Термопара

 

Использование: измерение высоких температур в нагревательных печах и энергосиловых установках. Сущность изобретения: отрицательный термоэлектрод термопары на основе неблагородных металлов выполнен из сплава на основе железа, который содержит хром 18-31 мас.%, алюминий 3-8 мас.%, по крайней мере один элемент из группы: кобальт, титан, ниобий Положительный термоэлектрод термопары выполнен из справа на основе никеля, который содержит хром 16-21% и по крайней мере один окисел из группы: У20з, Zr02, Hf02 0.5-4%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! и

1 0 . Г )

О

C) . о

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847005/10 (22) 04,07,90 (46) 2309 92 Бюл № 35 (71) Научно-производственное объединение

"Всесоюзный институт авиационных материалов" (72) В,M.×èðêèí, Н.И.Талакин, В.Н.Бабич, А.С.Исайкин. И.Ф.Земнухов, А.И.Скорочкин и M.Ã,ÑMèðíoâ (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 351097, кл, G 01 К 7/02, 1970.

Авторское свидетельство СССР

N 866421, кл. G 01 К 7/02, 1980.

Изобретение относится к области измерения высоких температур, в частности, к высокотемпературным термопарам на основе неблагородных металлов и может быть использовано для измерения температур в нагревательных печах и энергосиловых установках. 1

Известна термопара на основе неблагородных металлов, один термоэлектрод которой выполнен из сплава на основе железа, а другой термоэлектрод — из сплава на основе никеля (1), Недостатком этой термопары является возможность эксплуатации при температурах не выше 1300 С.

Наиболее близкой к данному изобретению по технической сущности является термопара на основе неблагородных металлов для работы в окислительныx средах при температурах до 1400 С, отрицательный термоэлектрод которой выполнен из сплава на,,!Ж„„1763906 А1 (54) ТЕРМОПАРА (57) Использование; измерение высоких температур в нагревательных печах и энергосиловых установках. Сущность изобретения; отрицательный термоэлектрод термопары на основе неблагородных металлов выполнен из сплава на основе железа, который содержит хром 18 — 31 мас.%, алюминий 3 — 8 мас.%, по крайней мере один элемент из группы; кобальт, титан, ниобий.

Положительный термозлектрод термопары выполнен из справа на основе никеля, который содержит хром 16 — 21% и по крайней мере один окисел из группы: тгОЗ, ZrOz, HfO2 0,5 — 4%. 1 табл, основе железа, содержащего, мас.%, 18 — 31 хрома, 3 — 8 алюминия, 0,05-2,2 по крайней мере одного элемента из группы, включающей кобальт, титан, ниобий, а положительный термоэлектрод выполнен из сплава на основе хрома, содержащего по крайней мере один элемент из группы, включающей ванадий, титан, тантал, рений, в количестве

0,05 — 2,2 мас.%, При этом один или оба термоэлектрода могут содержать дополнительно по крайней мере один элемент из группы, включающей иттрий, лантан, церий, бор, в количестве 0,005 †мас,% (21.

Недостатком известной термопары является ограниченный срок службы из-за изменения во времени термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) и ри высокотемпературной эксплуатации.

Целью изобретения является увеличение срока службы термопары при сохранении рабочего диапазона.

1763906

20

35

45

В предлагаемой термопаре с отрицательным термоэлектродом из сплава на основе железа, содержащего (в мас, )

18,0 — 31,0 хрома, 3,0 — 8.0 алюминия, 0,05—

2,2 по крайней мере одного элемента из группы, включающей кобальт, титан и ниобий, поставленная цель достигается тем, что ее положительный термоэлектрод выполнен из сплава на основе никеля, содержащего хром в количестве 16,0 — 21,0 мас. и по крайней мере один окисел из группы, содержащей УгОз, Zr02, Hf02, в количестве

0,5 — 4,0 мас. /.

При содержании в положительном термоэлектроде хрома менее 16 срок службы уменьшается, возможно, из-за снижения окалиностойкости; при содержании хрома более 21 срок службы также уменьшается, вероятно, из-за снижения температуры плавления.

Уменьшение срока службы термопары при содержании в положительном термоэлектроде менее 0,5 оксидных добавок связано, возможно, со снижением структурной стабильности. а уменьшение срока службы при содержании оксидних добавок более 4 может быть связано с возникающей при высокой температуре разнозернистостью.

Предлагаемая термопара характеризуется значениями ТЭДС 1,2 — 1,3 мВ при

100 С; 6,6 — 6,8 мВ 500 С; 13,1 — 13,4 мВ при

1000" С; 18,2 — 18,5 м В при 1400 С и по этой характеристике, равноценная термопаре-прототипу. В то же время предлагаемая термопара существенно превосходит термопару-прототип по сроку службы при сохранении рабочего диапазона.

Изобретение осуществляется следующим образом, Для приготовления положительных термоэлектродов в виде проволоки химическим соосаждением из азотнокислых растворов с последующей сушкой, термическим разложением осадков и селективным водородным восстановлением получают порошки никеля с диспергированными в них частицами тугоплавких окислов; эти порошки смешивают с порошком хрома, прессуют цилиндрические заготовки; которые после зачехления в стальные технологические оболочки и герметизации под вакуумом экструдируют при 1100 С с вытяжкой 16:1 на прутки диаметром 9 мм; после химического стравливания оболочки прутки волочат вхолостую с промежуточными отжигами при 1100 С после обжатий на

10 — 15 до диаметра 1,2 мм.

В качестве отрицательного термоэлектрода используют проволоку диаметром 1,2 мм из сплава (в по массе): 24,5 хрома, 6,3 алюминия, 0,3 кобальта, 0,4 титана, железо — остальное. При изготовлении термопары-прототипа с отрицательным термоэлектродом того же состава, но с добавкой 0,4 церия, положительным термоэлектродом служит сплав на основе хрома, содержащий (в по массе) 0,6 тантала, 0,5 лантана и 0,1 рения.

Тарировку ведут по образцовой платино-платинородиевой термопаре с использованием потенциометра класса 0,05.

Срок службы определяют при максимальной рабочей термопаре 1400 С путем параллельного измерения температурь электропечи с воздушной атмосферой испытуемой и стандартной (ПР 30/6) термопарами. Номинальным сроком службы считают время, в течение которого изменение ТЭДС не превышает 1, Приведенные в таблице результаты испытаний подтверждают эффективность предложенной термопары на основе неблагородных металлов, которая, по сравнению с термопарой-прототипом, имеет тот же рабочий диапазон, но в 2 — 3 раза больший срок службы.

Использование предлагаемой термопары может обеспечить большой экономический эффект благодаря экономии металлов платиновой группы.

Формула изобретения

Термопара с отрицательным термоэлектродом из сплава на основе железа, содержащего, мас. : хрома 18-31; алюминия 3 — 8, по крайней мере один элемент из группы, включающей кобальт, титан и ниобий—

0,05 — 2,2, отличающаяся тем, что. с целью увеличения срока службы. положительный термоэлектрод выполнен из сплава на основе никеля, содержащего хром в количестве 16 — 21 мас. и по крайней мере один окисел из группы, содержащей У Оз;

Zr02, Hf02 в количестве 0,5 — 4,0 мас,, 1763906

Показатели ТЭДС и срок службы термопар

Продолжение таблицы емпература хол

Составитель В.Бабич

Техред М.Моргентал Корректор З.Салка

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3450 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5