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2016年6月16日星期四
发布了热电偶的信息通过Pvwin德赢平台客服ylosales.

MIMS热电偶 - Nicrobell®方法

介绍

热电偶Nicrobell.尤文图斯和德赢矿物绝缘金属护套(MIMS)热电偶超过30年前推出,代表了热电偶技术的主要进步,它是75岁以上测量温度的最常见方法。MIMS热电偶提供了紧凑的设计,其中热元件容纳在受保护的环境中。然而,随着对更高水平的精度和准确度的需求,以及高温性能,使用AISI 300系列和Inconel™600在MIMS热电偶的传统设计中发现了重大缺陷。

Nicrobell®PtyLtd与Incotherm Limited一起设计了一个热电偶系统中,护套材料和元件相互兼容。这消除了传统的MIMS热电偶存在的问题。

设计标准

传统的MIMS热电偶设计有护套和元素作为单独的实体。这些标准首先考虑了温度范围,然后选择鞘材料以满足过程环境。这种设计没有考虑鞘在热元件上的效果以及在高于1000℃(通常型K)的温度下使用MIMS热电偶的效果,热漂移和过早元素失效的证据普遍存在。研究表明,在实现MIMS设计的全部潜力方面是明显的四种因素:

  • 常见的护套材料,Inconel®和AISI 310,将不能承受暴露在空气或保护环境超过1050°C。然而,需要能够操作高达1300°C。
  • K型热元件长期暴露在1050°C以上的温度下,表现出很大的热电不稳定性。
  • 热电偶导体导线可能被化学元素污染,这些化学元素通过MgO热扩散,造成电磁场的大量漂移。
  • 通过使用不同的鞘材料与用元件线相比,通过热循环施加的机械应力可能导致元件(特别是负腿)的故障。

整体设计的热电偶系统

Isa Thermocouple Nicrobell.利用所建立的设计标准和强调的四个因素,具有最佳热电和环境稳定性的新型MIMS热电偶必须基于它是一个真正完整的系统这一事实。
它还必须考虑到传统300系列和英科内尔600中明显存在的问题热电偶(通常是k)目前正在使用。

如果我们看热电稳定性,已经显示出n型裸线热电偶基本上优于e,j,k和t最高约1250°C。因此,在MIMS格式中使用N型热元件线具有提供稳定性问题的潜能,但是任何设计必须采用与N型电线兼容的护套合金。

在最初的测试中使用了镍铬合金,因为它具有优越的抗氧化性,并且是与热电偶正腿相同的材料。这解决了不同金属和不同热系数的元素线和护套的问题。然而,Nicrosil的热化学、水腐蚀和渗碳性能远远低于传统的护套材料。

经过几个阶段的发展,Nicrobell B护套得到了发展。Nicrobell B本质上是Nicrosil,添加了少量镁和铌。

通过将升高的温度下的耐氧化抗性与尼古罗伯B中含有的二氧化硅组合以形成粗加工氧化镁层的二氧化硅的氧化耐药层,该效果具有增加的氧化硅酸盐。

铌的添加具有改善Nicrobell B的热机械性能的效果,并且测试表明,最终的拉伸强度,破裂应力和延展性作为温度至1250℃的函数优于Inconel和310s。

要解决的第四个因素是化学污染。随着时间的推移,化学污染会引起电动势的漂移。Bentley和Morgan将其归因于铝和锰通过氧化镁绝缘蒸气扩散的迁移。尼可贝尔B不含铝或锰,因此消除了这种污染。

通过使用N型热元件,典型的K型铝和锰的短路迁移被消除,因为这些元素不存在于N型导体中。通过Nicrobell B护套N型MIMS热电偶的发展,工业现在有了一种基材热电偶,具有优异的抗氧化性,高温强度,以及1250℃范围内的高热电稳定性。它的性能优于铂基热电偶,没有与稀有金属热电偶相关的固有成本。

Nicrobell C - 加入Nicrobell家族的补充

GPA热电偶nicrobell

尽管Nicrobell B套热电偶在氧化环境下的高温测量中显示出许多良好的特性,但在以化石燃料为热源的渗碳、硝化或硫化气氛中却并不理想。

通过在Nicrobell B包层中加入铬对其进行改性,研制出Nicrobell C包层合金。经验表明,铬含量超过20%的镍铬合金具有增强的抗碳化铬形成能力。

Nicrobell C除了略微低的高温强度之外,Nicrobell C保持Nicrobell B合金的大部分优点。这创造了一种高温护套合金,其耐烧结氛围,并且还具有更好的抗硫化环境抵抗力。

K型元素使用尼克贝尔护套的含义

迄今为止的所有测试表明,n包层- n方法为MIMS热电偶结构提供了最高的稳定性和性能。
但是,在许多实例中,将现有安装更改为类型N是不实际的热电偶由于重新安装设备或铺设电缆的成本。在这些情况下,当然值得考虑的改进可用的尼科贝尔包覆K热电偶。虽然不理想,但它提供了与传统的铠装k型热电偶有关的问题的部分解决方案。

分析设计准则所代表的因素:

  • 尼可贝尔护套的使用提供了延长的耐高温氧化性。
  • Nicrobell护套没有铝或锰,因此消除了对EMF的元素污染和影响。
  • Nicrobell护套具有非常接近K型元件的热膨胀系数,因此提高了热电偶在热循环过程中的抗机械失效能力。
  • 值得注意的是,K型热元件仍含有大量的铝和锰,它们在高温下仍有引起热电动势不稳定的影响。

结论

全系列的Nicrobell合金护套N和K.热电偶已被引入温度测量行业。它们已经在许多环境中进行了试验和测试,在这些环境中,它们表现出远优于传统护套热电偶的性能、稳定性或抗热电偶漂移,或与传统用于1000至1100°C以上的稀有金属热电偶的性能几乎相同。

在基于铂的热电偶系统的情况下,由于基于铂的组件的高成本,使用高达1250°C的N-Clad-N可用的成本节省是显着的。

Nicrobell对MIMS热电偶方法中明显的经济优势显示出改善的植物寿命的长期稳定性和准确性,以及产品质量。

后记

自本文的写作以来,Nicrobell产品的制造商已将业务销售到Tyco热量,并且名称Nicrobell随后从使用中消失。vwin娱乐首页通过更多产品开发,已经生产了一种替代材料Pyroosil D,以替换Nicrobell B和C,显示与Nicrobell C对准的性质比B更高,而是具有改进的特征,使其允许更容易地焊接并在不分裂的情况下更容易地焊接并在不分裂的情况下焊接。

本文所述的基本原理适用于Pyrosil D。

Inconel™是INCO集团的商标名
Nicrobell®是Nicrobell Pty Ltd澳大利亚的注册商业名称

参考文献

  1. 宾利,R.E.和T.L.摩根,1986年。矿物绝缘金属的镍基热电偶。护套格式:1100°C的热电不稳定性。尤文图斯和德赢期刊:物理E19, 262-268。
  2. Burley, n.a.,1992年。n -包层- n:一个新颖的,整体护套热电偶-超高热电稳定性的优化设计原理。美国物理研究所,579-584。
  3. Burley N. A.和J. Wroe。先进的整体护套式N型热电偶,具有极高的热电稳定性。国际温度测量与校准研讨会,01-06。
  4. Furniss C.P。1993。通过改进温度测量,降低热处理和工艺工程的操作成本。
  5. Furniss C.P。1992。通过改进铝行业的温度测量,降低操作成本。Interkama 1992。