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全面带您了解K型热电偶晶粒长大的原因及解决方法

来源:发表时间:2019-04-24

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      随着时间的推移,极高的温度会导致K型热电偶中的晶粒生长,从而导致金属分离和热电偶失效。幸运的是,存在用于最小化晶粒生长效果的良好解决方案。
      晶粒生长是K型热电偶失效的常见原因。在诸如烧制工艺炉中的管状温度测量的应用中,温度测量装置暴露于工艺气体和辐射能量,产生远高于管状温度测量结的温度。随着时间的推移温度升高是晶粒生长的最重要因素,最终会损坏热电偶。本文全面带您了解K型热电偶晶粒长大的原因及解决方法。
粮食生长的原因和影响


金属晶体结构的例子
      晶粒生长是材料的微晶或晶粒变大的条件。在热电偶中,它是一种失效模式,与金属的晶粒结构,不同的膨胀系数和应用的高温有关 - 对于K型,高于1,200 ° F(649°C)。
      带护套的热电偶包含三种不同类型的金属:一种在正导体中,另一种在负导体中,第三种类型在护套中。护套通常由不锈钢或其他合金制成,而每种类型的热电偶都具有特定的金属导体配对。K型是最常用的热电偶,具有NiCr(Chromel?)正极腿和NiAl(Alumel?)负极腿。
      每种金属都有不同的膨胀系数 - 不锈钢最大,负腿最小。结果,每当K型热电偶暴露于高温时,负导体腿就会受到应力。NiAl的晶体结构从具有许多小晶粒(加工或制造状态)到几个大晶粒(松弛状态)。大晶体结构具有较小的机械“粗糙度”和较少的“凸缘”,导致负导体在受到差分膨胀的应力时实际分离。小导体也比大导体更容易受到晶粒生长的影响。
      K型热电偶的晶粒生长和失效已得到很好的证实。在一次试验中,K型热电偶套在310不锈钢中,外径为1/4“外径(OD),经常在2000 ° F到2,100 ° F(1,093°C和1,149°C)之间的温度下进行。随着时间的推移,所有样品在Alumel线的横截面中显示出2至5个晶粒的大量晶粒生长,但并非所有样品都失效。随着时间的推移失败率:
      三个月内10%
      六个月内60%
      11个月中有72%
如何减少粮食增长并减少其影响
减少K型热电偶中的晶粒生长有三种主要方法。
      护套材料:一种方法是选择系数与导体系数非常接近的护套材料。传统的护套通常由310不锈钢制成。护套和Alumel膨胀系数之间的巨大差异导致上述测试中热电偶失效率高。如果导体和鞘的膨胀系数相同,则晶粒生长显着减少甚至完全消除。
      Inconel?600的膨胀系数更接近导线的膨胀系数。这种合金在高温下工作良好,但仅适用于没有硫或其他还原剂的环境,这会导致铬氧化或“绿腐”。
      在新材料出现之前,I600是减少晶粒生长多年的首选材料。Pyrosil?D或Incotherm?合金TD--这些产品是相同的产品,但由不同的制造商生产 - 可以更好地防止晶粒生长。这种合金的配方含有比不锈钢更少的污染物,并且具有几乎完全匹配N型热电偶导体膨胀的膨胀系数。实际上,对于高温炉应用,主要炼油企业已经成为使用Pyrosil / Alloy TD中的热电偶的标准做法。
      工程电缆:由于较小的导体比较大的导体更容易受到晶粒生长的影响,“工程电缆”可以对抗这种情况。澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂采用符合大家规格的非标准MI(矿物绝缘)电缆。使负腿变大,这使其对晶粒生长分离具有更大的抵抗力。
      热电偶放置:对于烧制工艺炉,保持热电偶护套与炉管接触并使用管作为散热器是使热电偶保持在比周围气体低得多的温度的两种方法,从而延长热电偶寿命并减少失败率。
      只要K型热电偶反复暴露在极高温度下,就有可能发生晶粒生长。但是,由于更新,更好的冶金和工程,谷物增长不再是以往的主要威胁。澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂的温度测量专家了解炉管热电偶和炼油厂的独特要求。联系他们,了解适合您应用的最佳热电偶类型和组件。

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