鎧裝熱電偶

型號：WRNKD2-04B

儀器資料：

    產品說明：

通過本文對國產K分度號熱電偶絲材（俗稱K偶）的高溫性能分析和S分度號熱電偶絲材（俗稱S偶）價格分析及預測趨勢，推薦廣大用戶在合適的工況和溫度段內，用德國產K偶部分替代S偶，以降低成本，提高經濟效益。

1.國產K偶絲材的歷史與現狀

作為工業測溫中zui廣泛使用的溫度傳感器之一,熱電偶是目前工業測溫中用量zui大的產品，約占整個工業測溫傳感器總量的60%，它廣泛應用在-40~1800℃溫度范圍內的各種液體、蒸汽和氣體介質以及固體的溫度測量中。

在各種熱電偶中，廉金屬熱電偶中的K偶使用量zui大，約占廉金屬熱電偶總量的70%以上，它被廣泛應用在500~1300℃溫度范圍內的氧化性和惰性氣氛中的溫度測量，但這種熱電偶在周圍環境的氧含量較低并穩定在某個范圍時，容易產生鉻的選擇性氧化（俗稱綠蝕），這種現象在800~1100℃溫度范圍內表現得尤為嚴重；發生“綠蝕”的熱電偶除熱電偶絲材表面呈現綠色的氧化層外，嚴重的還會出現表面凹陷現象，直接的結果是導致熱電偶出現負偏差和脆斷，偏差程度有的到40℃、60℃，甚至達到100℃之多。

2.國產絲材與德國絲材化學成份對比

下表我們列出了國產絲材與德國絲材化學成份的對照表，從中我們可以發現彼此化學成份的異同。

K偶絲材化學成份對照表

正極（KP）國產絲材 德國絲材 負極（KN） 國產絲材 德國絲材

鉻 Cr　　　　 10%　　 9.6%　　 鎳Ni　　 97%　　 94.4%

鎳Ni　　　　 90%　　 89.30%　　硅Si　　 3%　　　　1.67%

鋁 AL　　　　 0%　　 1.10%　　 錳Mn　　 0　　　　 1.90%

及其他元素　　　　　　　　　　 鋁AL　　 0　　　　 1.27%

　　　　　　　　　　　　　　　　鈷Co　　 0　　　　 0.65%　　　　　　　　　　　　　　　　 　　

從表中可以發現,彼此的正極與負極主要成份基本相同,但在其他成份方面,德國絲材添加了不少的其他元素，從而確立了德國絲材所具有的抗高溫氧化性能和長期穩定性。

3.貴金屬S偶的價格及其趨勢

近年來，貴金屬絲材的價格呈現單邊向上的趨勢，每年的上升幅度超過20%，從2002年S偶絲材200元/克左右，到2005年底，其價格已上升到350元/克，升幅高達75%，對使用S偶作為測溫傳感器的企業，無疑加大了成本；盡管有些企業使用絲材外徑為ф0.3甚至更細外徑的產品，但其使用壽命又受到限制，而且嚴重違反國家關于S型熱電偶檢定規程中規定的絲材外徑的尺寸要求（ф0.5~0.02），在溫度不超過1374℃的情況下，確實不是理想的產品。

○我公司高溫熱電偶產品介紹

我公司根據上述的市場情況，適時推出采用德國K偶絲材生產的WRND系列裝配式高溫熱電偶，采用德國高溫鎧裝導線鎳鉻鍶合金（AISI310zui高耐溫1150℃）的WRNKD1系列和采用Nicrobell合金（zui高耐溫1250℃）WRNKD2系列高溫鎧裝熱電偶系列產品。WRND系列裝配式高溫熱電偶，選用Isabellchutte的K型I級熱電偶絲材，絲材外徑有ф2.5（適用于-40~1200℃范圍）和ф3.2（適用于-40~1300℃范圍）兩種，以便于用戶在合適的范圍內盡可能地降低使用成本；絕緣管和保護管均采用高鋁質的陶瓷保護管，zui高耐溫可達到1500℃；該系列產品主要適用于通常裝配式S偶使用的場合。

WRNKD1系列鎧裝式高溫熱電偶系列產品，其不銹鋼鎧裝層材料選用德國DIN17440標準中的1.4841材料（鎳鉻鍶合金），該合金材料具有*的抗腐蝕性能，可暴露在高達900℃的含有二氧化碳的空氣中，可抵抗20℃的濃硝酸和420℃的硝酸鹽溶液；在空氣中經常使用的溫度可達1150℃；在溫度變化較頻繁的情況下可達到1000℃左右；在550℃~850℃的溫度區間中，不推薦反復使用該合金材料，這是因為該材料有σ-相沉淀硬化的結構趨向，在冷卻至室溫時容易碎裂；該系列產品主要適用于帶有腐蝕氣氛且zui高溫度不超過1150℃的工況，鎧裝導線外徑為ф5或ф6。

WRNKD2系列鎧裝高溫熱電偶系列產品，是德國MiL公司應用新型合金Nicrobell制造的新產品，是目前世界上僅有的設計*的導線，它具有如下的性能和優點：

1、在Nicrosil化學特性的基礎上加入鎂元素，提高了合金的搞氧化能力，加入鈮元素，提高了合金的耐高溫強度，由此得到了新的合金Nicrobell。

2、在Nicrobell合金中，鎂和硅形成了具有保護作用的氧化硅酸鎂鹽外表層，鈮解決了合金在高溫條件下強度不夠的問題。

3、對用Nicrobell合金制造的熱電偶材料（導線），比其他不銹鋼材料制造的產品，具有更好的熱膨脹系數的一致性，達到了0.05%，提高了10倍，且具有更長的使用壽命。

4、主要成份如下：

Cr　　 23.0-25.0%　　 Si　　1.4%　　　　 Mg　　0.15%

Nb　　0.5%　　　　　　Co 0.30%　　　　Mo 0.10%

Fe　　 0.3%　　　　　　C　　0.05%

鎧裝導線外徑為ф5或ф6。

這三大系列的產品，我們分別應用于冶煉行業、熱處理行業、發電廠、粉末冶金等，均取得了較理想的效果。

○技術可行性分析

1.K偶、S偶的測溫范圍比較

根據IEC（電工委員會）的標準，K型熱電偶與S型熱電偶的測溫范圍是：K偶：-40~1300℃

S偶：0~1600℃

采用德國絲材的廉金屬K偶，適宜在氧化性及惰性氣體中連續使用，短期使用溫度可達到1374℃，長期使用在1000~1300℃（取決于絲材外徑的大?。?，其熱電勢與溫度的關系近似線性。

作為貴金屬的S偶，其精度是所有熱電偶中等級zui高的，通常用作標準或測量1200℃以上的高溫，但其價格昂貴，機械強度低，不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用，綜上比較，在0~1300℃溫度范圍內的工業測溫，*可以用K偶替代S偶。

2.K偶與S偶的精度比較

根據IEC和國家標準，K偶與S偶在其溫度范圍內的允差如下表所列：

分度號　　I級允差　　　　　　　　　　　　II級允差

K　　-40~375℃ ±1.5℃　　　　　　-40~333℃ ±2.5℃

　　 375~1000℃ ±0.004ItI　　　　 333~1200℃ ±0.0075ItI

S　　0~1000℃ ±1.0℃　　　　　　 0~600℃ ±1.5℃

1100~1600℃±[1+0.003.（t-1100）]℃ 600~1600℃±0.0025ItI

其中，t表示實際測量的溫度，ItI為實際測量溫度的值。

從表中可以看出，在600~1300℃的溫度范圍內，I級的K偶、II級的K偶與II級的S偶的允差值如下表：

分度號　　600℃　　800℃　　900℃　　1000℃　　1200℃

K-I　　2.40℃　　3.20℃　　3.60℃　　4.00℃　　4.80℃

K-II　　4.50℃　　6.00℃　　6.75℃　　7.50℃　　9.00℃

S-II　　1.50℃　　2.00℃　　2.25℃　　2.50℃　　3.00℃

上表表明：采用I級精度的K偶，與II級精度的S偶相比較，其zui大的誤差≤1.8℃；采用II級精度的K偶，與II級精度的S偶相比較，其zui大的誤差≤6.0℃；這個允差對于一般的工業測溫，是足以滿足要求的。

技術參數：

WRNKD2-04B K分度,雙支,I級,L=255mm,l=100mm,1Cr18Ni9Ti保護管,M33X2,防水型不銹鋼接線盒