APPUNTI DELLA LEZIONE DEL 02/03/2021 SALDATURA OSSIACETILENICA
Acetilene che si ottiene dalla reazione chimica fra un minerale e l’acqua Combustibile: acetile
Comburente: ossigeno puro
Bombole con capacità: 15 30 50 lt, recipienti in pressione
A temperatura e pressione standard è un gas incolore ed estremamente infiammabile. Ha una temperatura di autoaccensione di circa 305 °C. È un gas estremamente pericoloso perché può esplodere anche con inneschi minimi e per questo è normalmente diluito nell'acetone.
La maggior parte dell'acetilene (~80%) è utilizzata come intermedio di sintesi di altri composti; circa il 20% della produzione annua di acetilene è usato per saldatura e taglio dei metalli (ossiacetilene), dato che la sua combustione con l'ossigeno produce una fiamma la cui temperatura arriva a circa 3300 °C. L'acetilene è anche usato nella lavorazione dell'acciaio.
L'acetilene è utilizzato nei dispositivi di illuminazione utilizzati dagli speleologi dove viene prodotto in situ a partire dal carburo di calcio facendolo reagire con l'acqua.
Viene utilizzato anche in saldatura e in brasatura, sia in bombole sia prodotto in loco da gasogeni, anche se la saldatura elettrica da circa 50 anni sta progressivamente soppiantando l'uso della saldatura a cannello.
La molecola dell'acetilene ha geometria lineare, ovvero tutti e quattro gli atomi sono allineati lungo l'asse del triplo legame che unisce i due atomi di carbonio che hanno ibridazione sp.
Dal punto di vista chimico, la reattività dell'acetilene è simile a quella dell'etene, ovvero si manifesta attraverso reazioni di addizione al triplo legame.
Una particolarità dell'acetilene (e in genere degli alchini terminali, ossia quelli che hanno struttura tipo R-C≡C-H) è l'acidità degli atomi di idrogeno. Per trattamento con basi forti, l'acetilene perde uno o entrambi gli idrogeni formando l'anione HC≡C- (acetiluro) o il dianione C22- (carburo).
Data l'estrema facilità con cui brucia ed esplode, nonché l'elevata energia liberata dalle sue esplosioni, l'acetilene va manipolato con estrema cautela.
OSSITAGLIO
Fiamma neutra
Quando la combustione dell’acetilene in combinazione con l’ossigeno inizia in prossimità del cannello e termina nella parte iniziale del pennacchio, si ha una fiamma detta “neutra”.
Fiamma carburante
Se l’ossigeno erogato non è sufficiente per completare la combustione primaria dell’acetilene, la combustione di quest’ultimo sarà parziale e parte del carbonio costituente l’acetilene rimane libero nella fiamma e tende a passare nel bagno fuso: per questo tale fiamma viene detta “fiamma carburante”.
Fiamma ossidante
Contrariamente al caso precedente, la “fiamma ossidante”, la si ottiene nel caso di eccesso di ossigeno alla punta del cannello.
Con questa regolazione la combustione avviene immediatamente in prossimità dell’uscita del cannello con una conseguente riduzione, od eliminazione, della zona riducente. La fiamma, in questo modo, tende a cedere ossigeno al bagno di fusione.
La fiamma che si ottiene con la combustione dell'acetilene in ossigeno puro ha la temperatura di fiamma più alta fra quelle conosciute (3000-3100 °C), per esempio la combustione di idrogeno con ossigeno dà una temperatura di fiamma di circa 2500 °C. Chimicamente la fiamma ossiacetilenica, producendo solo CO e H2 nella combustione primaria ha caratteristiche riducenti, quindi è la fiamma stessa a proteggere il metallo sottostante dall'ossidazione.
Il cannello ossiacetilenico
L'acetilene viene portato a contatto con l'ossigeno, per generare la fiamma, tramite il cannello, che miscela i due gas nelle quantità opportune per avere una fiamma con le caratteristiche richieste per la saldatura (alta temperatura ed ambiente riducente). La potenza del cannello è definita come la portata di acetilene (l/h) che può essere erogata dal cannello stesso. I cannelli possono variare la potenza o per cambiamento della testa (cioè la parte in cui avviene la miscelazione dei gas ed in cui è l'orifizio di uscita) o con un eiettore variabile e cambiando solo la punta (cioè l'orifizio di uscita dei gas miscelati).
I cannelli possono essere a bassa pressione (cioè con la pressione di ossigeno più alta di quella dell'acetilene), in questo caso l'ossigeno (alla pressione di 1-3 bar) viene accelerato in un eiettore e successivamente miscelato all'acetilene, che si trova a pressione atmosferica. In questo modo si ha un miscelamento superiore al teorico con conseguente maggiore consumo di ossigeno. Nei cannelli ad alta pressione ossigeno ed acetilene sono alla stessa pressione (0,5- 0,75 bar), quindi non è necessario l'eiettore per la miscelazione che avviene fra gas alla stessa pressione. Lo svantaggio naturalmente presente con questi cannelli è la necessità di tenere l'acetilene ad una pressione relativamente elevata.
Il saldatore, nel corso delle operazioni di saldature deve regolare la fiamma in modo tale che resti sempre neutra o riducente. Ovviamente saldare in eccesso di ossigeno porta a difetti di saldatura come inclusioni di ossidi o incollature.
PARAMETRI IMPORTANTI DA IMPOSTARE:
Importante settaggio della giusta pressione di erogazione dei gas
Giusta regolazione della fiamma
Scelta del cannello (in funzione dello spessore del materiale)
