El desarrollo y la aplicación del termopar con aislamiento mineral de metal noble.

El termopar de metal noble tiene las ventajas de precisión de medición de alta temperatura, buena estabilidad, amplio rango de medición de temperatura y larga vida útil. Son ampliamente utilizados en hierro y acero, metalurgia, petroquímica, fibra de vidrio, electrónica, aviación y aeroespacial y otros campos. Sin embargo, la fuerza del termopar de metal noble disminuye en ambientes de alta temperatura y son sensibles a la contaminación ambiental. Es difícil adaptarse a entornos complejos donde se requiere flexión y un tiempo de respuesta térmica corto en espacios estrechos.

El termopar con aislamiento mineral de metal noble es un nuevo tipo de material de medición de temperatura desarrollado sobre la base del termopar de ensamblaje de metal noble . La magnesia u otros materiales aislantes y el par de cables y el material aislante se ensamblan en un tubo de aleación de metal precioso y se estiran repetidamente. Y tratamiento de recocido, procesado en un cuerpo sólido delgado no desmontable, que tiene las ventajas de resistencia a la vibración, resistencia a alta presión, resistencia a la corrosión química media, capacidad de flexión, tiempo de respuesta corto y durabilidad.

1. Estructura y ventajas

(1) . Estructura

El termopar MI de metal noble se compone principalmente de una carcasa de metal precioso, material aislante e incluso material de alambre. Por lo general, la magnesia u otros materiales aislantes se rellenan entre la carcasa exterior de metal noble y el cable uniforme, de modo que el cable uniforme sea hermético mientras mantiene el aislamiento a alta temperatura. estado, evitando así que el cable del termopar se corroa y se deteriore debido al aire o al gas a alta temperatura. El extremo caliente del termopar MI de metal noble se puede convertir en tipo conectado a tierra, tipo aislado, tipo expuesto y tipo con una cámara de bloque para medir la temperatura del flujo de aire transitorio de alta velocidad, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1

A. Tipo con conexión a tierra ; B. tipo aislado; C. Tipo expuesto; D. Tipo bloqueado

(2) .Ventajas

A. Resistencia a la corrosión, debido a la protección del tubo de metal, el alambre de termopar MI de metal noble está protegido por hermeticidad y puede usarse incluso en ambientes oxidantes y corrosivos;

B. Buena estabilidad termoeléctrica, y la deriva termoeléctrica es pequeña para uso a largo plazo;

C. La temperatura de funcionamiento es alta hasta 1500C ;

D. El extremo del termopar MI está sellado herméticamente y no hay gas residual en el interior, y el cable del termopar no se deteriora fácilmente debido a reacciones químicas;

E. Alta resistencia de aislamiento, el termopar MI de metal noble puede alcanzar más de 50 MΩ a temperatura ambiente ;

F. Las especificaciones y los materiales del tubo se pueden procesar de acuerdo con los requisitos, adecuados para diversos entornos y duraderos;

G. Fácil de doblar, buena flexibilidad, fácil de instalar y ensamblar, y las condiciones de instalación no son duras;

H. Resistencia a la presión y vibración;

I. Corto tiempo de respuesta térmica;

J. Larga vida, debido a la protección del tubo de metal exterior, la vida útil del termopar es más larga .

2. vaina

El material de la cubierta del termopar MI de metal noble generalmente está compuesto de platino , aleación de platino o iridio , aleación de iridio-rodio. El platino y la aleación de platino tienen las siguientes características:

(1) . alto punto de fusión;

(2) . Alta resistencia a la oxidación y estabilidad térmica en la atmósfera por encima de 900 °C;

(3) . Alta resistencia a la corrosión, capacidad para soportar HNO3, HCN, HF y corrosión severa del vidrio fundido y otros silicatos fundidos hasta 1600°C;

(4) . Resistencia a altas temperaturas y estabilidad mecánica ;

(5) . Buena ductilidad y maquinabilidad, se pueden convertir en piezas y productos estructurales requeridos;

(6) . Buena capacidad de soldadura, los componentes necesarios se pueden preparar mediante soldadura.

El platino puro tiene poca resistencia a altas temperaturas y, a menudo, se daña por su propio peso y por impactos y vibraciones a altas temperaturas. Por lo tanto, se agrega rodio al platino para mejorar la resistencia a altas temperaturas y la capacidad de impacto a altas temperaturas del material. aleación con una fracción de masa de Rh superior al 20% se puede utilizar hasta 1700°C en la atmósfera .

3. Alambre

El cable de termopar MI de metal noble se divide principalmente en dos categorías: cable de termopar Pt/PtRh estándar y cable de termopar no estándar.

Hay 3 tipos de termopar estándar : Tipo S (Pt/PtRh 10 ), Tipo R (Pt/PtRh 13 ) y Tipo B (PtRh 6 /PtRh 30 ).

El termopar tipo S está compuesto por alambre de platino puro como pata negativa y alambre de aleación PtRh10 como pata positiva . Se puede utilizar en una atmósfera oxidante, vacío y atmósfera neutra durante mucho tiempo hasta 1300 °C y durante poco tiempo hasta 1600 °C, que es el termopar más utilizado en el rango de temperatura de 1000~1300° C; el termopar tipo R está compuesto por alambre de platino puro como pata negativa y alambre de aleación PtRh13 como pata positiva. La salida de fuerza electromotriz del termopar tipo R es ligeramente mayor que la del termopar tipo S. Su sensibilidad y rango de medición son los mismos que los del tipo S; El termopar tipo B está compuesto por alambre de aleación PtRh6 como electrodo negativo y alambre de aleación PtRh30 como electrodo positivo. La sensibilidad del par es la misma que la del termopar tipo S y tipo R, y el termopar tipo B se usa principalmente para medir temperaturas por encima de 1400°C y está disponible por un corto período de tiempo hasta 1800° C, el error de temperatura es de 3°C. Se recomienda el termopar de metal precioso estándar debido a su buena estabilidad térmica y rendimiento de procesamiento de plástico.

El cable de termopar no estándar incluye principalmente PtRh5/PtRh20, PtRh20/PtRh40, termopar compuesto de aleación de platino/aleación de oro o aleación de paladio y termopar de aleación IrRh, etc. La mayoría de los termopares no estándar se utilizan en algunas ocasiones especiales, como la medición de gas. temperatura de la turbina, medición de la temperatura del campo nuclear, etc.

4. Material aislado

La resistencia de aislamiento del termopar MI de metal noble está directamente relacionada con el material aislante. La pureza, la forma (polvo o tubo) y el grosor de la capa aislante del material aislante afectarán la resistencia del aislamiento. Los materiales aislantes más utilizados son los óxidos cerámicos en polvo como la alúmina, la magnesia, la zirconia, la berilio, el óxido de torio, etc. Como se puede observar en la Tabla 1.

Entre estos materiales aislantes, la magnesia tiene buena compatibilidad y bajo costo , que es el material aislante preferido para productos termopares MI de metales nobles . Sin embargo, es fácil de absorber la humedad, lo que lo hace sensible a la contaminación como el gas de petróleo, la humedad en el aire, el sudor y la pelusa. Después de contaminarse, la resistencia del aislamiento disminuirá, por lo que se deben tomar las precauciones necesarias durante el procesamiento. El rendimiento de aislamiento de la zirconia disminuye a altas temperaturas y es inestable en medios que contienen halógeno, azufre y carbono a altas temperaturas. Cuando la temperatura es superior a 1900°C, beryllia se descompondrá en hidrógeno u otros medios reductores. Se descompondrá a una temperatura de 1800°C y en el medio que contiene hidrógeno, y producirá gas venenoso cuando la temperatura sea superior a 2200°C; thoria es radiactiva cuando la temperatura es de 1600~2200°C . Por lo tanto, la zirconia, la berilio y la toria no son adecuadas para materiales termoeléctricos MI de metales nobles , ni siquiera para materiales aislantes.

                                                 tabla 1

5. Aplicación

El termopar MI de metal noble se usa ampliamente en hornos de vacío en la industria metalúrgica del hierro y el acero, hornos de craqueo en la industria petroquímica y combustibles de reactores nucleares en la industria de la energía atómica debido a sus ventajas, como la medición precisa de la temperatura, buena estabilidad, resistencia a la corrosión, Resistencia a la oxidación, flexibilidad y larga vida. Se ha aplicado en campos como la medición de temperatura de revestimiento de componentes.