Карбид для сварочных работ

Обновлено: 20.09.2024

Многие люди не понаслышке знают, что такое карбид натрия или кальция. В 80-х годах даже крохотный кусок этой твердой коричневатой или серой субстанции считался огромным богатством, особенно для маленьких детей, которые так любили с ним играться. Все дело в том, что при контакте с водой вещество вступает в термическую реакцию, выделяя дым. Запах карбида напоминает аромат чеснока.

Карбид кальция в сварке

Для сварочных работ карбид является чуть ли не идеальным веществом, потому что при взаимодействии с водой выделяет в окружающее пространство летучий газ ацетилен, который служит основой металлизации, напайки, кислородной сварки и множества иных процессов, относящихся к обработке металлических сплавов.

Создается этот состав при очень высокой температуре (до 2400 градусов) посредством расплавления негашеной извести и кокса внутри электродуговой печки. Затем раскаленное жидкое вещество помещается в специальные формы (изложницы), где оно застывает и твердеет. Затем карбид раскалывают на кусочки размером не более 8 см. В итоге полученная субстанция будет состоять примерно на 78% из карбида кальция, а остальные 22% — это известковые окиси, примеси и иные вещества.

Так как при воздействии воды карбид выделяет большое количество ацетиленового газа и тепловой энергии, это существенно затрудняет его хранение. Чтобы избежать порчи вещества, его нередко укладывают в герметичные стальные резервуары. При открытии этих металлических сосудов необходимо избегать открытого пламени и искр, иначе могут быть печальные последствия.

Карбидная пыль (частички до 2 мм) непригодна для применения, потому что растворяется в воде практически моментально. Кроме того, при хранении большого количества пыли увеличивается риск, что применение состава в итоге приведет к взрыву резервуара. Специалисты отмечают, что килограмм рассматриваемого вещества способен выделить при взаимодействии с водой более 260 кубических дюймов ацетилена.

Карбид часто используется для газовой резки и сварки. При горении ацетилен контактирует с кислородом и достигает температуры 3150, что делает этот газ совершенно незаменимым при обработке тугоплавких металлических сплавов. В целях безопасности ацетилен делают в особых генераторах на основе угля, нефти, природного газа или карбида кальция.

Особенности применения

В сварке это вещество используют везде. Делают это по следующей схеме:

Кусочки карбида помещаются в корзинку. Оптимальный размер элементов — 8 см. Такие «камешки» смогут обеспечить оптимальную выработку ацетиленового газа. Специалисты не советуют насыпать в генератор карбидную пыль. Частички менее 2 мм в диаметре почти мгновенно выделяют ацетилен, что может привести к взрыву оборудования.
Корзину ставят в специальный резервуар с водой. Его горловину нужно закрыть плотной крышкой с винтовым креплением.
Посредством вращения винтового маховика корзина с кусками вещества погружаются в воду, начинается генерация ацетиленового газа. Уменьшая/увеличивая глубину погружения корзины можно регулировать интенсивность выработки ацетилена, поддерживая в горелке устройства для сварки оптимальную интенсивность.

Карбид при сварочных работах выполняет функции топлива, насыщающего генератор газа. И без его применения будет трудно применять ацетиленовую горелку. Ведь газовый баллон очень нелегко перемещать. А карбидные кусочки достаточно положить в герметичный сосуд и транспортировать на совершенно любые расстояния, предотвратив появление влаги.

Требования безопасности

В связи с тем, что это опасный материал, работать с ним нужно, строго соблюдая правила безопасности. Основные правила, которые обязательно должны выполнять при сварке с помощью карбида:

Не забывайте, что карбид очень активно реагирует на воздействие воды и воздуха.
Хранить вещество необходимо исключительно в герметичном и сухом месте.
Вещество является очень взрывоопасным, потому открытое пламя и искры возле него категорически запрещены.
Карбидная пыль может вызвать раздражение слизистых и кожного покрова, потому при работе с ней нужно обязательно пользоваться защитными очками, перчатками и респиратором.
Монтаж ацетиленовых генераторов запрещено в подвалах.
После окончания сварки с помощью карбидных кусочков, нужно «доработать» остатки вещества в генераторы. Полученные шлаки следует помещать в специальный бункер или яму.
Также запрещено курить при работе с этим материалом.
Точки и удары при перевозке баллонов с газом крайне опасны и могут привести к трагическим последствиям.

Соблюдая эти правила, можно безопасно пользоваться карбидом для сварки. Кроме того, это вещество позволяет сэкономить и сократить расход ацетилена.

Как применяется карбид кальция для сварки, из чего он сделан

В промышленности активно применяется газовая сварка, которая еще долго будет востребована в народном хозяйстве. Причиной этому является то, что температура пламени горелки может достигать 3150°С.

Такая температура позволяет варить не только обычную сталь, но также легированные и цветные металлы, которые не сможет проварить сварочный аппарат обычными электродами. Кроме того, газовой горелкой можно эффективно резать металл большой толщины и различной конфигурации сечения. Такие характеристики пламени достигаются смешиванием ацетилена и кислорода перед горением. Выделяет газ ацетилен карбид для сварки. Его изобрел немецкий химик Фридрих Велер в 1862 году. Для его создания он поместил сплав цинка с кальцием в раскаленные угли.

Что такое карбид для сварки

В состав карбида входят два химических элемента: углерод и кальций, поэтому его полное название – карбид кальция. После завершения производства, в готовом виде он выглядит, как куски затвердевшего цемента серого или коричневого цвета. Вступив в реакцию с водой, сильно нагревается и выделяет большой объем газа – ацетилена, имеющего резкий химический запах. Если смешать 560 мл воды с 1000 г карбида, то в результате их реакции выделится 372 л ацетилена и образуется 1160 г гашеной извести.

Получают это вещество путем сплавления негашеной извести (оксид кальция) и кокса в электропечи, при температуре 1900°С – 2300°С. На современных предприятиях для производства карбида кальция применяют рудовосстановительные печи с мощностью от 60 до 80 мегавольт – ампер, с квадратными или круглыми ванными.

Печь для производства карбида кальция

Сварка с применением данного вещества состоит из следующих этапов:

из коксующегося угля и извести создается порошкообразная шихта;
далее она помещается в электродуговую печь и доводится до расплавления;
сплав сливается в изложницы и охлаждается;
полученные бруски карбида изымаются и помещаются в дробильную камеру для придания необходимой фракции.

Полученный материал обладает плотностью 2,2 г/см3. В его состав входит около 77 % СаС2 и 23 % извести с различными примесями. Чем больше кусок карбида, тем дольше он разлагается в ходе реакции, но выделяется больший объем ацетилена. Однако если при сварочных работах применять карбид мелкой фракции, реакция может быть настолько бурной, что это может привести к взрыву.

Так выглядит карбид кальция

Внешний вид и характеристики технического карбида кальция

Впервые рассматриваемый состав был получен в 1862 году. Проводимая процедура касалась отделения кальция от извести, в результате чего получился бледно-серый состав без признаков, свойственных металлам. В результате опыта был получен карбид, который в последствии стал активно использоваться при выпуске различной продукции.

В начале 20 века карбид кальция стали использовать для производства ацетилена в больших объемах. Именно поэтому стали вести активные исследования для выявления более производительной технологии.

Технические характеристики материала определяют его широкое распространение. Внешний вид вещества характеризуется светло-серым цветом, выпускаются карбиды в виде камня или порошка.

Техника безопасности

Не только сам газ ацетилен, но и сухой карбид являются взрывоопасными веществами. Поэтому при сварочных работах необходимо строго придерживаться предписанных инструкциями мер безопасности. Чтобы не произошли аварийные ситуации, которые могут привести к трагедии, необходимо придерживаться следующих правил:

в радиусе 10 м от генератора ацетилена и бочек с веществом не должно быть источников огня и искрения, включая и самой работающей горелки;
не применять для сварки карбид в пылеобразном состоянии и с фракцией около 2 мм, так как от бурной реакции произойдет взрыв;
хранить карбид нужно в герметичной емкости вдали от источников огня, влаги, водяных и канализационных труб;
не допускать попадания вещества на слизистые оболочки, в глаза и на кожу, поэтому при работе с ним использовать респиратор, перчатки и очки;
если материал, все же, попал на тело, тщательно промыть участки поражения большим количеством воды;
если сварка производится в помещении, требуется обеспечить его хорошую вентиляцию, а также убрать все горючие материалы;
при работе в подвальных помещениях генератор должен быть установлен на улице, запрещено его размещать в любых подвалах, а также в жилых зданиях;
перед зарядкой генератора необходимо убедиться в целостности его корпуса и оборудования;
в процессе сварки нужно, чтобы манометр был хорошо виден сварщику и его помощнику, а аппарат всегда стоял ровно;
запрещено вскрывать генератор, находящийся под давлением;
по завершении сварочных работ требуется тщательно выбрать неразложившийся карбид, гашеную известь, и тщательно промыть водой аппарат;
повторно использовать неразложившийся материал запрещено;
баллоны с ацетиленом перевозятся и хранятся с накрученными на клапаны предохранителями;
покупать карбид необходимо только у лицензированных производителей и продавцов, чей авторитет заработан годами добросовестного сотрудничества с клиентами;
сварка с применением самодельных генераторов запрещается, так как это может привести к трагическим событиям.

Применение при сварочных работах

Хранение карбида осуществляется в специальных стальных баках объемом 100 или 130 литров. Открытие этих баков должно производиться только при отсутствии огня или искр в близости от них деревянным молотком и латунным зубилом. Неиспользованный карбид в банке закрывается водонепроницаемой крышкой.

Ацетилен для сварочных работ вырабатывается из карбида в генераторе стационарного или мобильного типа и разного объема. Средний объем ацетиленовых генераторов рассчитан на прием от 5 до 15 литров воды и, соответственно, 2-5 килограммов карбида. Выход ацетилена считается несколько ниже теоретического и принимается равным 260-280 литров с одного килограмма CaC2. Рекомендуется использовать карбид крупной фракции – 80 мм

Принцип использования ацетилена для сварочной работы таков:

Из одного килограмма карбида выделяется около 250 литров ацетилена, а на разложение килограмма карбида уходит 3-4 литра воды. Зная эти пропорции, вычисляют необходимый объем воды и количество вещества.
В промышленных генераторах, рассчитанных на долгий и равномерный процесс использования, карбид дозировано загружается в газообразующую камеру через специальный бункер в автоматическом режиме. В генераторах, которые используются для ненормированных объемов работ, карбид погружается в воду в специальной корзине. Объем вырабатываемого ацетилена регулируется погружением или подъемом корзины.
При подаче очередной порции карбида и начале реакции в камере возрастает давление, снижение которого производится активным выпуском ацетилена в горелку.
Ацетилен через отборник по шлангу подается в газовую горелку. Горелка должна находиться от генератора на расстоянии не менее 10 метров.
Гашеная известь, образующаяся в процессе реакции (около 1,2 кг на каждый килограмм карбида), удаляется из генератора через отдельный бункер.

В газовой сварке главным плюсом применения карбида является его низкий вес и небольшой вес применяемого оборудования. Газовые баллоны для ацетилена очень тяжелые, их необходимо перемещать на специальной тележке или в 2-3 пары рук. Средний же генератор весит 15-20 кг, что позволяет без особых усилий перемещать его в одиночку или с одним помощников. При перемещении сухого карбида достаточно соблюдать элементарные правила хранения – избегать попадания влаги на вещество и попадание мелкой карбидной пыли на кожу и в глаза.

Применение карбида кальция

Как ранее было отмечено, карбид кальция встречается в самых различных областях промышленности, зачастую поставляют для проведения промышленного синтеза. Свойства карбида кальция и реакция, протекающая при его соединении с различными веществами, определяют использование вещества в нижеприведенных случаях:

Многие синтетически компоненты, входящих в состав современных материалов, производят на основе рассматриваемого компонента.
Применяется для получения цианамида кальция. Подобный компонент используется для получения различных химических удобрений. Именно поэтому сырье применяется для регулирования скорости роста растений.
Цианамид кальция также получают при соединении вещества с азотом.
В некоторых случаях проводится восстановление металлов щелочной группы.
Можно использовать рассматриваемое соединение в процессе газовой сварки.

При рассмотрении карбида кальция и области применения стоит учитывать, что подобное вещество чаще всего применяют для получения ацетилена. Подобный синтез карбида кальция разработал немецкий ученый. Среди особенностей подобного способа применения отметим следующие моменты:

Ацетилен из карбида получают при оказании воздействия водой на используемое сырье.
В результате прохождения химической реакции образуется требующийся газ, гашеная известь выпадает в осадок.
Стоит учитывать, что при смешивании компонентов выделяется большое количество тепла. Поэтому работа должна проводится с учетом техники безопасности.
В зависимости от вида применяемой технологии переработки сырья с 1 килограмма выходит около 290 литров газа.
Скорость протекания процедуры зависит от чистоты применяемого сырья, температуры и количества воды.

Получение ацетилена из карбида кальция

Как показывает практика, при использовании чистого карбида на протекание химической реакции отводится около 20 литров волы на 1 килограмм сырья. Подобное количество воды требуется для того чтобы снизить температуру реакции, за счет чего обеспечиваются оптимальные условия для работы.

Физические свойства

При выборе практически любого материала следует уделять больше всего внимания физическим свойствам. У рассматриваемого они следующие:

Соединение имеет кристаллическую структуру.
Показатель температуры плавления составляет 2300 °С. Стоит учитывать, что подобная цифра свойственна только чистому составу. Добавление в состав различных примесей приводит к тому, что температура плавления существенно падает.

Чистый карбид кальция

Стоит учитывать, что карбид кальция в большинстве случаев находится в твердом состоянии. Кроме этого, цвет может варьироваться от серого до коричневого цвета. Физические свойства карбида кальция определяют его широкое применение в самых различных отраслях промышленности.

Применение в промышленности

Карбид кальция является важным соединением для получения ацетилена, газа, который используется при кислородной сварке и обработке металлов. При горении с кислородом ацетилен способен достигать 3150 градусов Цельсия. Это позволяет работать с тугоплавкими металлами, требующими температуру вдвое большую,чем температура плавления самого металла.

Карбид бора используется как огнеупорный материал, поскольку температура плавления такого соединения выше 2400 градусов. При этом он же встречается в бронежилетах,так как способен защитить не только от пуль и осколков, но и от радиации. Для покрытия промышленного и строительного инструмента используют карбид титана. Его прочность позволяет повысить износостойкость деталей и обрабатывать даже самые прочные материалы.

Получение

Как ранее было отмечено, карбид кальция активно применяется при получении самых различных материалов. Именно поэтому процесс получения карбида кальция постоянно совершенствовался. К особенностям применяемых технологий можно отнести нижеприведенные моменты:

В качестве сырья применяется негашеная известь. В большинстве случаев вещество получается из извести, но в домашних условиях провести подобную процедуру сложно.
Известь смешивается с измельченном коксом для получения однородной массы.
В промышленности карбид кальция получают по схеме, которая предусматривает нагрев вещества до высокой температуры. Для этого применяются электронные печи. Рекомендуемая температура плавления составляет 1900 ⁰С.
После нагрева вещества до столь высокой температуры оно переходит в жидкое состояние. Для работы подготавливаются специальные формы.

При рассмотрении того, как из углерода получить карбид кальция отметим, что по установленным стандартам в состав должно входить не менее 80% основного вещества. На долю примесей должно приходится не более 25%, в число которых также входит углерод. Производство оксида кальция также приводит к выделению тепловой энергии, что стоит учитывать.

Транспортировка и хранение

Порошок карбида кальция при воздействии влаги практически моментально разлагается. При этом образуется ацетилен, который при большой концентрации горюч и взрывоопасный. Именно поэтому нужно уделять довольно много внимания хранению карбида кальция, для чего часто применяют бидоны и специальные барабаны. К другим особенностям хранения отнесем следующие моменты:

Выделяющийся ацетилен легче воздуха, поэтому скапливается вверху. Стоит учитывать, что он обладает наркотическими действиями, может самовоспламеняться.
При производстве большого объема вещества особое внимание уделяется технике безопасности. Для фасовки применяются специальные упаковки.
Для открытия упаковки следует использовать инструменты, которые не становятся причиной образования искр.
Если вещество попадает на кожу или слизистую оболочку, то его нужно сразу удалить. При этом пострадавшая поверхность обрабатывается специальным кремом или другим защитно-заживляющим веществом.
По установленным правилам, транспортировка может проводится исключительно при применении крытого транспортного средства. При этом проводить доставку по воздуху запрещается.

Контейнер для транспортировки

Установленные правила также запрещают хранить карбид кальция вместе с другими химическими веществами и источниками тепла. Это связано с тем, что образующиеся газы могут вступать в химическую реакцию с другими химическими веществами и возгораться.

Карбид кальция для сварки: что это такое?

Применение в сварке

Карбид хранится в сухом, прохладном помещении, в стальных бочках объемом 100, 130 литров. Для откупорки крышек применяется зубило из латуни и деревянный молоток. При этом поблизости не должны быть источники огня и искр.

Ацетилен для газовой сварки от карбида, взаимодействующего с водой, поступает в горелку из стационарного или мобильного генератора, имеющего различный объем и конструкцию. Переносной генератор рассчитан на реакцию с 5 – 15 л воды и 2 – 5 кг карбида соответственно. Для него нужно использовать куски около 8 см.

При сварке рекомендуется на 1 кг карбида использовать от 3 до 4 л воды. При этом ожидаемый выход ацетилена составляет 240 – 250 л. Объем выделения газа регулируется глубиной погружения корзины с карбидом в воду. Чтобы снизить резко возрастающее давление в генераторе после загрузки очередной порции вещества, необходимо открыть соответствующий газу кран на горелке.

Подается газ в горелку через отборник, переходящий в гибкий, прорезиненный шланг. Гашеная известь, которая образуется в процессе распада, удаляется из генератора при помощи отдельного бункера.

К положительным сторонам применения газовой сварки путем эксплуатации мобильного генератора можно отнести его малый вес (от 15 до 20 кг) и компактность при перевозке его со шлангами и горелкой. Однако не стоит забывать про кислородные баллоны, без которых сварка невозможна. Переносить их, учитывая большой вес и крупные габариты, можно минимум двумя работниками.

При сварке карбидом особое внимание необходимо уделить технике безопасности, так как карбид и ацетилен являются взрывоопасными веществами.

Если в своей профессиональной деятельности сварщик будет придерживаться требуемых норм безопасности, то для него газовая сварка будет приносить не только много пользы и денег, но и не навредит здоровью и жизни в целом.

Что такое карбид кальция для сварки

Читайте также: