Полімеризація та розчинення ацетилену, Зварювання та зварювальник

Ацетилен полімеризується за температури 400-800°C.

Полімеризації ацетилену з'єднання декількох молекул в одну з утворенням інших складніших сполук: бензолу (CH), стиролу (CH), нафталіну (CH), толуолу (CH) та інші, рідкі смолоподібні продукти складного складу.

Молекули сполук, що утворюються в результаті полімеризації, містять менше потенційної енергії, ніж молекули ацетилену, тому що їх утворення відбувається з виділенням тепла, завдяки чому вони є більш стійкими.

У присутності металів або інших каталізаторів, температура полімеризації ацетилену може знижуватися до 250-300°C. Процес полімеризації супроводжується зменшенням тиску та виділенням тепла, яке сприяє подальшому розвитку полімеризації.

Наприклад: при полімеризації ацетилену в бензол виділяється 148 ккал/моль тепла.

В результаті недостатньому відведення тепла при температурах, що перевищують 530°C, процес полімеризації може викликати вибухове розкладання всього ацетилену, що залишився (не полімеризованого). Якщо при полімеризації має місце досить інтенсивне відведення тепла за рахунок добре розвиненої поверхні охолодження або інших причин, вибухового розпаду ацетилену може не наступити, і реакція обмежується полімеризацією.

Полімеризація виявляється за бурими нальотами на вапняному мулі і попереджається рясним водяним охолодженням простору, де йде розкладання карбіду кальцію при отриманні ацетилену.

Межі полімеризації та вибухового розпаду ацетилену наведені на малюнку нижче.

В умовах роботи ацетиленових генераторів полімеризація може починатися за 150-180°C.Полімеризація, що виявляється за наявності смолообразных продуктіву трубопроводах і жовтуватому забарвленні мулу, що видаляється з генератора, вказує на порушення в роботі генератора і сильний перегрів ацетилену.

Розчинення ацетилену

Ацетилен має здатність розчинятися у багатьох рідинах, але найкраще розчиняється в ацетоні. Значення розчинності ацетилену при атмосферному тиску та температурі 15°C у рідинах представлені в таблиці нижче.

Розчинність ацетилену в 1 л рідини, л

З пониженням температури розчинність ацетилену в рідинах збільшується, про що можна судити за даними, наведеними нижче.

Кількість об'ємів ацетилену, що розчиняється в одному обсязі

З вищевказаних даних видно, що розчинність ацетилену в ацетоні та воді з підвищенням температури зменшується. Тому для прискорення процесу заправки ацетиленом балони штучно охолоджують. Розчинність ацетилену різко падає за наявності в ацетоні води, тому ацетилен перед надходженням у балон повинен осушуватися. Тиск ацетилену в балоні збільшується у разі підвищення температури.

Балони для ацетилену заповнюються високопористою капілярною масою, просоченою ацетоном, в якому розчиняється ацетилен, з метою виключення можливості вибухового розпаду стиснутого ацетилену. Молекули ацетилену в балоні відокремлені один від одного молекулами ацетону і розподілені в порах та вузьких каналах, які створюють опір поширенню вибуху та забезпечують тепловідведення. Висока капілярність пористої маси сприяє рівномірному розподілу та утриманню ацетону на її поверхні, чим забезпечується більша поверхня контакту між газом та ацетоном у балоні (див. статтю Вибухонебезпечність, отруйність та самозаймання ацетилену).

Інфузорна земля (кізельгур, діатоміт),пемза, азбест, деревне і активоване вугілля, силікат кальцію, вуглекислий магній та ін. високопористі речовини застосовують як пористі маси. сирець.

Пористі маси, що застосовуються для заповнення ацетиленових балонівмають задовольняти наступним вимогам :

надійно стримувати вибуховий розпад ацетилену в балоні при тиску до 3 МПа (30 кгс/см 2 );
не вступати в реакцію з ацетиленом, ацетоном та металом балона;
мати достатню механічну міцність і не руйнуватися при ударах і поштовхах, неминучих у процесі експлуатації балона
не осідати і не утворювати порожнеч у балоні;
легкість та пористість, щоб не зменшити корисний об'єм та не збільшити ваги тари балона;
не вигоряти і осмолятись при зворотному ударі полум'я;
забезпечувати рівномірний розподіл розчинника (ацетону) по всьому об'єму балона.
запобігати стіканню розчинника (ацетону) на дно балона;
забезпечувати швидке виділення ацетилену розчину для можливості відбору газу без сильного охолодження балона.

При відкритті вентиля балона ацетилен виділяється з ацетону як газу. Розчинений ацетилен призначений для його зберігання та транспортування. З огляду на дуже високу вибуховість у рідкому і твердому вигляді ацетилен у техніці не застосовується.

Застосування розчиненого ацетилену має ряд переваг у порівнянні з отриманням ацетилену безпосередньо з пересувних генераторів:

високий тиск газу, що забезпечує стійку роботу обладнання для газополум'яноїобробки;
висока чистота газу, що відбирається з балона;
компактність установки, а отже - підвищення оперативності та маневреності посту для газового зварювання;
чистота робочого місця;
безпека у роботі;
зниження витрат обслуговування пересувних генераторів;
підвищення коефіцієнта корисного використання карбіду кальцію;
підвищення продуктивності праці зварювальника на 20%;
зниження втрат ацетилену на 15–25%;
можливість роботи за низьких температур повітря;
виконання особливо відповідальних зварювальних робіт через мінімальну кількість сторонніх домішок.