Was ist Acetylen?

Ethin, das besser unter dem Namen Acetylen bekannt ist, ist ein farbloses, ungiftiges Gas, mit einem ätherischen, süßlichen Geruch, das eine leicht narkotisierende Wirkung hat. Acetylen mit der Summenformel C2H2 löst sich kaum in Wasser, dafür jedoch in Aceton, Benzol, Chloroform und Ethanol.

Das Acetylenmolekül besteht aus 2 Kohlenstoffatomen, die mittels einer Dreifachbindung zusammenhängen, und aus 2 symmetrisch angeordnete Wasserstoffatomen.

Auf der Erde kommt Acetylen nicht auf natürliche Weise vor, daher wird es mittels technischer Verfahren aus Erdöl oder Erdgas gewonnen. Auch aus Calciumcarbid und Wasser kann Acetylen hergestellt werden. Dieses Gas weist Verunreinigungen von Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Phosphorwasserstoff auf, die ebenfalls dabei entstehen, und hat einen unangenehmen, knoblauchähnlichen Geruch.

Mit einer Dichte von nur 1,095 kg/m3 (bei 15 °C/1 bar), ist das Gas ca 10% leichter als Luft ist. Während schwere Gase beim Entweichen nach unten sinken, verdampft Acetylen nach oben und verschwindet in der Atmosphäre.

Acetylen kann, ebenso wie Kohlendioxid, unter Normaldruck nicht verflüssigt werden. An der Luft verbrennt es mit einer leuchtenden Flamme, die stark rußt und Temperaturen von bis zu 1900 °C erreichen kann. In Verbindung mit reinem Sauerstoff wird die Flamme sogar über 3000 °C heiß.

Acetylen ist hochexplosiv und kann in reinem Zustand unter Druck lautstark hochgehen. Auch in Berührung mit anderen Materialien musst du dich in Acht nehmen, denn kommt es in Kontakt mit Kupfer- oder Silberrohren, entsteht hochexplosives und berührungsempfindliches Kuper- oder Silberacetylid.

Wo findet Acetylen seine Anwendung am häufigsten?

Am häufigsten wird Acetylen in der Industrie verwendet. Aufgrund seiner Eigenschaften und seiner Struktur kann es eine Vielzahl von Additionsreaktionen erzeugen und als Ausgangsverbindung für wichtige Grundchemikalien dienen. Vor allem beim Autogenschweißen, autogenen Brennschneiden und beim Hartlöten findet es häufig als Dissousgas (aufgelöstes Gas) Gebrauch.

Da Acetylen zur Detonation (Selbstzerfall) neigt, wird es in Druckgasflaschen gelagert und transportiert. Dabei wird es in Aceton oder Dimethylformamid gelöst und in einem porösen Material verteilt. Diese poröse Masse ist meist Calciumsilikathydrat und verhindert bei einem möglichen Flammenrückschlag beim Schweißen durch das Ventil, dass das Acetylen in der Flasche explodiert. Außerdem erhöht es das Speichervermögen um einiges.

Wie der Gesamtdruck in der Gasflasche ist, das hängt stark vom Verhältnis zwischen Acetylen und dem Lösungsmittel ab sowie der Temperatur. So ist es zum Beispiel bei einem Verhältnis von 1:1 zwischen Acetylen und Aceton bei 20 °C ein Druck von 25 bar.

Acetylenflaschen haben eine kastanienbraune (früher gelbe) Schulter und sollten keiner ungewissen Erhitzung ausgesetzt werden, da du ansonsten Gefahr läufst Zersetzungsreaktionen hervorzurufen, die du von außen nicht sehen kannst. Dies kann zum Überdruck führen, was wiederum die Flasche zum Platzen bringen kann.

Sollte es dennoch zu diesem gefährlichen Fall kommen, dass die Flasche ungewollter Hitze ausgesetzt war, so bringe die Flasche ins Freie und versuche sie mit einem Sicherheitsabstand durch Wasser lange zu kühlen.

Profis können mittels Spezialmunition die Flasche auch punktuell öffnen, sodass sich der Innendruck abbaut. Das ausströmende Acetylen wird dabei abgefackelt, damit es nicht woanders ungewollt zündet.

Warum eignet sich Acetylen so gut zum Schweißen?

Für das An- und Vorwärmen von Werkstücken ist eine hohe Flammentemperatur unabdingbar, wenn die Arbeit schnell und konzentriert verlaufen soll. Dabei gilt: je höher die Temperatur der Flamme, desto schneller überträgt sich die Wärme auf das Werkstück. Besonders Werkstoffe mit hoher Wärmeableitung wie Stahl, Kupfer oder Aluminium benötigen eine besonders heiße Flamme.

Dank des Molekülaufbau des Acetylens hat das Gas eine besonders starke Verbrennungsenergie, die sich auch in der Höhe der Flamme widerspiegelt. Im Gegensatz zu anderen Brenngasen wird bereits Energie bei Verbrennung erzeugt, wenn das Molekül sich spaltet. Diese Art von Energie wird auch Bildungswärme oder Bildungsenthalpie genannt.

Das Brenngas Acetylen hat die höchste Zündgeschwindigkeit unter den Brenngasen und hat bei neutraler Flammeneinstellung die nötige Hitze, um Stahl zu schmelzen und so auch zu verschweißen. Die neutrale Flamme bezeichnet das 1:1 Mischverhältnis von Acetylen und Sauerstoff. Diese ist besonders für das Schweißen von Stahl nötig, um ungewollte Reaktionen in der Schmelze zu vermeiden.

Beim Gasschweißen in der autogenen Metallbearbeitung verwendet man dagegen die reduzierende Flamme. Diese Flamme deutet darauf hin, dass das Gemisch von Acetylen und Sauerstoff einen Acetylenüberschuss aufweist. Diese Flamme ist leicht einzustellen und kann gut reguliert werden.

Das Schweißen mit Acetylen bietet außerdem den Vorteil der guten Spaltüberbrückbarkeit, denn es ist keine bzw. nur wenig Nahtvorbereitungen nötig, was die Schweißarbeiten in Zwangslagen besonders zugänglich macht.

Auch das Einstellen der Flamme selbst ist mit Acetylen ein leichtes Unterfangen, denn die Primärflamme ist scharf abgezeichnet. So lässt sich das optimale Mischergebnis leicht sehen ohne aufwendige Messgeräte dafür zu verwenden. Das erleichtert die Schweißarbeit ungemein, denn besonders für ein optimales Schweißergebnis muss die Mischung stimmen. Außerdem sparst du dabei auch noch Zeit und verschwendest nicht unnötig das wertvolle Gas.

Zusammen mit Methan ist Acetylen das einzige Brenngas mit dem auch in engen Räumen mit kleinen Öffnungen gearbeitet werden darf. Da es leichter als Luft ist und sich beim Entweichen nach oben verflüchtigt, läuft man nicht Gefahr, dass es sich unten festsetzt und ein explosives Gemisch bildet.

Fazit

Besonders für Arbeiten mit dem Autogenschweißgerät ist Acetylen das optimale Brenngas, aufgrund seiner Struktur und der geringen Dichte zündet es schnell, wird sehr heiß und lässt sich dank der praktischen Acetylenflaschen gut lagern, transportieren und nutzen.

Über die Autorin

Inara Muradowa ist SEO-Expertin und Corporate Blogger. Neben technischer Suchmaschinenoptimierung und SEO-Beratung steht sie Unternehmen mit Konzeption und Verfassen von professionellen Blogposts tatkräftig zur Seite.