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安徽天康热电偶保护管材质

更新时间:2017-06-24 点击量:4607

安徽天康耐磨热电阻/热电偶保护管材质

热电偶保护管的研制: 热电偶保护管按其材质可分为金属、非金属及金属陶瓷三类。金属材料虽然坚韧,却不耐高温,易受腐蚀;陶瓷则相反,耐高温抗腐蚀,然而,质脆强度低。为此,人们用粉末冶金的方法将金属与陶瓷结台,集中两者优点,得到了一种既耐高温、抗腐蚀,又抗热震、强度较高的复合材料——金属陶瓷。新型保护管的研究,一直是高温测试领域中富于挑战性的课题。

表1 保护管的主要性能

    陶瓷保护管:MCPT-4型(Mo-A1203-Cr2O3-Ti02)MCPT-6型(Mo-CrAl203-Cr203-TiO2-Mg0)及MCPT-3型(Mo-MgO-Cr2O3),其主要性能见表1。此外:还开发A1203-C质、Al2O3-Cr2O3质等陶瓷保护管CPT型),MPT型金属或合金保护管等,已在国内推广用。

2. 高温盐浴炉连续测温

    通常采用接触法直接测量高温熔体的真实温度,热电偶保护管有:

a.金属保护管

    盐浴炉测温通常采用不锈铜管或高温合金管。美国常用Inconel或446耐热钢管,使用寿命约为7~20日(约500h)。

b.金属陶瓷管

    国产MCPT-4型保护管(见表1)在高温盐浴炉中应用;其寿命达1,400h以上(60日)经美国现场使用证明,其寿命远远超过446等耐热钢。

3. 铝液及铝电解质连续测温

a.铝液连续测温

    铝液连续测温用保护管有金属、si3N4及Sialon等。金属管的强度高,但寿命短,Si3N4管耐腐蚀但强度低,Sialon材料在性能上较理想。作者研制的MPT-I型合金管,用于沈阳电缆厂从意大利引进的铝连轧生产线,连续使用寿命超过四个月,比引进设备中同类温度传感器的使用寿命提高5-6倍。

b.铝电解质连续测温

    铝电解槽内电解质温度的连续测量,国内外尚未找到适合的耐蚀材料,美国研制的保护管,使用寿命只有72h。国产MPT-2型合金管经工业试验表明,其寿命均过400h。

4. 间断测温——浸入式测温仪的研制

    新型浸人式测温仪是由热电偶、保护管及数字显示仪表构成的,已成功地用于铝冶金及加工行业中氟化物电解质及铝液温度测量,既可以间断测温,又能在一定时间内连续测温。

5. 铜液连续测温

    对于铜加工行业中铜液连续测温用高铬钢管及金属陶瓷(LT-1型)管。后者使用效果较好,但价格昂贵。作者采用金属陶瓷作外保护管(MPCT-6型),内插高性能热电偶(K型),两者之间充填惰性物质,在使用过程中保护管烧成实体。该种实体型传感器()具有如下优点:热电偶的热电性能稳定,使用寿命长,响应速度快,安全可靠。

6. 钢水连续测温

    关于钢水连续测温,目前只在带有等离子加热调温装置的连铸中间包中试用,尚未普及。工业试验结果表明:

a.可行性

新研制的温度传感器和上插安装方式用于中间包连续测温是可行的。

b.可靠性

连续测温精度与传统的点测方式相比,只要两者插入位置相同,偏差在±2℃以内。

c.实用性

 

MCPT-4

MCPT-6

MCPT-3

MPT-1

MPT-2

使用温度℃

0~1,300

0~1,300

0~1,700

0~1,000

0~1,000

使用介质

BaC12

铜及铜合金

铁与钢

铝液

冰晶石熔体

使用寿命(h)

≮1,400

≮1,000

10-20

1,400

400

抗热震性

1,280℃5℃
反复30次不炸裂

1,200℃15℃
反复10次不炸裂

1,600℃15℃
反复5次不炸裂

 

  金属保护管    

材质名称牌号

长期使用温度℃

特         

不锈钢304

800

主要用于化工、食品、塑料、石油工业。耐热、耐腐蚀性能优良,主要用于氧化性气氛。

不锈钢SUS310

1035

主要用于发电厂锅炉,可达980℃

不锈钢SUS316

900

适用范围与304相同,在氧化气氛下可用于930℃。耐热、耐酸、耐碱性能优良。

不锈钢SUS316L

850~1000℃

耐晶尖腐蚀性好。

不锈钢SUS347

800

耐腐蚀性与SUS相同,在400~800℃连使用,也难引起脆化和晶间腐蚀。

不锈钢446

1082

具有优异的耐高温腐蚀及抗氧化能力。主要适用于淬火、氮化和退火炉、盐浴炉及铅、锡、巴氏合金熔体、含硫气氛。还可用于均热炉锌熔体、废气锅炉、水泥窑炉等不适合于含碳气氛。

Inconel600

1000

在氧化性气氛下使用温度可到1150℃,在还原性气氛下高使用温度降至1040℃。在含硫气氛下使用温度不能超过540℃。主要用语渗碳炉、退火炉、盐熔炉、平炉烟道、高炉热风管煅烧炉、玻璃窑炉

Inconel601

1200

使用用途同600,但高温下抗氧化、抗硫能力强,使用温度可达1200℃

Inconel800

1000~1100℃

在氧化性气氛下,可用到1090℃,与600相似但不适用于氧化、氢氧化物熔体、抗硫腐蚀能力超过600型

哈氏B

760

适用于各种浓度及温度的盐酸,对硫酸、磷酸也有耐蚀性,在空气下使用温度为760℃

哈氏C

1000

可用于氧化性、还原性气氛中,使用高温度为1090℃870~890℃抗应力作用、抗热冲击性强,具有良好的耐热性,并对潮湿的氯气、次氯酸水溶液等的腐蚀。抗氯化铁、氯化铜性能优良,在空气中使用温度为1000℃

镍200

700~800℃

在还原性氧化下使用温度为800℃,在还原性气氛下高可用到540℃,当有硫存在时,也不能超过540℃,主要用于盐浴炉等

500

耐化学腐蚀性能较不锈钢好,在低温下耐蚀,尤其耐海水

具有较高的热强度,在550度下,表面形成致密的氧化膜,故不容易氧化,钛合金强度高,高温下强度高。对碱、海水、氯化物、卤素气体、硝酸等具有很好的耐蚀性。

铸铁

700~800℃

在氧化性气氛下,使用温度可达700℃,主要用于有色金属熔体,在还原气氛下可用到870℃

1600~2100℃

具有优良的耐高温性能,使用在真空气氛,真空炉测温。

铂与铂铑合合金

1600

耐热性能强,可用于熔融玻璃。

 非金属保护管

材  

特          

石英

使用温度可达1090℃,热膨胀系数小,抗热震性能强,响应速度快,耐酸性能好,耐碱性能能差,可透过氢及还原性气体,用于金、银熔体或高温火焰测量。

莫来石

(3Al2O3.2SiO2

使用温度可达1510℃,机械强度低,抗热震性能较强,在BaCl2熔体中可用到1200℃,耐熔融金属及可燃性气体腐蚀,耐金属氧化物及碱腐蚀性能差,应垂直安装,水平安装时,要有支撑,适用于高温陶瓷、热处理及玻璃行业。

氧化铝(90%)

使用温度可达1760℃,机械强度和抗震性中等。可用于真空感应炉,其它用途同莫来石。

刚玉(Al2O3

在有支撑的条件下,使用温度可达1870℃。耐熔融金属腐蚀,气密性好,抗热震性能较差。适用于高温加热炉及各种耐火材料窑等。

碳化硅(SiC)

抗热震、耐化学腐融性能好,热导率大,高温下变成导体,因气密性不好,使用时要加不透气的内保护管构成复合管。高温氧化是影响寿命的主要问题。可用于玻璃熔体、高炉渣及有色金属熔体。

氮化硅

(Si3N4、BN)

使用温度为1000℃,耐酸式盐腐蚀,抗热震性能优异,机械强度低。耐有色金属腐蚀,如铝、黄铜、铅、锡、锌。还可用于化工企业及盐浴炉。

氧化锆(ZrO2

使用温度为1900℃,在高温下成为导体。耐碱、碱性碴及特殊的玻璃熔体腐蚀。

硼化锆

使用温度为1600℃,气密性好,良好的导热,导电性能和化学稳定性、抗热震性能较纯氧化物有所改善。

氧化铍(BeO2

使用温度为2100℃,热传导、抗热震性能好。但有毒,在空气、H2、CO及真空中于1700℃以下均很稳定。在卤素气体中不稳定,有水蒸汽存在时,于1200℃蒸发。

氧化钍(ThO2

放射性物质,使用温度为2200℃,抗渣性强、高温下在卤素、含硫、含碳气氛中不稳定,高温下低电阻。

氧化镁(MgO)

在空气中到1700℃仍很稳定,高温下,蒸汽压大,在还原性气氛中,使用温度要低于1700℃,1800℃以上受卤素及含硫气氛腐蚀,金属熔体腐蚀性能较氧化铝差。

二硅化钼(MoSi2

使用温度为1600℃,抗氧化、耐高温、抗热震、气密性好。在还原性气氛及腐蚀介质中,亦具有较高的化学稳定性。

 金属陶瓷保护管的特性

名称

常用温度℃

高温度℃

特   

 

直 径

 

 

 

金属陶瓷

1600

2200

抗热震性强,适用于液态金属,不能用于氧化性气氛

12×6

 

金属陶瓷LT-1

1300

1400

适用于非金属熔体

28×16

 

金属陶瓷保护管的主要性能                 

材  

熔点 ℃

特            

MgO-Mo

1400

(高连续使用温度)

MgO基金属陶瓷保护管,采用接力方式,150吨LD转炉上的应用,已成功实现全炉段连续测温。由于含有大量的金属钼,很容易氧化,因此,不宜在氧化性气氛中应用。

72%Cr-

28%Al2O3

1300

(高连续使用温度)

Cr-Al2O3基金属陶瓷保护管,从1035~20℃空气瞬时喷吹1000次而不损坏。适用于在氧化气氛中工作。也可在含腐蚀气体(SO2,SO3)的铜冶炼烟道中使用,在温度为1200℃硫磺燃烧炉、平炉蓄热室及水泥窑中连续使用。Cr-Al2O3基金属陶瓷保护管很疏松脆弱。

30%Cr-

70%Al2O3

1300

(高连续使用温度)

80%TiC-

20%Ni(I151a)

1200

(高连续使用温度)

碳化钛系金属陶瓷保护管,常作硬质合金,具有相当高的硬度与强度,HRC值在70左右,使用温度为600~1000℃。作为高温耐磨热电偶保护管,用于冶金、建材行业是很有前途的。但此类保护管目前还处于研制中,预计不久可问世。

  各行业保护管材料的选用实例

工业部门

被测介质或使用场所

被测温度(℃)

保 护 管 材 料

冶金工业

铅熔液

300~400

碳钢

锡熔液

200~300

因科内尔合金、0Cr25Ni20

锌熔液

400~500

因科内尔合金、0Cr25Ni20

铝熔液

900~1000

氮化硅

铜熔液

1000~1100

金属陶瓷

钢水

1600~1700

金属陶瓷

钢板加热炉

800~900

1Cr18Ni9Ti

锻造炉

1100~1200

因科内尔合金、GH3039

高炉炉顶

1000~1300

碳化硅

钢锭加热炉

1300~1400

氧化铝、刚玉质

热电站

主蒸汽管道

400~600

1Cr18Ni9Ti

普通蒸汽管道

300~500

1Cr18Ni9Ti

食品工业

糖液

200~300

1Cr18Ni9Ti

食品罐头

100~200

黄铜镀镍

面包炉

100~200

1Cr18Ni9Ti

化肥

造气炉

1200~1300

金属陶瓷

煤气管道

300~500

1Cr18Ni9Ti

合成塔

300~500

1Cr18Ni9Ti

建材工业

陶瓷窑

1300~1500

氧化铝、碳化硅

玻璃窑

1000~1300

氧化铝、因科内尔合金

石油工业

原油加热

400~500

1Cr18Ni9Ti

蒸馏塔

100~200

1Cr18Ni9Ti

化学工业:

酸类

酸液10-50%

50%

90%

20

90

20~90

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

2Cr13

硫酸5-50%

90%

96-

20~90

90

90

镍钼合金(B)

镍钼合金(D)

普通钢

硝酸5-50%

50%

65%以上

20

90

90

1Cr18Ni9Ti

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

盐酸1-5%

1-5%

25%

20

90

90

镍钼合金(C)或含14~16%硅的高硅铸铁

镍钼合金(B)

镍钼合金(C)

磷酸1-5%

10%

10%

30-85%

20

20

90

20~90

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

镍钼合金(C)

镍钼合金(B)

乳酸5%

5%

5%

20

60

90

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

含钽不锈钢

柠檬酸15%

  15%

20

90

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

铬酸10-50

90

Cr18Ni12Mo2Ti

化学工业:

盐类

氢氧化钠10%以上

75%以上

90

100

1Cr18Ni9Ti

普通钢

LHN5%以上

20~90

Cr18Ni12Mo2Ti

碳酸钠5%以上

20~90

1Cr18Ni9Ti

硫酸钠5%以上

20

Cr18Ni12Mo2Ti

亚硫酸钠5%以上

20

1Cr18Ni9Ti