Kāpēc rūdīts stikls nejauši eksplodē?

Rūdīta stikla automātisku eksploziju bez tieša mehāniska ārēja spēka sauc par rūdītā stikla pašsprādzienu. Saskaņā ar nozares pieredzi parastā rūdīta stikla pašsprādzienbīstamība ir aptuveni 1–3 ‰. Pašeksplozija ir viena no rūdīta stikla raksturīgajām īpašībām.
Pašeksplozijai izplešanās dēļ ir daudz iemeslu, ko īsumā var apkopot šādi:
①Stikla kvalitātes defektu ietekme
A. Stiklā ir akmeņi, piemaisījumi un burbuļi. Stikla piemaisījumi ir rūdīta stikla vājās vietas, kā arī vietas, kur koncentrējas stress. It īpaši, ja akmens atrodas rūdīta stikla stiepes sprieguma zonā, tas ir svarīgs faktors, kas izraisa sprādzienu.
Akmeņi atrodas stiklā, un tiem ir atšķirīgs izplešanās koeficients nekā stiklveida ķermenim. Sprieguma koncentrācija plaisas zonā ap akmeni pēc stikla rūdīšanas palielinās eksponenciāli. Ja akmens izplešanās koeficients ir mazāks nekā stiklam, tangenciālais spriegums ap akmeni ir saspringts. Plaisu izplatīšanās, kas pavada akmeņus, var viegli notikt.
B. Stikls satur niķeļa sulfīda kristālus
Niķeļa sulfīda ieslēgumi parasti pastāv mazu kristalizētu sfēru veidā ar diametru 0.1-2mm. Izskats ir metālisks, un šie ieslēgumi ir NI3S2, NI7S6 un NI-XS, kur X=0-0.07. Tikai NI1-XS fāze ir galvenais iemesls rūdīta stikla spontānai eksplozijai.
Ir zināms, ka teorētiskais NIS ir 379. C punktā notiek fāzes pārejas process no a-NIS sešstūra kristālu sistēmas augstas temperatūras stāvoklī uz B-NI trigonālo kristālu sistēmu zemas temperatūras stāvoklī, ko papildina apjoma pieaugums par 2,38%. Šī struktūra tiek uzglabāta istabas temperatūrā. Ja stikls nākotnē tiks uzkarsēts, aB stāvokļa pāreja var notikt ātri. Ja šie gruveši atrodas rūdītā stikla iekšpusē, kas ir pakļauts stiepes spriedzei, tilpuma paplašināšanās izraisīs spontānu sprādzienu. Ja a-NIS pastāv istabas temperatūrā, tas lēnām pārveidosies par B stāvokli vairāku gadu vai mēnešu laikā. Lēna apjoma palielināšanās šīs fāzes pārejas laikā ne vienmēr var izraisīt iekšēju plīsumu.
C. Stikla virsmai ir skrāpējumi, plaisas, dziļas plaisas un citi defekti nepareizas apstrādes vai darbības dēļ, kas var viegli izraisīt spriedzes koncentrāciju vai izraisīt rūdīta stikla pašeksplodēšanu.
② Nevienmērīgs spriedzes sadalījums un nobīde rūdītajā stiklā
Sildot vai atdzesējot stiklu, temperatūras gradients, kas veidojas gar stikla biezumu, ir nevienmērīgs un asimetrisks. Tādējādi rūdītiem izstrādājumiem ir tendence pašeksplodēt, un daži atdzesēti rada "vēja sprādzienu". Ja stiepes sprieguma zona ir novirzīta uz noteiktu izstrādājuma pusi vai virsmu, rūdītais stikls pats eksplodēs.
③ Rūdīšanas pakāpes ietekme.

Eksperimenti ir parādījuši, ka, palielinot rūdīšanas pakāpi līdz līmenim 1/cm, pašiznīcināšanās gadījumu skaits sasniedz 20-25%. Redzams, ka jo lielāks stress, jo augstāka ir rūdīšanas pakāpe un lielāks pašsprādziena apjoms.

Rūdīta stikla pašsprādziena šķīdums
1. Samaziniet rūdīta stikla sprieguma vērtību
Sprieguma sadalījums rūdītajā stiklā ir tāds, ka abām rūdītā stikla virsmām ir spiedes spriegums, serdes slānim ir stiepes spriegums, un sprieguma sadalījums pa stikla biezumu ir līdzīgs parabolai. Stikla biezuma centrs ir parabolas virsotne, kur stiepes spriegums ir maksimālais; abas stikla malas, kas atrodas tuvu divām stikla virsmām, ir spiedes spriegums; nulles sprieguma virsma atrodas aptuveni 1/3 no biezuma. Analizējot rūdīšanas un ātrās dzesēšanas fizikālo procesu, redzams, ka rūdīta stikla virsmas spraigumam un maksimālajam iekšējam stiepes spriegumam ir aptuvena skaitliski proporcionāla attiecība, tas ir, stiepes spriegums ir 1/2 līdz 1/3 no spiedes spriegums. Vietējie ražotāji parasti izmanto rūdīta stikla virsmas spraigumu, jo spriegums ir iestatīts uz aptuveni 100 MPa, taču faktiskā situācija var būt lielāka. Rūdīta stikla stiepes spriegums ir aptuveni 32 MPa ~ 46 MPa, un stikla stiepes izturība ir 59 MPa ~ 62 MPa. Kamēr spriegums, ko rada niķeļa sulfīda izplešanās, ir 30 MPa, ar to pietiek, lai izraisītu pašsprādzienu. Ja virsmas spriegums tiek samazināts, rūdītajam stiklam [1] raksturīgais stiepes spriegums tiks attiecīgi samazināts, tādējādi palīdzot samazināt pašeksplozijas rašanos.
Amerikāņu standarts ASTMC1048 nosaka, ka rūdīta stikla virsmas sprieguma diapazons ir lielāks par 69 MPa; daļēji rūdīts (termiski pastiprināts) stikls ir 24MPa ~ 52MPa. Aizkaru sienas stikla standarts BG17841 nosaka, ka daļēji rūdīta stikla sprieguma diapazons ir 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. Padariet stikla spriegumu vienmērīgu
Rūdīta stikla nevienmērīgais spriegums ievērojami palielinās pašsprādziena ātrumu, kas ir sasniedzis līmeni, kuru nevar ignorēt. Pašsprādziens, ko izraisa nevienmērīgs stress, dažreiz ir ļoti koncentrēts. Konkrēti, konkrētas izliekta rūdīta stikla partijas pašeksplozijas ātrums var sasniegt šokējošu smaguma pakāpi, un pašsprādziens var notikt nepārtraukti. Galvenie iemesli ir lokāls nevienmērīgs spriegums un stiepes slāņa novirze biezuma virzienā. Zināma ietekme ir arī pašas oriģinālā stikla loksnes kvalitātei. Nevienmērīgs spriegums ievērojami samazinās stikla izturību, kas ir līdzvērtīga iekšējā stiepes sprieguma palielināšanai zināmā mērā, tādējādi palielinot pašsprādziena ātrumu. Ja rūdīta stikla spriegumu var vienmērīgi sadalīt, pašsprādziena ātrumu var efektīvi samazināt.
3. Karstā uzsūkšanās apstrāde (HST)
Siltuma uzsūkšanās paskaidroja. Apstrādi ar karsto uzsūkšanos sauc arī par homogenizāciju, ko parasti sauc par "detonāciju". Termiskās iegremdēšanas apstrāde ir rūdīta stikla uzsildīšana līdz 290 grādiem ± 10 grādiem un silta uzturēšana noteiktu laiku, kas liek niķeļa sulfīdam ātri pabeigt kristāla fāzes transformāciju rūdītajā stiklā, izraisot rūdīta stikla veidošanos. iespējams, pēc lietošanas eksplodēs, lai to iepriekš rūpnīcā mākslīgi salauztu. Siltuma mērcēšanas krāsns, tādējādi samazinot rūdītā stikla pašeksploziju pēc uzstādīšanas. Šī metode parasti izmanto karstu gaisu kā sildīšanas līdzekli. Ārzemēs to sauc par "HeatSoakTest" vai saīsināti HST, kas burtiski tiek tulkots kā termiskā uzsūkšanās apstrāde.
Siltuma uzsūkšanās grūtības. Principā termiskās uzsūkšanās apstrāde nav ne sarežģīta, ne sarežģīta. Bet patiesībā ir ļoti grūti sasniegt šo procesa rādītāju. Pētījumi liecina, ka ir daudz specifisku niķeļa sulfīda ķīmisko strukturālo formulu stiklā, piemēram, Ni7S6, NiS, NiS1.01 utt. Ne tikai atšķiras dažādu komponentu proporcijas, bet tās var būt arī leģētas ar citiem elementiem. Tās fāzes maiņas ātrums ir ļoti atkarīgs no temperatūras. Pētījumi liecina, ka fāzes maiņas ātrums pie 280 grādiem ir 100 reizes lielāks nekā pie 250 grādiem, tāpēc ir jānodrošina, lai katrs stikla gabals krāsnī piedzīvotu vienādu temperatūras režīmu. Pretējā gadījumā, no vienas puses, stiklu ar zemu temperatūru nevar pilnībā nomainīt fāzē nepietiekama siltuma saglabāšanas laika dēļ, kas vājina siltuma uzsūkšanās efektu. No otras puses, ja stikla temperatūra ir pārāk augsta, tas pat var izraisīt niķeļa sulfīda reversās fāzes transformāciju, radot lielākas slēptās briesmas. Abas situācijas var padarīt siltuma uzsūkšanu neefektīvu vai pat neproduktīvu. Temperatūras vienmērīgums, kad darbojas karstās mērces krāsns, ir tik svarīga. Pirms trim gadiem temperatūras starpība krāsnī siltināšanas laikā vairumā sadzīves karstās uzsūkšanas krāšņu sasniedza pat 60 grādus. Nav nekas neparasts, ka importa krāsnīm temperatūras atšķirības ir aptuveni 30 grādi. Tāpēc, lai gan daži rūdīti stikli ir termiski iegremdēti, pašsprādziena līmenis joprojām ir augsts.
Jaunie standarti būs efektīvāki. Faktiski karstās iegremdēšanas process un aprīkojums ir nepārtraukti uzlabots. Vācijas standarts DIN18516 1990. gada izdevumā noteica 8 stundu glabāšanas laiku, savukārt standarts prEN14179-1:2001(E) samazināja turēšanas laiku līdz 2 stundām. Karstās iegremdēšanas procesa ietekme saskaņā ar jauno standartu ir ļoti nozīmīga, un ir skaidri statistiski tehniskie rādītāji: pēc karstās iegremdēšanas to var samazināt līdz vienam pašas sprādzienam uz 400 tonnām stikla. No otras puses, karstās iegremdēšanas krāsnis nepārtraukti uzlabo savu dizainu un struktūru, un ir ievērojami uzlabota arī apkures vienveidība, kas būtībā var atbilst karstās iegremdēšanas procesa prasībām. Piemēram, CSG Group termiski apstrādātā stikla pašsprādzienbīstamība ir sasniegusi jauno Eiropas standartu tehniskos rādītājus, un 120,000-kvadrātmetru lielajā Guandžou jaunās lidostas projektā tas darbojās ļoti apmierinoši. .
Lai gan termiskās uzsūkšanās apstrāde nevar garantēt, ka pašeksplozija nekad nenotiks, tā samazina pašsprādziena rašanos un patiesi atrisina pašsprādziena problēmu, kas nomoka visas projekta puses. Tāpēc karstuma mērcēšana ir visefektīvākā pasaulē vienbalsīgi atzītā metode, lai pilnībā atrisinātu pašsprādziena problēmu.