Разработка и применение термопары с минеральной изоляцией из благородного металла

Термопара из благородного металла обладает такими преимуществами, как высокая точность измерения температуры, хорошая стабильность, широкий диапазон измерения температуры и длительный срок службы. Они широко используются в черной металлургии, металлургии, нефтехимии, производстве стекловолокна, электронике, авиации, аэрокосмической и других областях. Однако прочность термопары из благородного металла снижается в условиях высокой температуры, и они чувствительны к загрязнению окружающей среды. Трудно адаптироваться к сложным условиям, когда требуется изгибание и короткое время термической реакции в узких пространствах.

Термопара с минеральной изоляцией из благородного металла - это новый тип материала для измерения температуры, разработанный на основе термопары из благородного металла . Магнезия или другие изоляционные материалы, а также парный провод и изоляционный материал собираются в трубку из сплава драгоценных металлов и многократно вытягиваются. И обработка отжигом, переработанная в тонкое неразъемное твердое тело, которое обладает такими преимуществами, как вибростойкость, устойчивость к высокому давлению, средняя стойкость к химической коррозии, способность к изгибу, короткое время отклика и долговечность.

1. Структура и преимущества

(1) . Состав

Термопара MI из благородного металла в основном состоит из корпуса из драгоценного металла, изоляционного материала и даже проволочного материала. Обычно магнезия или другие изоляционные материалы заполняются между наружным корпусом из благородного металла и ровным проводом, так что ровный провод является воздухонепроницаемым при сохранении высокотемпературной изоляции. состояние, тем самым предотвращая коррозию и разрушение провода термопары из-за воздуха или газа при высокой температуре. Горячий конец термопары MI из благородного металла может быть заземленного типа, изолированного типа, открытого типа и типа с блочной камерой для измерения температуры высокоскоростного переходного воздушного потока, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1

А. Заземленный тип; B. Изолированный тип; C. Открытый тип; D. Заблокированный тип

(2) . Преимущества

A. Коррозионная стойкость, благодаря защите металлической трубки, провод термопары MI из благородного металла защищен воздухонепроницаемостью и может использоваться даже в окислительных и коррозионных средах;

B. Хорошая термоэлектрическая стабильность, а термоэлектрический дрейф мал для длительного использования;

C. Рабочая температура высока до 1500C ;

D. Конец термопары MI герметично запечатан, и внутри нет остаточного газа, а провод термопары нелегко испортить из-за химических реакций;

E. Высокое сопротивление изоляции, термопара MI из благородного металла может достигать более 50 МОм при комнатной температуре ;

Спецификации F. S и материалы труб могут быть обработаны в соответствии с требованиями, подходящими для различных сред и долговечными;

G. Легко сгибается, хорошая гибкость, простота установки и сборки, условия установки не жесткие;

H. Сопротивление давлению и вибрации ;

I. Короткое время теплового отклика;

J. Долгий срок службы благодаря защите внешней металлической трубки срок службы термопары увеличивается .

2. Оболочка

Материал оболочки термопары MI из благородного металла обычно состоит из платины , сплава платины или иридия , сплава иридий-родий. Платина и платиновый сплав имеют следующие характеристики:

(1) . Высокая температура плавления;

(2) . Высокая стойкость к окислению и термическая стабильность в атмосфере выше 900 °С;

(3) . Высокая коррозионная стойкость, способность выдерживать HNO3, HCN, HF и сильную коррозию расплавленного стекла и других силикатных расплавов до 1600°С;

(4) . Прочность при высоких температурах и механическая стабильность ;

(5) .Хорошая пластичность и обрабатываемость, могут быть превращены в необходимые конструкционные детали и изделия;

(6) .Хорошая свариваемость, необходимые компоненты могут быть изготовлены с помощью сварки.

Чистая платина имеет низкую прочность при высокой температуре и часто повреждается под собственным весом, высокотемпературным ударом и вибрацией. Поэтому к платине добавляют родий, чтобы улучшить жаропрочность и ударопрочность материала при высоких температурах. сплав с массовой долей Rh более 20% можно использовать до 1700°С в атмосфере .

3. Проволока

Проволока термопары из благородного металла MI в основном делится на две категории: стандартная проволока термопары Pt/PtRh и нестандартная проволока термопары.

Существует 3 типа стандартных термопар : тип S (Pt/PtRh 10 ), тип R (Pt/PtRh 13 ) и тип B (PtRh 6 /PtRh 30 ).

Термопара S-типа состоит из проволоки из чистой платины в качестве отрицательной ветви и проволоки из сплава PtRh10 в качестве положительной ветви . Его можно использовать в окислительной атмосфере, вакууме и нейтральной атмосфере в течение длительного времени до 1300 ° C и в течение короткого времени до 1600 ° C, что является наиболее широко используемой термопарой в диапазоне температур 1000 ~ 1300 °. С; Термопара R-типа состоит из проволоки из чистой платины в качестве отрицательной ветви и проволоки из сплава PtRh13 в качестве положительной ветви.. Выходная электродвижущая сила термопары R-типа немного выше, чем у термопары S-типа. Его чувствительность и диапазон измерения такие же, как у S-типа; Термопара типа B состоит из проволоки из сплава PtRh6 в качестве отрицательного электрода и проволоки из сплава PtRh30 в качестве положительного электрода. Чувствительность пары такая же, как у термопары S-типа и R-типа, а термопара B-типа в основном используется для измерения температуры выше 1400°C и доступна в течение короткого периода времени до 1800°C . C, погрешность температуры составляет 3°C. Рекомендуется использовать стандартные термопары из драгоценных металлов из-за их хорошей термической стабильности и эффективности обработки пластика.

Нестандартная проволока для термопары в основном включает PtRh5/PtRh20, PtRh20/PtRh40, термопару, состоящую из сплава платины/золота или сплава палладия, и термопару из сплава IrRh и т. д. Большинство нестандартных термопар используется в некоторых особых случаях, таких как измерение газа температура турбины, измерение температуры ядерного поля и т. д.

4. Изолирующий материал

Сопротивление изоляции термопары MI из благородного металла напрямую связано с изоляционным материалом. Чистота, форма (порошок или трубка) и толщина изолирующего слоя изоляционного материала будут влиять на сопротивление изоляции. Обычно используемые изоляционные материалы представляют собой порошкообразные керамические оксиды, такие как оксид алюминия, магнезия, цирконий, бериллий, оксид тория и т. д. Как видно из таблицы 1.

Среди этих изоляционных материалов магнезия обладает хорошей совместимостью и низкой стоимостью , что является предпочтительным изоляционным материалом для термопар из благородных металлов MI . Однако он легко впитывает влагу, что делает его чувствительным к таким загрязнениям, как нефтяной газ, влага в воздухе, пот и пух. После загрязнения сопротивление изоляции уменьшится, поэтому при обработке следует соблюдать необходимые меры предосторожности. Изоляционные характеристики диоксида циркония снижаются при высокой температуре, и он нестабилен в среде, содержащей галоген, серу и углерод при высокой температуре. Когда температура выше 1900°C, beryllia разлагается в водороде или других восстановительных средах. Он будет разлагаться при температуре 1800°С и в водородсодержащей среде с образованием ядовитого газа при температуре выше 2200°С; Торий радиоактивен при температуре 1600~2200°C . Таким образом, цирконий, бериллий и торий не подходят для термоэлектрических материалов из благородных металлов . Даже в качестве изоляционного материала.

                                                 Таблица 1

5. Применение

Термопара MI из благородного металла широко используется в вакуумных печах в черной металлургии, крекинговых печах в нефтехимической промышленности и топливе для ядерных реакторов в атомной энергетике благодаря их преимуществам, таким как точное измерение температуры, хорошая стабильность, коррозионная стойкость, стойкость к окислению, гибкость и длительный срок службы. Он применяется в таких областях, как измерение температуры оболочки компонентов.