Основная причина самопроизвольного взрыва закаленного стекла кроется в имеющихся внутри него примесях и дефектах, которые разрушаются под длительным-воздействием напряжений. Во всем мире принято считать, что скорость самовзрыва-закаленного стекла составляет от 0,1% до 0,3%, но это лишь среднее статистическое значение. Для конкретного куска стекла его риск определяется следующими факторами:
Внутренний решающий фактор (само стекло)
Это основная причина само-взрывов, составляющая более 98 %.
Примеси сульфида никеля (NiS)
Это самая известная и основная причина. В процессе производства стеклянных листов в них могут примешиваться очень незначительные количества никеля и серы, образуя кристаллы сульфида никеля в высокотемпературном расплавленном состоянии.
Принцип «расширения фазового перехода»: кристаллы сульфида никеля существуют в двух формах: фаза при высоких температурах и фаза при низких температурах. Процесс закалкизакаленное стеклопроисходит чрезвычайно быстро, и -фаза NiS «замораживается» внутри стекла. При комнатной температуре фаза медленно превращается в фазу, при этом ее объем увеличивается примерно на 2-4%.
Концентрация напряжений: если эта примесь окажется в зоне растягивающего напряжения стеклянной пластины (центральном слое закаленного стекла), огромное давление, создаваемое ее объемным расширением, нарушит баланс напряжений окружающего стекла, в результате чего весь кусок стекла мгновенно разобьется. Типичный узор «пятно-бабочка» после растрескивания с примесями сульфида никеля в центре.
Другие примеси и пузырьки
Помимо сульфида никеля, другие твердые примеси в стекольном сырье, такие как частицы оксида алюминия и кварца, также могут вызывать концентрацию напряжений из-за их различных коэффициентов теплового расширения от матрицы стекла.
Пузырьки или камни (нерасплавленное сырье) в стекле также могут стать слабыми местами в процессе закалки, увеличивая риск само-взрыва.
Уровень закалочного напряжения стекла
Чем выше степень закалки, тем больше прочность стекла, но тем выше запасенная внутри него энергия напряжений.
Если напряжение слишком велико и неравномерно, оно само по себе окажется в нестабильном состоянии. При возникновении незначительного дефекта энергия будет быстро высвобождаться, что приведет к само-взрыву.
Внешние стимулирующие факторы (обработка, установка и использование)
Хотя эти факторы не вызывают непосредственно-самовзрыва, они могут значительно увеличить риск само-взрыва или стать «последней каплей, сломавшей спину верблюда».
Факторы обработки и проектирования
Повреждения кромок и углов. Если в процессе резки, транспортировки и установки на краях и углах стекла появятся сколы или трещины, эти дефекты станут точками концентрации напряжений, что значительно снизит общую прочность стекла и приведет к само-взрыву.
Сверление и прорезь. Любая резка или сверление стекла изменяет распределение напряжения, создавая области-высокого напряжения по краям отверстий и канавок. При неправильном обращении или неразумной конструкции риск само-взрыва возрастает.
Размер и толщина. Как правило, чем больше и толще стекло, тем сложнее распределение внутренних напряжений, тем выше запасенная им энергия и тем теоретически выше риск само-взрыва.
Факторы установки
Установочное напряжение: если монтажная рама неровная, перекрученная или используются слишком жесткие проставки, стекло уже во время установки будет подвергаться дополнительным изгибающим нагрузкам или точечному контактному напряжению. Подобный «принудительный монтаж» позволит держать стекло под высокой нагрузкой в течение длительного времени.
Недостаточный зазор: между стеклом и рамой осталось недостаточно компенсационного зазора. Когда температура окружающей среды изменяется и заставляет стекло расширяться и сжиматься из-за жары и холода, оно сжимается рамой, создавая дополнительное напряжение.
Используйте факторы окружающей среды
Термическое напряжение: разные части стекла нагреваются неравномерно (например, одна часть подвергается прямому воздействию солнечного света, а другая затенена), нагретая часть расширяется, а охлажденная часть ограничивает свое расширение, тем самым создавая тепловое напряжение внутри стекла. Такое напряжение в сочетании с напряжением отпуска может вызвать само-взрыв.
Давление ветра и вибрация. Длительное-воздействие сильного ветра или постоянная вибрация от близлежащего транспорта и механизмов могут вызвать усталость стекла, снижая его прочность.
Внезапные изменения температуры: например, холодной зимой кусок стекла, нагретый системой отопления в помещении, внезапно попадает под ледяной дождь. Сильный термический удар также может привести к его поломке.
Как снизить риск само-взрыва?
Поняв причины, можно принять соответствующие профилактические меры.
Выбирайте высококачественное-необработанное стекло: используйте необработанное стекло от известных-брендов с хорошей репутацией. Их производственные процессы строго контролируются, а содержание примесей ниже.
Провести гомогенизационную обработку (испытание на тепловое воздействие, HST):
Это наиболее эффективный способ предотвратить само-взрыв сульфида никеля. Поместите закаленное стекло в печь гомогенизации, нагрейте его до 290 градусов ± 10 градусов и выдержите в течение определенного периода времени.
Этот процесс будет имитировать естественную окружающую среду в течение нескольких лет или даже десятилетий, вызывая преждевременное разрушение стекла, содержащего нестабильные примеси NiS, в контролируемых условиях. После гомогенизации скорость самовзрыва-может снизиться до 0,01–0,03 %.
Для навесных стен-высотных зданий, мансардных окон, душевых комнат и других мест с требованиями безопасности настоятельно рекомендуется использовать однородное закаленное стекло.
Стандартизированная обработка и установка: обеспечьте качество резки стекла, шлифовки и сверления кромок и избегайте повреждения углов и кромок. При установке используйте соответствующие рамы и прокладки, чтобы обеспечить равномерное распределение усилий и оставить достаточное количество компенсационных швов.
Использование ультра-прозрачного стекла. Ультра-прозрачное стекло имеет низкое содержание железа, более чистое сырье и очень мало внутренних примесей (включая никель). Его скорость самовоспламенения-намного ниже, чем у обычного флоат-стекла.
Краткое содержание
Самовоспламенение-закаленного стекла – маловероятное-, но действительно существующее явление. В основе этого лежит совместное воздействие внутренних примесей (особенно сульфида никеля) и внешних высоких напряжений. Выбирая высококачественное сырье-, проводя гомогенизационную обработку и выполняя стандартизированную обработку и установку, можно контролировать риск на очень низком уровне.
