嵌入式燃氣灶鋼化玻璃面板爆裂問題分析

1. 概述

嵌入式燃氣灶(以下簡稱“嵌入灶”)的外形新穎，燃氣燃燒器的設(shè)計先進，采用了封閉型的灶殼構(gòu)造，臺面選用了鋼化玻璃面板(以下簡稱“鋼玻面”)、搪瓷面板、耐熱陶瓷面板、不銹鋼面板等不同材質(zhì)的面板，而具備色彩艷麗，花型獨特，易于清潔特點的鋼玻面，更是受到市場歡迎和青睞。但是，有極少數(shù)鋼玻灶面在使用過程中發(fā)生爆裂，不僅對用戶人身安全造成傷害，而且對鋼玻面嵌入灶的正常發(fā)展帶來影響，下面對鋼玻面爆裂和燃氣灶防腐問題分析探討，并對燃氣灶設(shè)計結(jié)構(gòu)和使用方法提出改進建議。

2. 燃氣灶鋼玻面爆裂原因分析

嵌入式燃氣灶在使用過程中鋼玻面發(fā)生爆裂現(xiàn)象，雖然故障誘因多種多樣，但歸納起來可分為內(nèi)因:玻璃本身質(zhì)量;外因:灶具設(shè)計、加工缺陷，安裝缺陷，使用不當及缺少維護等因素。以下針對內(nèi)因和外因作一具體分析:

2.1.內(nèi)因

鋼玻面自身質(zhì)量問題引起爆裂約占破裂總數(shù)的3.0% 左右。首先介紹鋼玻面的熱處理工藝※3:鋼玻面的一次熱處理，是將玻璃加熱至低于軟化溫度(20—30)℃，用空氣或其它冷卻介質(zhì)進行突然冷卻制成。在冷卻過程中因鋼玻面的外表面突然收縮而形成壓應力層，鋼玻面內(nèi)部冷卻滯后于外表面，因此是張應力層。壓應力層的存在影響了玻璃的機械強度和抗熱強度，造成鋼玻面受到?jīng)_擊和高溫時應力分布不均勻引起爆裂。鋼玻面再經(jīng)過回火處理，也稱為二次熱處理。而經(jīng)過二次熱處理后在一次熱處理中產(chǎn)生缺陷的鋼玻面會產(chǎn)生裂紋報廢，合格鋼玻面消除了表面壓應力，增強了抗熱強度和機械強度，耐沖擊和耐高溫等性能得到加強，其質(zhì)量比一次熱處理的鋼玻面得到很大提高。

為了解決鋼玻面爆裂飛濺現(xiàn)象，鋼玻面底部有的貼了金屬薄膜(有益于散熱)，有的粘了金屬薄板，還有的在鋼玻面內(nèi)壓入了金屬網(wǎng)，粘了防爆膠條。這些措施可以使鋼玻面爆裂碎片不宜飛濺，但解決鋼玻面爆裂的主要問題必須從選擇玻璃原料和改革加工工藝入手，制造出嵌入式燃氣灶適用的優(yōu)質(zhì)灶面。鋼玻面制造廠生產(chǎn)的產(chǎn)品應印上防偽標記，防止假冒的劣質(zhì)鋼玻灶面產(chǎn)品流入市場。

有的鋼玻灶面用普通玻璃面板冒充，普通玻璃受熱、受震動沖擊的時候，極容易破碎飛濺;還有的鋼玻面質(zhì)量低劣，這種鋼玻面受熱、受震動沖擊的時候，很容易爆裂，但破裂的比例與普通玻璃面比較要少得多。

鋼玻面貼防爆金屬膜、金屬薄板爆裂時可防止飛濺。由于鋁在吸熱、傳熱及經(jīng)濟性等綜合因素上具有比其它材料更突出優(yōu)勢，建議用薄鋁板作為鋼玻面防爆隔熱材料。

2.2.外因

灶具設(shè)計、加工、組裝缺陷;灶具安裝錯誤或使用不當，發(fā)生故障引起的爆裂，約占破裂總數(shù)的97.0%左右。質(zhì)量好的鋼玻面裝在有設(shè)計加工缺陷或有安裝缺陷及使用不當?shù)娜細庠钌�，也會造成破裂。玻璃爆裂時外層的應力起著決定作用。急熱時玻璃內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生張應力;冷卻時內(nèi)部產(chǎn)生張應力，表面產(chǎn)生壓應力。所以玻璃耐熱性能要好于耐冷性能。這也是玻璃受熱后在冷卻過程中爆裂的原因。鋼化玻璃灶面周期性反復受熱沖擊，易形成熱疲勞，使熱穩(wěn)定性下降，強度下降。玻璃強度在-200℃—200℃時隨著溫度升高而下降，在200℃—500℃時隨著溫度的升高而上升，低點在200℃附近。要根據(jù)這個特點設(shè)計灶具結(jié)構(gòu)，防止灶面過熱。針對爆裂原因歸類、分析并提出改進內(nèi)容詳見表3—6 外界條件影響鋼玻面爆裂原因及改進方法，經(jīng)表3—6分析，可以看出嵌入灶漏氣爆炸故障引起的鋼玻面爆裂危害性最大;回火爆裂占爆裂比例大，是引起鋼玻面爆裂主要原因;通風孔小、灶下殼體積小，引起鋼玻面局部過熱，是嵌入灶存在較多的現(xiàn)象，下面就引起鋼玻面爆裂的主要問題分析如下:

2.2.1.局部過熱

引起鋼玻面局部過熱原因有:燃燒器熱負荷大，火蓋設(shè)計位置偏低，火焰距離鋼玻面過近，灶殼通風孔小，灶殼體積小，鍋架低，回火等。這些問題造成嵌入灶的通風差，散熱慢，尤其是回火火焰從下面燒烤灶面，使玻璃局部受熱后，應力分布不均勻，產(chǎn)生爆裂。應按表3—5介紹方法進行改進，研制出灶面溫度較低的鋼玻面嵌入灶。

下面著重分析灶具局部過熱后引起鋼玻面爆裂的原因:

(1) 燃燒器的火焰出口(火孔)與灶面距離過小;承液盤傳熱過多引起過熱爆裂

因燃燒器的火焰在加熱食品的同時也向灶面及灶內(nèi)散熱。提高火焰出口(火孔)處與灶面距離，即高出灶面16.0mm—35.0mm，可減少火焰對灶面和灶體的散熱。承液盤不僅受火焰直接燒烤，還因與燃燒器連接，燃燒器散熱時將大部分熱量傳給承液盤。增大承液盤尺寸，增大膠墊密封面積，鋼玻面承液盤與鋼玻面間隙大于1.0mm，可加快承液盤對外散熱，減少承液盤向鋼玻面散熱，降低灶面溫度。

(2) 通風孔小，灶下殼體積小，引起過熱爆裂

國內(nèi)有些嵌入灶盲目模仿國外產(chǎn)品，通風孔小、超薄下殼，灶面及灶內(nèi)的散熱效果很差。灶下殼體積設(shè)計要符合散熱的要求，在灶下殼設(shè)計大于火孔總面積20倍的通風孔，灶柜設(shè)計大于火孔總面積80倍的通風孔，可設(shè)計百葉門等通風形式。因為國外鋼玻面質(zhì)量好，燃燒器設(shè)計熱負荷較低(國外烹炸較少，火力要求小)，使用時間短，灶面溫度較低。國內(nèi)鋼玻面起步晚，質(zhì)量比國外產(chǎn)品有些差距。再加上燃燒器熱負荷較高，長時間反復使用，使玻璃內(nèi)部應力分布不均勻，造成玻璃機械強度降低，引起爆裂。

(3) 鍋架高度設(shè)計過低

鍋架高度過低，通風效果差，壓火，使火焰向灶面散熱比例增大，灶面溫度升高。鍋架高度過低，還影響二次空氣流通，使火焰燃燒不充分，煙氣中有害氣體增加;解決灶面溫度升高過快，需要更換高鍋架(鍋底至火蓋上表面距離18.0mm—38.0mm 之間)根據(jù)熱負荷大小計算鍋架高度。

(4) 回火的火焰燒烤灶面，引起過熱爆裂

回火是燃氣成分比例、壓力發(fā)生改變、灶具設(shè)計、加工、裝配不合理，使用維護不當引起的現(xiàn)象，燃氣的成分比例發(fā)生變化，使燃氣成分中燃燒速度加快的組分增加;壓力過低使燃氣流速過慢，這兩者都使燃燒速度大于氣流速度，造成回火。如果燃氣灶設(shè)計合理，用戶及時調(diào)整風門、定期清除火孔和噴孔積碳等雜質(zhì)，在氣源太差的時間段不使用灶具，是可以避免回火的。燃氣灶的回火現(xiàn)象主要發(fā)生在人工煤氣灶。我們就燃氣灶回火現(xiàn)象的主要設(shè)計原因進行分類并提出對燃氣灶的改進建議:

原因1.火孔熱強度不符合設(shè)計要求，有的火蓋火孔總面積大，單火孔面積大，使火孔熱強度低于氣源設(shè)計要求范圍，回火;有的火孔總面積小，單火孔面積小;還有的火孔在使用中被雜質(zhì)堵塞，使火孔熱強度高于氣源設(shè)計要求范圍，由于火孔孔徑小，供氣后壓力高，燃氣自壓力低的引射器吸氣口流出被引燃，造成回火。

改進:噴嘴孔徑和火孔個數(shù)應按照灶具使用氣源的火孔熱強度設(shè)計計算。建議采用外環(huán)圓火孔孔徑Φ2.5—3.0mm;條型火孔(1.02×15.0)mm 和長方火孔(1.6×2.2)mm;內(nèi)環(huán)圓火孔孔徑Φ2.0—2.6mm。

原因2.燃燒器下殼的引射器部分喉部面積、吸氣口結(jié)構(gòu)不合理或以液化氣、天然氣燃燒器下殼代替人工煤氣燃燒器下殼，引風量過大，引起回火。

改進:設(shè)計專一燃氣氣源燃燒器的引射器;喉部面積、吸氣口為設(shè)計重點。

2.2.2.搬運碰撞

鋼玻面的側(cè)面及邊角是抗擊沖擊力薄弱位置，受碰撞極易破裂，應設(shè)計防碰撞的灶具結(jié)構(gòu)及防碰撞包裝，搬運中要小心輕放。

2.2.3.漏氣爆炸引起的鋼玻面爆裂

試驗方法:1.使被測燃氣閥門為關(guān)閉狀態(tài)，其余閥門打開(自動控制閥門:關(guān)閉自動控制閥門，其余閥門打開)逐道檢測，在燃氣入口連接檢測儀，通入4.2kPa空氣，檢查其泄漏量。2.從燃氣入口到燃燒器火孔點燃全部燃燒器，用檢漏液或試驗火檢查燃氣入口至燃燒器火孔前各部位泄漏量。

鋼化玻璃面板按《細則》附件8零部件裝配前檢驗要求逐件檢驗項目產(chǎn)品標識:表明生產(chǎn)單位，外觀:表面應無明顯的劃痕、爆邊、色差、色斑、霉斑、和針孔，印刷圖案應字樣清晰，不應有端線、毛邊及鋸齒形;抽檢項目耐熱沖擊無破裂、耐重力沖擊無破裂，結(jié)構(gòu)尺寸應符合標準規(guī)定。

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