El termopar NiCrSi-NiCrMg es un tipo de material de medición de temperatura de aleación a base de níquel, y también es un logro importante en la investigación de materiales de aleación de termopar de metal base en el mundo.
1. Ventajas
El positivo del termopar tipo N es una aleación de níquel-cromo-silicio que contiene cromo y silicio, y el negativo es una aleación a base de níquel que contiene silicio. Las características principales son las siguientes:
(1) Resistencia a la oxidación a alta temperatura, buena estabilidad a largo plazo
En vista de los problemas de composición desigual de la aleación y deriva del potencial térmico causado por la oxidación preferencial de los elementos Cr y Si en el termopar tipo K de níquel-cromo, se aumenta el contenido de Si y Cr en el termopar positivo de tipo N, de modo que el modo de oxidación de la aleación de níquel-cromo cambia de la oxidación interna a la oxidación externa, de modo que la reacción de oxidación solo se lleva a cabo en la superficie, y los elementos solutos Mg y Si se agregan al electrodo negativo, de modo que la película de pasivación entre el metal y el el óxido es más denso. Y debido a que forma una barrera de difusión con oxidación preferencial, evita que el fenómeno de "erosión del borde" se difunda hacia el interior e inhibe que se produzca una mayor oxidación. Además, Mn ya no se agrega al tipo N,
(2) Buena estabilidad del ciclo térmico
Cuando el termopar tipo K se usa cíclicamente en el rango de 250-550 °C, debido al cambio de su microestructura, forma una estructura ordenada de corto alcance, lo que hace que su potencial termoeléctrico sea inestable, mientras que el termopar tipo N puede eliminar esta inestabilidad a corto plazo. En la aleación binaria de Ni-Cr, el contenido de Cr oscila entre el 5 % y el 30 %, y hay una transición de orden a desorden de la estructura reticular atómica. Sin embargo, dentro de este rango de composición, hay un área muy pequeña, cuando el contenido de Cr es de aproximadamente 14% a 16%. Una aleación de níquel-cromo con un contenido de Cr del 14,2 % no se verá afectada por la transición de orden a desorden en la estructura, lo que provocará un gran cambio en el valor del potencial termoeléctrico. Durante el proceso de calentamiento y enfriamiento del termopar tipo N en el rango de 250-550°C,
(3) Cambio regular del potencial termoeléctrico
El termopar tipo N suprime la transición magnética en el rango de 250-550°C, y no hay cambios irregulares obvios en el potencial termoeléctrico. El polo negativo del termopar tipo K sufre una transición magnética a unos 170 °C. La composición de la aleación del electrodo negativo del termopar tipo N básicamente no contiene Mn, Al, Co ni otros elementos, pero el contenido de Si aumenta considerablemente, lo que inhibe la transición magnética de la nueva aleación y reduce su temperatura de transición magnética por debajo de la temperatura ambiente. El potencial eléctrico del tipo N cambia regularmente y el potencial termoeléctrico no se desviará de la tabla de graduación debido a los cambios magnéticos.
(4) Buena resistencia a la radiación
El termopar tipo N tiene buena estabilidad en el entorno de la radiación de neutrones porque elimina los elementos Mn y Co que se descomponen fácilmente. Por lo tanto, el termopar tipo N tiene una mejor resistencia a la radiación nuclear que el termopar tipo K.
(5) Buena linealidad de las características termoeléctricas.
En el rango de 400-1300°C, la linealidad de las características termoeléctricas del termopar tipo N es mejor que la del tipo K. En el rango de 400 a 1300 °C, el error no lineal del termopar tipo N solo representa el 0,4 % del potencial termoeléctrico a 1300 °C, mientras que el error no lineal del termopar tipo K en el mismo rango representa el 1,75 % de los 1300 °C. Sin embargo, el termopar tipo N en comparación con el tipo K, el error no lineal en el rango de baja temperatura (-200-400 °C) es mayor y el material es más duro y difícil de procesar.
2. Aplicaciones
(1) Problemas que existen al medir la temperatura del vapor principal con un termopar tipo K
A. El termopar tipo K tiene una estabilidad de ciclo térmico deficiente a corto plazo en el rango de 250-550 °C. En el proceso de calentamiento y enfriamiento, el potencial termoeléctrico generado a la misma temperatura es diferente, y hay una temperatura de potencial termoeléctrico como características de bucle de histéresis (ET). Y el valor de variación puede alcanzar 2-5°C. La planta de energía térmica tiene requisitos estrictos sobre la temperatura del vapor principal a 550 °C (en el valor nominal del parámetro), y el error debe estar dentro de ±5 °C. Obviamente, el termopar tipo K no es adecuado para medir la temperatura del vapor principal.
B. El termopar tipo K tiene poca estabilidad a altas temperaturas y, a menudo, parecen estar fuera de tolerancia después de aproximadamente un año de uso. Sin embargo, el ciclo de revisión de los grupos electrógenos de las centrales térmicas es generalmente de 2 a 3 años, por lo que el termopar tipo K aparecerá fuera de tolerancia.
C. El error permisible del termopar tipo K en términos de temperatura es de ±0,75 %t. Cuando la temperatura del vapor principal es de 535 °C, el error permitido es de ±4,01 %. El sistema de medición de temperatura también debe considerar los errores de los instrumentos secundarios y los cables de compensación. Después del cálculo, el error relativo permitido del sistema de medición de la temperatura del vapor principal es de aproximadamente ±1,12 %. El error permisible es de aproximadamente ±7°C en términos de temperatura, que ha excedido los valores numéricos especificados, tal sistema de medición de temperatura del vapor principal no puede satisfacer las necesidades de producción.
(2) Ventajas
A La estabilidad del ciclo térmico del termopar tipo N en el rango de 250-550 °C es significativamente mayor que la del termopar tipo K. Por lo tanto, el uso de un termopar tipo N para medir la temperatura del vapor principal puede mejorar la precisión y confiabilidad del sistema de monitoreo, lo que garantiza la operación segura y económica de la potencia de fuego de los grupos electrógenos.
B La estabilidad a alta temperatura y la vida útil del termopar tipo N se duplica en comparación con el termopar tipo K, y se puede sincronizar con el ciclo de revisión. Por lo tanto, sobre la base de la aplicación exitosa del termopar tipo N a la medición de la temperatura del vapor principal, se puede llevar a cabo la investigación experimental del uso del termopar tipo N para medir la temperatura de la pared metálica del sobrecalentador y el cilindro, lo que garantizará la tasa intacta del instrumento y reducirá la tasa de fallas del instrumento.
C Es factible reemplazar algunos termopares con termopares tipo N, lo que no solo simplifica enormemente los tipos de elementos e instrumentos de medición de temperatura, sino que también brinda una gran comodidad y beneficios económicos a la producción, uso y gestión de elementos, sensores e instrumentos de medición de temperatura.
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