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安徽天康耐磨热电阻/热电偶保护管材质
热电偶保护管的研制： 热电偶保护管按其材质可分为金属、非金属及金属陶瓷三类。金属材料虽然坚韧，却不耐高温，易受腐蚀；陶瓷则相反，耐高温抗腐蚀，然而，质脆强度低。为此，人们用粉末冶金的方法将金属与陶瓷结台，集中两者优点，得到了一种既耐高温、抗腐蚀，又抗热震、强度较高的复合材料——金属陶瓷。新型保护管的研究，一直是高温测试领域中富于挑战性的课题。
表1 保护管的主要性能
陶瓷保护管：MCPT-4型(Mo-A1203-Cr2O3-Ti02)MCPT-6型(Mo-CrAl203-Cr203-TiO2-Mg0)及MCPT-3型(Mo-MgO-Cr2O3)，其主要性能见表1。此外：还开发A1203-C质、Al2O3-Cr2O3质等陶瓷保护管CPT型)，MPT型金属或合金保护管等，已在国内推广用。
2. 高温盐浴炉连续测温
通常采用接触法直接测量高温熔体的真实温度，热电偶保护管有：
a.金属保护管
盐浴炉测温通常采用不锈铜管或高温合金管。美国常用Inconel或446耐热钢管，使用寿命约为7～20日(约500h)。
b.金属陶瓷管
国产MCPT-4型保护管(见表1)在高温盐浴炉中应用；其寿命达1,400h以上(60日)经美国现场使用证明，其寿命远远超过446等耐热钢。
3. 铝液及铝电解质连续测温
a.铝液连续测温
铝液连续测温用保护管有金属、si3N4及Sialon等。金属管的强度高，但寿命短，Si3N4管耐腐蚀但强度低，Sialon材料在性能上较理想。作者研制的MPT-I型合金管，用于沈阳电缆厂从意大利引进的铝连轧生产线，连续使用寿命超过四个月，比引进设备中同类温度传感器的使用寿命提高5-6倍。
b.铝电解质连续测温
铝电解槽内电解质温度的连续测量，国内外尚未找到适合的耐蚀材料，美国研制的保护管，使用寿命只有72h。国产MPT-2型合金管经工业试验表明，其寿命均过400h。
4. 间断测温——浸入式测温仪的研制
新型浸人式测温仪是由热电偶、保护管及数字显示仪表构成的，已成功地用于铝冶金及加工行业中氟化物电解质及铝液温度测量，既可以间断测温，又能在一定时间内连续测温。
5. 铜液连续测温
对于铜加工行业中铜液连续测温用高铬钢管及金属陶瓷(LT-1型)管。后者使用效果较好，但价格昂贵。作者采用金属陶瓷作外保护管(MPCT-6型)，内插高性能热电偶(K型)，两者之间充填惰性物质，在使用过程中保护管烧成实体。该种实体型传感器()具有如下优点：热电偶的热电性能稳定，使用寿命长，响应速度快，安全可靠。
6. 钢水连续测温
关于钢水连续测温，目前只在带有等离子加热调温装置的连铸中间包中试用，尚未普及。工业试验结果表明：
a.可行性
新研制的温度传感器和上插安装方式用于中间包连续测温是可行的。
b.可靠性
连续测温精度与传统的点测方式相比，只要两者插入位置相同，偏差在±2℃以内。
c.实用性
| MCPT-4 | MCPT-6 | MCPT-3 | MPT-1 | MPT-2 |
使用温度℃ | 0～1,300 | 0～1,300 | 0～1,700 | 0～1,000 | 0～1,000 |
使用介质 | BaC12 | 铜及铜合金 | 铁与钢 | 铝液 | 冰晶石熔体 |
使用寿命(h) | ≮1,400 | ≮1,000 | 10-20 | 1,400 | 400 |
抗热震性 | 1,280℃5℃ | 1,200℃15℃ | 1,600℃15℃ |
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金属保护管
材质名称牌号 | 长期使用温度℃ | 特 点 |
不锈钢304 | 800℃ | 主要用于化工、食品、塑料、石油工业。耐热、耐腐蚀性能优良，主要用于氧化性气氛。 |
不锈钢SUS310 | 1035℃ | 主要用于发电厂锅炉，可达980℃ |
不锈钢SUS316 | 900℃ | 适用范围与304相同，在氧化气氛下可用于930℃。耐热、耐酸、耐碱性能优良。 |
不锈钢SUS316L | 850～1000℃ | 耐晶尖腐蚀性好。 |
不锈钢SUS347 | 800℃ | 耐腐蚀性与SUS相同，在400～800℃连使用，也难引起脆化和晶间腐蚀。 |
不锈钢446 | 1082℃ | 具有优异的耐高温腐蚀及抗氧化能力。主要适用于淬火、氮化和退火炉、盐浴炉及铅、锡、巴氏合金熔体、含硫气氛。还可用于均热炉锌熔体、废气锅炉、水泥窑炉等不适合于含碳气氛。 |
Inconel600 | 1000℃ | 在氧化性气氛下使用温度可到1150℃，在还原性气氛下高使用温度降至1040℃。在含硫气氛下使用温度不能超过540℃。主要用语渗碳炉、退火炉、盐熔炉、平炉烟道、高炉热风管煅烧炉、玻璃窑炉 |
Inconel601 | 1200℃ | 使用用途同600，但高温下抗氧化、抗硫能力强，使用温度可达1200℃ |
Inconel800 | 1000～1100℃ | 在氧化性气氛下，可用到1090℃，与600相似但不适用于氧化、氢氧化物熔体、抗硫腐蚀能力超过600型 |
哈氏B | 760℃ | 适用于各种浓度及温度的盐酸，对硫酸、磷酸也有耐蚀性，在空气下使用温度为760℃ |
哈氏C | 1000℃ | 可用于氧化性、还原性气氛中，使用高温度为1090℃870～890℃抗应力作用、抗热冲击性强，具有良好的耐热性，并对潮湿的氯气、次氯酸水溶液等的腐蚀。抗氯化铁、氯化铜性能优良，在空气中使用温度为1000℃ |
镍200 | 700～800℃ | 在还原性氧化下使用温度为800℃，在还原性气氛下高可用到540℃，当有硫存在时，也不能超过540℃，主要用于盐浴炉等 |
钛 | 500℃ | 耐化学腐蚀性能较不锈钢好，在低温下耐蚀，尤其耐海水 具有较高的热强度，在550度下，表面形成致密的氧化膜，故不容易氧化，钛合金强度高，高温下强度高。对碱、海水、氯化物、卤素气体、硝酸等具有很好的耐蚀性。 |
铸铁 | 700～800℃ | 在氧化性气氛下，使用温度可达700℃，主要用于有色金属熔体，在还原气氛下可用到870℃ |
钽 | 1600～2100℃ | 具有优良的耐高温性能，使用在真空气氛，真空炉测温。 |
铂与铂铑合合金 | 1600℃ | 耐热性能强，可用于熔融玻璃。 |
非金属保护管
材 质 | 特 点 |
石英 | 使用温度可达1090℃，热膨胀系数小，抗热震性能强，响应速度快，耐酸性能好，耐碱性能能差，可透过氢及还原性气体，用于金、银熔体或高温火焰测量。 |
莫来石 （3Al2O3.2SiO2） | 使用温度可达1510℃，机械强度低，抗热震性能较强，在BaCl2熔体中可用到1200℃，耐熔融金属及可燃性气体腐蚀，耐金属氧化物及碱腐蚀性能差，应垂直安装，水平安装时，要有支撑，适用于高温陶瓷、热处理及玻璃行业。 |
氧化铝（90%） | 使用温度可达1760℃，机械强度和抗震性中等。可用于真空感应炉，其它用途同莫来石。 |
刚玉（Al2O3） | 在有支撑的条件下，使用温度可达1870℃。耐熔融金属腐蚀，气密性好，抗热震性能较差。适用于高温加热炉及各种耐火材料窑等。 |
碳化硅（SiC） | 抗热震、耐化学腐融性能好，热导率大，高温下变成导体，因气密性不好，使用时要加不透气的内保护管构成复合管。高温氧化是影响寿命的主要问题。可用于玻璃熔体、高炉渣及有色金属熔体。 |
氮化硅 （Si3N4、BN） | 使用温度为1000℃，耐酸式盐腐蚀，抗热震性能优异，机械强度低。耐有色金属腐蚀，如铝、黄铜、铅、锡、锌。还可用于化工企业及盐浴炉。 |
氧化锆（ZrO2） | 使用温度为1900℃，在高温下成为导体。耐碱、碱性碴及特殊的玻璃熔体腐蚀。 |
硼化锆 | 使用温度为1600℃，气密性好，良好的导热，导电性能和化学稳定性、抗热震性能较纯氧化物有所改善。 |
氧化铍（BeO2） | 使用温度为2100℃，热传导、抗热震性能好。但有毒，在空气、H2、CO及真空中于1700℃以下均很稳定。在卤素气体中不稳定，有水蒸汽存在时，于1200℃蒸发。 |
氧化钍（ThO2） | 放射性物质，使用温度为2200℃，抗渣性强、高温下在卤素、含硫、含碳气氛中不稳定，高温下低电阻。 |
氧化镁（MgO） | 在空气中到1700℃仍很稳定，高温下，蒸汽压大，在还原性气氛中，使用温度要低于1700℃，1800℃以上受卤素及含硫气氛腐蚀，金属熔体腐蚀性能较氧化铝差。 |
二硅化钼（MoSi2） | 使用温度为1600℃，抗氧化、耐高温、抗热震、气密性好。在还原性气氛及腐蚀介质中，亦具有较高的化学稳定性。 |
金属陶瓷保护管的特性
名称 | 常用温度℃ | 高温度℃ | 特 性 |
直 径
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金属陶瓷 | 1600 | 2200 | 抗热震性强，适用于液态金属，不能用于氧化性气氛 | 12×6 |
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金属陶瓷LT-1 | 1300 | 1400 | 适用于非金属熔体 | 28×16 |
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金属陶瓷保护管的主要性能
材 料 | 熔点 ℃ | 特 点 |
MgO-Mo | 1400 （高连续使用温度） | MgO基金属陶瓷保护管，采用接力方式，150吨LD转炉上的应用，已成功实现全炉段连续测温。由于含有大量的金属钼，很容易氧化，因此，不宜在氧化性气氛中应用。 |
72%Cr- 28%Al2O3 | 1300 （高连续使用温度） | Cr-Al2O3基金属陶瓷保护管，从1035～20℃空气瞬时喷吹1000次而不损坏。适用于在氧化气氛中工作。也可在含腐蚀气体（SO2，SO3）的铜冶炼烟道中使用，在温度为1200℃硫磺燃烧炉、平炉蓄热室及水泥窑中连续使用。Cr-Al2O3基金属陶瓷保护管很疏松脆弱。 |
30%Cr- 70%Al2O3 | 1300 （高连续使用温度） | |
80%TiC- 20%Ni（I151a） | 1200 （高连续使用温度） | 碳化钛系金属陶瓷保护管，常作硬质合金，具有相当高的硬度与强度，HRC值在70左右，使用温度为600～1000℃。作为高温耐磨热电偶保护管，用于冶金、建材行业是很有前途的。但此类保护管目前还处于研制中，预计不久可问世。 |
各行业保护管材料的选用实例
工业部门 | 被测介质或使用场所 | 被测温度（℃） | 保 护 管 材 料 |
冶金工业 | 铅熔液 | 300～400 | 碳钢 |
锡熔液 | 200～300 | 因科内尔合金、0Cr25Ni20 | |
锌熔液 | 400～500 | 因科内尔合金、0Cr25Ni20 | |
铝熔液 | 900～1000 | 氮化硅 | |
铜熔液 | 1000～1100 | 金属陶瓷 | |
钢水 | 1600～1700 | 金属陶瓷 | |
钢板加热炉 | 800～900 | 1Cr18Ni9Ti | |
锻造炉 | 1100～1200 | 因科内尔合金、GH3039 | |
高炉炉顶 | 1000～1300 | 碳化硅 | |
钢锭加热炉 | 1300～1400 | 氧化铝、刚玉质 | |
热电站 | 主蒸汽管道 | 400～600 | 1Cr18Ni9Ti |
普通蒸汽管道 | 300～500 | 1Cr18Ni9Ti | |
食品工业 | 糖液 | 200～300 | 1Cr18Ni9Ti |
食品罐头 | 100～200 | 黄铜镀镍 | |
面包炉 | 100～200 | 1Cr18Ni9Ti | |
化肥 | 造气炉 | 1200～1300 | 金属陶瓷 |
煤气管道 | 300～500 | 1Cr18Ni9Ti | |
合成塔 | 300～500 | 1Cr18Ni9Ti | |
建材工业 | 陶瓷窑 | 1300～1500 | 氧化铝、碳化硅 |
玻璃窑 | 1000～1300 | 氧化铝、因科内尔合金 | |
石油工业 | 原油加热 | 400～500 | 1Cr18Ni9Ti |
蒸馏塔 | 100～200 | 1Cr18Ni9Ti | |
化学工业： 酸类 | 酸液10-50% 50% 90% | 20 90 20～90 | 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni12Mo2Ti 2Cr13 |
硫酸5-50% 90% 96- | 20～90 90 90 | 镍钼合金（B） 镍钼合金（D） 普通钢 | |
硝酸5-50% 50% 65%以上 | 20 90 90 | 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni12Mo2Ti | |
盐酸1-5% 1-5% 25% | 20 90 90 | 镍钼合金（C）或含14~16%硅的高硅铸铁 镍钼合金（B） 镍钼合金（C） | |
磷酸1-5% 10% 10% 30-85% | 20 20 90 20～90 | 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni12Mo2Ti 镍钼合金（C） 镍钼合金（B） | |
乳酸5% 5% 5% | 20 60 90 | 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni12Mo2Ti 含钽不锈钢 | |
柠檬酸15% 15% | 20 90 | 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni12Mo2Ti | |
铬酸10-50 | 90 | Cr18Ni12Mo2Ti | |
化学工业： 盐类 | 氢氧化钠10%以上 75%以上 | 90 100 | 1Cr18Ni9Ti 普通钢 |
LHN5%以上 | 20～90 | Cr18Ni12Mo2Ti | |
碳酸钠5%以上 | 20～90 | 1Cr18Ni9Ti | |
硫酸钠5%以上 | 20 | Cr18Ni12Mo2Ti | |
亚硫酸钠5%以上 | 20 | 1Cr18Ni9Ti |
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