Контроль температури вище 1000 градусів створює постійні технічні проблеми для виробництва термічної обробки. Звичайне обладнання для вимірювання температури не може підтримувати стабільну тривалу роботу в високотемпературних окисних атмосферах. Загальні явища відмови включають швидке окислення матеріалу, прогресуючий дрейф сигналу та необоротне вигоряння компонентів. Стійкі до високих температур термопари отримують цільову оптимізацію матеріалів і структуру для надвисоких температурних умов роботи промислових печей, обладнання для гарячого пресування та обладнання для термічної обробки, вирішуючи давні проблеми, пов’язані з нестабільними вимірюваннями та короткими циклами обслуговування звичайних датчиків у екстремальних теплових середовищах.
Високотемпературні термопари походять від зрілих технічних каркасів термопар K-типу, але використовують оновлені чутливі нитки з нікель-хромового сплаву високої чистоти та вдосконалені захисні оболонки, стійкі до високих температур. Антиокислювальна здатність і стійкість до термічного удару значно підвищуються. Існує кілька класів продуктивності високотемпературних термопар, що забезпечують градуйовані межі безперервного температурного опору, щоб задовольнити різноманітні промислові вимоги до надвисоких температур.
表格
| Клас високотемпературної термопари | Безперервна робоча температура | Стійкість до максимальної температури | Основний сценарій програми | Перевага структурної оптимізації |
|---|---|---|---|---|
| Звичайний високотемпературний тип | 0~1000 градусів | 1150 градусів | Середньотемпературна промислова піч, нагрівання форми | Дріт із антиокислювального сплаву, стабільний сигнал |
| Покращений високотемпературний тип | 0~1200 градусів | 1350 градусів | Обладнання для високотемпературної термічної обробки | Потовщений захисний рукав, антитермічний удар |
| Надвисокотемпературний тип | 0 ~ 1350 градусів | 1500 градусів | Промислова високотемпературна піч, обпалювальне обладнання | Імпортний сплав високої чистоти |
У високотемпературних середовищах промислових печей окислювальна ерозія є домінуючим механізмом поломки датчиків температури. Матеріал із сплаву чутливої нитки вступає в хімічну реакцію з насиченим киснем високотемпературним димовим газом. Оксидні шари накопичуються на поверхнях дроту зі сплаву, змінюючи характеристики термоелектричного потенціалу та викликаючи дрейф вимірювання. Високотемпературні термопари мають очищені формули сплаву для пригнічення швидкості високотемпературного окислення. Ущільнений ізоляційний наповнювач із оксиду магнію високої щільності зберігає надійні електроізоляційні характеристики під час сильної спеки. Відповідно до записів довгострокових стендових випробувань, високотемпературні термопари вдосконаленого класу зберігають стабільний вихідний сигнал протягом 6000 безперервних годин роботи при температурі 1200 градусів без явного відхилення вимірювань.
Для високотемпературних сценаріїв термічної обробки форми стійкість до термічного удару стає основним показником продуктивності. Виробничі цикли викликають повторювані різкі процеси нагрівання та охолодження. Теплове розширення та звуження створюють циклічну механічну напругу, що діє на внутрішні нитки термопари, зварювальні з’єднання та захисні манжети. У звичайних датчиках після обмежених термічних циклів утворюються внутрішні мікротріщини, що призводить до періодичних коливань сигналу та передчасного виходу з ладу. Оптимізована конструкція високотемпературної термопари пом’якшує вплив термічної напруги завдяки розумному підбору матеріалу та покращенню процесу внутрішнього ущільнення, протистоячи втомному пошкодженню, спричиненому частими термічними ударами, і зберігаючи довгострокову стабільність вимірювання.
У надвисокотемпературних термопарах для печей використовуються нитки з імпортних сплавів високої чистоти та багатошарові композитні захисні рукава. Така конструкція протистоїть сильній температурі разом із корозійною ерозією димових газів. Спеціальна високотемпературна герметизація запобігає проникненню гарячого газу у внутрішні порожнини компонентів, що інакше погіршило б характеристики ізоляційного порошку. Такі продукти адаптуються до суворих умов тривалого циклу безперервної роботи системи печі.
Згідно з накопиченим досвідом промислового застосування, для вибору специфікації високотемпературної термопари необхідно дотримуватися принципів градуйованої відповідності. Сліпий вибір ультрависокотемпературного обладнання для умов роботи при середніх температурах створює непотрібні витрати на придбання. Тим часом використання термопар звичайного класу в умовах надвисокої температури призводить до частих несправностей на ранніх стадіях і незапланованих втрат простоїв. Розумна відповідність класів балансує для вимірювання стабільності та загальної економічної прибутковості. Атмосферні фактори навколишнього середовища також вимагають уваги: середовище, що містить сірку, багате вуглецем або корозійну пару, потребує додаткової корозійностійкої конфігурації матеріалу оболонки, крім основного вибору температурного класу.
Спеціальні технічні пропозиції щодо високотемпературної термопари можуть бути розроблені на основі максимальної робочої температури обладнання, частоти термічного циклу та умов атмосферної корозії на місці, що дозволяє вирішити труднощі вимірювання в різних надвисокотемпературних термічних обробних установках.
