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鎧裝熱電偶使用注意事項

2023年01月29日 11:03:12      來源：云南昌暉儀表制造有限公司 >> 進入該公司展臺      閱讀量：23

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昌暉儀表制造有限公司在二十年設計生產、歐洲技術引進和應用中，積累了豐富的經驗，鎧裝熱電偶使用注意事項可作為鎧裝熱電偶使用，對用戶延長鎧裝熱電偶使用壽命和提高測溫精度大有幫助。

1、鎧裝熱電偶材料的選擇，應依據使用溫度、允差要求及所處環境，正確選擇鎧裝熱電偶的直徑和保護管材料，這是提高使用壽命和測溫精度的重要前提。在中溫范圍通常選擇不同牌號的不銹鋼，在高溫范圍可選擇鎳基高溫合金。

2、氧化鎂絕緣材料易吸水，吸水后絕緣性能下降，必須注意密封于防潮。按照國家標準GB/T 18404-2001要求，氧化鎂純度要高于96%(質量分數)。

美國標準對氧化鋁、氧化鎂純度要求很高，Al2O3質量分數為99.65%，MgO質量分數為99.4%，而且廉金屬熱電偶的MgO純度仍為97.00%(質量分數)。具體要求將表1和表2。

表1   對鎧裝熱電偶(阻)的MgO及Al2O3的純度要求(ASTM E1652-2003)
Al2O3中的雜質          Al2O3中的雜質含量(質量分數)                   MgO中的雜質           MgO中的雜質含量(質量分數%)
Fe2O3                       ＜0.04%                                                   CaO                         ＜0.35%
SiO2                         ＜0.08%                                                   Al2O3                       ＜0.15%
CaO                         ＜0.08%                                                   Fe2O3                       ＜0.04%
MgO                        ＜0.08%                                                   SiO2                         ＜0.13%
ZrO2                         ＜0.08%                                                   C                             ＜0.02%
Na2O                        ＜0.06%                                                   S                             ＜0.005%
C                              ＜0.01%                                                   B                             ＜0.0035%
S                               ＜0.005%                                                Cd                           ＜0.01%
Cd                            ＜0.001%                                                 B+Cd                      ＜0.004%
B                              ＜0.001%
 
表2  對廉金屬鎧裝熱電偶用MgO純度要求(ASTM E1652-2003)
MgO中的雜質                         MgO中的雜質含量(質量分數)
CaO                                       ＜0.80%
Al2O3                                     ＜1.00%
Fe2O3                                     ＜0.08%
SiO2                                       ＜1.20%
Fe                                           ＜0.02%
C                                            ＜0.02%
S                                            ＜0.005%
B                                            ＜0.0025%
Cd                                          ＜0.001%
B+Cd                                     ＜0.003%
MgO+CaO+Al2O3+SiO2        ＞99.5%

值得注意的問題是，采用MgO和Al2O3粉做絕緣材料，其絕緣強度隨溫度上升呈指數下降，尤其在1200℃下，絕緣電阻急劇下降。而燒成后的絕緣性，將比相同粉體材質提高10倍。

3、鎧裝熱電偶要充分退火，否則熱電性能往往不穩定，測量精度低，撓性也不好。
4、細直徑鎧裝熱電偶電阻大，接動圈儀表時應注意阻值匹配問題。
5、應鎧裝熱電偶金屬套管壁薄，熱電偶絲細，因而使用溫度較低。
6、鎧裝熱電偶的撓性雖好，但若過度的反復彎曲，就產生附加熱電動勢，引起較大的測量誤差。
7、各國雖已制定了有關鎧裝熱電偶的標準，但目前不同廠家生產的鎧裝熱電偶所用的套管材質、壁厚及偶絲的直徑往往不同，及時外徑相同，但偶絲直徑及壁厚卻不同，因而鎧裝熱電偶性能也各異，在選擇時應選用熱電偶廠家的產品。 
8、絕緣型熱電偶和結構對的影響。由于測量端與套管之間的MgO的致密程度是熱電偶制作時難以控制的因素，可采用滾壓法將靠近測量端的套管直徑縮小約8%，但不讓套管伸長，只使測量端周圍的MgO變得致密(圖1)。端部滾壓的好處：一是響應時間短；而是響應時間與溫度關系變成線性(圖2)。鎧裝熱電偶若安裝在測溫插管內，則其響應時間取決于測溫插管的外徑。另外，熱電偶與插管之間形成一個環狀空間，該空間內充罐的物質對響應時間有極大影響。在250℃時，如果沖灌的是氬，則響應時間為充氦的3倍，是充灌金屬的9倍(圖3)。由圖3看出，環狀空間內若充灌導熱率低的物質，則溫度對響應時間的影響比充灌導熱率高的物質要大。例如從250-650℃，充氬的響應時間縮短30%，充氦的縮短14%，而充液態金屬卻幾乎無變化。
經滾壓后鎧裝熱電偶剖視圖               
圖1    經滾壓后鎧裝熱電偶剖視圖
               
   K型鎧裝熱電偶在端部滾壓前后的響應時間與溫度的關系
圖2   K型鎧裝熱電偶在端部滾壓前后的響應時間與溫度的關系

響應時間與環狀空間充灌物質和溫度的關系
圖3     響應時間與環狀空間充灌物質和溫度的關系

9、注意鎧裝熱地那偶型號表示，各項是否滿足要求。鎧裝熱電偶型號表示方法請移步 
10、引起鎧裝熱電偶故障的因素：
①熱膨脹系數差異。熱電極材料與保護管之間熱膨脹系數的不同，是造成細鎧裝熱電偶故障原因之一。圖4比較了幾種材料的熱膨脹情況。熱膨脹差異將產生應變，當該種應變產生的應力超過鎳鋁合金屈服強度時，導致熱電極在薄弱點或應力集中處發生斷裂。

圖4     熱電極絲與保護管的平均膨脹系統

②偶絲尺寸的影響。昌暉儀表在大量應用實踐和用戶現場反饋中發現：小直徑鎧裝熱電偶(Φ0.5mm)的故障率較大直徑鎧裝熱電偶高。因此，存在與偶絲尺寸(直徑大小)有關的影響因素。其中晶粒長大是引起故障的重要因素。在鎧裝熱電偶生產加工過程中，要經過反復的拉拔和退火，促使晶粒生長越來越快，致使晶粒尺寸有可能變得與偶絲直徑相仿，使用的部位晶界就橫貫了偶絲直徑，在高溫下，晶界本來就比晶粒內部脆弱，一旦有應力產生，偶絲將沿晶界斷裂。
③晶粒尺寸。鎧裝熱電偶的制造過程及測量端形式對晶粒尺寸均有影響。
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