钢化玻璃自爆可以表述为钢化玻璃在无外部直接作用的情况下而自动发生破碎的现象。在钢化加工、贮存、运输、安装、使用等过程中均可发生钢化玻璃自爆。

     自爆按起因可分为两种
     一是由玻璃中可见缺陷引起的自爆，例如结石、砂粒、气泡、夹杂物、缺口、划伤、爆边等；

    二是由玻璃中硫化镍（NiS）杂质膨胀引起的自爆。

     这是两种不同类型的自爆，应明确分类，区别对待，采用不同方法检测处理。前者一般目视可见，检测相对容易，故生产中可控。后者则主要由玻璃中微小的硫化镍颗粒体积膨胀引发，无法目测检验，故不可控。

      在实际运作和处理上，前者一般可以在安装前剔除，后者因无法检验而继续存在，成为使用中的钢化玻璃自爆的主要因素。硫化镍类自爆后更换难度大，处理费用高，同时会伴随较大的质量投诉及经济损失，造成业主的不满甚至更为严重的其他后果。所以，硫化镍引发的自爆是我们讨论的重点。

      钢化玻璃自爆的主要原因：硫化镍膨胀    

     玻璃经钢化处理后，表面层形成压应力。内部板芯层呈张应力，压应力和张应力共同构成一个平衡体。玻璃本身是一种脆性材料，耐压但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是张应力引发的。钢化玻璃中硫化镍晶体发生相变时，其体积膨胀，处于玻璃板芯张应力层的硫化镍膨胀使钢化玻璃内部产生更大的张应力，当张应力超过玻璃自身所能承受的极限时，就会导致钢化玻璃自爆。

       硫化镍为什么会引起玻璃自曝？

      玻璃主料石英砂或砂岩带入镍，燃料及辅料带入硫，在1400℃～1500℃高温熔窑燃烧熔化形成硫化镍。

      当温度超过1000℃时，硫化镍以液滴形式随机分布于熔融玻璃液中。当温度降至797℃时，这些小液滴结晶固化，硫化镍处于高温态的α-NiS晶相（六方晶体）。当温度继续降至379℃时，发生晶相转变成为低温状态的β-NiS（三方晶系），同时伴随着2.38%的体积膨胀。这个转变过程的快慢，既取决于硫化镍颗粒中不同组成物（包括Ni7S6、NiS、NiS1.01）的百分比含量，还取决于其周围温度的高低。

      如果硫化镍相变没有转换完全，则即使在自然存放及正常使用的温度条件下，这一过程仍然继续，只是速度很低而已。当玻璃钢化加热时，玻璃内部板芯温度约620℃，所有的硫化镍都处于高温态的α-NiS相。随后，玻璃进入风栅急冷，玻璃中的硫化镍在379℃发生相变。与浮法退火窑不同的是，钢化急冷时间很短，来不及转变成低温态β-NiS而以高温态硫化镍α相被“冻结”在玻璃中。快速急冷使玻璃得以钢化，形成外压内张的应力统一平衡体。

      在已经钢化了的玻璃中硫化镍相变低速持续地进行着，体积不断膨胀扩张，对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃板芯本身就是张应力层，位于张应力层内的硫化镍发生相变时体积膨胀也形成张应力，这两种张应力叠加在一起，引发钢化玻璃的破裂即自爆。对于表面压应力100MPa的钢化玻璃，其内部的张应力为45MPa左右。此时张应力层中任何直径大于0.06mm的硫化镍均可引发自爆。根据自爆研究统计结果分析，95%以上的自爆是由粒径分布在0.04mm～0.65mm之间的硫化镍引发。根据材料断裂力学计算出硫化镍引发自爆的平均粒径为0.2mm.因此，国内外玻璃加工行业一致认定硫化镍是钢化玻璃自爆的主要原因。

     国家标准规范：玻璃缺陷检测方法——光弹扫描法 

      对于玻璃缺陷的检测方法，国家标准《玻璃缺陷检测方法—光弹扫描法》（GB/T30020--2013），规范了钢化玻璃自爆风险检测的操作流程、检测设备及参数、图像处理与分析等。该方法不仅可以用于建筑幕墙的自爆风险检测和预测，也可以用于钢化玻璃生产质量的检测和幕墙玻璃安装之前的可靠性检测。

     光弹扫描法是中国检验认证集团（中检集团、CCIC）包亦望教授和他带领的科研团队研发，并参与起草制定了国家标准《玻璃缺陷检测方法—光弹扫描法》（GB/T30020--2013）

     本文部分内容参考了包亦望、刘小根编著的《玻璃幕墙安全评估与风险检测》，特此致谢。

     光弹扫描法检测钢化玻璃自爆风险技术的工作原理 

     玻璃是一种典型的光弹性材料，可通过光弹设备检测到玻璃内部应力的存在。钢化玻璃自爆源附近有应力集中，且这种应力具备光弹效应。或者说，自爆是由于应力集中所引起。因此，通过光弹设备就能够发现自爆源附近因应力集中导致的应力光斑。从而为检测自爆源提供了一种间接手段。

     光弹扫描法的两种方式：透射式检测、反射式检测

     根据国家标准《玻璃缺陷检测方法—光弹扫描法》（GB/T30020--2013），用于现场检测钢化玻璃的光弹扫描法，分为两种方式：透射式检测、反射式检测。

     安德信幕墙在全国各地承接了100多个既有幕墙检测鉴定与维修维护项目。在检测钢化玻璃自爆风险时，严格按照国家标准规范，采用光弹扫描法进行检测时，根据工作环境的不同（详见下面叙述），分别采用透射式检测或者反射式检测。

      透射式检测的适用范围与操作要点

    适用范围：对于多层玻璃，比如夹胶玻璃或镀膜玻璃组成的中空玻璃幕墙，宜采用透射式扫描检测。

    操作要点：

    （1）将透射式光弹仪的平面偏振光源和检偏器分别置于玻璃的前后面，位置应一一对应。

   （2）采用里外同时人工移动，或者采用里外同步移动的机器人控制。扫描方向可以水平移动，也可以垂直移动。

    （3）打开电源偏振光通过玻璃后到达检偏器。检偏器所应看到的光斑由工业相机记录并传输到计算机软件系统。如果没有出现计算机自动识别而报警的现象，则移动检偏器到旁边相邻位置。

    （4）这样逐步扫描直到出现计算机报警蜂鸣声。配合直观视图分析，对光斑点采用显微镜或者放大镜进行局部检测。

      安德信幕墙经验分享：由于透射比反射的效果更好，也较少有变形和光畸变，因此只要条件允许，尽量使用透射检测。

    反射式检测的适用范围与操作要点

    适用范围：被检测玻璃背面是黑的或者暗的，例如晚上没有灯，无论室内还是室外都可以实现反射式扫描。

     操作要点：

    （1）白天操作时通常将被测幕墙玻璃的背后盖上深色的遮光布或板，将反射式仪器

置于玻璃的操作面。

     （2）打开电源后偏振光通过玻璃后反射到检偏器。检偏器所应看到的光斑由工业相机记录并传输到计算机软件系统。如果没有出现计算机自动识别而报警，或者肉眼观测到的可疑缺陷，则移动检偏器到旁边相邻位置。

     (3)这样逐步重复该过程，对光斑点在玻璃上的位置用粉笔或者彩笔做出标记确定，并标号。然后采用显微镜或者放大镜进行局部检测。确定缺陷的种类及大小。

     安德信幕墙经验分享：反射式最大优点是只需要在玻璃的一面操作，简单方便容易操作，而且在很多复杂场合也能使用。