Flawed beauty: The problem with toughened glass

On 2nd August 1999, a particularly hot day in the town of Cirencester in the UK, a large pane of toughened glass in the roof of a shopping centre at Bishops Walk shattered without warning and <strong>fell</strong> from its frame.
در تاریخ 2 آگوست سال 1999، در یک روز گرم در شهر سیرنستر انگلستان، یک صفحه بزرگ شیشه ای در سقف یک مرکز خرید در "بیشاپ واک" بدون هیچ هشدار و سر و صدایی خرد شد، از قابش در آمد و <strong>سقوط کرد. </strong>

When fragments were analysed by <strong>experts</strong> at the giant glass manufacturer Pilkington which had made the pane, they found that minute crystals of nickel sulphide trapped inside the glass had almost certainly caused the failure.
زمانی که تکه های شیشه توسط <strong>کارشناسان</strong> تولید کننده شیشه غول پیکر "پیلکینگتون" مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، متوجه شدند که کریستال های بسیار جزئی و کمی از سولفید نیکل در داخل شیشه به دام افتاده اند که قطعا همان ها باعث شکسته شدن شیشه گردیده اند.

<strong> </strong>

'The glass industry is <strong>aware</strong> of the issue,' says Brian Waldron, chairman of the standards committee at tine Glass and Glazing Federation, a British trade association, and standards development officer at Pilkington.
برایان والدورن، رئیس کمیته استاندارد در صنف شیشه و لعاب (کاری)، که یک اتحادیه تجاری انگلیسی و مسئول توسعه استاندارد در پیل کینگتون است، می گوید: "صنعت شیشه سازی به خوبی از این موضوع <strong>آگاه</strong> است."

But he <strong>insists</strong> that cases are few and far between.
اما او<strong> اصرار دارد</strong> که چنین به ندرت دیده می شوند.

 ‘It's a very <strong>rare</strong> phenomenon,' he says.
او همچنین اضافه کرد که این موارد بسیار <strong>اندک</strong> هستند.

<strong> </strong>

Others disagree.
اما دیگران مخالف اند.

<strong>'On average</strong> I see about one or two buildings a month suffering from nickel sulphide related failures,' says Barrie Josie, a consultant engineerinvolved in the Bishops Walk investigation.
باری جوزی، مهندس مشاور در تحقیقات "بیشاپ واک" اظهار دارد که:"من در هر ماه به <strong>طور میانگین</strong> حداقل دو ساختمان را می بینم که به خاطر سولفید نیکل دچار خسارت می شوند.

<strong>Other</strong> experts tell of similar experiences.
کارشناسان <strong>دیگر</strong> (نیز) از تجربیات مشابه می گویند.

Tony Wilmott of London based consulting <strong>engineers</strong> Sandberg, and Simon Armstrong at CladTech Associates in Hampshire both say they know of hundreds of cases.
تونی ویلموت از <strong>مهندسان</strong> مشاور مستقر در لندن در قسمت ساندبرگ و سیمون آرمسترانگ در کلدتک در همپشایر، هر دو اظهار کردند که از صدها مورد این چنینی اطلاع دارند.

'What you <strong>hear </strong>is only the tip of the iceberg.
"آنچه که <strong>می شنوید </strong>فقط نوک این کوه یخ عظیم است.

' says Trevor Ford, a glass <strong>expert </strong>at Resolve Engineering in Brisbane.
این موضوع ادعایی است که "ترور فورد" <strong>متخصص</strong> شیشه {مشغول} در {واحد} مهندسی بازبینی در بریزبن می گوید.

He believes the reason is simple: 'No-one wants bad <strong>press</strong>.
او معتقد است که دلیل این موضوع کاملا ساده است:" هیچ کس <strong>خبرهای</strong> بد را دوست ندارد."

<strong> </strong>

' <strong>Toughened glass</strong> is found everywhere, from cars and bus shelters to the windows, walls and roofs of thousands of buildings around the world.
<strong>شیشه های نشکن </strong>در همه جای دنیا از اتومبیل، پناهگاه ها و اتوبوس گرفته تا پنجره ها، دیوارها و سقف های هزاران ساختمان، یافت می شوند.

It's easy to see why.
فهمیدن دلیل آن آسان است.

This glass has five times the <strong>strength</strong> of standard glass, and when it does break it shatters into tiny cubes rather than large, razor-sharp shards.
<strong>مقاومت</strong> این نوع از شیشه پنج برابر شیشه استاندارد است و زمانی که بشکند به جای خرده های بزرگ و تراشیده به مکعب های کوچک خرد می شود.

<strong>Architects</strong> love it because large panels can be bolted together to make transparent walls, and turning it into ceilings and floors is almost as easy.
<strong>معماران</strong> این محصول را دوست دارند، زیرا می توان با پیچ و مهره کردن پنل های بزرگ شیشه ای دیوارهای شفاف ساخت و آن ها را تبدیل به سقف شیشه ای و یا حتی کف شیشه ای کرد.

<strong> </strong>

It is made by <strong>heating</strong> a sheet of ordinary glass to about 620°C to soften it slightly, allowing its structure to expand, and then cooling it rapidly with jets of cold air.
این نوع از شیشه با <strong>حرارت دادن </strong>یک شیشه معمولی تا دمای 620 درجه سانتی گراد ساخته می شود تا در ابتدا کمی نرم شود و ساختار مولکولی اش گسترده تر گردد و سپس آن را به سرعت با موتورهای هوای سرد، خنک می کنند. 

This <strong>causes</strong> the outer layer of the pane to contract and solidify before the interior.
این کار <strong>باعث</strong> انقباض و جامد شدن لایه های خارجی پنل شیشه ای می شود.

When the <strong>interior</strong> finally solidifies and shrinks, it exerts a pull on the outer layer that leaves It in permanent compression and produces a tensile force inside the glass.
زمانی که سرانجام لایه های <strong>داخلی</strong> را مستحکم و کوچک می کنند، نوبت اجرای لایه بیرونی است که پنل را تحت یک فشار مداوم نگه داشته و باعث ایجاد یک نیروی کششی در داخل شیشه می شود.

As cracks propagate best in <strong>materials</strong> under tension, the compressive force on the surface must be overcome before the pane will break, making it more resistant to cracking.
از آنجایی که ترک ها به بهترین وجه ممکن در <strong>مواد</strong> تحت تنش انتشار پیدا می کنند، پیش از اینکه توانند پنل را بشکنند بایستی بر نیروی فشاری سطح آن غلبه کرد که باعث مقاوم تر شدن بیشتر پنل در برابر ترک خوردگی شده است.

<strong> </strong>

The <strong>problem</strong> starts when glass contains nickel sulphide impurities.
<strong>مشکل</strong> از جایی آغاز می شود که شیشه حاوی ناخالصی هایی از جنس سولفید-نیکل است.

Trace <strong>amounts</strong> of nickel and sulphur are usually present in the raw materials used to make glass, and nickel can also be introduced byfragments of nickel alloys falling into the molten glass.
<strong>مقادیر</strong> کمیابی از نیکل و گوگرد معمولا در مواد اولیه تولید شیشه وجود دارند، همچنین ممکن است نیکل به وسیله قطعه هایی از آلیاژهای نیکل که در شیشه مذاب ریخته شده، وارد شیشه شود.

As the glass is heated, these atoms <strong>react</strong> to form tiny crystals of nickel sulphide.
با گرم شدن شیشه، این اتم ها <strong>واکنش نشان داده </strong>و کریستال های ریزی از سولفید نیکل را تشکیل می دهند.

Just a <strong>tenth</strong> of a gram of nickel in the furnace can create up to 50,000 crystals.
تنها <strong>یک دهم </strong>گرم از نیکل در کوره می تواند 50 هزار کریستال را بسازد. 

<strong> </strong>

These <strong>crystals </strong>can exist in two forms: a dense form called the alpha phase, which is stable at high temperatures, and a less dense form called the beta phase, which is stable at room temperatures.
این<strong> بلورها </strong>می توانند به دو شکل وجود داشته باشند: یک مورد متراکم به نام فاز آلفا که در دماهای بالا پایدار است و یک فاز با تراکم کمتر به نام فاز بتا که در دمای اتاق پایداری دارد.

The <strong>high temperatures</strong> used in the toughening process convert all the crystals to the dense, compact alpha form.
<strong>دمای بالا </strong>که در فرایند مقاوم سازی و سخت شدن (شیشه) استفاده می شود، تمامی بلورها را به شکل متراکم و به بلورهای آلفا تبدیل می کند.

But the <strong>subsequent cooling</strong> is so rapid that the crystals don't have time to change back to the beta phase.
اما <strong>مرحله خنک کنندگی بعدی</strong> (آن) به قدری سریع اتفاق می افتد که کریستال ها فرصت آن را ندارند تا مجددا به فاز بتا تغییر حالت دهند.

This leaves <strong>unstable</strong> alpha crystals in the glass, primed like a coiled spring, ready to revert to the beta phase without warning.
این کریستال های آلفای <strong>ناپایدار</strong> در شیشه باقی می مانند و همچون یک فنر پیچ خورده و آماده شده، بدون هشدار آماده هستند تا به فاز بتا بازگردند.

<strong> </strong>

When this <strong>happens</strong>, the crystals expand by up to 4%.
زمانی که این اتفاق ها <strong>رخ می دهد</strong>، کریستال ها تا 4 درصد منبسط می شوند.

And if they are within the <strong>central</strong>, tensile region of the pane, the stresses this unleashes can shatter the whole sheet.
اگر این کریستال ها در ناحیه <strong>مرکزی</strong> کشش صفحه قرار گیرند، تنش هایی که این کریستال ها را آزاد می کند می تواند باعث خرد شدن کل پنل شود.

<strong>The time</strong> that elapses before failure occurs is unpredictable.
<strong>مدت زمانی</strong> که طول می کشد تا شکستن {شیشه} رخ دهد، غیر قابل پیش بینی است.

It could happen just months after manufacture, or <strong>decades </strong>later, although if the glass is heated - by sunlight, for example - the process is speeded up.
این اتفاق (شکست) می تواند فقط چند ماه پس از ساخت شیشه و یا حتی <strong>چند دهه </strong>بعد رخ دهد، اگرچه در صورتی که شیشه گرم شود- مثلا به خاطر نور خورشید- روند شکست سریع تر انجام می شود.

Ironically, says Graham Dodd, of consulting engineers Arup in London, the oldest pane of <strong>toughened glass</strong> known to have failed due to nickel sulphide inclusions was in Pilkington's glass research building in Lathom, Lancashire.
از قضا، "گراهام دود"، که جز مهندسین مشاور آروپ در لندن است، می گوید که قدیمی ترین پنل <strong>شیشه نشکن </strong>که به دلیل سولفید نیکل خراب شد، در ساختمان تحقیقاتی شیشه پیل کینگتون در لاتوم لنکاوی بود.

The pane was 27 years old.
این پنل 27 سال قدمت داشت.

<strong> </strong>

Data showing the <strong>scale </strong>of the nickel sulphide problem Is almost Impossible to find.
پیدا کردن اطلاعاتی که <strong>مقیاس</strong> مشکل سولفید نیکل را نشان می دهد، تقریبا امری غیرممکن است.

The <strong>picture</strong> is made more complicated by the fact that these crystals occur in batches.
این <strong>تصور</strong> زمانی پیچیده تر می شود که بدانیم کریستال ها به صورت دسته ای وجود دارند.

<strong>So even if,</strong> on average, there is only one inclusion in 7 tonnes of glass, ifyou experience one nickel sulphide failure in your building, that probably means you've got a problem in more than one pane.
<strong>بنابراین حتی اگر </strong>به طور متوسط در 7 تن شیشه، تنها یک مورد نقص وجود داشته باشد، (یعنی) اگر در کل ساختمان پنل یک ترک سولفید نیکل داشته باشید، یعنی به احتمال زیاد در بیشتر از یک لایه از این ترک ها وجود دارند.

Josie says that in the last decade he has worked on over 15 <strong>buildings</strong> with the number of failures into double figures.
جوزی اظهار می کند که در دهه گذشته او بر روی بیشتر از 15 <strong>ساختمان</strong> با تعداد خرابی های بیشتر از 10 مورد کار کرده است.

<strong> </strong>

One of the <strong>worst examples</strong> of this is Waterfront Place, which was completed in 1990.
یکی از <strong>بدترین نمونه های </strong>این ساختمان ها "واتر فرانت" است که در سال 1990 تکمیل شد.

Over the following <strong>decade</strong> the 40- storey Brisbane block suffered a rash of failures.
در <strong>دهه </strong>بعد بود که بلوک بریزبن 40 طبقه، دچار شکست ناگهانی شد.

<strong>Eighty panes</strong> of its toughened glass shattered due to inclusions before experts were finally called in.
پیش از آن که کارشناسان به محل وقوع برسند، <strong>هشتاد پنل </strong>شیشه ای خرد شدند.

John Barry, an <strong>expert</strong> in nickel sulphide contamination at the University of Queensland, analysed every glass pane in the building.
"جان باری" <strong>متخصص</strong> آلودگی پنل های شیشه ای به سولفید نیکل در دانشگاه "کوئیزلند"، هر پنل شیشه ای موجود در ساختمان را تجزیه و تحلیل کرد.

Using a studio <strong>camera</strong>, a photographer went up in a cradle to take photos of every pane.
با استفاده از یک <strong>دوربین</strong> استودیو، یک عکاس در یک بالابر به سمت بالا حرکت کرد و از تمام پنل ها عکس گرفت.

These were scanned under a <strong>modified</strong> microfiche reader for signs of nickel sulphide crystals.
این علائم به منظور تشخیص علائم کریستال های سولفید نیکل که توسط یک ریزخوان <strong>اصلاح شده،</strong> اسکن گردیدند.

‘We <strong>discovered</strong> at least another 120 panes with potentially dangerous inclusions which were then replaced,’ says Barry.
باری می گوید: "حداقل 120 پنل شیشه ای دیگر را <strong>کشف کردیم </strong>که به صورت بالقوه خطرناک بودند و به همین دلیل آن ها را جایگزین کردیم.

‘It was a very <strong>expensive</strong> and time consuming process that took around six months to complete.
کار انجام شده یک فرایند بسیار <strong>گران</strong> و زمان بر بود که انجام آن حدود شش ماه به طول انجامید.

' Though the <strong>project </strong>cost A$1,6 million (nearly £700,000), the alternative - re-cladding the entire building - would have cost ten times as much.
اگرچه هزینه<strong> پروژه</strong> در حدود 1.6 میلیون دلار (تقریبا 700 هزار پوند) بود اما هزینه جایگزینی و کاور مجدد ساختمان ده برابر این مبلغ شد.