
鋼化玻璃在無直接機械外力作用下發生的自動性破裂叫做鋼化玻璃的自爆。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一,從鋼化玻璃誕生開始,就伴隨著自爆問題。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。
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力引發的。
研究證明,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。當溫度超過1000℃時,硫化鎳以液滴形式隨機分布于熔融玻璃液中。當溫度降至797℃時,這些小液滴結晶固化,硫化鎳處于高溫態的α-NiS晶相(六方晶體)。當溫度繼續降至379℃時,發生晶相轉變成為低溫狀態的β-NiS(三方晶系),同時伴隨著2.38%的體積膨脹。這個轉變過程的快慢,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,只是速度很低而已。當玻璃鋼化加熱時,玻璃內部板芯溫度約620℃,所有的硫化鎳都處于高溫態的α-NiS相。隨后,玻璃進入風柵急冷,玻璃中的硫化鎳在379℃發生相變。與浮法退火窯不同的是,鋼化急冷時間很短,來不及轉變成低溫態β-NiS而以高溫態硫化鎳α相被“凍結”在玻璃中。快速急冷使玻璃得以鋼化,形成外壓內張的應力統一平衡體。在已經鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續地進行著,體積不斷膨脹擴張,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力層,位于張應力層內的硫化鎳發生相變時體積膨脹也形成張應力,這兩種張應力疊加在一起,足以引發鋼化玻璃的破裂即自爆。
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,引起鋼化玻璃最晚自爆的時間可能是產品生產完成后的4~5年。
要鑒別鋼化玻璃是否自爆,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,如在玻璃邊緣或角部,一般是撞擊或安裝不當造成;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)應有肉眼可見的有色小顆粒(硫化鎳結石),則可判斷是自爆的;否則就應是外力破壞的。玻璃自爆必須具有的特征是蝴蝶斑。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”,硫化鎳結石位于二塊“蝴蝶斑”的界面上。

自爆“蝴蝶斑”
國內的自爆率各生產廠家并不一致,從3%~0.3%不等。一般自爆率是按片數為單位計算的,沒有考慮單片玻璃的面積大小和玻璃厚度,所以不夠準確,也無法進行更科學的相互比較。為統一測算自爆率,必須確定統一的假設。定出統一的條件例如每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1.8平米、硫化鎳均勻分布,則計算出6mm厚的鋼化玻璃自爆率為0.34%~0.54%,即6mm鋼化玻璃的自爆率以面積計算約為3‰~5‰,這與國內高水平加工企業的實際值基本吻合,中空或膠合玻璃要按組合層數計算面積。
例:某工程中空玻璃共計1.1萬平方米,424.783噸,自爆數16片,66.42平方米。
其自爆率=(0.048*點數*1000)/總出貨噸數=1.8‰
熱浸處理又稱均質處理,俗稱“引爆”。通過對鋼化玻璃進行第二次熱處理工藝,可以大大降低鋼化玻璃的自爆率。
即使完全按標準生產,也不能徹底避免鋼化玻璃自爆。大型建筑物輕易用上幾百噸鋼化玻璃,這意味著玻璃中硫化鎳雜質存在的幾率很大,即便鋼化玻璃經過熱浸處理,自爆依然不可避免。我們希望能客觀、理性的對待鋼化玻璃的自爆現象,給予正確的認識。