Як застосовується карбід кальцію для зварювання, з чого він зроблений

Карбід кальцію CaC₂– один із символів дитинства радянських хуліганів. Ця речовина застосовується в газовому зварюванні, оскільки забезпечує виділення величезної кількості пального газу ацетилену.

При зануренні у воду карбід виділяє ацетилен, який є горючим компонентом газового зварювання. Ацетилен у суміші з киснем горить при температурі 3150°C градусів, що вище за температуру плавлення більшості металів і сплавів. Використання такої технології дозволяє зварювати просту та нержавіючу сталь, кольорові метали, для зварювання яких електродуговим зварюванням знадобилися б спеціальні електроди з високою вартістю. Ацетилен дозволяє проводити різання металу, особливо товстостінного листа та фасонного прокату, який неможливо розрізати болгаркою.

Вперше карбід кальцію був виготовлений німецьким хіміком Фрідріхом Велером в 1862 шляхом нагрівання кальцій-цинкового сплаву у вугільному середовищі.

При поміщенні карбіду у воду відбувається утворення гашеного вапна та газу ацетилену. Реакція 1 кг чистого карбіду з 0,56 л. води утворюється 1,16 кг вапна та 372 л. ацетилену.

У вигляді хімічної формули реакція записується так: СаС₂ + Н₂О = С₂Н₂ + Ca(ОН).

Теоретично, карбід розлучається водою у співвідношенні 2:1, проте на практиці використовується 1 кг карбіду заливається 2-4 літрами води, щоб уникнути вибуху.

Метод виробництва

Карбід виробляється в електропечах шляхом сплавлення (прожарювання) суміші коксу та оксиду кальцію (негашеного вапна) при температурі від 1900°C до 2300°C.Різкий і неприємний часниковий запах карбіду і ацетилену, що виробляється, викликаний вмістом у карбідній суміші домішок фосфідів і сульфатів кальцію.

Процес здійснюється у кілька етапів:

1. Проводиться випалювання вапняку.
2. З обробленого вапна та коксу створюється порошкоподібна суміш - шихта.
3. Отримана суміш прожарюється в електродуговій печі до стану розплаву.
4. Бруски карбіду, що утворилися, дробляться для отримання потрібної фракції.

Середня густина карбідної речовини становить 2,2 г/см 3 . Залежно від вмісту домішок колір карбіду може бути темно-коричневим або темно-сірим.

Кінцевий продукт складається з 75-78% CaC₂, решта становить вапно та домішки. Гранули карбіду існують різних розмірів: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80 мм. Великі гранули забезпечують одержання більшої кількості ацетилену, але збільшують час реакції. Якщо гранули 8х15 та 15х25 мм розкладаються за 5-6 хвилин, то для розкладання гранул 25х80 мм потрібно більше 10 хвилин.

Застосування при зварювальних роботах

Зберігання карбіду здійснюється у спеціальних сталевих баках об'ємом 100 або 130 літрів. Відкриття цих баків повинно проводитися тільки за відсутності вогню або іскор поблизу дерев'яним молотком і латунним зубилом. Невикористаний карбід у банку закривається водонепроникною кришкою.

Ацетилен для зварювальних робіт виробляється з карбіду в генераторі стаціонарного або мобільного типу та різного об'єму. Середній обсяг ацетиленових генераторів розрахований на прийом від 5 до 15 літрів води та, відповідно, 2-5 кілограмів карбіду. Вихід ацетилену вважається дещо нижчим від теоретичного і приймається рівним 260-280 літрів з одного кілограма CaC₂. Рекомендується використовувати карбід великої фракції – 80 мм.

Принцип використання ацетилену для зварювальної роботи такий:

• З одного кілограма карбіду виділяється близько 250 літрів ацетилену, а на розкладання кілограма карбіду йде 3-4 літри води. Знаючи ці пропорції, обчислюють необхідний об'єм води та кількість речовини.
• У промислових генераторах, розрахованих довгий і рівномірний процес використання, карбід дозовано завантажується в газоутворюючу камеру через спеціальний бункер в автоматичному режимі. У генераторах, які використовуються для ненормованих обсягів робіт, карбід занурюється у воду у спеціальному кошику. Об'єм ацетилену, що виробляється, регулюється зануренням або підйомом кошика.
• При подачі чергової порції карбіду та початку реакції в камері зростає тиск, зниження якого виробляється активним випуском ацетилену в пальник.
• Ацетилен через відбірник по шлангу подається в газовий пальник. Пальник повинен знаходитись від генератора на відстані не менше 10 метрів.
• Гашене вапно, що утворюється в процесі реакції (близько 1,2 кг на кожен кілограм карбіду), видаляється з генератора через окремий бункер.

У газовому зварюванні головним плюсом застосування карбіду є його низька вага і невелика вага обладнання. Газові балони для ацетилену дуже важкі, їх необхідно переміщати на спеціальному візку або в 2-3 пари рук. Середній генератор важить 15-20 кг, що дозволяє без особливих зусиль переміщати його в одиночку або з одним помічників. При переміщенні сухого карбіду достатньо дотримуватись елементарних правил зберігання – уникати попадання вологи на речовину та попадання дрібного карбідного пилу на шкіру та в очі.

Техніка безпеки

Карбід для зварювання відноситься до класу вибухонебезпечних речовин. Безпечне застосування карбіду забезпечується врахуванням низки умов:

• Ацетилен є легкозаймистим газом, а сам сухий карбід також вибухонебезпечний, тому біля місця проведення робіт не повинно бути джерел відкритого вогню, навіть таких незначних, як запальнички та запалені сигарети.
• Заборонено використання карбіду в гранулах до 2 мм або карбідного пилу, оскільки він розчиняється дуже швидко, що призводить до виділення великої кількості газу. Через це у генераторі утворюється надвисокий тиск і може статися вибух.
• Заборонено роботу болгаркою або електрозварювальним апаратом поблизу газозварювальних робіт та місць встановлення карбідних барабанів.
• Речовина повинна зберігатися в сухому та герметичному місці, де немає водопроводів, каналізаційних труб і, тим більше, газового обладнання.
• Карбідний пил при попаданні викликає подразнення шкіри, очей, слизових оболонок. Робота з цією речовиною має відбуватися із застосуванням засобів індивідуального захисту – окулярів, рукавичок та респіратора.
• При попаданні карбіду на шкіру чи очі його необхідно промити великою кількістю теплої води, а потім акуратно видалити залишки карбіду пінцетом або вологим тампоном.
• При роботі з карбідом у майстерні все зварювальне обладнання має бути розміщене в окремих частинах приміщення, система вентиляції приміщення повинна забезпечувати відведення горючих газів, а приміщення має бути звільнено від горючих матеріалів.

• Ацетиленові генератори заборонено встановлювати у підвальних приміщеннях та житлових будинках.
• Перед запуском генератор слід оглянути щодо відсутності видимих ​​тріщин і вм'ятин корпусу.
• Під час проведення робіт генератор повинен залишатися у вертикальному положенні, манометр повинен бути справний і добре видно зварювальнику або його помічнику.
• Після закінчення роботи розчин карбіду, що залишився в генераторі, повинен бути вироблений повністю, а вапно, що утворилося, утилізовано.
• Повторне використання мокрих шматків карбіду не допускається;
• Заборонено розкривати генератор під тиском (під час реакції).
• Балони для ацетилену зберігаються та перевозяться зі спеціальними запобіжними ковпаками на клапанах.

Дотримання цих простих правил дозволить забезпечити власну безпеку та безпеку людей, які знаходяться поблизу об'єкта робіт.

Карбід слід купувати у перевірених магазинах зварювального обладнання, оскільки придбання неякісного карбіду може ускладнити проведення зварювальних робіт. Також можна замовити його в інтернет-магазинах. Ціна карбіду варіюється від 75 до 190 рублів за кілограм, залежно від виробника.

Якщо є необхідність регулярного використання обладнання для газового зварювання і різання, краще купити професійне обладнання, виготовлене на промисловому підприємстві. Застосування саморобних генераторів загрожує отриманням тяжких травм та загрозою для життя.