Карбид для сварки: что это и как применяется

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

Карбид кальция как «топливо» для сварки.

Как уже было выше сказано, карбид при сварке вступает в активную реакцию с водой, выделяя огромное количество тепла и ацетиленового газа. Эта его особенность усложняет хранение карбида, поэтому для его сохранности вещество помещают в герметичные баки из кровельной стали вместимостью 100 и 130 килограмм. Так как карбид выделяет легковоспламеняющийся ацетилен, то жизненно важно при открытии данных бидонов избежать искр и открытого огня.

Пыль карбида кальция – частицы до 2 миллиметров – не годится для использования, так как практически сразу растворяется в воде и при этом, возрастает вероятность, что использование такого состава приведет к взрыву всего баллона.

Для любознательных – один килограмм карбида кальция, в зависимости от чистоты и размера кусков, при контакте с водой может выделить более 250 дм3 ацетилена!

Карбид кальция активно применяется во время газовой сварки и резки. Во время горения с кислородом, ацетилен может достигнуть наивысшей температуры плавления до 3150 градусов Цельсия, что делает его незаменимым в работе с тугоплавкими металлами, потому что для сваривания или резки необходима температура, вдвое превышающая градус плавления самого металла.

Для безопасного использования, ацетилен производят в специальных генераторах (рис. 2) на основе карбида кальция или природного газа, нефти и угля.

Второй способ получения ацетилена из природного газа, нефти и угля – более дешевый, чем применение карбида кальция, примерно на 30 – 40%.

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.

Процесс получения ацетилена из карбида

Устройство для получения ацетилена из карбида кальция называется ацетиленовый генератор. Оборудование бывает передвижным и стационарным. Мобильные генераторы используются, в основном, при проведении ремонтных работ, стационарные – на объектах с большими объемами сварочных процессов. Как получают ацетилен из карбида кальция? Принцип работы генератора состоит в следующем:

Камера, предназначенная для газообразования, заполняется водой в расчетном объеме.
Необходимое количество карбида кальция загружается в газообразующую камеру через специальный бункер. Запрещается использовать карбидную пыль, поскольку она может привести к мгновенному выделению газа и разгерметизации аппарата.
Подача карбида для сварки из бункера в камеру происходит порциями в автоматическом режиме.
По мере подачи каждой порции давление внутри камеры возрастает. Его снижение служит командой для загрузки последующей части карбида.
В процессе взаимодействия карбида кальция с водой и происходит выделение ацетилена, который через отборник подается в шланг, ведущий к сварочной горелке.

Вторичный продукт в виде гашеной извести удаляется из генератора при помощи специального бункера. При работе с ацетиленовым генератором надо помнить, что в непосредственной близости от него категорически нельзя курить и пользоваться электрическими инструментами. Газовая горелка должна находиться не ближе 10 метров. Именно такого размера должна быть минимальная длина сварочного шланга.

Если возникла потребность в сварочных работах и нужно решить, где взять карбид, то надежнее всего обратиться к прямым поставщикам или купить в интернет магазинах, которые организуют доставку транспортной компанией.

Внешняя отделка

Область применения

Карбид кальция (Calcium carbide) используется для получения цианамида кальция (методом реакции с азотом), из которого синтезируют цианистые соединения и удобрения, производства карбидно-карбамидных регуляторов роста растений и карбидного порошкового реагента.
Без этого вещества не обходится и проведение автогенных работ и освещения, изготовление ацетиленовой сажи и других материалов: синтетического каучука, алконитрила, стирола, винилхлорида, уксусной кислоты, хлорпроизводных ацетилена, искусственных смол, этилена, ацетона и др. Также оно применяется в процессе газосварки, производстве карбидных ламп.

Из специальной фракции calcium carbide (прошедшей переработку с применением отходов и некондиционного сырья) путем реакции с водой получают газ ацетилен и побочный продукт – гашеную известь. Эта процедура сопровождается выделением значительного количества тепла. Объем получаемого газа зависит от чистоты карбида кальция (чем чище материал, тем больше выйдет ацетилена) и варьируется в пределах 235-285 л от 1 кг карбида.

Теоретически для разложения 1 кг calcium carbide требуется 0,56 л воды, но на практике используют от 5 до 26 л жидкости, чтобы лучше охладить ацетилен и обеспечить безопасность процесса. Быстрота разложения будет зависеть от грануляции и чистоты исходного материала, а также от температуры и чистоты воды (чем чище и меньше размер, больше температура, тем выше скорость реакции).

Применение карбид бора

Карбид бора формула B4C. Также его называют бор карбид. Выглядит серо-черными блестящими кристаллами с ромбической решеткой.

И хотя он был открыт еще в 19 столетии, очень востребован для порошковой металлургии сегодня. В частности, метод спекания в условиях высокого давления позволяет создать прочные изделия без пор. Процессы диффузии в соединении с В4С протекают очень медленно и мешают компактированию свободного спекания. Вот почему и используют указанный метод. Очень устойчив к различным агрессивным средам. Химически стабилен и имеет малый удельный вес.

Рассмотрим более детально свойства и применение карбид бора.

Свойства

Стоит отметить, что у карбид бора свойства химического, механического и физического характера представлены широким спектром.

Относится к классу самых стойких в химическом плане. Окисление происходит на открытом воздухе при уровне температуры более 600°С. Твердость сравнима с алмазами. Очень прочен. Плотность карбида бора — 2,52 г/см3. Ключевым для применения является тот факт, что карбид бора не растворяется ни в воде, ни в высококонцентрированных кислотах. Разлагается при размещении вещества в щелочных растворах при кипении.

Если речь идет об азоте, фосфоре, сере, то реагирует при достижении температурного значения более 1250 градусов Цельсия). Формирование трёххлористого бора и углерода при реакции с хлором, при температурах более 1000 градусов Цельсия. Плавится при температурном режиме выше 2300 градусов.

Хранение и перевозка

Карбид бора следует хранить только в заводской упаковке в складских крытых помещениях, где максимально сухо и хорошая вентиляционная система. Допуская нарушения в условиях, невозможно исключить, что ряд физических и химических свойств будет нарушен. Подобное недопустимо.

Транспортировку данной продукции можно осуществлять любыми способами. Обратившись в нашу компанию, покупатели могут самостоятельно обозначить, как она будет перевозиться и какой транспортной организацией.

Применение

Занимает одно из первых мест среди других материалов, которые могут быть использованы для актуальных промышленных процессов. Благодаря качественным показателям карбид бора широко применяется в современных процессах хозяйствования. В частности, важен для пескоструйной обработки поверхностей — деревянных мебельных, стеклянных, металлических, фасадов зданий и ограждений.

Сфера применения карбид бора зависит от величины кристаллов, поэтому он может быть задействован:

в качестве огнеупорного, шлифовочного и микрошлифовочного материала (при использовании пескоструйной машины получаются отличные гладкие поверхности);
для абразивного напыления (для инструментов, дисков, кругов, насадок);
обработки ультразвуком природных камней и изделий из них (порошок карбида бора делает их более красивыми и эстетичными, дальнейшая обработка камня не нужна);
ювелирное дело (благодаря сильной твердости для разделения драгоценных и полудрагоценных камней, их огранки);
выполнение притирочных операций (одномерные порошки для шлифования гарантируют максимальную чистоту притирки, даже при незначительном воздействии на точные конические и фасонные поверхности);
для шлифования резцов из твердых сплавов (скорость процесса шлифования достаточно высокая, зерна порошка при этом уменьшаются);
диффузное борирование тугоплавких металлов и стали;
изготовление керамического материала;
в атомной энергетике как материал стержней, которые регулируют протекание ядерных реакций;
в качестве защитного слоя для лабораторных сосудов и емкостей.

Экспертами было установлено, что если смешать соединение и алмазную пыль, то его абразивные характеристики станут выше. Также повысится уровень сопротивления к окислительным реакциям. Используется в большом производстве и в домашних условиях.

В нашей компании можно оформить дистанционную заявку на покупку. Для этого, Вам потребуется в электронном письме указать необходимое наименование и количество. Гарантируем оперативную обратную связь.

Как получают карбид?

Сначала о карбиде кальция. Его производство – дело востребованное. И хотя такие заводы требуют больших трат, особенно когда речь заходит об электроэнергии, предприятия от привычного способа изготовления не отказываются. Потому как спрос на такую продукцию не спешит падать. Ведь без ацетилена вряд ли можно представить хоть одну стройку. Чтобы экономить на электричестве, подобные предприятия открывают в странах с большим количеством ГЭС, в Канаде, например.

Почему же не перейти на работу с метаном, ведь из него тоже можно получить такой летучий газ? Да потому, что карбид кальция дает практически чистый продукт, довести до ума 98-ми процентный газ несложно. И перевозить его гораздо проще, чем тот, что получен при участии метана.

Главным объектом на таких производствах выступают электрические печи. В них загружают твердый уголь, который еще зовут коксом, и оксид кальция (известь, причем абы какая не подойдет, нужна очищенная и однородная). Все это раскаляется до 2-х тысяч градусов. И вуаля, реакция пошла.

Как результат жидкая субстанция, которая и станет потом привычным нам соединением. Но сначала ей нужно охладится в формах. После того, как градус снижен, эти пласты дробят на более удобные в использовании куски.

Теперь о кремниевом варианте. Получили его абсолютно случайно, как это по обыкновению бывает. Американский ученый пытался создать искусственный алмаз. В результате экспериментов произошло получение карбидов кремния (они, кстати, на втором месте по твёрдости после не ограненного бриллианта).

Он его запатентовал и открыл первый завод по производству материала. Сказать, что технология с тех пор сильно изменилась – нельзя. Разве что из нее исключили песок и соль, остался углерод и кремнезём, которые все так же накаляют до максимальных температур в печах.

Если говорить о соединении с кальцием, то за один килограмм придется выложить около 80-ти рублей. Когда речь идет о кремнии в составе, накидывайте сверху еще пару рублей. Алюминиевая производная также доступна по цене, потратиться придется в пределах сотни. В такую же сумму обойдется карбид титана, молибдена и хрома.

Теперь о более затратных вариантах, к примеру, карбид вольфрама – покупка не из дешевых. Приготовьте около полутора тысяч рублей, с которыми придется распрощаться, приобретая 1000 граммов сырья.

Есть еще один «приятный» бонус, изготовитель может ограничить Вас в выборе количества приобретаемого товара, ведь многие указывают, что Вы обязаны купить минимум 10 килограммов. А если намерены приобрести состав с бором, то и того не легче – меньше 30-ти кило Вам вряд ли кто-то продаст, в то время как 1 кг. вылетит аж в 2 тысячи рублей.