ทำไมกระจกนิรภัยถึงระเบิดแบบสุ่ม?

การระเบิดอัตโนมัติของกระจกนิรภัยโดยไม่มีแรงภายนอกเชิงกลโดยตรงเรียกว่าการระเบิดตัวเองของกระจกนิรภัย จากประสบการณ์ในอุตสาหกรรม อัตราการระเบิดของกระจกนิรภัยธรรมดาอยู่ที่ประมาณ 1~3‰ การระเบิดตัวเองเป็นหนึ่งในลักษณะเฉพาะของกระจกนิรภัย
มีเหตุผลหลายประการที่ทำให้ตัวเองระเบิดเนื่องจากการขยายตัว ซึ่งสรุปโดยย่อได้ดังนี้
1. ผลกระทบของข้อบกพร่องด้านคุณภาพแก้ว
A. กระจกมีก้อนหิน สิ่งเจือปน และฟองอากาศ สิ่งเจือปนในกระจกเป็นจุดอ่อนของกระจกนิรภัยและยังเป็นจุดที่ความเครียดสะสมอยู่ด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากหินอยู่ในบริเวณที่เกิดแรงดึงของกระจกนิรภัย ถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการระเบิด
หินพบได้ในแก้วและมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวแตกต่างจากตัวแก้ว ความเข้มข้นของความเค้นในบริเวณรอยแตกรอบๆ หินจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณหลังจากการอบคืนสภาพแก้ว เมื่อค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของหินมีค่าน้อยกว่าแก้ว ความเค้นในแนวสัมผัสรอบ ๆ หินจะมีความตึงเครียด รอยแตกร้าวที่เกิดร่วมกับหินสามารถเกิดขึ้นได้ง่าย
B. แก้วประกอบด้วยผลึกนิกเกิลซัลไฟด์
โดยทั่วไปการเจือปนของนิกเกิลซัลไฟด์จะอยู่ในรูปของทรงกลมตกผลึกขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-2 มม. ลักษณะที่ปรากฏเป็นโลหะ และการรวมเหล่านี้คือ NI3S2, NI7S6 และ NI-XS โดยที่ X=0-0.07 เฉพาะระยะ NI1-XS เท่านั้นที่เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้กระจกนิรภัยระเบิดเอง
NIS ตามทฤษฎีเป็นที่รู้กันว่าเป็น 379 มีกระบวนการเปลี่ยนเฟสที่ C จากระบบผลึกหกเหลี่ยม a-NIS ในสถานะอุณหภูมิสูงไปจนถึงระบบคริสตัลสามเหลี่ยม B-NI ในสถานะอุณหภูมิต่ำ พร้อมด้วย ปริมาณขยายตัว 2.38% โครงสร้างนี้จะถูกเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิห้อง หากกระจกได้รับความร้อนในอนาคต การเปลี่ยนสถานะ aB อาจเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว หากเศษเหล่านี้อยู่ภายในกระจกนิรภัยที่ต้องเผชิญกับแรงดึง การขยายตัวของปริมาตรจะทำให้เกิดการระเบิดได้เอง หากมี a-NIS ที่อุณหภูมิห้อง มันจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสถานะ B ในเวลาหลายปีหรือหลายเดือน ปริมาตรที่เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ในระหว่างการเปลี่ยนระยะนี้อาจไม่จำเป็นต้องทำให้เกิดการแตกร้าวภายใน
C. พื้นผิวกระจกมีรอยขีดข่วน รอยแตก รอยแตกลึก และข้อบกพร่องอื่นๆ อันเนื่องมาจากการประมวลผลหรือการใช้งานที่ไม่เหมาะสม ซึ่งอาจทำให้เกิดความเครียดได้ง่ายหรือทำให้กระจกนิรภัยระเบิดตัวเอง
distribution การกระจายความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอและการชดเชยในกระจกนิรภัย
เมื่อแก้วถูกให้ความร้อนหรือเย็นลง การไล่ระดับของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นตามความหนาของกระจกจะไม่สม่ำเสมอและไม่สมมาตร สิ่งนี้ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการอบคืนตัวมีแนวโน้มที่จะระเบิดได้เอง และบางชนิดทำให้เกิด "การระเบิดของลม" เมื่อแช่เย็น หากโซนความเค้นดึงถูกชดเชยไปที่ด้านใดด้านหนึ่งของผลิตภัณฑ์หรือพื้นผิว กระจกนิรภัยจะระเบิดตัวเอง
3.อิทธิพลของระดับการแบ่งเบาบรรเทา

การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อระดับการอบคืนตัวเพิ่มขึ้นเป็นระดับ 1/ซม. จำนวนการทำลายตัวเองจะสูงถึง 20-25% จะเห็นได้ว่ายิ่งมีความเครียดมาก ระดับของการแบ่งเบาบรรเทาก็จะยิ่งสูงขึ้น และปริมาณการระเบิดตัวเองก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

น้ำยาระเบิดตัวเองด้วยกระจกนิรภัย
1. ลดค่าความเค้นของกระจกนิรภัย
การกระจายตัวของความเค้นในกระจกนิรภัยคือพื้นผิวทั้งสองของกระจกนิรภัยอยู่ภายใต้แรงอัด ชั้นแกนกลางอยู่ภายใต้ความเค้นดึง และการกระจายความเค้นตามความหนาของกระจกจะคล้ายกับพาราโบลา จุดศูนย์กลางของความหนาของกระจกคือยอดของพาราโบลา ซึ่งเป็นจุดที่ความเค้นดึงสูงสุด ทั้งสองด้านที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวทั้งสองของกระจกเป็นความเค้นอัด พื้นผิวที่มีความเค้นเป็นศูนย์จะอยู่ที่ประมาณ 1/3 ของความหนา จากการวิเคราะห์กระบวนการทางกายภาพของการอบคืนตัวและการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว จะเห็นได้ว่าแรงตึงผิวของกระจกนิรภัยและความเค้นดึงภายในสูงสุดมีความสัมพันธ์ตามสัดส่วนเชิงตัวเลขคร่าวๆ นั่นคือความเค้นดึงคือ 1/2 ถึง 1/3 ของ ความเครียดอัด โดยทั่วไปผู้ผลิตในประเทศจะใช้แรงตึงผิวของกระจกนิรภัยเนื่องจากแรงตึงนั้นตั้งไว้ที่ประมาณ 100MPa แต่สถานการณ์จริงอาจสูงกว่านี้ ความเค้นดึงของกระจกนิรภัยนั้นอยู่ที่ประมาณ 32MPa ~ 46MPa และความต้านทานแรงดึงของกระจกอยู่ที่ 59MPa ~ 62MPa ตราบใดที่ความตึงเครียดที่เกิดจากการขยายตัวของนิกเกิลซัลไฟด์อยู่ที่ 30MPa ก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดการระเบิดในตัวเอง หากความเค้นพื้นผิวลดลง ความเค้นดึงที่มีอยู่ในกระจกนิรภัย[1] จะลดลงตามไปด้วย ซึ่งช่วยลดการเกิดการระเบิดในตัวเองได้
มาตรฐานอเมริกัน ASTMC1048 กำหนดว่าช่วงความเค้นพื้นผิวของกระจกนิรภัยมากกว่า 69MPa กระจกกึ่งนิรภัย (เสริมความร้อน) คือ 24MPa ~ 52MPa มาตรฐานกระจกผนังม่าน BG17841 กำหนดว่าช่วงความเค้นของกระจกกึ่งกระจกนิรภัยคือ 24<δ≤69mpa. my="" country's="" march="" 1="" this="" year="" the="" implemented="" new="" national="" standard="" gb15763.2-2005="" "safety="" glass="" for="" construction="" part="" 2:="" tempered="" glass"="" requires="" that="" its="" surface="" stress="" should="" not="" be="" less="" than="" 90mpa.="" this="" is="" 5mpa="" lower="" than="" the="" 95mpa="" specified="" in="" the="" old="" standard,="" which="" is="" beneficial="" to="" reducing="">
2. ทำให้เกิดความเครียดของกระจกเครื่องแบบ
ความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอของกระจกนิรภัยจะเพิ่มอัตราการระเบิดในตัวเองอย่างมาก ซึ่งถึงระดับที่ไม่สามารถมองข้ามได้ การระเบิดตัวเองที่เกิดจากความเครียดที่ไม่สม่ำเสมอบางครั้งก็เข้มข้นมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อัตราการระเบิดตัวเองของกระจกโค้งบางชุดสามารถถึงระดับความรุนแรงที่น่าตกใจ และอาจการระเบิดตัวเองเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง สาเหตุหลักคือความเค้นไม่สม่ำเสมอในท้องถิ่นและการเบี่ยงเบนของชั้นแรงดึงในทิศทางความหนา คุณภาพของแผ่นกระจกดั้งเดิมเองก็มีผลกระทบเช่นกัน ความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอจะลดความแข็งแรงของกระจกลงอย่างมาก ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มความเค้นดึงภายในในระดับหนึ่ง ซึ่งจะทำให้อัตราการระเบิดในตัวเองเพิ่มขึ้น หากสามารถกระจายความเค้นของกระจกนิรภัยได้อย่างสม่ำเสมอ อัตราการระเบิดในตัวเองจะลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ
3. การบำบัดด้วยการแช่น้ำร้อน (HST)
อธิบายเรื่องความร้อนอบอ้าว การบำบัดด้วยการแช่น้ำร้อนเรียกอีกอย่างว่าการบำบัดที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า "การระเบิด" การจุ่มความร้อนคือการให้ความร้อนกระจกเทมเปอร์ที่ 290 องศา ±10 องศา และรักษาอุณหภูมิให้อบอุ่นเป็นระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งกระตุ้นให้นิกเกิลซัลไฟด์เปลี่ยนเฟสของคริสตัลในกระจกนิรภัยอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้กระจกเทมเปอร์ที่ถูก มีแนวโน้มที่จะเกิดการระเบิดหลังใช้งานจนเกิดการแตกหักล่วงหน้าในโรงงาน เตาแช่ความร้อนจึงช่วยลดการระเบิดตัวเองของกระจกนิรภัยที่ใช้งานหลังการติดตั้ง โดยทั่วไปวิธีนี้จะใช้อากาศร้อนเป็นตัวกลางในการทำความร้อน ในต่างประเทศเรียกว่า "HeatSoakTest" หรือเรียกสั้นๆ ว่า HST ซึ่งแปลตรงตัวว่าเป็นการบำบัดด้วยความร้อน
ความยากลำบากในการแช่ความร้อน โดยหลักการแล้ว การบำบัดด้วยความร้อนนั้นไม่ซับซ้อนหรือยาก แต่ในความเป็นจริงแล้ว การบรรลุตัวบ่งชี้กระบวนการนี้เป็นเรื่องยากมาก การวิจัยแสดงให้เห็นว่ามีสูตรโครงสร้างทางเคมีเฉพาะของนิกเกิลซัลไฟด์ในแก้ว เช่น Ni7S6, NiS, NiS1.01 เป็นต้น ไม่เพียงแต่สัดส่วนของส่วนประกอบต่างๆ จะแตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังอาจมีการเจือด้วยองค์ประกอบอื่นๆ อีกด้วย ความเร็วของการเปลี่ยนเฟสขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นอย่างมาก การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอัตราการเปลี่ยนเฟสที่ 280 องศาเป็น 100 เท่าที่ 250 องศา ดังนั้นจึงจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าแก้วแต่ละชิ้นในเตาเผาจะมีอุณหภูมิเท่ากัน มิฉะนั้น แก้วที่มีอุณหภูมิต่ำจะไม่สามารถเปลี่ยนเฟสได้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากเวลาในการเก็บรักษาความร้อนไม่เพียงพอ ซึ่งจะทำให้ผลกระทบของการแช่ความร้อนลดลง ในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิแก้วสูงเกินไป อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสของนิกเกิลซัลไฟด์แบบย้อนกลับ ทำให้เกิดอันตรายที่ซ่อนอยู่มากขึ้น ทั้งสองสถานการณ์อาจทำให้การแช่ความร้อนไม่ได้ผลหรือส่งผลเสียด้วยซ้ำ ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเมื่อเตาแช่ร้อนทำงานเป็นสิ่งสำคัญมาก สามปีที่แล้ว ความแตกต่างของอุณหภูมิในเตาเผาระหว่างฉนวนแช่ร้อนในเตาแช่ร้อนในประเทศส่วนใหญ่สูงถึง 60 องศา ไม่ใช่เรื่องแปลกที่เตานำเข้าจะมีอุณหภูมิแตกต่างกันประมาณ 30 องศา ดังนั้นแม้ว่ากระจกนิรภัยบางชิ้นจะถูกจุ่มด้วยความร้อน แต่อัตราการระเบิดตัวเองก็ยังคงสูงอยู่
มาตรฐานใหม่จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น ที่จริงแล้วกระบวนการและอุปกรณ์จุ่มร้อนได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง มาตรฐานเยอรมัน DIN18516 ระบุเวลาการถือไว้ 8 ชั่วโมงในฉบับปี 1990 ในขณะที่มาตรฐาน prEN14179-1:2001(E) ลดเวลาการถือครองลงเหลือ 2 ชั่วโมง ผลกระทบของกระบวนการจุ่มร้อนภายใต้มาตรฐานใหม่มีความสำคัญมาก และมีตัวชี้วัดทางเทคนิคทางสถิติที่ชัดเจน: หลังจากการจุ่มร้อน สามารถลดการระเบิดตัวเองลงได้ 1 กรณีต่อแก้ว 400 ตัน ในทางกลับกัน เตาแบบจุ่มร้อนกำลังปรับปรุงการออกแบบและโครงสร้างอย่างต่อเนื่อง และความสม่ำเสมอของการทำความร้อนก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน ซึ่งโดยทั่วไปสามารถตอบสนองความต้องการของกระบวนการจุ่มร้อนได้ ตัวอย่างเช่น อัตราการระเบิดตัวเองของกระจกที่ผ่านการจุ่มความร้อนของกลุ่ม CSG ได้ถึงตัวบ่งชี้ทางเทคนิคของมาตรฐานใหม่ของยุโรป และทำงานได้น่าพอใจอย่างมากในโครงการสนามบินใหม่กวางโจว000-ตารางเมตรขนาด 120 000- .
แม้ว่าการบำบัดด้วยความร้อนจะไม่สามารถรับประกันได้ว่าการระเบิดในตัวจะไม่เกิดขึ้น แต่ก็ช่วยลดการเกิดการระเบิดในตัวและแก้ไขปัญหาการระเบิดในตัวที่สร้างความเสียหายให้กับทุกฝ่ายในโครงการได้อย่างแท้จริง ดังนั้นการแช่ความร้อนจึงเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลกที่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นเอกฉันท์ในการแก้ปัญหาการระเบิดตัวเองได้อย่างสมบูรณ์