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铠装热电偶

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铠装热电偶在磁粉生产中的应用

来源:www.wqhhs.com作者:发表时间:2017-11-18 14:56:57

         热电偶是被广泛应用的温度传感器。随着科技的进步,热电偶的种类、制作工艺也有很大的进步,由传统的偶丝、绝缘瓷管、外套不锈钢管结构发展到铠装热电偶,其结构由热电极、高绝缘氧化物、外套不锈钢保护管3者构成,如图1、图2所示。铠装热电偶具有测温范围宽、性能稳定、能弯曲、耐高压、热响应时间短和坚固耐用等许多优点。现在的三畅铠装热电偶可以轻松做到0.5mm至4mm以上,便于在固体表面、蒸气和气体介质下使用。

普通热电偶
铠装热电偶
1 热电偶失效问题的发现
        磁粉在现代生活中重要性需求量越来越大,产品广泛应用于计算机、通讯、汽车、仪器仪表、自动化技术、家电等各个领域。2012 年我所引进由某大学课题研究成果,将钕铁硼合金破碎铸锭通过HDDR(氢化—歧化反应—脱氢—再结合) 工艺制备出高性能各向异性 NdFeB 磁粉,以期规模化生产高品质磁体。设备通过调试试运行,生产出的磁粉性能指标符合要求。使用一段时间后磁粉性能开始下降,半年后(即 2012 年 12 月)性能下降明显,成批产生废品。从现场检查没有查出明显的问题,于是建议所有计量器具重新检测。
 
        2013 年 1 月查出测温用的两支镍铬镍硅热电偶数据异常,由于生产过程是在 820 ℃环境下完成的,于是检测 800 ℃、850 ℃两点,检定结果误差值严重偏大,如表 1 所示。
镍铬镍硅热电偶 2013 年 1 月检定结果
        重新更换经检定合格的热电偶后,生产试验恢复正常。过几个月,类似情况再次出现。热电偶经检定,误差值偏大,如表 2 所示。
镍铬镍硅热电偶 2013 年 10 月检定结果
        11 月重新购置经检定合格的热电偶,同时缩短检定周期,随时跟踪检定。2013 年 12 月检测结果,误差已接近或超出允许误差,如表 3 所示。
镍铬镍硅热电偶 2013 年 12 月检定结果
        根据使用情况,设备生产 7 ~ 8 炉磁粉,热电偶就不能再用了。如此造成了热电偶更换频繁,延误生产,成批废品产生,生产成本居高不下。生产工艺开发进入瓶颈,规模化生产线建设处于停顿状态。
 
2 热电偶失效原因分析和预防措施
2.1 热电偶失效原因分析
        钕铁硼合金低温吸氢并在 820 ℃ 发生歧化反应,歧化相在 820 ℃ 真空状态下重新再结合生成Nd 2 Fe 14 B 硬磁相。通过精确控制反应过程中温度及氢气压力,可获得具有各向异性组织的 NdFeB 磁粉。而在这一过程中,普通热电偶裸露的热电极镍铬镍硅中的铬成分最易被氢吸附,氢原子进入金属的晶格内,聚合为氢分子,造成晶格的外扭,产生很大的内应力,严重时金属产生裂纹,即金属材料的“氢脆”现象。热电偶的内应力是影响其热电性能的重要因素,是要尽量消除的。由于三畅热电偶电极材料内应力存在,使其热电性能发生变化,出现测温不准的状况。随时间的延长内应力加大,误差增大。
 
2.2 预防措施
        综合以上因素,决定换坚固、密封性好的铠装热电偶测温。铠装热电偶的电极丝周围被高绝缘氧化物紧密包围,外加不锈钢保护管,保护热电极不受生产环境影响,确保其热电性能稳定,准确控制生产过程温度。根据生产需要选择镍铬镍硅电极丝、氧化镁作绝缘材料,外套 1Cr18Ni9Ti 不锈钢保护管。铠装热电偶购进时的检定结果如表 4 所示。换过热电偶后生产稳定,产品性能满足要求。使用 20 ~ 30炉复检,检定数据如表 5 所示。三畅铠装热电偶热电极被周围致密的氧化物粉末所包围,隔绝了氢对导线的腐蚀,保证热电偶热电性能稳定,延长使用寿命。经生产产品检验、计量器具检定结果表明,磁粉品质得到控制,试验生产磁粉有了突破性进展。
铠装热电偶 2014 年 5 月检定结果
铠装热电偶 2014 年 11 月复检结果
3 结束语
        铠装热电偶以其坚固、密封性好、耐腐蚀等特点,在特殊环境中具有不可替代的优势,但价格略高于普通热电偶,用户可根据需要灵活使用。