ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термопары для измерения высоких температур из "Температурные измерения " Измерение высоких температур связано с трудностями, обусловленными большими скоростями процессов диффузии, окисления, изменения кристаллической структуры и т. п. Поэтому только платина и ее сплавы с металлами платиновой группы пригодны для длительной эксплуатации в окислительных средах. При этом платина проявляет склонность к выделению из сплавов в виде летучей окиси, которая в определенных условиях восстанавливается до платины. При длительной эксплуатации восстановленная платина образует нитевидные кристаллы, которые могут шунтировать электроды термопары, снижая ее показания. Для инертной среды и вакуума применяются различные тугоплавкие металлы и их сплавы. [c.252] Термопара плати нородий — платина. В качестве лигатуры для платины обычно применяют родий серебристо-белый металл платиновой группы, стойкий в окислительной среде до высоких температур, температура плавления 1970 °С. [c.252] Наиболее щироко распространена термопара с термоэлектрода.ми из сплава платины с 10 % родия относительно электрода из чистой платины. В определении АШТШ-68 она указана как один из интерполяционных приборов и почти всегда используется как стандартная термопара для установления номинальных статических характеристик методом сравнения. Она может применяться для непрерывных измерений на воздухе или в вакууме при температурах до 1400 °С при нормируемом изменении номинальных статических характеристик — до 1600 °С, для кратковременных измерений — до 1750 °С. Ниже 500 °С дифференциальная термоЭДС становится сравнительно малой, но вследствие исключительной стабильности тем не менее применяется для измерений низких температур. ТермоЭДС термопары медленно убывает со временем из-за уменьшения содержания родия в платино-родиевом термоэлектроде и появления следов родия в платиновом термоэлектроде, Номинальная статическая характеристика стандартной термопары платинородий — платина ПР10/0 приведена в табл. 8.19, а допустимые отклонения — в табл. 8.20. На рис. 8.10 показана зависимость термоЭДС от содержания родия в платинородиевых сплавах. [c.253] Данные, приведенные на рис. 8.11, лишь качественно отражают картину загрязнения термоэлектродов. В практике измерений термоэлектроды контактируют с защитной керамикой на небольших участках, и последняя влияет в гораздо меньшей степени, чем в указанных опытах. [c.259] Термоэлектроды всех термопар платинородиевой группы следует тщательно оберегать от загрязнения жирами, маслами, тщательно обезжиривая их при сборке ПТ, Не рекомендуется применять в качестве изоляции необожженный асбест, отрицательно действующий на термоэлектроды при прямом контакте. [c.260] Термопары из платинородиевых сплавов. Для устранения влияния испарения родия на показания термопар предложена термопара ПР 13/1. При измерениях в вакууме она более стабильна и отличается большим сроком службы, чем термопара ПР 10/0 с термоэлектродом из чистой платины. Однако термопара ПР 13/1 не получила большого распространения в СССР. Широко применяются термопары с повышенным содержанием родия ПР 20/5 и ПР 30/6. Они характеризуются высокой стабильностью и могут быть использованы для непрерывных измерений температуры на воздухе до 1700 °С. Номинальная статическая характеристика тер.мопары ПР 20/5 после 200-часового пребывания на воздухе при 1700 °С изменяется при 1550 °С менее чем на 5 К. [c.260] Более высокий предел измерений температур (до 1850 °С) достигается при использовании термопары ПР 40/20. Ее удельный коэффициент термоЭДС вдвое меньше, чем у термопары ПР 10/0. После выдержки на воздухе при 1700 °С в течение 500 ч ее номинальная статическая характеристика изменяется при 1500 °С менее чем на 4 К. [c.260] В термопаре ПР 40/20 сочетаются удовлетворительная чувстви-гельность и жаростойкость. Поправка на температуру свободных концов для этой термопары настолько мала, что иногда ею можно пренебречь. Она также обладает высокой стабильностью термоэлектрической характеристики. [c.260] Номинальная статическая характеристика стандартной термопары ПР 30/6 приведена в табл. 8.21, а допустимые отклонения ее показаний — в табл 8.22. Снижение показаний относительно первоначальной номинальной статической характеристики для термопар ПР 10/0 и ПР 30/6 при различных температурах и выдержках в окислительной среде приведены в табл. 8.23 и 8.24. [c.260] Термопары из иридия и родия и их сплавов (ТИР). Среди медленно окисляющихся металлов платиновой группы иридий имеет самую высокую температуру плавления. Это позволяет изготовить термопары для измерения температуры до 2200 °С в окислительных средах. Обычно для термоэлектродов применяют сплав иридия с 50 % родия в паре с чистым иридием (ИР 50/0). Такие термопары быстро изменяют свои характеристики в восстановительных средах. Поэтому их применение целесообразно только в окислительных средах и вакууме. [c.261] Срок службы иридиево-родиевой термопары значительно меньше, че.м платинородиевой, даже при одинаковых температурах, так как иридий легче, чем платина, окисляется, а окислы легче испаряются. Это ограничивает срок службы иридиевого электрода до 20 ч при 2000 °С на воздухе, но не вызывает нестабильности. При высоких температурах иридий быстро становится хрупким. Загрязнение железом при работе на воздухе для иридиево-родиевой термопары менее опасно, чем для платинородиевой. Главными причинами нестабильности иридиево-родиевой термопары являются неоднородность и структурные изменения при нагреве. Воспроизводимость показаний у этих термопар примерно в два раза хуже, чем у платинородиевых. [c.261] Термопары из тугоплавких металлов и их сплавов. К этой группе относятся термопары, диапазон рабочих температур которых простирается за верхний предел применимости описанных выше термопар — 2200 °С. Наиболее пригодными тугоплавкими металлами являются вольфрам, молибден, рений, тантал, ниобий и их сплавы. Тантал и ниобий имеют низкую стабильность термоЭДС, что связано с большой склонностью их к поглощению газов. Поэтому они применяются только для измерений в вакууме. [c.261] Терм опары из вольфрама и иридия и ихспла-в о в имеют достаточно высокий и стабильный в широком диапазоне температур удельный коэффициент термоЭДС, равный 26 мкВ/К. Наличие иридия ограничивает верхний предел их применения температурой 2200 °С, а наличие вольфрама требует безокислительной среды. [c.289] Термопары неметаллические применяются для измерения высоких температур. Для них характерны высокий удельный коэффициент термоЭДС, химическая стойкость в различных средах, высокая прочность а также возможность расширения диапазона измеряемых температур за 3000 °С. Недостатки связаны, главным образом, с хрупкостью, неизбежно свойственной всем жаростойким материалам. [c.289] Наиболее часто для изготовления термоэлектродов используется графит в паре либо с такими металлами, как вольфрам или рений, либо с графитом, легированным бором. Для окислительных сред тер-мсэлектроды изготовляются из силицидов таких переходных металлов, как молибден, вольфрам, рений. В процессе окислительного нагрева силицидов на поверхности образуется стеклообразная пленка двуокиси кремния, защищающая изделие от дальнейшего окисления и разрушения. Для измерения температур расплавленных сталей и чугу-нов эффективно используются термоэлектроды из боридов циркония и хрома. При измерении температуры среды, в которой возможны выделения углерода и, следовательно, карбндизация элементов термопары, в качестве термоэлектродов используются карбиды титана, циркония, ниобия, тантала, гафния. В окислительных средах они не стойки. [c.289] Вернуться к основной статье