寂静回声 发表于 昨天 13:31

高硅硼玻璃管口的小裂纹


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不错,高硅硼玻璃管(含 SiO₂ 70%~80%、B₂O₃ 10%~15%)以低膨胀系数(α≈3.2×10⁻⁶/℃)、耐高温(长期使用温度≤500℃)、化学稳定性好著称。但是别忘了,它的本质是玻璃,它不是钢,而且没有做钢化处理。
高硅硼玻璃是典型的脆性材料,断裂强度由 “最大缺陷尺寸” 和 “局部应力” 决定(符合格里菲斯断裂理论:σ_f ∝ √(Eγ_s /a),其中 a 为缺陷半长度)。管口作为玻璃管的 “截面突变处 +密封受力处 + 冷热交换界面”,是应力天然集中区,长期应力作用下,微缺陷会逐渐扩展为宏观裂纹。

玻璃管切割后,管口截面会形成微小裂纹,且切割过程中局部高温导致热胀冷缩不均,残留热应力(拉应力集中在管口表面)。
若后续未进行充分退火,残留应力会被 “冻结” 在管口。
长期使用中,残留拉应力与环境温度变化、介质压力等叠加,当局部应力超过玻璃的断裂强度,微裂纹会沿应力方向扩展,最终形成可见裂纹。



高硅硼玻璃的优势是 “整体抗热震”,但管口局部温度突变时,就会产生热应力。
将热液体倒入冷玻璃管,管口突然接触冷介质,局部收缩受周围高温区域约束,表面产生拉应力;
管口外侧与低温空气接触,内侧通高温介质,内外壁温差导致内壁膨胀、外壁受约束,外壁产生拉应力。
每次热冲击都会让微缺陷扩大一点,长期使用后,裂纹从管口表面延伸至内部。

玻璃管的裂纹均需 “初始缺陷”(如划痕、缺口)作为起点,管口作为频繁接触、装卸的部位,易产生产生微小崩缺,成为裂纹源。

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