一种分体式节能热电偶的研制

    在石油、化工、冶金、电力等重要工业生产过程中，热电偶是目前温度测量中使用最普遍的传感元器件之一。目前，国内外知名厂家主要采用法兰与保护套管分体式生产，通过焊接方式将法兰和保护套管连接，并采用通孔封底钻孔的方法来实现保护套管深度盲孔的同心度。由于焊接时焊缝组织和热影响区域中的晶粒比较粗大且不均匀，焊缝中含有较多的硅、锰等元素，硬度较高，在焊接残余应力和焊接过程带入的氢诱发裂纹的共同作用下，焊缝区域成为发生腐蚀最敏感的部位，是造成氢脆开裂和断裂的根源。法兰与保护套管焊接区域的脆性断裂造成气体外溢，引起燃烧、爆炸，高温、高压环境下汽轮机和烟机风叶被打坏的事故时有发生。此外，由于热电偶法兰无法拆卸，检修时只能整支更换，浪费了大量法兰的耐高温镍基材料，增加了生产成本和能耗。因此，传统热电偶结构已远远不能满足现代工业生产需要。笔者从热电偶保护套管和可拆卸式法兰的制造材料、加工方法和表面处理等方面，详细介绍了一种新颖节能分体式热电偶的研制方法和技术特点。

    １　节能分体式热电偶的研制

    １．１　保护套管与法兰材质优化

    目前，国内外的热电偶法兰与保护套管材质一般都采用奥氏体不锈钢。为了保证传统的焊接连接质量，要求法兰与保护套管采用同一种材质。法兰的材料用量是保护套管材料用量的２～４倍。由于法兰和保护套管已焊接为一体，因此在更换保护套管时浪费了保护套管２～４倍用量的法兰材料。分体式热电偶取消了传统的焊接工艺，法兰和保护套管成为可拆卸的两个部件，因而保护套管与法兰可以采用不同材质。法兰材质可以选择奥氏体不锈钢，也可以选择低价位、高强度的合金结构钢，在低温、低压、重腐蚀的环境下甚至可以选择工程塑料。保护套管材料可以根据被测介质状况选用要求高的特殊材料。常规的１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ，０Ｃｒ１７Ｎｉ１２Ｍｏ２Ｔｉ等普通不锈钢材质的最高承受温度为９００℃左右，而某些装置本身的正常工作温度在７５０～８５０℃，已接近１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ，０Ｃｒ１７Ｎｉ１２Ｍｏ２Ｔｉ等不锈钢材质的最高承受温度，致使热电偶容易损坏。为了提高保护管材质的耐高温、耐腐蚀性能，开发了一种抗氢脆、抗硫化腐蚀的加氢裂化专用热电偶保护套管部件用材料，它是以镍、铬、钼、铌、钴、铝、硅为主和微量钇等元素构成的新型高温合金材料。该合金以镍、铬、钼、铌、钇为高温基础元素，用钴元素细化金属颗粒，相应提高钼、铝成分的比例，使合金材料在１　１００℃高温下仍有足够高的强度、韧性和耐腐蚀性能。