鎧裝熱電偶
型號:WRNKD2-04B
儀器資料:
產(chǎn)品說明:
通過本文對國產(chǎn)K分度號熱電偶絲材(俗稱K偶)的高溫性能分析和S分度號熱電偶絲材(俗稱S偶)價(jià)格分析及預(yù)測趨勢,推薦廣大用戶在合適的工況和溫度段內(nèi),用德國產(chǎn)K偶部分替代S偶,以降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。
1.國產(chǎn)K偶絲材的歷史與現(xiàn)狀
作為工業(yè)測溫中最廣泛使用的溫度傳感器之一,熱電偶是目前工業(yè)測溫中用量最大的產(chǎn)品,約占整個(gè)工業(yè)測溫傳感器總量的60%,它廣泛應(yīng)用在-40~1800℃溫度范圍內(nèi)的各種液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的溫度測量中。
在各種熱電偶中,廉金屬熱電偶中的K偶使用量最大,約占廉金屬熱電偶總量的70%以上,它被廣泛應(yīng)用在500~1300℃溫度范圍內(nèi)的氧化性和惰性氣氛中的溫度測量,但這種熱電偶在周圍環(huán)境的氧含量較低并穩(wěn)定在某個(gè)范圍時(shí),容易產(chǎn)生鉻的選擇性氧化(俗稱綠蝕),這種現(xiàn)象在800~1100℃溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)得尤為嚴(yán)重;發(fā)生“綠蝕”的熱電偶除熱電偶絲材表面呈現(xiàn)綠色的氧化層外,嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)表面凹陷現(xiàn)象,直接的結(jié)果是導(dǎo)致熱電偶出現(xiàn)負(fù)偏差和脆斷,偏差程度有的到40℃、60℃,甚至達(dá)到100℃之多。
2.國產(chǎn)絲材與德國絲材化學(xué)成份對比
下表我們列出了國產(chǎn)絲材與德國絲材化學(xué)成份的對照表,從中我們可以發(fā)現(xiàn)彼此化學(xué)成份的異同。
K偶絲材化學(xué)成份對照表
正極(KP)國產(chǎn)絲材德國絲材負(fù)極(KN)國產(chǎn)絲材德國絲材
鉻Cr10%9.6%鎳Ni97%94.4%
鎳Ni90%89.30%硅Si3%1.67%
鋁AL0%1.10%錳Mn01.90%
及其他元素鋁AL01.27%
鈷Co00.65%
從表中可以發(fā)現(xiàn),彼此的正極與負(fù)極主要成份基本相同,但在其他成份方面,德國絲材添加了不少的其他元素,從而確立了德國絲材所具有的抗高溫氧化性能和長期穩(wěn)定性。
3.貴金屬S偶的價(jià)格及其趨勢
近年來,貴金屬絲材的價(jià)格呈現(xiàn)單邊向上的趨勢,每年的上升幅度超過20%,從2002年S偶絲材200元/克左右,到2005年底,其價(jià)格已上升到350元/克,升幅高達(dá)75%,對使用S偶作為測溫傳感器的企業(yè),無疑加大了成本;盡管有些企業(yè)使用絲材外徑為ф0.3甚至更細(xì)外徑的產(chǎn)品,但其使用壽命又受到限制,而且嚴(yán)重違反國家關(guān)于S型熱電偶檢定規(guī)程中規(guī)定的絲材外徑的尺寸要求(ф0.5~0.02),在溫度不超過1374℃的情況下,確實(shí)不是理想的產(chǎn)品。
○我公司高溫?zé)犭娕籍a(chǎn)品介紹
我公司根據(jù)上述的市場情況,適時(shí)推出采用德國K偶絲材生產(chǎn)的WRND系列裝配式高溫?zé)犭娕?,采用德國高溫鎧裝導(dǎo)線鎳鉻鍶合金(AISI310最高耐溫1150℃)的WRNKD1系列和采用Nicrobell合金(最高耐溫1250℃)WRNKD2系列高溫鎧裝熱電偶系列產(chǎn)品。WRND系列裝配式高溫?zé)犭娕?,選用Isabellchutte的K型I級熱電偶絲材,絲材外徑有ф2.5(適用于-40~1200℃范圍)和ф3.2(適用于-40~1300℃范圍)兩種,以便于用戶在合適的范圍內(nèi)盡可能地降低使用成本;絕緣管和保護(hù)管均采用高鋁質(zhì)的陶瓷保護(hù)管,最高耐溫可達(dá)到1500℃;該系列產(chǎn)品主要適用于通常裝配式S偶使用的場合。
WRNKD1系列鎧裝式高溫?zé)犭娕枷盗挟a(chǎn)品,其不銹鋼鎧裝層材料選用德國DIN17440標(biāo)準(zhǔn)中的1.4841材料(鎳鉻鍶合金),該合金材料具有極好的抗腐蝕性能,可暴露在高達(dá)900℃的含有二氧化碳的空氣中,可抵抗20℃的濃硝酸和420℃的硝酸鹽溶液;在空氣中經(jīng)常使用的溫度可達(dá)1150℃;在溫度變化較頻繁的情況下可達(dá)到1000℃左右;在550℃~850℃的溫度區(qū)間中,不推薦反復(fù)使用該合金材料,這是因?yàn)樵摬牧嫌笑?相沉淀硬化的結(jié)構(gòu)趨向,在冷卻至室溫時(shí)容易碎裂;該系列產(chǎn)品主要適用于帶有腐蝕氣氛且最高溫度不超過1150℃的工況,鎧裝導(dǎo)線外徑為ф5或ф6。
WRNKD2系列鎧裝高溫?zé)犭娕枷盗挟a(chǎn)品,是德國MiL公司應(yīng)用新型合金Nicrobell制造的新產(chǎn)品,是目前世界上僅有的設(shè)計(jì)獨(dú)特的鎧裝熱電偶導(dǎo)線,它具有如下的性能和優(yōu)點(diǎn):
1、在Nicrosil化學(xué)特性的基礎(chǔ)上加入鎂元素,提高了合金的搞氧化能力,加入鈮元素,提高了合金的耐高溫強(qiáng)度,由此得到了新的合金Nicrobell。
2、在Nicrobell合金中,鎂和硅形成了具有保護(hù)作用的氧化硅酸鎂鹽外表層,鈮解決了合金在高溫條件下強(qiáng)度不夠的問題。
3、對用Nicrobell合金制造的熱電偶材料(導(dǎo)線),比其他不銹鋼材料制造的產(chǎn)品,具有更好的熱膨脹系數(shù)的一致性,達(dá)到了0.05%,提高了10倍,且具有更長的使用壽命。
4、主要成份如下:
Cr23.0-25.0%Si1.4%Mg0.15%
Nb0.5%Co0.30%Mo0.10%
Fe0.3%C0.05%
鎧裝導(dǎo)線外徑為ф5或ф6。
這三大系列的產(chǎn)品,我們分別應(yīng)用于冶煉行業(yè)、熱處理行業(yè)、發(fā)電廠、粉末冶金等,均取得了較理想的效果。
○技術(shù)可行性分析
1.K偶、S偶的測溫范圍比較
根據(jù)IEC(國際電工委員會(huì))的標(biāo)準(zhǔn),K型熱電偶與S型熱電偶的測溫范圍是:K偶:-40~1300℃
S偶:0~1600℃
采用德國絲材的廉金屬K偶,適宜在氧化性及惰性氣體中連續(xù)使用,短期使用溫度可達(dá)到1374℃,長期使用在1000~1300℃(取決于絲材外徑的大?。?,其熱電勢與溫度的關(guān)系近似線性。
作為貴金屬的S偶,其精度是所有熱電偶中等級最高的,通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測量1200℃以上的高溫,但其價(jià)格昂貴,機(jī)械強(qiáng)度低,不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用,綜上比較,在0~1300℃溫度范圍內(nèi)的工業(yè)測溫,完全可以用K偶替代S偶。
2.K偶與S偶的精度比較
根據(jù)IEC和國家標(biāo)準(zhǔn),K偶與S偶在其溫度范圍內(nèi)的允差如下表所列:
分度號I級允差I(lǐng)I級允差
K-40~375℃±1.5℃-40~333℃±2.5℃
375~1000℃±0.004ItI333~1200℃±0.0075ItI
S0~1000℃±1.0℃0~600℃±1.5℃
1100~1600℃±[1+0.003.(t-1100)]℃600~1600℃±0.0025ItI
其中,t表示實(shí)際測量的溫度,ItI為實(shí)際測量溫度的絕對值。
從表中可以看出,在600~1300℃的溫度范圍內(nèi),I級的K偶、II級的K偶與II級的S偶的允差值如下表:
分度號600℃800℃900℃1000℃1200℃
K-I2.40℃3.20℃3.60℃4.00℃4.80℃
K-II4.50℃6.00℃6.75℃7.50℃9.00℃
S-II1.50℃2.00℃2.25℃2.50℃3.00℃
上表表明:采用I級精度的K偶,與II級精度的S偶相比較,其最大的誤差≤1.8℃;采用II級精度的K偶,與II級精度的S偶相比較,其最大的誤差≤6.0℃;這個(gè)允差對于一般的工業(yè)測溫,是足以滿足要求的。
技術(shù)參數(shù):
鎧裝熱電偶WRNKD2-04BK分度,雙支,I級,L=255mm,l=100mm,1Cr18Ni9Ti保護(hù)管,M33X2,防水型不銹鋼接線盒