論文---過(guò)程控制-資料下載頁(yè)
2025-06-06 22:01本頁(yè)面
【正文】 裸絲形式長(zhǎng)期使用。必須加外保護(hù)管。 (3)還原性氣氛 ①由于氫的原子半徑很小，滲透力極強(qiáng)。在高溫下幾乎可以滲透所有的保護(hù)管，既可以使 R 發(fā)生氫脆，又能同鉑反應(yīng)，降低 其熔點(diǎn)。 ②碳或碳化物的存在，可與鉑反應(yīng)生成碳化鉑等碳化物而變脆。 ③如果耐火材料中含有 Se、 P、 S、 As、 Pb、 AI Zn、 Cd、 Sn 等元素的化合物，將被還原性氣體還原，并同 Pt生成化合物或低熔點(diǎn)合金，致使 Pt 迅速變脆或斷線。 表 1 站污物質(zhì)對(duì)貴金屬熱電偶的影響 第二節(jié) :廉金屬熱電偶的劣化 K型熱電偶的劣化與 Ni 一 Cr 極的表面狀態(tài)關(guān)系極大，因此，可根據(jù)表面狀態(tài)的不同，分為正常劣化與異常劣化兩種 l2]。劣化原因不同，對(duì)熱電動(dòng)勢(shì)的影響也不同，方向恰好相反。正常劣化的方向?yàn)檎?，異常劣化方向?yàn)樨?fù)。 正常劣化 Ni 一 Cr 熱電極絲表面形成致密的 C 兒 03 保護(hù)膜，對(duì)其內(nèi)部合金具有很好的保護(hù)作用，劣化進(jìn)程緩慢，其熱電動(dòng)勢(shì)向正方向變化，即溫度示值向偏高方向發(fā)展。 異常劣化 由熱電偶生產(chǎn)工藝不當(dāng)引起的劣化，其在表面未能全部生成 C幾 03保護(hù)膜，而生成部分具有尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物 NIC 兒 04， NIC 兒 04與 C兒 03 相比，組織較疏松與熱電極絲的結(jié)合也不牢固，因此，在高溫下使用時(shí)，氧化速度很快。而且，在升降溫過(guò)程中，氧化膜也將發(fā)生龜裂或剝離脫落，從而進(jìn)一步促進(jìn)氧化。結(jié)果在極短時(shí)間內(nèi)通過(guò)最高點(diǎn)，向負(fù)的方 向變化，即向溫度偏低方向變化。 使用條件不適引起的劣化 1)鉻的選擇性氧化 在氧分壓較低的情況下，鎳鉻極中的鉻會(huì)發(fā)生選擇性氧化，使表面出現(xiàn)綠色的氧化層，通常稱為綠蝕”。這種因鉻含量降低而引起的熱電勢(shì)超差，已成為 K型熱電偶長(zhǎng)期使用的限制因素。 如果采用的氣體很純，由于系統(tǒng)中不含氧，可以延長(zhǎng)熱電偶的使用壽命。但是，如果熱電偶絲的表面上已有氧化層時(shí)，仍會(huì)為鉻的選擇性氧化提供足夠的氧此，在非氧化性氣氛中應(yīng)用時(shí)，要采用干凈、拋光的偶絲。同時(shí)，應(yīng)盡可能避免在帶有微量氧的惰性氣體或氧分壓很低的氣氛中使用。當(dāng)保護(hù)管的 長(zhǎng)度與管徑的比值較大時(shí)即保護(hù)管較細(xì)時(shí) )，由于空氣循環(huán)不良，造成缺氧狀態(tài)，其殘存的氧仍可為鉻的選擇性氧化提供條件。為此，可采用增大保護(hù)管直徑或采用吸氣劑防止氧化。作者采用實(shí)體化密封結(jié)構(gòu)也可以避免鉻的選擇性氧化。 2)選擇性氧化的判斷 K型熱電偶正極發(fā)生選擇性氧化與否，可通過(guò)如下現(xiàn)象判斷 l3]: ①正常熱電極絲表面具有銀灰色金屬光澤朱進(jìn)行氧化處理 )。氧化后在表面或表層下有綠色鱗片生成。 ②如果彎曲熱電極絲，因選擇性氧化部分變脆，其表面將產(chǎn)生龜裂。 ③正極本無(wú)磁性，氧化后將帶有磁性。 ④熱電動(dòng)勢(shì)在很短時(shí)間內(nèi)，將產(chǎn) 生 10~100℃的負(fù)偏差。 3)還原性氣氛的影響 將功 mm 的 K 型熱電偶放入還原性氣氛 80%玩、 15%CO、 5%Cq)中，在溫度為 900℃下，試驗(yàn) 1 500h，結(jié)果表明，在高溫下滲碳和鉻的選擇性氧化導(dǎo)致鉻濃度降低，是 K型熱電偶劣化的主要原因。在此還原性氣氛中，鎳鉻極表面因游離碳析出，而發(fā)生龜裂和表層脫落，內(nèi)部氧化也隨著迅速進(jìn)行，鉻的濃度明顯降低，并使偶絲變脆，只經(jīng) 500h 就發(fā)生斷線。 第三節(jié) :鎢徠的劣化熱電偶 鎢鋅熱電偶絲在高溫下會(huì)因再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大致使偶絲變脆，但通常對(duì)熱電動(dòng)勢(shì)無(wú)明顯影響。 各 種氣氛對(duì)鎢徠熱電偶劣化的影響 1)惰性氣體及干燥的氫氣鎢鋅熱電偶在惰性氣氛及干燥的氫氣中，熱電動(dòng)勢(shì)很穩(wěn)定。 2)高溫真空 鎢鋅熱電偶適用于高溫真空條件。在相同條件下，鎢鋅熱電偶 6/26)的穩(wěn)定性及壽命，要優(yōu)于鉑鍺熱電偶。 3)高溫含碳?xì)夥? 在高溫含碳?xì)夥障?，鎢鋅熱電偶及絕緣材料會(huì)與碳作用，生成復(fù)雜的化合物與共晶體，使偶絲變脆、熔點(diǎn)降低，而沉積碳又會(huì)造成熱電偶短路，引起熱電動(dòng)勢(shì)漂移。 4)空氣及氧化性氣氛 在空氣中，由于氧化產(chǎn)物的激烈揮發(fā)導(dǎo)致氧化初期形成的保護(hù)性氧化層迅速破裂，使氧化過(guò)程的控制步驟由氧穿過(guò)氧化 膜的擴(kuò)散，轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?/氧化層界面的化學(xué)反應(yīng)，從而表現(xiàn)出災(zāi)難性的氧化規(guī)律。在高溫、低氧分壓情況下，鎢鋅熱電極絲的氧化膜發(fā)生了燒結(jié)反應(yīng)，形成較致密的雙層結(jié)構(gòu)的氧化膜，因而，其腐蝕速率降低。 熱電動(dòng)勢(shì)的高溫穩(wěn)定性 高溫下鎢鋅熱電偶的熱電勢(shì)有可能突變。其原因不是由于合金元素的選擇性氧化，而是由于熱電偶中的某一極完全氧化而導(dǎo)致材料性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)變，從而引發(fā)了與之相應(yīng)的熱電性質(zhì)的根本改變 。由于鎢鋅合金氧化后生成的 ReO3 具有很高的電導(dǎo)率，使得失效后的熱電偶回路中仍然出現(xiàn)熱電勢(shì)的假象 l4]。其次還發(fā)現(xiàn)，鎢鋅熱電偶的電 阻與電動(dòng)勢(shì)具有同時(shí)突變的特性，因此，有可能通過(guò)測(cè)量電阻變化對(duì)其壽命進(jìn)行預(yù)報(bào)。 抗氧化鎢徠熱電偶 為了解決鎢鋅熱電偶能在氧化性氣氛中應(yīng)用的難題，人們?cè)接懚喾N方案。作者采用實(shí)體化方式，將鎢鋅熱電偶通過(guò)保護(hù)管的保護(hù)及內(nèi)部防氧化措施。使實(shí)體型抗氧化鎢鋅熱電偶，既可用在氧化、還原氣氛，又可在兩者交替氣氛中應(yīng)用l5]。自 1992 年申請(qǐng)專利以來(lái)，已在國(guó)內(nèi)外冶金、化工、真空行業(yè)應(yīng)用，部分替代價(jià)格昂貴的鉑鍺熱電偶，用戶很滿意。 第四節(jié) :滲碳爐用熱電偶的劣化及對(duì)策 在機(jī)械、汽車等行業(yè)，為了提高工件的耐磨性能，通常在其表 面滲碳，如瓦房店軸承集團(tuán)的電輻射加熱滲碳爐，用于鐵路車輛軸承滲碳。滲碳劑為甲醇和乙酸乙脂，工藝溫度為 930℃，原采用不銹鋼保護(hù)管， K 型熱電偶測(cè)量各部位的溫度。 存在問(wèn)題 1)熱電偶?jí)勖?、偏差? ①熱電偶使用壽命僅為 1一 2周 。 ②熱電偶的漂移方向均為負(fù)偏差，稍不注意容易發(fā)生工件過(guò)燒的質(zhì)量事故。 2)熱電偶腐蝕嚴(yán)重 使用后的 K型熱電偶在測(cè)量端附近，負(fù)極變白、正極變綠，腐蝕嚴(yán)重。經(jīng)對(duì)使用后的熱電偶進(jìn)行化學(xué)及 X光結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，正負(fù)極均含有微量碳。正極中 Cr 元素等因選擇性氧化與使用前相比，明顯減少，致使出 現(xiàn)負(fù)偏差。實(shí)踐結(jié)果表明 :即使采用美制的偶絲，在滲碳爐中使用，其壽命也很短。 對(duì)策 針對(duì)上述問(wèn)題采用如下措施 ①用耐熱鋼管替代不銹鋼保護(hù)管 。 ②防止還原性氣體滲入，采用復(fù)合管型實(shí)體熱電偶。 1994 年 6 月起作者研制出滲碳爐專用熱電偶 K 型 )。它是由耐熱合金管、高性能熱電偶、填充劑等構(gòu)成的不可拆卸的實(shí)體結(jié)構(gòu)。 具有如下特點(diǎn) :熱電性能穩(wěn)定 。耐溫高、壽命長(zhǎng) 。耐壓、防漏、安全可靠。 自 1994 年以來(lái)，相繼在瓦軸、易普森工業(yè)爐、一汽、二汽、韓國(guó)熱處理、沈重、沈齒、太齒、豐東熱處理公司及錢江摩托集團(tuán)等應(yīng)用。平均使用壽命 達(dá)12 個(gè)月以上。滲碳爐專用熱電偶的優(yōu)越性，正在被人們認(rèn)識(shí)，其應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大。 綜上所述，熱電偶的劣化是不可避免的。這是一個(gè)量變過(guò)程，對(duì)其定量十分困難，只能了解影響熱電偶劣化因素，有針對(duì)性提供對(duì)策，減緩劣化進(jìn)程，達(dá)到延長(zhǎng)熱電偶使用壽命的目的。對(duì)于熱電偶使用壽命判斷，更需慎重，只能通過(guò)長(zhǎng)期收集積累實(shí)際使用壽命數(shù)據(jù)，才有可能給出準(zhǔn)確結(jié)果。
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1