顆粒（硫化鎳結石），則可判斷是自爆的；否則就應是外力破壞的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射狀分布，放射中心有二塊形似蝴蝶翅膀的玻璃塊，俗稱“蝴蝶斑”。NiS結石位于二塊"蝴蝶斑"的界面上。
四、改善和預防措施

1、在很多國外玻璃幕墻技術標準和規范中都明確玻璃幕墻不宜使用單片鋼化玻璃，應采用防飛散玻璃，高層建筑玻璃幕墻上使用（全）鋼化玻璃，必須增貼一層防飛散膜，以確保安全。“強而不破碎，破碎不散落”，防飛散玻璃是玻璃幕墻使用的安全玻璃。

2、采用半鋼化玻璃。

半鋼化玻璃生產采用與鋼化玻璃類似的工藝方法．只是冷卻速度較慢．因此其表面應力略小于鋼化玻璃。半鋼化玻璃在機械強度、抗風壓性能、抗沖擊性能和抗熱震性方面明顯優子普通退火玻璃，較適合使用于玻璃幕墻中。半鋼化玻璃特性：強度為普通玻璃的２倍；可以有效地抵抗熱應力作用．避免玻璃的熱炸裂，一旦破裂．半鋼化玻璃裂紋全部是延伸到邊．其碎片可以保留在框架內而不會墜落；不易發生鋼化玻璃的自爆現象；比鋼化玻璃具有更好的平整度。
五、總結
1、國內玻璃幕墻造成危害主要來源是鋼化玻璃自爆。 
2、鋼化玻璃自爆原因既有傳統認識中的NiS微粒，還有許多其它異質相顆粒。
3、玻璃中的裂紋萌發和擴展主要是由于在顆粒附近處產生的切向拉應力。
4、鋼化玻璃自爆不可控，事前無任何征兆。稱為“玻璃幕墻的癌癥”。
5、幕墻及門窗應采用防飛散玻璃，推薦采用半鋼化玻璃。