حلول الانفجار الذاتي للزجاج المقسى

كما نعلم، فإن الزجاج المقسى لديه معدل انفجار ذاتي يبلغ 0.5%، لذا فإن كيفية تقليل معدل الانفجار الذاتي يعد أمرًا مهمًا لجميع مصانع معالجة الزجاج.

1. تقليل قيمة الإجهاد للزجاج المقسى

توزيع الضغط في الزجاج المقسى هو أن سطحي الزجاج المقسى يتعرضان لضغط الضغط، بينما تكون الطبقة الأساسية تحت ضغط الشد.يشبه توزيع الضغط في سمك الزجاج منحنى القطع المكافئ.مركز سمك الزجاج هو قمة القطع المكافئ، وهي النقطة التي يصل فيها إجهاد الشد إلى الحد الأقصى؛يوجد إجهاد ضاغط بالقرب من سطحي الزجاج على كلا الجانبين؛يبلغ سطح الضغط الصفري حوالي ثلث السمك.من خلال تحليل العملية الفيزيائية للتبريد المقسى، من المعروف أن هناك علاقة تناسبية تقريبية بين التوتر السطحي للزجاج المقسى وأقصى إجهاد الشد الداخلي بالقيم العددية، أي أن إجهاد الشد هو 1/2 إلى 1/2 من الإجهاد الضاغط.عادةً ما تحدد الشركات المصنعة المحلية التوتر السطحي للزجاج المقسى عند حوالي 100 ميجا باسكال، لكن الوضع الفعلي قد يكون أعلى.يبلغ إجهاد الشد للزجاج نفسه حوالي 32MPa~46MPa، وقوة الشد للزجاج هي 59MPa~62MPa.طالما أن التوتر الناتج عن تمدد كبريتيد النيكل يكون ضمن 30MPa، فإنه يكفي للتسبب في انفجار ذاتي.إذا تم تقليل إجهاد السطح، فسوف يقلل ذلك من إجهاد الشد المتأصل للزجاج المقسى نفسه، مما يساعد على تقليل حدوث الانفجار الذاتي.

نطاق الضغط السطحي للزجاج المقسى المحدد في المعيار الأمريكي ASTMC1048 أكبر من 69MPa؛تتراوح قوة الزجاج شبه المقسى (المقوى بالحرارة) بين 24MPa و52MPa.يحدد معيار BG17841 لزجاج الحوائط الساتر نطاق ضغط شبه مقسى يبلغ 24< δ≥ المعيار الوطني الجديد GB15763.2-2005 'زجاج الأمان لأغراض البناء - الجزء 2: الزجاج المقسى' الذي تم تطبيقه في الأول من مارس من هذا العام في الصين يتطلب أن لا يقل الضغط السطحي عن 90MPa.وهذا يمثل انخفاضًا بمقدار 5 ميجا باسكال عن المعيار القديم السابق البالغ 95 ميجا باسكال، وهو أمر مفيد لتقليل الانفجار الذاتي.

2. جعل الضغط على الزجاج موحداً ومتناسقاً

الضغط غير المتساوي للزجاج المقسى يمكن أن يزيد بشكل كبير من معدل الانفجار الذاتي، وهو أمر لا يمكن تجاهله.قد يكون الانفجار الذاتي الناجم عن الإجهاد غير المتساوي في بعض الأحيان شديد التركيز، خاصة في مجموعة معينة من الزجاج المقسى المنحني، حيث يمكن أن يصل معدل الانفجار الذاتي إلى مستوى ينذر بالخطر من الخطورة وقد يحدث بشكل مستمر.السبب الرئيسي هو الإجهاد المحلي غير المستوي وانحراف طبقة التوتر في اتجاه السُمك، والذي له أيضًا تأثير معين على جودة لوح الزجاج الأصلي نفسه.الإجهاد غير المتساوي يقلل بشكل كبير من قوة الزجاج، مما يزيد إلى حد ما من إجهاد الشد الداخلي، وبالتالي يزيد من معدل الانفجار الذاتي.إذا كان من الممكن توزيع ضغط الزجاج بشكل موحد، فإنه يمكن أن يقلل بشكل فعال من معدل الانفجار الذاتي.

3. المعالجة بالغمس الساخن (HST)

تفسير الغمس الساخن.تُعرف المعالجة بالغمس الساخن، والمعروفة أيضًا باسم معالجة التجانس، باسم 'التفجير'.المعالجة بالغمس الساخن هي عملية تسخين الزجاج المقسى إلى 290 درجة مئوية ± 10 درجة مئوية والاحتفاظ به لفترة زمنية معينة لتعزيز التحول السريع للطور البلوري لكبريتيد النيكل في الزجاج المقسى.وهذا يسمح للزجاج المقسى، الذي كان من المفترض في الأصل أن ينفجر ذاتيًا بعد الاستخدام، أن يتم كسره بشكل مصطنع مقدمًا في فرن الغمس الساخن بالمصنع، وبالتالي تقليل الانفجار الذاتي للزجاج المقسى أثناء التركيب والاستخدام.تستخدم هذه الطريقة بشكل عام الهواء الساخن كوسيلة للتسخين، ويُشار إليها باسم 'اختبار الامتصاص الحراري' أو HST في البلدان الأجنبية، والذي يُترجم حرفيًا إلى المعالجة بالغمس الساخن.

صعوبات في الغمس الساخن.من الناحية النظرية، فإن المعالجة بالغمس الساخن ليست معقدة ولا صعبة.لكن في الواقع فإن تحقيق مؤشر العملية هذا أمر صعب للغاية.أظهرت الأبحاث أن هناك العديد من الصيغ الهيكلية الكيميائية المحددة لكبريتيد النيكل في الزجاج، مثل Ni7S6 وNiS وNiS1.01 وما إلى ذلك. لا تختلف نسب المكونات المختلفة فحسب، بل يمكن أيضًا تطعيم عناصر أخرى.سرعة انتقال المرحلة تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة.أظهرت الأبحاث أن معدل انتقال الطور عند 280 درجة مئوية هو 100 مرة عند 250 درجة مئوية، لذلك من الضروري التأكد من أن كل قطعة من الزجاج في الفرن تخضع لنفس نظام درجة الحرارة.بخلاف ذلك، فمن ناحية، لا يمكن للزجاج ذو درجة الحرارة المنخفضة أن يتغير بشكل كامل بسبب عدم كفاية وقت العزل، مما يضعف فعالية الغمس الساخن.من ناحية أخرى، عندما تكون درجة حرارة الزجاج مرتفعة للغاية، يمكن أن تتسبب في تحول الطور العكسي لكبريتيد النيكل، مما يسبب مخاطر خفية أكبر.يمكن أن تؤدي كلتا الحالتين إلى علاج غير فعال أو حتى يؤدي إلى نتائج عكسية.يعد توحيد درجة الحرارة أثناء تشغيل أفران الغمس الساخن أمرًا مهمًا للغاية، وقبل ثلاث سنوات، وصل فرق درجة الحرارة داخل معظم أفران الغمس الساخن المحلية إلى 60 درجة مئوية أثناء العزل بالغمس الساخن.ليس من غير المألوف أن يكون لدى الأفران المستوردة فرق في درجة الحرارة يبلغ حوالي 30 درجة مئوية.لذلك، على الرغم من أن بعض الزجاج المقسى يخضع للمعالجة بالغمس الساخن، إلا أن معدل انفجاره الذاتي يظل مرتفعًا.

وستكون المعايير الجديدة أكثر فعالية.في الواقع، تم أيضًا تحسين عملية ومعدات الغمس الساخن بشكل مستمر.يحدد المعيار الألماني DIN18516 وقت العزل بـ 8 ساعات في الإصدار 90 عامًا، في حين أن المعيار prEN14179-1:2001 (E) يقلل وقت العزل إلى ساعتين.إن تأثير عملية الغمس الساخن في ظل المعيار الجديد كبير جدًا، وهناك مؤشرات فنية إحصائية واضحة: بعد الغمس الساخن، يمكن تقليله إلى انفجار ذاتي واحد لكل 400 طن من الزجاج.من ناحية أخرى، فإن فرن الغمس الساخن يعمل باستمرار على تحسين تصميمه وهيكله، كما تم تحسين تجانس التسخين بشكل كبير، والذي يمكن أن يلبي بشكل أساسي متطلبات عملية الغمس الساخن.على سبيل المثال، معدل الانفجار الذاتي للزجاج المعالج بالغمس الساخن لمجموعة China Southern Glass Group قد وصل إلى المؤشرات الفنية للمعايير الأوروبية الجديدة، وكان أداؤه مرضيًا للغاية في مشروع مطار قوانغتشو الجديد الضخم الذي تبلغ مساحته 120000 متر مربع.

على الرغم من أن المعالجة بالغمس الساخن لا يمكن أن تضمن الغياب المطلق للانفجار الذاتي، إلا أنها تقلل من حدوث الانفجار الذاتي وتحل بشكل فعال مشكلة الانفجار الذاتي التي تزعج جميع الأطراف في المشروع.لذا فإن الغمس الساخن هو الطريقة الأكثر فعالية المعترف بها في العالم لحل مشكلة الانفجار الذاتي بشكل كامل.