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热电偶保护管的性能和选用(一)
热电偶是应用最广泛的测温传感器。而热电偶的长期稳定性、使用寿命等各项性能指标,都与保护管密切相关。热电偶损坏率的高低直接取决于保护管材料的性能。
   一、 引言
随着自动化程度的不断提高,温度的测量涉及到国民经济的各个领域,如工农业生产、国防、科研、医疗、卫生、环保、气象以及宇航等部门。热电偶因其性能稳定、准确可靠、结构简单、使用方便、测温范围广、信号可远传等优点,在工业生产和科学研究等领域中已成为应用最广泛的感温元件。而热电偶的长期稳定性、使用寿命等各项性能指标,都与保护管密切相关。据有关数据统计,热电偶在正常的测量范围内,其损坏率的高低直接取决于保护管材料性能的优异。因此,在实际使用中正确地选择保护管,是延长热电偶使用寿命的前提。  
二、 作用
热电偶保护管主要有两种用途,一是防止遭受机械损坏;二是保护热电偶免受被测介质化学腐蚀、不受氧化气氛或还原气氛的有害影响,使热电偶尽可能处于接近其最佳气氛中。因此热电偶必须加以保护,使之不受不良气氛的侵害。
热电偶在以下几种介质中使用必须隔绝:
1.当与热电偶接触会改变热电偶化学成分的各种金属(固体、液体、气体)
2.会腐蚀热电偶材料的炉气和其它蒸气(硫及其化合物是特别有害的)。
3.能腐蚀热电偶材料的各种电解质。
热电偶保护管通常为单保护管,在某些特殊情况下,可采用两个同心安装的保护管。接近热电偶的称为主保护管,外面的保护管叫辅助保护管。通常采用氧化铝管为主保护管,碳化硅管为辅助保护管套构成组合保护管,以获得良好的综合性能,如具有抗切割火焰、抗热冲击或防止机械损伤等作用。
理想的保护管应具有以下性能:
1.耐高温:在热电偶温度测量上限使用,不应产生变质和变形,在高温下抗氧化性能好。
2.耐腐蚀:当热电偶用于酸性或碱性,以及具有其他腐蚀性介质中测温时,保证有一定的寿命。
3.气密性好:可防止外界有害介质渗入保护管内部,使感温元件损坏或变质。
4.导热性好:具有较高的导热系数,时间常数小。
5.有足够的机械强度和一定的耐温剧变的性能。
6.物理、化学性能稳定:在长期使用中不和外部介质、绝缘材料、热电极材料相互作用而变质,也不产生对热电极有害的气体。
7.价格低廉。 
三、 性能和选用
  保护管按其材质可分为三种:
1、金属:机械强度高、导热性能好、应用非常广泛。保护管常用金属材料及用途见表1。
2、非金属:多在1000℃以上温度测量时采用,耐热性能好,震性差、导热性差。保护管常用的非金属材料及用途见表2。
3、金属陶瓷:由于金属材料机械强度高,但不耐高温;非金属材料耐高温,但机械强度低。用粉末冶金的方法制成金属陶瓷保护管,即有耐高温的性能又有较好的机械强度,有很好的应用前景,可广泛地用于钢水、铁水及高温盐浴炉等恶劣的环境。保护管常用的金属陶瓷材料及用途见表3。
表1  保护管常用的金属材料


表2 保护管常用的非金属材料

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