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热电偶保护管的性能和选用(二)

表3 保护管常用的金属陶瓷材料

表4 常用保护管选用指南


 

由于理想的保护管是不存在的,但各种材质的保护管有各自的特点。选择热电偶保护管时,要考虑以下因素:被测介质的温度、气氛、流速、腐蚀性如何,管子的粗细、壁厚、长短、气密性、抗热冲击、化学适应性、承受压力、应力、响应速度、性价比如何。我们可以根据实际情况,选择合适的保护管材料。热电偶保护管的选取原则是:根据技术指标结合实际情况,来选择方案。
在实际工作中,我们可以根据经验、厂家说明书或选用指南手册,快速地选取保护管材料。在使用这些资料时必须仔细注意各种特定的情况。常用的保护管选用指南见表4。
在测量高温燃油、燃气、燃煤系统,以及测量各种高温窑炉、热处理用的高温盐浴炉和各种金属冶炼炉等的温度时,都会遇到高温和氧、硫、焦油、氧离子等对保护管的强烈浸蚀。除要求其能经受高温物理损伤,还要其能经受化学损伤。在这种恶劣的环境中,通常使用双保护管。主保护管使用的是一种以富铝红柱石为基础添入某些添加剂的陶瓷,它具有机械和耐热冲击最好的综合性能,上限温度为1650℃。为辅助保护套管采用碳化硅套管,这种材料能抗火焰的切割作用。它是不渗透气体的,可作为致密保护套管使用,还能制成氮化物粘结型的材料,从而是渗透性大为减小。防止热电偶腐蚀,避免火焰和气流直接冲击以及提高热电偶的强度
因此,在这类恶劣条件下测温,对保护管的要求比较苛刻:在测温范围内材料不变形,不变质,耐温度突变的冲击,耐被测温介质的浸蚀且材质应当是致密的,不会产生被测介质的任何渗漏以免损伤热电极,材料导热性能要好且易于加工制造。主要的耐高温保护管材料见表5 。


四、 存在的问题
热电偶保护管虽然种类繁多,技术成熟,但是,它们只能在常规场合使用,尚不能满足许多特殊领域的要求。尤其是在高温高腐蚀环境,由于保护管的使用寿命问题没有得到根本解决,在许多领域连续测温成为难题,主要有以下几个行业:
1、铝电解槽连续测量。铝电解槽温度的连续测量,对于实时监控电解槽运行状况,对其运行状况进行综合分析,并加以控制,从而使电解槽各项技术指标达到最佳值,具有重要意义。然而,铝电解槽的连续测温是一个国际性难题。主要原因有两个。
一是电解槽内电解质对保护管有很强的腐蚀性。二是电解槽内部温度高,正常温度940~970℃之间。出现效应时可达1000~1200℃。所以目前工厂普遍采用间断测温法。
2、渗碳炉温度测量
3、铜冶炼过程中的熔体连续测温仍在研究。铜液的连续测温通常采用金属陶瓷保护管,表面加保护涂层。
4、高温流动粉体的温度测量,对于输煤系统、流化床、水泥熟料、耐火材料等流动粉体的温度测量,由于流动粉体对保护管磨损及腐蚀均很严重。目前对低于500℃的流动粉体,可采用高强度钢或表面改性技术,喷涂WC或Ni-Cr-B,其硬度可达到60~70(HRe)。如果常温在1000℃左右,可采用钴基合金保护管。该保护管具有优异的耐热冲击、耐磨性能及高温强度,对硫化物及钒良好的耐蚀性,但价格昂贵。超高温真空炉连续测温、高温盐浴炉连续测温。
5、钢水连续测温,钢水温度高达1600℃以上,钢水和渣液对热电偶保护管有很强的侵蚀作用,热电偶保护管由环境温度下进入钢水时要经受巨大的热冲击和冲刷应力,使钢水连续测温成为国际性难题,一直没有进展。
针对上述课题,我国科研工作者长期在为之奋斗。据笔者所知,科研院所及大学的精密陶瓷实验室、材料系等有关部门,都希望借助于新材料新工艺,研制使用寿命长、性价比高的新型保护管。热电偶保护管的寿命问题一旦得到突破,特殊领域的连续测温难题就会迎刃而解。

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