鎧裝廉金屬熱電偶校準方法的研究

摘要：本文結合高爐實(shí)際，探討了對使用壽命、抗高溫、耐腐蝕、耐濕熱能力有特殊要求的高爐爐基鎧裝廉金屬熱電偶非常規檢定方法,并用實(shí)驗數據證明了新方法在識別質(zhì)量?jì)?yōu)劣方面的效果。
1前言
　　高爐爐體的溫度監測事關(guān)熱工過(guò)程的自動(dòng)調節和安全生產(chǎn)。由于高爐惡劣環(huán)境的影響和特殊要求的制約,使得置于爐身保護管(可更換)或直接砌埋在爐基中的鎧裝熱電偶不但具有體形細長(cháng)、熱響應時(shí)間快、氣密性好、耐震動(dòng),便于彎曲等優(yōu)點(diǎn)，而且具有較強的抗高溫、耐腐蝕、耐濕熱能力,避免早期失效,提高工作壽命。
　　如何檢測和鑒定高爐這一特殊場(chǎng)合使用鎧裝熱電偶的技術(shù)性能,我們認為除了采用常規的檢定方法外,還應探究模擬現場(chǎng)濕熱條件下新的檢測方法。為高爐專(zhuān)用鎧裝熱電偶品質(zhì)優(yōu)選提供技術(shù)支持和決策依據。
2高爐爐基專(zhuān)用鎧裝熱電偶結構(見(jiàn)圖1)
 
　　鎧裝熱電偶是將熱電偶絲和絕緣材料一起緊壓在金屬保護管中,三者經(jīng)組合加工成可彎曲的堅實(shí)組合體。
　　高爐專(zhuān)用鎧裝熱電偶外徑φ3mm~φ5mm,熱容量小;不銹鋼護套屬鎳-鉻合金.抗高溫、耐腐蝕材質(zhì);壁薄0.8mm,并進(jìn)行過(guò)退火處理,具有很好的可撓性;電偶絲直徑φ0.6mm，由氧化鎂絕緣粉料填充實(shí)芯于不銹鋼護套內。
3高爐專(zhuān)用鎧裝熱電偶使用要求及非常規檢測方法簡(jiǎn)介
　　在濕熱環(huán)境下,鎧裝熱電偶不能因焊接和機械密封滲漏造成絕緣材料失效,進(jìn)而引起熱電偶測溫數據偏差。因此要求像爐基專(zhuān)用鎧裝熱電偶埋置于高爐爐基四層碳磚中隨一次爐役工作15年不能定期檢定更換,還要保證性能可靠穩定,的確給鎧裝熱電偶制造和使用提出了一個(gè)目前還很難確保的難題，那么事先識別鎧裝熱電偶耐用性能的優(yōu)劣，以延長(cháng)有效工作壽命為目的的非常規檢測方法,就顯得十分重要。但目前國家頒布的檢定規程是在相對標準的實(shí)驗室條件下進(jìn)行的，即常規檢定方法。能否模擬現場(chǎng)濕熱條件,把被檢電偶置于水中侵泡或高溫、激冷等試驗后再進(jìn)行常規熱電特性檢定,并用理化技術(shù)分析金屬材質(zhì)的耐蝕性,用無(wú)損探傷檢查焊接滲漏缺陷,是--種針對性較強,而且值得探索的新方法。
4實(shí)驗電偶樣品及檢測方法
4.1實(shí)驗電偶樣品
　　高爐鎧裝熱電偶性能鑒定,按技術(shù)保證項目的要求(其中工作壽命要求--代爐役15年以上),將不同廠(chǎng)家(分別命名為1#~5#)送檢的鎧裝熱電偶規格為k分度,直徑φ5mm,長(cháng)1~20m,各家2~6支樣品共計20支,根據高爐對鎧裝熱電偶的特殊要求,試驗研究了常規檢定與非常規檢測相結合的檢測方案。
4.2常規檢定
　　包括外觀(guān)質(zhì)量、熱電勢檢定、絕緣電阻測試。
4.2.1熱電勢檢定
　　檢定設備:RZJ熱工全自動(dòng)檢定裝置;
方法:室溫補償法;
標準器:一等鉑銠10-鉑熱電偶S203-1-187;
檢定范圍:0~1400℃;
檢定點(diǎn):400℃,600℃、800%;
　　檢定精度說(shuō)明:k分度I級為精度最高級，,400±1.6℃,600±2.4℃,800±3.2℃;k分度II級為精度普通級,400±3.0℃,600±4.5℃,800±6.0,工業(yè)使用II級以上為合格。
4.2.2絕緣電阻測試
　　絕緣電阻測試設備:兆歐表;
　　絕緣電阻測試方法:兆歐表一極接偶絲引線(xiàn),另一極接鎧裝不銹鋼護管。
4.3模擬現場(chǎng)濕熱條件下的檢定
4.3.1滲漏實(shí)驗
　　將試樣電偶整體浸入80℃軟水中保溫96h降至55℃。絕緣電阻測試:滲漏試驗后進(jìn)行絕緣電阻測試。從水中取出擦干，在室溫下放置24h后,進(jìn)行偶絲對外不銹鋼護管的絕緣電阻測試?？疾戽z裝熱電偶焊接和機械密封是否符合防水絕緣要求。
　　熱電勢檢定:繼滲漏絕緣電阻測試后,直接進(jìn)行電偶熱電勢檢定。
4.3.2激冷干燥實(shí)驗
　　繼滲漏試驗熱電勢檢定項目完成后,電.偶從熱電勢檢定爐(800℃)中取出,直接用0~4℃自來(lái)水沖刷，快速冷卻后擦去水珠,將電偶置人80±1℃的鼓風(fēng)恒溫烘箱內干燥18h。
　　絕緣電阻測試:從鼓風(fēng)恒溫烘箱取出冷卻至室溫,進(jìn)行偶絲對外不銹鋼護管的絕緣電阻測試?？疾戽z裝外護管電偶合金絲冷熱交換后滲漏和金相組織特性(整個(gè)實(shí)驗過(guò)程電偶熱電勢復檢三次,等于退火三次、淬火兩次,中溫干燥一次,考察試驗溫度和碳化物數量改變對生成裂紋的臨界應力σk以及對屈服強度σ的影響,σk、στ值委托技術(shù)中心理化檢驗室測定)。.
熱電勢檢定:繼激冷干燥后絕緣電阻測試項后,再人熱電偶檢定爐進(jìn)行熱電勢檢定。4.3.3電偶測量端焊口焊接質(zhì)量測試(探傷)著(zhù)色滲透無(wú)損探傷。檢定方法:(1)著(zhù)色滲漏無(wú)損探傷;(2)用金相法、電子顯微鏡法以及斷口觀(guān)測法。
4.3.4鎧裝外護管不銹鋼材質(zhì)分析
5性能檢測結果與分析判定
(1)電偶試樣都符合工業(yè)使用二級以上的標準,絕緣電阻>1000MA。
(2)滲漏實(shí)驗和激冷干燥實(shí)驗后表面都無(wú)開(kāi)口缺陷及熱處理塑性變性造成的沖擊韌性破裂。
(3)熱電勢檢定精度和絕緣電阻測試在滲漏實(shí)驗和激冷干燥實(shí)驗變化趨勢上無(wú)明顯關(guān)聯(lián)。說(shuō)明電偶試樣耐濕熱性能較好。
(4)從本次試樣的電鏡能譜分析從表1成分對比可判定。5#為鎳基一鎳鉻鐵合金，柔韌性、耐蝕性和機械強度優(yōu)良;1#、2#、4#三家為鎳基--一鎳鉻合金(GH3030),柔韌性、耐蝕性較304不銹鋼和3#的321不銹鋼要好。
 
6結論
　　常規檢定方法適用于使用可更換和定期檢定的鎧裝熱電偶(檢定周期半年);實(shí)踐證明對于--次性、長(cháng)期使用的爐基鎧裝熱電偶在埋置前進(jìn)行焊接和機械密封的滲漏檢驗以及外護管材質(zhì)理化性能分析,并在實(shí)驗后應用常規檢定方法檢測熱電特性(熱電勢、電絕緣)變化趨勢及對電偶耐濕熱性、耐蝕性、耐高溫性?xún)?yōu)劣識別,推斷其工作壽命,是一種實(shí)用有效的電偶質(zhì)量檢驗方法。