حل الانفجار الذاتي للزجاج المقسى

تقليل قيمة التوتر
توزيع الضغط في الزجاج المقسى هو أن سطحي الزجاج المقسى يتعرضان لضغط ضاغط، والطبقة الأساسية تحت ضغط الشد، وتوزيع الضغط على سمك الزجاج يشبه القطع المكافئ. مركز سمك الزجاج هو قمة القطع المكافئ، أي أقصى إجهاد الشد؛ الجانبان القريبان من سطحي الزجاج يتعرضان لضغط ضاغط؛ يبلغ سطح الضغط الصفري حوالي 1/3 من السماكة. من خلال تحليل العملية الفيزيائية للتلطيف والتبريد السريع، يمكن ملاحظة أن التوتر السطحي للزجاج المقسى والحد الأقصى لإجهاد الشد بالداخل يتناسبان تقريبًا من حيث القيمة، أي أن إجهاد الشد يتراوح من 1/2 إلى 1/3 من القيمة الإجهاد الضاغط. يقوم المصنعون المحليون عمومًا بتعيين التوتر السطحي للزجاج المقسى عند حوالي 100 ميجا باسكال، وقد يكون الوضع الفعلي أعلى. يبلغ إجهاد الشد للزجاج المقسى نفسه حوالي 32MPa إلى 46MPa، وتتراوح قوة الشد للزجاج من 59MPa إلى 62MPa. وطالما أن التوتر الناتج عن تمدد كبريتيد النيكل يبلغ 30MPa، فإنه يكفي لإحداث انفجار ذاتي. إذا تم تقليل إجهاد السطح، فإن إجهاد الشد للزجاج المقسى نفسه سيتم تقليله وفقًا لذلك، مما سيساعد على تقليل حدوث الانفجار الذاتي.
ينص المعيار الأمريكي ASTMC1048 على أن نطاق الضغط السطحي للزجاج المقسى أكبر من 69MPa؛ الزجاج شبه المقسى (المقوى بالحرارة) هو 24MPa ~ 52MPa. ينص معيار زجاج الحائط الساتر BG17841 على أن نطاق الضغط شبه المقسى هو 24<;δ≤69MPa. The new national standard GB15763.2-2005 "Architectural Safety Glass Part 2: Tempered Glass" implemented in China 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 conducive to reducing self-explosion.
الإجهاد الموحد
سيؤدي الضغط غير المتساوي للزجاج المقسى إلى زيادة معدل الانفجار الذاتي بشكل كبير، والذي وصل إلى مستوى لا يمكن تجاهله. يتجلى الانفجار الذاتي الناتج عن الإجهاد غير المتساوي في بعض الأحيان بشكل مركز للغاية، خاصة أن معدل الانفجار الذاتي لمجموعة معينة من الزجاج المقسى المنحني سيصل إلى خطورة مثيرة للقلق، وقد يحدث بشكل مستمر. السبب الرئيسي هو الإجهاد المحلي غير المتكافئ وإزاحة طبقة التوتر في اتجاه السُمك، كما أن جودة الزجاج الأصلي نفسه لها أيضًا تأثير معين. الضغط غير المتساوي سوف يقلل بشكل كبير من قوة الزجاج، وهو ما يعادل زيادة إجهاد الشد الداخلي إلى حد ما، وبالتالي زيادة معدل الانفجار الذاتي. إذا كان من الممكن توزيع ضغط الزجاج بالتساوي، فيمكن تقليل معدل الانفجار الذاتي بشكل فعال.
العلاج بالغمس الساخن
يُطلق على المعالجة بالغمس الساخن أيضًا اسم معالجة التجانس، والمعروفة باسم "التفجير". المعالجة بالغمس الساخن هي تسخين الزجاج المقسى إلى 290 درجة ± 10 درجة وإبقائه دافئًا لفترة معينة من الوقت، حتى يتمكن كبريتيد النيكل من إكمال تحول الطور البلوري في الزجاج المقسى بسرعة، بحيث قد ينفجر الزجاج المقسى بعد الاستخدام، يتم كسرها بشكل مصطنع في فرن الغمس الساخن بالمصنع مسبقًا، وبالتالي تقليل الانفجار الذاتي للزجاج المقسى المستخدم بعد التثبيت. تستخدم هذه الطريقة بشكل عام الهواء الساخن كوسيلة للتسخين، وهو ما يسمى في الخارج "اختبار النقع الحراري"، والمختصر بـ HST، والذي يعني حرفيًا المعالجة بالغمس الساخن.
صعوبة الغمس الساخن. من حيث المبدأ، فإن المعالجة بالغمس الساخن ليست معقدة ولا صعبة. ولكن في الواقع، من الصعب جدًا تحقيق مؤشر العملية هذا. أظهرت الدراسات أن هناك العديد من الصيغ الكيميائية المحددة لكبريتيد النيكل في الزجاج، مثل Ni7S6 وNiS وNiS1.01 وما إلى ذلك. ولا تختلف نسب المكونات المختلفة فحسب، بل يمكن أيضًا تطعيم عناصر أخرى. سرعة تغير الطور تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة. أظهرت الدراسات أن معدل تغير الطور عند 280 درجة هو 100 مرة عند 250 درجة، لذلك من الضروري التأكد من أن كل قطعة زجاج في الفرن تواجه نفس نظام درجة الحرارة. بخلاف ذلك، فمن ناحية، لا يمكن للزجاج ذو درجة الحرارة المنخفضة تغيير الطور بالكامل بسبب عدم كفاية وقت العزل، مما يضعف فعالية الغمس الساخن. من ناحية أخرى، عندما تكون درجة حرارة الزجاج مرتفعة جدًا، فقد يتسبب ذلك في تغير الطور العكسي لكبريتيد النيكل، مما يسبب مخاطر خفية أكبر. كلتا الحالتين ستؤديان إلى أن المعالجة بالتراجع الحراري غير مجدية أو حتى تؤدي إلى نتائج عكسية. يعد توحيد درجة الحرارة أثناء تشغيل فرن الغمس الساخن أمرًا مهمًا للغاية، كما أن اختلاف درجة الحرارة في فرن معظم أفران الغمس الساخن المحلية أثناء العزل بالغمس الساخن يصل إلى 60 درجة، وليس من غير المألوف أن يكون اختلاف درجة الحرارة تكون درجة حرارة الأفران المستوردة الأجنبية حوالي 30 درجة. لذلك، على الرغم من معالجة بعض الزجاج المقسى بالغمس الساخن، إلا أن معدل الانفجار الذاتي يظل مرتفعًا.
في الواقع، لقد تم تحسين عملية ومعدات الغمس الساخن بشكل مستمر. ينص المعيار الألماني DIN18516 على أن مدة الاحتفاظ هي 8 ساعات في إصدار 1990، بينما يقلل معيار prEN14179-1:2001 (E) من وقت الانتظار إلى ساعتين. إن تأثير عملية الغمس الساخن في ظل المعيار الجديد كبير جدًا، وهناك مؤشرات فنية إحصائية واضحة: بعد الغمس الساخن، يمكن تخفيضها إلى حالة واحدة من الانفجار الذاتي لكل 400 طن من الزجاج. من ناحية أخرى، يعمل فرن الغمس الساخن أيضًا على تحسين تصميمه وهيكله باستمرار، كما تم تحسين تجانس التسخين بشكل كبير، والذي يمكنه تلبية متطلبات عملية الغمس الساخن بشكل أساسي. على سبيل المثال، وصل معدل الانفجار الذاتي للزجاج المعالج بالغمس الساخن لمجموعة CSG إلى المؤشرات الفنية للمعايير الأوروبية الجديدة، والأداء في مساحة 120,000 متر مربع بمطار قوانغتشو الجديد الكبير جدًا المشروع مرضي للغاية. على الرغم من أن المعالجة بالغمس الساخن لا يمكن أن تضمن عدم حدوث انفجار ذاتي، إلا أنها تقلل من حدوث الانفجار الذاتي وتحل في الواقع مشكلة الانفجار الذاتي التي أزعجت جميع الأطراف في المشروع. ولذلك، فإن الغمس الساخن هو الطريقة الأكثر فعالية المعترف بها في العالم لحل مشكلة الانفجار الذاتي بشكل كامل.