林力 李智勇

国家燃气用具产品质量监督检验中心（佛山）

一、引言

家用燃气灶作为一种最常见的厨房烹饪器具，引进中国已经有40年。上世纪八九十年代后期随着中国经济起飞，灶具行业也得到蓬勃发展，产品在结构、材料、功能、工艺等方面都取得了长足进步，功能更加多样化的同时，性能也得到了很大的提高。灶的结构形式由以台式灶为主变成台式、嵌入式两种结构旗鼓相当，同时面板材料逐渐多样化，除了传统的不锈钢以外，出现不粘油金属、钢化玻璃以及陶瓷等面板。这些新式材料和结构，在引领了灶具的消费潮流的同时，也带来了一些新的质量问题，如钢化玻璃面板的爆裂。使用钢化玻璃面板的灶具由于其美观大方、易于清洁等优点，深受消费者的喜爱，近年来市场占有率逐年提升。玻璃面板灶具的保有量快速上升的同时，一些与之相关的质量事故也开始频频现于报端，中间甚至偶尔有知名企业的产品。

虽然家用燃气灶具国家标准对玻璃面板的安全性有考核，但灶具玻璃面板发生爆裂与多种因素有关，如面板是否偷工减料，是否遭受重物冲击，是否安装使用不当等。因此有必要对面板爆裂的成因做进一步研究，剖析风险源头，以期提出合理化的风险处置策略和措施，在保护消费者安全的同时，推动企业和行业的健康发展。

二、相关标准的规定和成因的初步分析

（一）国家标准和行业标准的相关规定

对于玻璃面板不能破裂，现行灶具国家标准GB 16410-2007《家用燃气灶具》中规定对钢化玻璃面板进行耐热冲击和耐重力冲击试验。耐热冲击试验要求在常温状态下，用500 g熔化的金属锡（232℃）浇在玻璃灶面几何中心点，20 s后用20℃±5℃的冷水500 mL浇注灶面几何中心点，重复做5次后检查有无破裂。耐重力冲击试验则要求在常温状态下，用质量1800 g、直径φ120 mm、底部圆角R10 mm、表面光滑的圆钢饼，从距安装状态的灶面几何中心点正上方200 mm处底部向下水平自由落下，重复做10次。

2002版行业标准CJ/T 157-2002《家用燃气灶具用涂层钢化玻璃面板》除了以上两条，还规定对玻璃面板进行耐温差试验。该试验要求在常温状态下，用直径30cm的平底锅，在锅内加食用植物油，总重量为10kg，加温到高于室温120℃后，放在玻璃灶面板的中心，停留5min后检查有无破裂。而2017版行业标准CJ/T 157-2017删除了上述耐温差试验，增加了耐冷冲击试验。耐冷冲击试验要求将试样放入高温箱中，从常温升温至200℃±3℃，在此温度下保持不少于10min后，迅速取出平放在专用工装上，用0.2L、20℃±5℃的水迅速倒在试样的几何中心，对试样正面进行3次试验。

以上测试除耐冷冲击试验外均在常温状态下进行，均未考虑结构应力等外部条件。按照上述标准进行试验，少有出现钢化玻璃破裂的结果。但现实的使用环境远比实验室设计的测试要复杂。有必要进行综合考虑，探讨玻璃面板爆裂的成因。

（二）钢化玻璃面板自爆成因初析

灶具钢化玻璃面板自爆不属于常见事故，根据几家大型企业的市场调查、事故反馈以及试验结果分析，主要由以下原因造成：①钢化玻璃面板加工工艺不成熟、不完善造成有残余应力，在未有明显撞击或热应力使用条件下自然爆裂；②在使用过程中遇强大的机械冲击，如遭受重物跌落而砸裂；③灶具安装时由于倾斜、单边或多边固定而生产结构应力，在受冷热冲击时破裂；④灶具燃烧异常，回火、偏火造成钢化玻璃面板局部过热，在热应力作用下玻璃面板自爆。

三、更多样化的使用条件的实验设计

根据成因分析，综合考虑家用燃气灶具的实际使用情况，结合家用燃气灶具国家标准和玻璃面板行业标准的要求和试验方法，将本次研究的实验设计如下：

（一）耐冷热冲击

点燃灶具所有燃烧器并将燃烧器阀门开至最大，待燃烧器附近玻璃面板的温度达到稳定状态后，将1L、10℃的水通过内径为10mm、管子底端高于玻璃面板200mm的漏斗，在20s内倒于玻璃面板的中心处。改用5℃的水，重复以上试验。

（二）耐重力冲击

将灶具安装在水平测试台上，用质量为3000g，直径120mm，底部圆角R10，表面光滑的圆钢饼，从距安装状态的玻璃面板几何中心点200mm高度自由下落，重复10次，观察玻璃面板是否发生爆裂。

（三）耐温差实验

用直径30cm的平底锅，在锅内加食用植物油，总重量为10kg，加温到高于室温150℃后，放在玻璃灶面板的几何中心，停留5min，观察玻璃面板是否发生爆裂。

（四）安装角度实验

灶具按5°和10°倾斜角度安装。点燃灶具所有燃烧器并将燃烧器阀门开至最大，待燃烧器附近玻璃面板的温度达到稳定状态后维持1h，看玻璃面板是否会发生自爆。

按以上的角度安装，重复耐冷冲击和耐热冲击试验。

（五）固定安装测试

灶具安装在测试台上，并用白水泥对玻璃面板进行固定。对灶具面板进行安装角度试验。

（六）点应力集中测试

按照产品说明书对灶具进行安装，并在面板下方灶台面上放置一边长为5mm的等边锥体。对灶具面板进行固定安装试验。

考虑到灶具行业市场保有量以大中型企业的产品为主，本系列测试选用一家大型企业（编号为HD）和一家中型企业（编号为HR）的产品各4台进行测试，其中编号为HD3和HD4的样品玻璃面板带金属包边。

为了更好的模拟消费者的使用状态，使用大理石测试台进行测试，测试台按照灶具包装内提供的开孔尺寸开孔。

四、实验结果及分析

表1是系列实验的测试结果：

表1 系列实验的测试结果

测试结果显示，进行点应力集中测试时，在倾斜角度为10°并固定安装状态下进行5℃水的耐冷热冲击，编号为HD4的嵌入式灶玻璃面板发生了爆裂。爆裂状态见图1。

图1 编号为HD4的样品玻璃面板自爆图

编号为HD4的样机是一台有金属包边的天然气灶。为了进一步了解为何是这台样品发生爆裂，我们测量了这个安装状态下4台使用天然气的灶具在冷态和热态下的面板尺寸，结果见表2。

表2 部分样机玻璃面板在冷态和热态下的尺寸

测试结果表明，不包边的钢化玻璃面板的受热膨胀普遍在0.18mm～0.22mm，而有金属包边的面板其受热膨胀仅有0.02mm～0.06mm。由于膨胀受到约束，包边玻璃面板在受热状态下的内部应力会比较大，尤其是四个角区受点应力更为集中，内部应力更大。这种状态下受到5℃冰水的冷冲击，玻璃面板发生爆裂比较符合预期。可见金属包边的玻璃面板虽然保证玻璃在发生爆裂的时候不会发生飞溅，但却增加了面板发生自爆的可能性。

考虑到嵌入式灶要定期更换电池，制造商并不建议用户使用水泥一类的建筑材料对灶具进行加固，一般情况下（灶台残破的情况除外）用户也不会对灶具进行额外加固。假定使用水泥加固的概率为1%。，灶台倾斜发生的概率为1%，发生点应力集中的概率为10%。另根据媒体曝光的案例描述，发生玻璃面板自爆的事故中，约有33.3%实质性的造成了用户的身心损伤。则造成用户受到伤害（包括受到惊吓）的玻璃面板自爆事故发生的概率为3.33×10-6，可见其可能性是极低的。不过这个结论仅适用于大中型企业的产品，对于小微企业甚至是假冒伪劣产品，由于其采用的玻璃面板质量良莠不齐，面板厚度偷工减料，加工工艺落后等原因，生产出来的产品甚至不能通过行标和国标的测试，在实际使用中发生爆裂的可能性会大大增加。

五、结束语

根据结果分析结合已知案例分析可知，灶具玻璃面板发生爆裂与企业产品设计有缺陷、灶具安装不规范、消费者使用不当等的都有一定关系。

作为产品质量的主要责任者，企业在产品设计与生产时，更多地考虑了外观因素，而对其安全因素考虑不全。本次检测唯一发生了面板自爆的灶具就是一款带金属包边的产品。玻璃面板带金属包边更加美观，更显档次，企业能够卖到更好的价钱，但由于产品在释放应力方面的先天不足，当遇到恶劣的使用环境时就会首先出现问题。可见企业过分追求利润，对产品的设计考虑不全面是玻璃面板发生爆裂一大主因。

其次是安装环节。现在国内对燃气具还没有强制由专业人士安装的制度，对于专业性和安全性要求很高的燃气具行业来说，这方面的标准和制度的缺失，导致了后续安装施工的无序，容易出现安装不规范甚至错误安装的情况，导致危险的产生。

消费者使用方面，由于消费者缺乏相关的安全知识，导致了在烹调过程中对灶具造成一些不必要的冷热冲击和重力冲击，或者是对燃烧器造成污染堵塞；在产品的选购方面过分看重灶具产品是否易于清洁和是否美观等指标，甚至为了省钱而选购劣质的灶具产品，忽视其可能带来的爆裂风险。

综上所述，灶具发生玻璃面板爆裂的现象是比较罕见的，尤其是知名品牌和大中型企业的产品，但一旦发生则可能造成人身伤害，因此应该从生产、采购和使用等方面尽量避免。希望本文的研究能给同行的研发人员提供借鉴，为消费者选购灶具产品提供参考。