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防止熱電偶擇優氧化的幾種方法

作者:宋檢 時間:2022-10-19 來源:互聯網

 目前世界上先進的大型井式滲碳爐均采用頂置式主控測溫熱電偶的溫度檢測方法。由于頂置式熱電偶能迅速、準確測量出爐膛有效工作區內的溫度,從20世紀80年代開始,一直被亞洲中外爐,歐洲得固薩、艾協林等大公司采用。但當國產熱電偶替代進口熱電偶使用時,卻出現了如下故障(K分度偶):


    (1)使用壽命*短,大約僅能連續工作72小時。
    (2)在使用48小時后進行檢定,示值嚴重低于標稱值(可以達到10mV),造成爐內溫度遠高于測量值。
    (3)偶絲發白,有脆性。
這一情況的存在不僅嚴重威脅被加工工件的質量,甚至威脅設備安全,而且熱電偶頻繁報廢,造成不必要的經濟損失,必須予以解決。
     一、原因分析
     1.常規熱電偶的結構
     其保護管為1Cr18Ni9Ti或Cr25Ti兩種耐熱不銹鋼保護管,偶絲直接工作于保護管。
     2.原因
     保護管的材質決定其不含碳,在高碳勢的滲碳氣氛中,被滲入碳原子,當其達到飽和后,在滲碳溫度下,保護管內碳原子獲得能量后,向低碳濃度的保護管內部飛逸,在保護管內部空氣中形成還原性CO氣體。由于保護管內空氣的不流通性,使得CO氣體的濃度越來越高,且長期存在。造成偶絲發生“擇優”氧化,使鎳鉻合金貧鉻,正好出現上述故障。
     二、解決辦法
     1.加裝封頭高鋁保護管
     只要能在不銹鋼保護管內加裝一支封頭的高鋁保護管,就可以將飛逸的碳原子同偶絲附近的空氣隔離,使問題得以解決。由于井式爐一般振動較大,所以高鋁管同外保護管間必須填充硅酸鋁纖維減震。但工作端還必須保證小的時間系數,以獲得良好的快速反應能力。因此工作端不宜填充硅酸鋁纖維。這種方法的缺點:制作比較困難,一般需要訂做,費用較高,偶絲直徑>2.0時,國內沒有相應尺寸的封頭高鋁管,運輸和使用需要高度防震,偶的長度一般不能大于1m,太長就沒有與之匹配的高鋁管。
     2.采用雙層保護管充氣式熱電偶
     將熱處理常用氮氣充入外保護管,由內保護管排出,內保護管使用1Cr18Ni9Ti,工作端開缺口,達到將碳原子帶出保護管內部,破壞發生擇優氧化的目的。 這種方法的缺點:掌握好N2流量比較困難,N2流量過大,會影響測溫的準確性,N2流量過小,達不到防氧化的目的。但這種方法防止擇優氧化*為有效,還可延長熱電偶的使用壽命。這種充氣式熱電偶可使用于大振動性的地方,也可作成移動式熱電偶,理論上可以無限長。
     3.在國產熱電偶非工作部位開孔
     該孔的作用是,當保護管內形成CO氣體時,補充空氣,使CO氧化成為CO2,而減少CO氣體的含量,在一定程度上破壞發生擇優氧化的條件。這種方法的缺點:由于井式爐的爐蓋一般較厚,導致開孔處距熱電偶工作端較遠,防擇優氧化效果不理想,但改造和安裝、維護均非常方便,費用十分低廉。在熱電偶較短(≤500)的情況下,防擇優氧化的效果較為明顯。
轉載自中國計量網

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