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嵌入式燃气灶钢化玻璃面板爆裂问题分析
1、引言
嵌入式燃气灶（以下简称“嵌入灶”）的外形新颖，燃烧器的设计先进，采用了封闭型的灶壳构造，台面选用了钢化玻璃面（以下简称“钢玻面”）、搪瓷面、不锈钢面等不同材质面板，而具备色彩艳丽，花型独特，易于清洁的钢玻面，更是受到市场的欢迎和青昧。但是，有极少数钢玻面在使用过程中发生爆裂，不令对用户的人身安全造成危害，而且对钢破面嵌入灶的正常发展带来影响，下面对爆裂原因进行分析，对钢玻面嵌入灶的设计提出改进方案和正确使用、检查、维护等防止事故的方法。
2、灶面爆裂原因分析
嵌入式燃气灶在使用过程中钢玻面发生爆裂现象，虽然故障诱因多种样，但归纳起来可分为两类，内因：玻璃本身质量；外因：灶具设计、加工缺陷，安装使用不当等原因。
2.1 内因
玻璃自身质量引起爆裂。首先介绍钢玻面的热处理工艺：钢玻面是将玻璃加热至低于软化温度（20-30）℃，用空气或其它冷却介质进行突然冷却制成。在冷却过程中因钢玻面的外表面突然收缩而形成压应力层，钢玻面内部冷却滞后于外表面，因此是张应力层。压应力层的存在影响了玻璃的机械强度和抗热强度。钢玻面再经过回火处理，也称为钢玻面的二次热处理。而经过二次热处理后在一次热处理中出现缺陷的钢玻面会产生裂纹报废，合格的钢玻面消除了表面压应力，增强了抗热强度和机械强度。其质量比一次热处理的钢玻面得到很大提高。为了解决钢玻面爆裂飞溅现象，钢玻面底部有的贴了金属薄膜，有的粘了金属薄板，还有的在钢玻面内压入了金属网，粘了防爆胶条。由于铝在吸热、传热及经济性等综合因素方面具有比其它材料更突出优势，建议用铝板作为钢板面的防爆隔热材料。这些措施可以使钢板面爆裂碎片不宜飞溅，但解决钢玻面爆裂根本问题须从选玻璃原料和改革加工工艺人手，制造出适合燃气灶使用的优质灶面。钢玻面生产厂出厂产品应印上防伪标记，要防止假冒伪劣钢玻灶面流入市场。
玻璃自身质量问题引起爆裂约占破裂总数的3%左右。有的以普通玻璃面冒充为钢玻面，普通玻璃受热、受震动冲击的时候，极容易破碎飞溅；还有的钢玻面质量差，这种伪劣钢玻面受热、受震动冲击的时候，很容易爆裂，但破裂的比例与普通玻璃面比少很多。如果贴了防爆金属膜、金属薄板，爆裂时可防止飞溅。
2.2 外因
灶具设计、加工、组装缺陷、安装不当及故障引起爆裂，占爆裂总数的97%左右。质量好的钢玻面装在有设计加工缺陷或有安装缺陷、使用不当的燃气灶上，有设计加工缺陷或有安装缺陷、使用不当一天和尚撞一天钟燃气灶上，也会造成破裂。玻璃爆裂时外层的应力起着决定作用。急热时玻璃内部产生压应力，表面产生张应力；冷却时内部产生张应力，表面产生压应力。所以玻璃耐热性能要好于耐冷性能。这也是玻璃受热后在冷却过程中爆裂的原因。钢化玻璃灶面周期性反复受热冲击，易形成热疲劳，使热稳定性下降，强度下降。玻璃的强度在-200℃?200℃时随着温度的升高而下降，在200℃?500℃时随着温度的升高而上升，低点在200℃附近。要根据这个特点设计灶具结构，防止灶面过热。针对爆裂原因归类、分析并提出改进内容详见表1。外界条件影响钢玻面爆裂原因及改进方法，经过表1的分析，可以看出嵌入灶漏气爆炸故障引起钢玻面爆裂，破坏力大、危害性大；回火爆炸爆裂比例很大，是引起钢玻面爆裂主要原因；通负孔小、灶下壳体积小，引起钢玻面局部过热，是嵌入灶存在较多的现象，下面就引起钢玻面爆裂的主要问题作以分析解释。
2.2.1 局部过热
钢玻面局部过热引起原因有：热流量大，燃烧器设计位置低，灶壳通风孔小，灶壳体积小，锅架低，回火等。这些问题造成灶具通风差，散热慢，火焰直接烧烤灶面使玻璃局部受执粕，应力分布不均匀，产生爆裂。应按表1介绍的方法进行改进，控制较低的灶面温度。下面着重分析局部过热后引起钢玻面爆裂的主要问题。
①通风孔小，灶下壳体积小，引起过热爆裂
有些嵌入灶模仿国外产品，通风孔小、超薄下壳。不合国情，因为国外钢玻面质量好，燃烧器设计热流量较低（国外做饭烹炸较少，火力要求小），使用时间短，灶面温度较低。国内钢玻面起步晚，质量比国外产品有些距离。燃烧器热流量较高，使用时间长，灶面温度高。为了通风降低灶面温度，在灶下壳设计大于火孔总面积20倍的通风孔（注意不要影响灶壳强度），灶柜设计大于火孔总面积80倍以上的通风孔，灶下壳体积设计要符合散热要求。
②回火的火焰烧烤灶面，引起过热爆裂
回火是燃气成分比例、压力发生改变、灶具设计、加工、装配不合理引起的现象，燃气的成分比例发生变化，使燃气成分中燃烧速度加快的组分增加；压力过低使燃气流速过慢，这两者都使燃烧速度大于气流速度，造成回火。如果燃气灶设计合理，及时调整风门、清除火孔和喷孔杂质，在气源太差的时间段不用灶具，是可以避免回火的。燃气灶的回火现象主要发生在人工煤气灶。我们就人工煤气灶回火现象的主要设计原因进行以下分类并提出改进建议：
a、原因，火孔热强度不符合要求，有的火孔总面积大，单火孔面积大，使火孔热强度低，回火；有的火孔总面积小，单火孔面积小，造成火孔杂质堵塞，使火孔热强度高，火孔出口处压力高，燃气自压力低的引射器吸气口流出，回火。改进，喷嘴孔径和火孔个数应按照人工煤气火孔热强度设计计算。外环圆火孔孔径φ2.3mm-φ3.0mm，条型火孔宽度（0.9-1.5）mm；内环圆火孔孔径φ2.0mm-φ2.5mm。
b、原因，Ⅰ.燃烧器下壳的引射器部分喉部面积、吸气口结构设计不合理或以液化气、天然气灶的燃烧器下壳代用，引风量大，回火。改进，设计人工煤气燃烧器的引射器，喉部面积、吸气口为设计重点；Ⅱ.喷嘴位置、形状、孔径设计不合理，引风量大，回火。改进，设计适合人工煤气使用的喷嘴，确定正确的喷嘴位置。
2.2.2 搬运碰撞
钢玻面的侧面及边角是抗击冲击力薄弱位置，受撞击易破裂，应设计防碰撞包装，搬运中需特别小心。
2.2.3 漏气爆炸引起的钢玻面爆裂
漏气主要发生在灶柜内进气管、管接头、胶管、液化气钢瓶、调压阀和燃气灶阀门、燃气管路、燃烧器等部分。
进气管安装不正确；管接头外径小于规定尺寸，胶管内径大于管接头外径，插入管接头紧固时不严，有缝隙；带旋塞阀的管接头旋塞加工粗糙，有间隙；使用普通胶管、因内孔不同，内径过小，管插不深造成管滑脱，内径大，管插入后松，紧不好漏气。胶管容易老化产生管壁裂缝。例如，一嵌入灶用户在穿过燃气胶管的橱柜内放置了消毒柜，使用中散发的臭氧气体腐蚀性很大，造成胶管老化破裂漏气，引起燃气爆炸；液化气钢瓶调压器未装好，出现漏气；调压阀错用中压阀代替低压阀或用劣质低压阀，气压高，超出灶具额定压力，使阀门、气管、等处漏气。
嵌入灶的气管材质差，受腐蚀裂缝，弯管时铜管未退火形成死弯裂缝，翻管口时精度差与管接头锥度不一致，弯管角度与管接头同轴度差；阀门旋塞锥面研磨差或密封脂不好，不密封，阀杆顶针垫密封不严，阀门内气路加工、组装有间隙等；燃烧器内气路有沙眼或加工孔时过深、钻通了内部气孔；喷嘴与气路连接处密封不严，这些都是漏气原因。还有使用中突然停气又通气，沸水、刮风造成熄火，没有熄火保护装置，又没能及时发现关闭燃气灶阀门，造成的漏气。灶具必须设熄火保护装置。修改制定加工工艺，对阀门、燃烧器要逐个检漏，严格按标准进行灶具出厂检验，职工技术培训后上岗。
3、灶具的使用与维护
经过设计上改进后，还需掌握正确的燃气灶使用方法和维护方法。
3.1 使用
使用当也会引起玻璃爆裂。以下是正确的使用操作方法。
3.1.1 点火前，先检查燃气灶周围无燃气味和漏气声音，再点火。
3.1.2 点火后，若有回火、脱火、火焰过短现象，将风门调小至火焰正常，若有黄焰、黑烟、火焰过长现象，将风门调至火焰正常。
3.1.3 使用中不能离开灶具，防止意外熄灭火发生漏气事故。
3.1.4 使用中应打开部分门窗或开启送、排风扇补充适量空气、排放废气（不能有影响燃烧的风力）。
3.1.5 液化气钢瓶不得放在灶柜或密闭箱体内，与灶具距离至少1米以上；更换液化气钢瓶后，检查调压阀密封垫完好，再安装拧紧，试漏后使用。
3.1.6 出现点火困难、燃气味、焦糊味、燃烧器以外的部位冒火、冒烟、非正常燃烧等现象，应请专业人员维修。不要拆装灶具，防止发生事故。
3.1.7 应选用专用燃气胶管，胶管安装后应试漏。
3.2 维护
3.2.1 不用酸、碱清洁剂或铁刨等硬质物品擦洗，随时将溅落在灶面上的盐、醋、酱油、水擦净，因为在受热、受压、受水蒸气及化学介质作用下会加速玻璃裂纹腐蚀破坏。
3.2.2 人工煤气灶20天清通火孔一次；天然气、液化气灶90天清通火孔一次，去除杂质和积碳，防止回火和黄焰；
3.2.3 每年更换胶管一次，装好喉箍，检查无漏气再使用；与灶具胶管相通的橱柜不得放置消毒碗柜和化学药品等有腐蚀性物体，散发的臭氧及其它腐蚀性气体对胶管腐蚀很大。
3.2.4 每半年用发泡剂或肥皂水检查一次灶具进气管至阀门接口气密性情况，检查一次供气系统管路、连接胶管接口气密性情况；如供气管接头事球型旋塞阀门应检查旋塞体与阀门旋塞孔接触面密封不漏气。注意检查燃气胶管毛细微孔、裂纹漏气情况。
4、灶具设计应注意问题
4.1 燃烧器的热流量小于3.8kW，减少烟气中有害气体，降低灶内温度；灶壳设计容积大小应适中，超薄设计影响灶内散热。
4.2 下进风燃气灶设计的风量调节器（风门）应易于调整，人工煤气喷嘴和风量调节器设计要考虑防止回火设计。
4.3 易采用脉冲点火装置，必须设置熄火保护装置，意外熄火时关闭气源，还可以设置回火保护装置、过热保护装置和定时闭阀装置等。
4.4 设计要保证2-8秒点燃火焰；熄火保护装置动作时间须低于30秒。
4.5 嵌入式燃气灶（包括上进风灶）安装的灶柜要留有足够的通风也面积，便于燃气灶散热；便于发现灶内故障及管道漏气等故障。汤盘应有通风孔，为燃烧提供空气助燃，通过空气流通散热，通风孔采取凸缘设计，高出汤盘底面，避免汤水溢流，流入通风孔进入灶内。
4.6 燃烧器火盖应高于灶面（25-39）mm，易于散热。
4.7 灶柜开孔板尺寸应准确，开孔与灶下壳间隙不应过大，灶下壳外缘与灶柜台面接触，灶面板不应与灶柜台面接触，受压后易引起变形或破裂。
4.8 阀门组装前应进行耐久性试验和气密性实验，并检查密封脂成分。
5、结束语
选择优质钢玻面，按上述要求改进设计方案，严格按技术要求改进生产、检验工艺，使能够生产出市场欢迎的优质可靠的钢化玻璃面嵌入式燃气灶。这里需要提出买了合格的燃气灶必须学习灶具知识，合理使用，定期维护，定期检查发现故障及时修理。这才是安全的保证。
燃气灶的发展历史与现状
一、燃气灶市场发展历史
（1） 起步阶段（1980年以前）：产品结构简单，功能单一。
二十世纪八十年代以前，中国的燃气事业的发展还比较落后，城市燃气的普及程度非常低，仅有百分之十几，广大农村几乎没有人使用燃气。那时，燃气灶处于起步阶段（1980年以前），产品结构简单，功能单一。
此前，燃气用具每家只有最简单的燃气灶，产品结构也很简单。灶面材料大多为铸铁，表面电镀或喷涂等处理，没有电点火装置，工艺也处在比较原始的状态中。
（2）发展阶段（1980－1990年）：耐用性和可靠性大幅提高。
1980年以后，随着改革开放的深入，市场经济随之兴起，国外各式各样的燃气用具纷纷进入中国，燃气用具的生产企业也由原来的十多家猛增到近百家，企业类型也由原来的单一燃气公司发展到有国营、集体、民营等各种企业类型，国外著名的燃具生产企业也开始在中国寻找合作伙伴，从而使燃气用具的产品质量和外观也有了根本的改变，产品的品种和功能也在不断变化。
在此期间，面板、燃烧系统、点火装置也有了改进。面板材料有冷板喷涂，燃烧器有铸铁炉头、表面电镀或喷锌处理，点火装置采用压电电子点火，提高了点火率，燃气灶的耐用性和可靠性有了提高。
（3）突破阶段（1990年－）：品种增多，款式齐全。
1990年以后，中国乃至世界经济进入了一个飞速发展阶段。中国的燃气及燃具事业进入了快速成长时期。国外先进燃具开发制造技术的引入，带来了中国燃具事业的突破性改变。
家用燃气灶具品种增多，款式新颖，安全措施增强，材质、功能和性能等均有所改善。在生产质量和可靠性，工艺水平，自动化和智能化程度，性能指标的先进性，节能和环保，安全使用等方面也都有所改善。
灶具的材料基本上淘汰了铸铁。不锈钢面板，表面喷涂不粘油涂层材料，钢化玻璃面板等在灶具中占有重要地位，近年来的陶瓷面板也独树一帜。
二、燃气灶市场现状
（1）近年燃气灶产品在款式、材质、工艺、安全性、创新等方面都有了长足进步。
产品款式方面有台式和嵌入式。特别是嵌入式灶适应了目前厨房装饰的美化要求，成为新兴的快速发展的款式。红外燃烧，催化燃烧，强鼓燃烧等先进燃烧技术也得到应用。产品功能方面有压电点火、电脉冲点火方式。燃气泄漏报警装置,自动安全保护装置在灶具中也得到运用。安全保护系统有热电偶加电磁阀组成的热电安全系统，有电脉冲加自吸电磁阀组成的安全系统。随着电子技术引入灶具领域，使得灶具的自动化和智能化程度都有所提高，有些高档产品增加了油温过热保护装置、防干烧保护装置等，部分产品还具有煎、炒、煮、炸等多种功能。
（2）市场质量参差不齐，热效率偏低，节能问题仍未得到根本解决。
在对燃气灶质量抽查的活动中发现，燃气灶的合格率仅仅在六成左右，这种质量现状令人担忧。特别是一些手工作作坊式的工厂，质量低劣，而这种小厂在中国的数量非常巨大。这些产品带来的主要问题有：烟气中一氧化碳浓度严重超标、热流量精度不合格。
嵌入式灶具热效率普遍较低、不节能的问题困扰行业多年；装用下进风燃烧器的嵌入式灶，多个燃烧器同时工作时，CO不容易控制，保洁性能普遍较差；装用上进风燃烧器的嵌入式燃气灶火力较小；灶具面板温度普遍较高，钢化玻璃面板爆裂时有发生。
三、技术发展现状
我国吸油烟机行业经过近二十年的发展，在技术上已取得了长足的进步，产品质量也得到持续改进。
（1）净化方式。早期开发的吸油烟机基本上是仿制进口样要，内循环吸附式吸油烟机和吸附外排式吸油烟机都有生产，但这类产品因不适合中国的厨房条件而自行淘汰，目前基本上均采用了外排式吸油烟机，少数厂家采用了铝孔板吸附式外排式结构。
（2）风机型式。我国吸油烟机开发初期采用电风扇或换气扇用的轴流式风机型式占有一定的比例，这类风机风量较大，但风压低，因而被离心式风机所取代。目前重点厂家的吸油烟厂的风机均达到高风量、高风压的要求，使用性能较开发初期大有提高。
（3）电机。开发初期，基本采用单电机双风道结构，电机采用含油轴承的也较多。后来又发展为双电机双风道，并占据了吸油机市场的大部分份额。但单电机单风道深箱型从开发初期就始终占有一定比例，到目前，这种机型已占有相当大的比例。因为含油轴承的使用寿命较短，于是一端为含油轴承、另一端为滚珠轴承的风行了较长时期，目前基本为滚珠轴承结构，重点厂家均采用了日本的滚珠轴承，其噪音均控制在较低的范围，达到了低噪音的要求。
（4）风叶结构。开发初期基本采用后向风叶，只有少数采用前向风叶，进入九十年代开始采用涡轮喷射风叶。前向风叶的风景、风压、油脂分离度均达到较好水平，而后向风叶风压和油脂分离度两项指标偏低，使用效果不佳。涡轮喷射风叶是引进国外的新结构，各项使用性能均较好。目前深箱型吸油烟机均采用千叶型风叶。
（5）风叶材质。后向风叶和涡轮风一般采用铝合金材质，前向风叶多采用塑料，塑料风叶制作简单，且运转噪音较低。千叶风叶一般为钢板外表喷涂涂料制造，深箱型吸油烟机多采用这种结构，也能达到高风量、高风压、低噪音的要求，输入功率一般在120W至200W之间。
（6）涡壳形状。开发初期，涡壳形状较简单，也不尽科学。如有的采用分体焊接风道，有的采用风道上部与上壳以泡沫塑料密封，结构简陋，普遍存在漏油现象。后来逐步改进，采用了双曲线风道，有的采用独立双风道，整体封闭。现在的深箱型单电机涡壳密封性均较好，也利于油烟的排除，重点厂家的涡壳已解决了漏油问题。
（7）集油装置。开发初期的集油装置均较简单，集油效果不好。目前吸油烟机的导油、集油结构基本均较科学合理，基本上解决了导油、集油效果不良的问题。
（8）外形结构。开发初期，有的吸油烟机集流罩（捕集面）采用平面型式，捕集油烟的效果较差。改进为槽型集流罩，前部没有集流挡板，目前大部分吸油烟机均采用深箱型集流罩，捕集油烟的效果大为改善。其间也曾流行过超薄型、风帘型等结构的吸油烟机，但均因吸油烟效果不佳而淡出市场。近年来欧式吸油烟机在市场上较为流行，适应了新房装修的潮流。
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