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光伏行业--钢化玻璃自爆原因

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首先,请勿
1.钢化玻璃自爆问题一直困挠着广大玻璃钢化厂及玻璃用户。自爆可发生在工厂库房中及出厂后若干年之内。不时见到有关玻璃台板、淋浴房、工矿灯具玻璃、烤炉门玻璃、玻璃幕墙等钢化玻璃制品自爆的报道。如再不解决自爆问题,不但影响钢化玻璃的推广,甚至可能使钢化玻璃产品失去公众的信任。前几年风行一时的用钢化玻璃制成的煤气灶台面,就是由于频繁的自爆报道而全军覆没,整个行业几乎全面退出市场。
澳大利亚研究人员对8幢建筑幕墙进行了长达12年的跟踪研究.在共计17760块钢化玻璃,共发生306例自爆,自爆率为1.72%
广义自爆一般定义为钢化玻璃在无直接外力作用下发生自动炸裂的现象。
实际上,钢化加工过程中的自动爆裂与贮存、运输、使用过程中的自爆是二个完全不同的概念,二者不可混淆。前者一般由玻璃中的砂粒、气泡等夹杂物及人为造成的缺口、刮伤、爆边等工艺缺陷引起的。后者则主要由玻璃中硫化镍(nis)相变引起的体积膨胀所导致[2]。只有后者才会引起严重的质量问题及社会关注,所以一般提到的自爆均指后一种情况。
目前还不能确切地知道玻璃中是如何混入镍的,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1000oc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797oc1克硫化镍就能生成约1000个直径为0.15mm的小结石。

2.
自爆机理及影响因素
2.1
硫化镍(nis)
nis
是一种晶体,存在二种晶相: 高温相α-nis和低温相β-nis,相变温度为379 oc . 玻璃在钢化炉内加热时,因加热温度远高于相变温度,nis全部转变为α相。然而在随后的淬冷过程中, α-nis来不及转变为β-nis,从而被冻结在钢化玻璃中。在室温环境下,α-nis是不稳定的,有逐渐转变为β-nis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。


1楼2012-11-28 09:34回复
    典型的nis引起的自爆碎片见图1。图2是从自爆后玻璃碎片中提取的nis 结石的扫描电镜照片,其表面起伏不平、非常粗糙。
    1. 自爆碎片形态图 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。 2. nis 结石扫描电镜照片 粗糙的表面是硫化镍结石的一个主要特征。
    bordeaux
    kasper 通过对250例自爆的研究[3],发现引起自爆的硫化镍直径在0.04—0.65 mm之间,平均粒径为0.2 mm(3) 硫化镍在玻璃中一般位于张应力区,大部分集中在板芯部位的高张应力区(4)。处在压应力区的nis,一般不会导致自爆。图3. 硫化镍在玻璃中的位置分布统计 4. 硫化镍结石直径分布
    2.2
    硫化镍临界直径


    2楼2012-11-28 09:34
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      2025-06-16 17:33:21
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      应用断裂力学的研究方法,swain推导出下述公式[4],可计算引起自爆的nis的临界直径 dc
      dc=( πk21c ) / (3.55 p00.5σ01.5)
      临界直径dc 值取决于nis周围的玻璃应力值σ0 式中应力强度因子k1c=0,76 m0.5 mpa,度量相变及热膨胀的因子p0= 615 mpa .
      2.3钢化程度
      钢化程度实质上可归结于玻璃内应力的大小。jacob[5]给出了玻璃表面压应力值与50 x 50 mm范围内碎片颗粒数之间的对应关糸(5)
      5.玻璃表面应力与碎片数的关糸
      板芯张应力在数值上等于表面压应力值的一半。美国astm c1048标准规定:钢化玻璃的表面应力范围为大于69mpa、热增强玻璃为24—52 mpa
      我国幕墙玻璃标准则规定应力范围为: 钢化玻璃 95 mpa以上、半钢化24—69 mpa
      计算得到不同钢化程度玻璃的nis临界直径dc如表1:


      3楼2012-11-28 09:34
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        gasp应力仪将激光束导入玻璃表面,在表面附近的薄层中以平行玻璃表面的方向运行一小段距离,应力双折射导致激光束发生干涉,测定干涉条纹的倾角就可计算出应力值。
        两种方法各有优缺点。dsr应力仪售价较低、可测定化学钢化玻璃,但操作要求较高、不易掌握、测量精度相对较低。gasp应力仪工作可靠、精度高、易校验,不足之处是价格较贵。
        钢化均匀度(平面应力)测定较简单,利用平面透射偏振光就能定性分析。但要定量分析,须使用定量应力分析方法,一般常用senarmont检偏器旋转法测定应力消光补偿角,根据角度可方便地计算出应力值。
        3.2 均质处理(hst)
        均质处理是公认的彻底解决自爆问题的有效方法。将钢化玻璃再次加热到290oc左右并保温一定时间,使硫化镍在玻璃出厂前完成晶相转变,让今后可能自爆的玻璃在工厂内提前破碎。这种钢化后再次热处理的方法,国外称作 “heat soak test”,简称 hst。我国通常将其译成均质处理,也俗称引爆处理
        从原理上看,均质处理似乎很简单,许多厂家对此并不重视,认为可随便选择外购甚至自制均质炉。实际并非如此,玻璃中的硫化镍夹杂物往往是非化学计量的化合物,含有比例不等的其他元素,其相变速度高度依赖于温度制度。 研究结果表明,280oc时的相变速率是250oc时的100, 因此必须确保炉内的各块玻璃经历同样的温度制度。否则一方面有些玻璃温度太高,会引起硫化镍逆向相变; 另一方面温度低的玻璃因保温时间不够,使得硫化镍相变不完全。两种情况均会导致无效的均质处理。笔者曾测试了多台均质炉的温度制度,发现最好的进口炉也存在30oc以上的温差,多台国产炉内的温差甚至超过 55oc。这或许解释了经均质处理的玻璃仍然出现许多自爆的原因。


        7楼2012-11-28 09:34
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          3.3浮法玻璃生产工艺
          玻璃中的硫化镍夹杂物是导致钢化玻璃自爆的本质原因,人们自然地想到是否有可能在浮法玻璃生产过程中减少或消除此杂质。从技术角度看,目前世界上最先进的玻璃缺陷自动检测仪也只能检测大于0.2 mm的点缺陷,试图在浮法生产线上将有缺陷的玻璃全部挑出来几乎是不可能的。
          有报导在浮法原料中添加硫酸锌或硝酸锌能有效地减少硫化镍结石的数量。硫酸锌或硝酸锌都是强氧化剂,能将玻璃中的硫化物氧化成硫酸盐,后者能被玻璃液吸收,从而减少或消除硫化镍结石。

          4.
          结语
          硫化镍相变是导致钢化玻璃自爆的主要原因,彻底解决钢化玻璃自爆的唯一办法是进行科学有效地均质处理。
          在日常生产中控制钢化应力及钢化均匀度也能有效地减少自爆发生。
          钢化自爆的原因较多:炉内有个别加热丝损坏是大家都不在意的一个原因,其次是玻璃品质不好、急冷风压过大、玻璃磨边钻孔挖缺质量不好也可能吹风段的孔有堵塞的,也许是发热丝的原因,开大些热平衡也可以.通俗的是不要太追求颗粒度!自爆率会很小.


          9楼2012-11-28 09:34
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            所谓爱情就是有那么一个人,可以轻易控制你的情绪,前一刻让你哭,下一刻又让你笑!


            10楼2012-11-28 14:21
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