高温热电偶保护套管材料的研究

　　1引言

　　随着科技的进步，温度测量技术得到迅速发展，已形成从点到线、由线到面;由表及里;从有线到无线的发展趋势。在接触式与非接触式两大类产品中，量大面广的接触式热电偶在现代技术发展中得到了快速的发展。热电偶因其性能稳定、准确可靠、结构简单、使用方便、测温范围广、信号可远传等优点，在工业生产和科学研究等领域中已成为应用最广泛的感温元件。

　　在其测温过程中，热电偶保护套管发挥着重要作用。套管材料性能影响热电偶的长期稳定性和使用寿命等各项性能指标。特别是在高温下工作的热电偶，对其材料有更高的要求。比如钢水连续测温，热电偶保护套管不但要承受高温，还要受到炽热钢水的腐蚀和冲击。而在循环流化床锅炉中测温时，不但有高温氧化和高温腐蚀，还有流动性粉体的高温冲蚀磨损。如此恶劣的工作环境对保护套管材料是严峻的考验，也给工程技术人员出了一道难题——如何经济实用的解决高温环境下的热电偶保护套管的失效问题。

　　2 高温保护套管材料的性能

　　制作高温条件下应用的热电偶保护套管，材料除具备普通热电偶要求的气密性、机械强度、稳定性及导热性外，还要求：

　　(1)耐高温：在热电偶温度测量上限使用，不产生变质和变形，在高温下抗氧化性能好。

　　(2)热强性：在热电偶使用温度下不软化。

　　(3)耐蚀性：当热电偶保护套管必须浸入熔融金属、玻璃、熔盐及腐蚀性气体中时，应具有对这些介质的耐蚀性。

　　(4)一定的耐温度剧变的性能，抗热震的综合性能，热导高，热膨胀小。

　　3 高温保护套管材料的分类

　　3.1 金属材料

　　该类材料的特点是机械强度高、韧性好及抗渣性好;但耐高温性却不够良好，易受腐蚀。常用的金属材料保护套管如表 1 所示。

　　3.2 非金属材料

　　该类材料的特点是：耐高温、抗氧化，但不抗冲击，比较脆易碎，导热性不理想，热响应敏感性差。因此，一般要求管壁比较薄，因而带来一系列问题。常用的非金属保护套管材料如表 2 所示。

　　3.3 复合材料

　　3.3.1 金属陶瓷

　　金属陶瓷是由一种金属或合金与另一种或者几种陶瓷采用粉末冶金的方法组成的复合材料。其特点是综合了陶瓷材料的耐磨、耐高温、抗氧化，又有金属材料的高强度，但热冲击性能差。一般适合在液态金属中使用，如铁水、钢液、有色金属熔体等。另外对于一些用高温耐磨材料制造的保护套管，适合于在沸腾炉、循环流化床锅炉、水泥回转窑窑尾烟室测温热电偶，球磨机、风扇磨、磨煤机等出口及管道测温的地方使用。