Сварка, резка и пайка металлов

Карбид кальция

при взаимодействии его с водой. Другие методы получения ацетилена, например из нефти при обработке её дуговыми разрядами (инж . Татаринов, СССР), пока не вышли из стадии лабораторных исследований.

Технический карбид кальция представляет собой твёрдое кристаллическое вещество, весьма тугоплавкое, тёмносерого цвета с удельным весом 2,2 и характерным резким чесночным запахом, обусловленным взаимодействием карбида с парами воды в атмосферном воздухе. Карбид кальция бурно реагирует с водой, также и с парами воды, выделяя ацетилен и оставляя гидрат окиси кальция по уравнению

На воздухе карбид кальция разлагается, взаимодействуя с парами воды, всегда имеющимися в воздухе, выделяя ацетилен и издавая чесночный запах. Поэтому продолжительное хранение карбида кальция возможно лишь в герметически закрытых барабанах из листового железа. Карбид кальция получается сплавлением извести с углём при высокой температуре в специальных карбидных электрических печах по уравнению

Карбид кальция получается в расплавленном виде и периодически выпускается из печи в формы, где, затвердевая, образует слитки — блоки. Расход электроэнергии на 1 т карбида кальция равен от 3000 до 4000 квт-час для мощных промышленных печей. Карбид кальция производится в больших размерах на крупных карбидных заводах для сварки и резки металлов, химических производств и других целей. Блоки карбида по остывании дробятся и сортируются по величине кусков. Товарный карбид выпускается семи грануляций от 2—4 до 80—100 мм. Карбидная пыль, получающаяся при дроблении, является отходом и непригодна для нормальных ацетиленовых генераторов из-за слишком энергичного разложения водой, перегрева и опасности взрыва. Гранулированный карбид упаковывается в барабаны из тонкого листового железа, герметически закрывающиеся; барабан вмещает 100—120 кг карбида. Технический карбид содержит 10—15% примесей преимущественно непрореагировавших угля и извести.

даёт около 340 л ацетилена (15°

и 760 мм Hg ). Технический карбид по действующему стандарту должен давать при лабораторном испытании, в зависимости от сорта и грануляции, от 230 до 300 л ацетилена. Реакция получения ацетилена из карбида кальция экзотермична (выделяется около 400 ккал на 1 кг технического карбида), поэтому необходимо принимать меры к энергичному охлаждению зоны реакции, иначе возможны сильный перегрев, полимеризация и взрыв ацетилена.

Ацетиленовые генераторы

Ацетиленовые генераторы служат для производства ацетилена путём взаимодействия карбида кальция и воды. Существуют ацетиленовые генераторы различных систем и размеров. Главными частями ацетиленового генератора являются газообразователь или реактор, в котором происходит образование ацетилена, и газгольдер или сборник газа, в который поступает полученный ацетилен. Иногда газообразователь и газгольдер конструктивно объединяются в одно целое.

По способу взаимодействия карбида кальция с водой различают три основные системы ацетиленовых генераторов, характеризующихся устройством газообразователя :

Система карбид в воду (фиг. 121, а), при которой карбид периодически забрасывается отдельными порциями в большой объём воды. Принципиально эта система является наилучшей. Куски карбида омываются большим количеством воды, разложение практически происходит до конца; зона реакции очень хорошо охлаждается. Образующийся ацетилен, проходя через слой воды, хорошо охлаждается и промывается; полимеризации ацетилена практически не происходит. Поэтому генераторы этой системы дают наивысший выход ацетилена из карбида, около 95%, чистый охлаждённый ацетилен и наименее взрывоопасны.

Система вода на карбид (фиг. 121,6), при которой вода периодически подаётся на карбид, насыпанный в открытую сверху коробку, помещаемую в горизонтальную цилиндрическую реторту, герметически закрывающуюся снаружи. Карбид реагирует с относительно малым количеством воды, зона реакции охлаждается недостаточно. Возможен перегрев ацетилена и его полимеризация.

Куски карбида обволакиваются слоем гидрата окиси кальция Са (ОН)2 (гашёная известь), разъединяющей карбид с водой; реакция разложения не доходит до конца, и генераторы дают пониженный выход ацетилена — 85—90%. Единовременная загрузка карбида в реторту невелика, и при сколько-нибудь значительной производительности генератора его непрерывно обслуживает рабочий-генераторщик , находящийся в тяжёлых условиях труда (разъедающее действие известкового раствора; вдыхание технического ацетилена). Несмотря на указанные существенные недостатки, система ацетиленовых генераторов вода на карбид является в настоящее время наиболее распространённой, что объясняется простотой конструкции генераторов этой системы.

Система контактная (фиг. 121, в), при которой карбид кальция и вода периодически приводятся в соприкосновение и вновь разъединяются в зависимости от расхода ацетилена, производимого генератором. При разъединении с водой разложение карбида производится остатками воды, смачивающей куски карбида, в условиях очень плохого охлаждения. В результате неизбежен перегрев ацетилена и его полимеризация. Контактная система применяется обычно лишь для переносных генераторов малой производительности. Контактная система является наихудшей по низкому выходу ацетилена и его качеству. Несмотря на указанные недочёты, контактная система до сих пор находит практическое применение, вследствие простоты конструкции и обслуживания генератора.

По производительности различают генераторы малой производительности — до 3 м3/час ацетилена, средней производительности — до 30 м3/час и большой — свыше 30 мэ /час. Генераторы могут быте передвижными: и стационарными; производительность передвижению обычно не превышает 5—-15 м3/час. Весьма важной характеристикой ацетиленового генератора служит рабочее давление производимого ацетилена. Давление определяется главным образом конструкцией газгольдера.

Генераторы низкого давления дают ацетилен при давлениях от 50 до 500 мм вод. ст. и имеют газгольдер типа плавающего колокола (фиг. 122). Давление газа определяется отношением веса плавающего колокола G к площади его поперечного сечения F и при работе, независимо от расхода ацетилена и количества его в газгольдере, остаётся практически постоянным

Генераторы среднего давления дают ацетилен с давлением от 300 до 3000 мм вод. ст. Газгольдер устроен по принципу сообщающихся сосудов, верхний разервуар открыт и сообщается с атмосферой (фиг. 123). Давление ацетилена не остаётся постоянным и зависит от количества его в газгольдере. С увеличением количества ацетилена разность уровней верхнего и нижнего резервуаров и давление ацетилена возрастают, с уменьшением количества ацетилена в газгольдере давление его снижается.

Газгольдер генератора высокого давления представляет собой не сообщающийся с атмосферой закрытый резервуар. При повышении давления сверх допустимого предела избыток ацетилена выпускается в атмосферу через предохранительный клапан. Генераторы этого типа изготовляются на рабочее давление до 15000 мм вод. ст. Давление в газгольдере меняется пропорционально находящемуся в нём количеству ацетилена. Генераторы высокого давления часто имеют автоматические устройства для поддержания более постоянного рабочего давления ацетилена.

Для питания сварочных горелок желательно иметь возможно более высокое давление ацетилена. Повышение давления улучшает работу сварочных инжекторных горелок, облегчает подачу ацетилена по трубопроводам, уменьшает колебания давления газа у горелки в процессе сварки. Ацетилен высокого давления порядка 6000—10000 мм вод. ст. даёт возможность работать без инжекторными горелками высокого давления, простыми по конструкции, надёжными в работе, обеспечивающими максимальные устойчивость и постоянство сварочного пламени. Поэтому, технологически для сварки ацетиленовый генератор тем лучше, чем выше давление производимого им ацетилена.

Наилучшими должны быть признаны генераторы высокого давления, на втором месте стоят генераторы среднего, на третьем — низкого давления. В настоящее время большинство применяемых генераторов низкого давления значительно меньше генераторов среднего давления и лишь начинают входить в практику нашей промышленности генераторы высокого давления.

Причина парадоксального, на первый взгляд, положения, что реже всего применяются в ацетиленовых генераторах наилучшие газообразователи системы карбид в воду и газгольдеры высокого давления лежит в том, что генераторы карбид в воду и высокого давления имеют более сложную конструкцию. Промышленность часто до сих пор довольствуется примитивными ацетиленовыми генераторами низкого давления. В настоящее время перед советскими конструкторами стоит благодарная задача создания более совершенных ацетиленовых генераторов высокого давления, действующих по принципу карбид в воду, пригодных для массового применения в любых производственных условиях, надёжных в работе и простых по конструкции.

Ацетилен из генератора до поступления в горелки обычно проходит через очистители и обязательно через предохранительные затворы.