1、鎧裝熱電偶材料的選擇，應(yīng)依據(jù)使用溫度、允差要求及所處環(huán)境，正確選擇鎧裝熱電偶的直徑和保護(hù)管材料，這是提高使用壽命和測(cè)溫精度的重要前提。在中溫范圍通常選擇不同牌號(hào)的不銹鋼，在高溫范圍可選擇鎳基高溫合金。
2、氧化鎂絕緣材料易吸水，吸水后絕緣性能下降，必須注意密封于防潮。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18404-2001要求，氧化鎂純度要高于96%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氧化鋁、氧化鎂純度要求很高，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.65%，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.4%，而且廉金屬熱電偶的MgO純度仍為97.00%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。具體要求將表1和表2。
表1 對(duì)鎧裝熱電偶(阻)的MgO及Al2O3的純度要求(ASTM E1652-2003)
Al2O3中的雜質(zhì) Al2O3中的雜質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) MgO中的雜質(zhì) MgO中的雜質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)
Fe2O3 ＜0.04% CaO ＜0.35%
SiO2 ＜0.08% Al2O3 ＜0.15%
CaO ＜0.08% Fe2O3 ＜0.04%
MgO ＜0.08% SiO2 ＜0.13%
ZrO2 ＜0.08% C ＜0.02%
Na2O ＜0.06% S ＜0.005%
C ＜0.01% B ＜0.0035%
S ＜0.005% Cd ＜0.01%
Cd ＜0.001% B+Cd ＜0.004%
B ＜0.001%
表2 對(duì)廉金屬鎧裝熱電偶用MgO純度要求(ASTM E1652-2003)
MgO中的雜質(zhì) MgO中的雜質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
CaO ＜0.80%
Al2O3 ＜1.00%
Fe2O3 ＜0.08%
SiO2 ＜1.20%
Fe ＜0.02%
C ＜0.02%
S ＜0.005%
B ＜0.0025%
Cd ＜0.001%
B+Cd ＜0.003%
MgO+CaO+Al2O3+SiO2 ＞99.5%
值得注意的問(wèn)題是，采用MgO和Al2O3粉做絕緣材料，其絕緣強(qiáng)度隨溫度上升呈指數(shù)下降，尤其在1200℃下，絕緣電阻急劇下降。而燒成后的絕緣性，將比相同粉體材質(zhì)提高10倍。
3、鎧裝熱電偶要充分退火，否則熱電性能往往不穩(wěn)定，測(cè)量精度低，撓性也不好。
4、細(xì)直徑鎧裝熱電偶電阻大，接動(dòng)圈儀表時(shí)應(yīng)注意阻值匹配問(wèn)題。
5、應(yīng)鎧裝熱電偶金屬套管壁薄，熱電偶絲細(xì)，因而使用溫度較低。
6、鎧裝熱電偶的撓性雖好，但若過(guò)度的反復(fù)彎曲，就產(chǎn)生附加熱電動(dòng)勢(shì)，引起較大的測(cè)量誤差。
7、各國(guó)雖已制定了有關(guān)鎧裝熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)，但目前不同廠家生產(chǎn)的鎧裝熱電偶所用的套管材質(zhì)、壁厚及偶絲的直徑往往不同，及時(shí)外徑相同，但偶絲直徑及壁厚卻不同，因而鎧裝熱電偶性能也各異，在選擇時(shí)應(yīng)選用知名熱電偶廠家的產(chǎn)品。
8、絕緣型熱電偶和結(jié)構(gòu)對(duì)鎧裝熱電偶響應(yīng)時(shí)間的影響。由于測(cè)量端與套管之間的MgO的致密程度是熱電偶制作時(shí)難以控制的因素，可采用滾壓法將靠近測(cè)量端的套管直徑縮小約8%，但不讓套管伸長(zhǎng)，只使測(cè)量端周圍的MgO變得致密(圖1)。端部滾壓的好處：一是響應(yīng)時(shí)間短；而是響應(yīng)時(shí)間與溫度關(guān)系變成線性(圖2)。鎧裝熱電偶若安裝在測(cè)溫插管內(nèi)，則其響應(yīng)時(shí)間取決于測(cè)溫插管的外徑。另外，熱電偶與插管之間形成一個(gè)環(huán)狀空間，該空間內(nèi)充罐的物質(zhì)對(duì)響應(yīng)時(shí)間有極大影響。在250℃時(shí)，如果沖灌的是氬，則響應(yīng)時(shí)間為充氦的3倍，是充灌金屬的9倍(圖3)。由圖3看出，環(huán)狀空間內(nèi)若充灌導(dǎo)熱率低的物質(zhì)，則溫度對(duì)響應(yīng)時(shí)間的影響比充灌導(dǎo)熱率高的物質(zhì)要大。例如從250-650℃，充氬的響應(yīng)時(shí)間縮短30%，充氦的縮短14%，而充液態(tài)金屬卻幾乎無(wú)變化。
圖1 經(jīng)滾壓后鎧裝熱電偶剖視圖
圖2 K型鎧裝熱電偶在端部滾壓前后的響應(yīng)時(shí)間與溫度的關(guān)系
圖3 響應(yīng)時(shí)間與環(huán)狀空間充灌物質(zhì)和溫度的關(guān)系
9、注意鎧裝熱地那偶型號(hào)表示，各項(xiàng)是否滿足要求。鎧裝熱電偶型號(hào)表示方法請(qǐng)移步http://m.prosperiteweb.com/product/119.html
10、引起鎧裝熱電偶故障的因素：
①熱膨脹系數(shù)差異。熱電極材料與保護(hù)管之間熱膨脹系數(shù)的不同，是造成細(xì)鎧裝熱電偶故障原因之一。圖4比較了幾種材料的熱膨脹情況。熱膨脹差異將產(chǎn)生應(yīng)變，當(dāng)該種應(yīng)變產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)鎳鋁合金屈服強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致熱電極在薄弱點(diǎn)或應(yīng)力集中處發(fā)生斷裂。
圖4 熱電極絲與保護(hù)管的平均膨脹系統(tǒng)
②偶絲尺寸的影響。昌暉儀表在大量應(yīng)用實(shí)踐和用戶現(xiàn)場(chǎng)反饋中發(fā)現(xiàn)：小直徑鎧裝熱電偶(Φ0.5mm)的故障率較大直徑鎧裝熱電偶高。因此，存在與偶絲尺寸(直徑大小)有關(guān)的影響因素。其中晶粒長(zhǎng)大是引起故障的重要因素。在鎧裝熱電偶生產(chǎn)加工過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)反復(fù)的拉拔和退火，促使晶粒生長(zhǎng)越來(lái)越快，致使晶粒尺寸有可能變得與偶絲直徑相仿，使用的部位晶界就橫貫了偶絲直徑，在高溫下，晶界本來(lái)就比晶粒內(nèi)部脆弱，一旦有應(yīng)力產(chǎn)生，偶絲將沿晶界斷裂。
③晶粒尺寸。鎧裝熱電偶的制造過(guò)程及測(cè)量端形式對(duì)晶粒尺寸均有影響。
