хромель копель что это

Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля. Это группа сплавов, применяемых для создания термопар и других элементов термоэлектрических устройств

Термоэлектродные сплавы

Термоэлектродные сплавы – это группа сплавов, применяемых для создания термопар и других элементов термоэлектрических устройств. Работа термопары основана на возникновения термической электродвижущей силы (ТЭДС) в месте контакта двух разнородных металлов. Эта сила зависит от температуры, что дает возможность ее измерения. Кроме температуры, Термо-ЭДС зависит от типа термопары, то есть, от составляющих ее материалов.

Общие требования к материалам для термопар

Поскольку термопары являются ключевыми компонентами измерительных приборов, к материалам, из которых они изготавливаются, предъявляется множество требований.

Всем этим требованиям соответствуют никелевые и медно-никелевые сплавы, легированные специальными добавками. Сплавы производятся как термопарная проволока, лента или круг.

Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля

Алюмель

Это сплав на основе никеля, содержание которого составляет около 93,5 %. Вместе с никелем, в качестве примеси, в состав входит кобальт в количестве 0,6—1,2 %. Содержание других элементов – алюминия, углерода, железа, марганца, кремния колеблется от 0,1 до 2,4 %.

Проволока алюмель применяется в качестве элемента термопары хромель-алюмель (тип К), а также как термоэлектродные провода, входящие в конструкцию измерительных приборов.

Допустимый максимум температуры зависит от диаметра проволоки. При диаметре менее 1,2 мм верхняя граница диапазона измерений опускается до 800 о С (1000), а при диаметре меньшем 0,5 мм – до 600 о С (800). Здесь в скобках указаны величины для сплава с расширенным рабочим диапазоном.

Хромель

Хромель по своему составу близок к алюмели. Основой также является никель с примесью кобальта. Содержание алюминия, кремния и марганца намного ниже.

Хромель имеет удачное сочетание уровня ТЕРМО ЭДС и его стабильности с повышенной термостойкостью: плавится при 1500 о С, максимальные температуры измерений – такие же, как у алюмели (для версии «хромель Т»). Сплав устойчив к коррозии в агрессивных средах. При высокой температуре на поверхности изделия появляется стойкая пленка окислов зеленоватого оттенка, защищающая металл от дальнейшего разрушения.

Термо-ЭДС довольно высока, но главное – это практически линейная характеристика и стабильность во времени в широком диапазоне температур.

Лента и проволока хромель используется для производства термопар типов Е, К, L (сплавы хромель-Т и хромель-ТМ) и для изготовления компенсационных проводов (хромель-К и хромель-КМ).

Копель

Это медно-никелевый сплав. Медь в нем служит основой, ее содержание – около 55 %. Никеля вместе с примесью кобальта содержится 42,5—44 %. Из других компонентов наибольшая доля приходится на марганец – до 1 %. Остальное – это железо, углерод, кремний в количествах, измеряемых сотыми долями процента.

Копель имеет невысокий верхний предел измерений – 600 о С (до 800 о С – по спецзаказу). В паре с железом, медью и хромелем обладает высоким термо-ЭДС, что повышает точность измерений. Термопара хромель-копель при 500 о С выдает напряжение 40,3 мВ, тогда как ближайший «конкурент», железо-константан, показывает лишь 37 мВ. ТЕРМОЭДС большинства других термопар при тех же условиях не превышает 10 мВ. (Здесь приведены табличные значения из ГОСТ Р 8.585-2001).

Константан

Этот сплав на медно-никелевой основе по составу близок к копелю. В нем немного больше меди и чуть меньше никеля. Константан обладает высоким электросопротивлением и его слабой зависимостью от температуры, за что и получил свое название.

Высокое удельное сопротивление константана находит применение при изготовлении из него резистивных и нагревательных элементов. В паре с хромелем медью и железом этот сплав дает высокие значения ТЭДС, немного отставая в этом от копеля.

Проволока из константана применяется для изготовления термопар типов Е, Т и J. Высокотемпературная область применения термопар типа Т (медь-константан) ограничена 400 о С.

Термоэлектродные сплавы в компании «ПАРТАЛ»

Компания «ПАРТАЛ» предлагает большой ассортимент прецизионных, легированных и специальных сплавов.

Мы поставляем медно-никелевые и никелевые сплавы для производства измерительных приборов, для использования в промышленных и научных лабораториях.

«ПАРТАЛ» – это крупный поставщик никелевых сплавов на российском рынке.

Собственное развитое производство позволяет нам предлагать качественные сплавы по выгодным ценам.

Хорошо налаженная логистика избавляет наших клиентов от длительного ожидания поставки.

Источник

Типы термопар

Хромель-алюмель тип К

Минусами является высокая деформация электродов и нестабильная ЭДС.

Хромель-алюмель или термопара типа К не применяется в среде с содержанием О2 более чем 3%. При большем содержании кислорода хром окисляется и снижается термическая ЭДС. Тип К с защитным чехлом можно использовать в переменной окислительно-восстановительной атмосфере.

Для защиты термопары ХА применяется оболочка из фарфорового, асбестового, стекловолоконного, кварцевого, эмалевого материала или высокоогнеупорных окислов.

Чаще всего хромель-алюмель выходит из строя из-за разрушения алюмелевого электрода. Происходит это после нагревания электрода до 650 градусов в серной среде. Предотвратить коррозию алюмели можно лишь исключив попадание серы в рабочую среду термопары.

Хром портится из-за внутреннего окисления, когда в атмосфере содержится водяной пар или повышенная кислотность. Защитой является применение вентилируемой защиты.

Хромель-копель тип L

Положительным электродом у термопары типа L является хромель, а отрицательным – копель. Рабочая среда – окислительная или с инертно газовой составляющей. Возможно применение в вакууме при повышенной температуре короткое время. Используя хорошую газоплотную защиту ТХК можно использовать в серосодержащей и окислительной среде. В хлорной или фторсодержащей атмосфере возможна эксплуатация, но только до 200 градусов.

Железо-константан тип J

Положительным электродом у термопары типа J есть технически чистое железо, а отрицательным – медно-никелевый сплав константан.

ТЖК устойчива к окислительной и восстановительной среде. Железо при температурах от 770 0С поддается магнитным и ↔- превращениям, влияющим на термоэлектрические свойства. Нахождение термопары в условиях больше 760 0С не способно далее в точности измерять показатели температуры нижеуказанных цифр. В данном случае ее показания не соответствуют градуировочной таблице.

Скоки эксплуатации зависят от поперечного сечения электродов. Диаметр должен соответствовать измеряемым показателям.

В условиях температур выше 500С с содержанием серы в атмосфере рекомендуется применять защитный газоплотный чехол.

Вольфрам-рений тип А-1, А-2, А-3

Отлично измеряет температуры до 1800 градусов. В промышленности используется для измерения показателей около 3000 0 С. Нижний предел ограничивается – 1300 0 С. Можно эксплуатировать в аргоновой, азотной, гелиевой, сухой водородной и вакуумной средах.

ТВР характеризуется механической устойчивостью даже в условиях высокой температуры, справляется со знакопеременными нагрузками и резкими тепловыми сменами. Удобна в установке и практически не теряет свойств при загрязнении.

Минусы: низкая производимость термо-ЭДС; при облучениях нестабильная термо-ЭДС ; падение чувствительности при 2400 0 С и более.

Более точные результаты у сплавов ВАР5/ВР20 наблюдаются при длительном измерении, что не так характерно для сплавов ВР5/20.

В ТВР электроды изготавливаются из сплавов ВР5 – положительный и ВР20 – отрицательный; ВАР5 – положительный и ВР20 – отрицательный или ВР10 – положительный и ВР20 – отрицательный электрод.

Незначительное наличие О2 способно вывести термопару вольфрам-рений из строя. В окислительной среде используются лишь в быстротекущем процессе. В условиях сильного окисления моментально выходит из строя.

Иногда эта термопара может использоваться в работе высокотемпературной печи совместно с графитовым нагревательным элементом.

В качестве электродных изоляторов применяют керамику. Оксид бериллия можно применять, как изолятор в том случае, когда воздействующая на него температура не превышает температур плавления. При измерении значений меньше 1600 0С электроды защищают чистым оксидом алюминия или магния. Керамический изолятор должен быть прокален для возможности очистки разных примесей. В условиях повышенного окисления используются чехлы из металла и сплавов Mo- Re, W-Re с покрытиями. Измерительный прибор с защитой из иридия можно кратковременно использовать на воздухе.

Вольфрам-молибден

Минусы: низкая термо-ЭДС; инверсия полярности, повышение хрупкости при повышенных температурах.

Рекомендуется применять в водородной, инертногазовой и вакуумной среде. Окисление на воздухе происходит при 400 градусах. При повышении термической подачи окисление ускоряется. ТВМ не вступает в реакцию с Н и инертным газом до температур плавления. Данный тип термопары лучше не использовать без изоляторов, так как она при повышении температуры может вступать в реакцию с окислами. При наличии керамического изолятора возможно кратковременное применение в окислительной среде.

Для измерения термической составляющей жидкого металла изолируется обычно глиноземистой керамикой с применением кварцевого наконечника.

Платинородий-платина типы R, S

Минусы: нестабильность в облучаемой среде, повышенная чувствительность к загрязнениям.

ТПП с хорошим изолятором может применяться в восстановительной среде, и в условиях содержащих мышьяковые пары, серу, свинец, цинк и фосфор.

Изоляторами в условиях температуры до 1200 0 С применяются кварцевые и фарфоровые материалы или муллит и силлиманит. Образцовые термопары изолируют плавленым кварцем.

При использовании с вырабатываемой температурой в 1400 0 С в качестве изолятора лучше применять керамику с окислю Al2O3. При слабоокислительной и восстановительной среде около 1200 0 С.

В слабоокислительных и восстановительных условиях с температурой выше 1200 и независимо от условий с температурами выше 1400 0С необходимо в качестве изолятора использовать керамический высокочистый оксид алюминия. В восстановительной среде возможно применение оксида магния.

Обычно внутренний чехол для термопары состоит из того же материала из которого выполнен изолятор. Данные материалы должны быть газоплотными. В условиях разового измерения температур жидкой стали, чтобы защитить рабочий спай измерителя используются кварцевые наконечники.

Вся рабочая длина электродов должна быть заизолирована трубкой из керамики двухканального типа. Места стыка трубки и чехла, электрода и трубки должны иметь зазоры для вентиляции. Электроды должны тщательно очищаться от смазки перед установкой в изолятор. В свою очередь металлический чехол тоже должен быть сухим и чистым. Перед установкой на объект все компоненты термопары должны пройти отжиг. Термоэлектроды не должны выполнять опорную функцию для изолятора. Особенно это важно для вертикальных термопар.

Платинородий-платинородий тип В

Изготавливается из сплава платины и родия ПР30 и ПР6.

В атмосфере восстановительного типа и паров металлического и неметаллического состава необходима надежная защита. В качестве изолятора используется керамическое сырье из чистого Al2O3.

Характеристики эксплуатации и прочностные данные соответствуют термопарам типов R, S. Но, выходят они из строя намного реже по причине низкой подверженности химзагрязнениям и росту зерен.

Источник

Хромель сплав. Свойства, производство, применение и цена хромеля

Что появилось первым, курица, или яйцо? Знаменитая загадка философского толка остается без ответа. Проще с вопросом, что было первым, — хромель или компенсационные провода. Ответ однозначен.

Физические и химические свойства хромеля

Сплав хромель в измерительной технике развивает такую же электродвижущую силу, как и провода термопар. Именно поэтому детали из дуэта никеля с хромом называются компенсационными.

Они рассчитаны на работу при температурах от 0-ля до 1000-чи градусов Цельсия. Однако, природное сопротивление хромеля жару в разы больше. Материал начинает плавиться лишь при 1420-ти градусах.

Его в сплаве 89-91 процент. На хром приходится около 10 процентов. Состав чуть варьируется в зависимости от марки хромеля. В СССР признавали 4 разновидности.

Сейчас марки лишь две. Это НХМ-9 и НХМ-9,5. В них не нормируется количество кобальта, что удобно промышленникам. Планка в 0,6-1,2 процента была установлена для почти отживших марок НХ-9 и НХ-9,5.

Устойчив сплав и к току. У материала довольно высокое удельное сопротивление. Хромель отличается показателем в 0,66 мкОм*м. Низким считается сопротивление до 0,3 мкОм*м.

Контактируя с другими металлами провод «Хромель» вырабатывает в месте стыковки электричество. Для этого достаточно нагреть контакт. Электродвижущая сила, изначально близкая к нолю, начинает прямолинейно изменяться.

Применение хромеля

Хромель применение нашел еще и благодаря стойкости в агрессивных средах. На сплав не способно повлиять большинство химических реагентов. Поэтому, приборы с термопарами хромель-алюмель, хромель-капель, и не только, безбоязненно устанавливают в любых помещениях, цехах.

Единственное ограничение – применение хромеля в сернистой среде. В вакууме термопары с героем статьи использовать можно, но не на постоянной основе.

На всякий случай уточним, что является термопарой. Она состоит из двух электродов. Один из них положительный, другой – отрицательный. Они соединены между собой.

С капелью же термопара пригодна при температурах от – 200 до 800-от по шкале Цельсия. Цифры могут разниться в зависимости от диаметра электродов. Капель, кстати, является отрицательным. Хромель в паре – положительный электрод.

Итак, лента «Хромель» и проволока расходуются на компенсационные провода, нагревательные приборы и реостаты. Последние, регулируют силу тока. Температурная стойкость хромеля дает возможность контролировать жар в печах обжига керамики и емкостях с кипящими металлургическими сплавами.

Производство хромеля

Шихту переплавляют с учетом температур размягчения ее составляющих. В смеси для хромеля самый тугоплавкий никель. Соответственно, сплав «готовят» примерно при 1 450-ти градусах. Далее, из расплава формируют заготовки, к примеру, проволоку. Закалки она не требует, готова к продаже сразу после охлаждения.

Дабы хромель продолжал пользоваться спросом, продавцы стараются держать цену на него на нижней границе, закладывая минимальную прибыль. Ознакомимся с конкретными цифрами.

Цена хромеля

Килограмм проволоки из хромеля стоит уже в районе полутора тысяч рублей. Ценник может разниться в зависимости от диаметра сечения. Так тонна проволоки шириной 3,2 миллиметра стоит примерно 1 700 000 рублей.

Роль, так же, играют марка сплава, его чистота. Ценник 1 700 000, к примеру, указан за марку НХ-9. Если брать тонну проволоки НХ-9,5, придется отдать уже 2 000 000 рублей.

Если брать хромель в рознице, намотанным на катушки, за кило попросят, в среднем, 2 500 рублей. За эту сумму предлагают проволоку диаметром в половину миллиметра. На катушку входит около 45-ти метров.

При оптовых закупках поставщики делают скидки. Их точный размер зависит от успешности переговоров. Порой, удается выгадать до 25 процентов стоимости товара. Многие предприятия работают по онлайн-заказам.

Они предполагают заполнение на сайте фирмы формы. Здесь не поторгуешься. Но, нюансы можно обговорить, когда, после заполнения формы, позвонит сотрудник предприятия.

Источник

Хромель и его физические свойства, состав и характеристики

Для измерения температуры в промышленности применяются так называемые термопары. Они состоят из 2-х разнородных металлических проводников. Суть работы заключается в эффекте Зеебека: при погружении одного конца элемента в среду, на другом конце образуется разница температур вследствие различных термических характеристик металлов проводников.

Состав хромеля

Сплав хромель, как и любая техническая продукция, имеет требования к производству и составу. Частично они регламентированы ГОСТ 1790-2016, где предъявляются требования к проволоке для производства термоэлектродов. Хромель имеет следующий химический состав (в %):

В состав сплава хромель также входят примеси: мышьяк, железо, углерод, свинец и некоторые другие. Сумма примесей может достигать 1,5%.

Алюмель, который часто используется в паре с хромелем, имеет состав:

Способ производства

Хромель и алюмель – одни из самых трудоёмких в производстве. Сложность технологического процесса заключается в необходимости строгого контроля пропорций компонентов во время плавления, так как ключевые характеристики конечного продукта обусловлены в основном соотношением материалов. Составы производят в индукционных печах различной частотности.

Порядок плавления следующий. Большую часть хрома загружают в жидкую ванну, оставляя несколько килограмм для коррекции. Затем вводят никель и одновременно флюс. Плавление ведется в интенсивном режиме. Раскисление металла производится добавлением марганца и магния. Затем проводится определение термоэлектродвижущей силы и корректировка содержания хрома.

Аналогичным способом производятся другие никелевые сплавы. Различия заключаются в очередности загрузки материалов и окислителях. Например, производство сплава алюмель производится следующим образом. Загружаются никель и флюс, уже после этого остальные компоненты. В качестве окислителя используется магний. Таким образом получают алюмелевые сплавы, хромель и копель.

Свойства хромеля

Широкое распространение в производстве сплав получил благодаря своим полезным свойствам: жаростойкости и способности к термоэлектродвижущей силе. Рабочая температура хромеля достигает 1100 °С, температура плавления — 1500 °С. Малая инерционность позволяет измерять даже незначительную разность показателей.

Соединение отличают высокая пластичность, ковкость и стойкость к коррозии. Предел прочности изделий из хромеля достигает 550 Мпа. Стоит отметить небольшую массу материала.

Этот проводник отличается высокой устойчивостью к воздействию большинства химических соединений, в том числе кислотных сред. Практически единственная слабость хромеля – соединения на основе серы, в особенности серная кислота. Под воздействием химических соединений серы он утрачивает свои характеристики, деформируется и разрушается.Стоит отметить, что при физической деформации электродов искажаются показания измерений. Алюмель обладает очень схожими характеристиками.

Таким образом, ключевые свойства сплава хромеля:

Область применения

Самое широкое применение состав получил в виде проволоки. Её применяют в качестве нагревательных элементов, резисторов, компенсационных проводов, реостатов.

Термопара хромель алюмель

Алюмель в такой паре является отрицательным, а хромель положительным элементом. Такое сочетание имеет термоэлектрические характеристики близкие к линейной. Это позволяет показывать высокую чувствительность и высочайшую точность измерений.

Пара хромель алюмель относится к датчикам общего применения. Изделия обычно имеют вид щупов. Применяются для измерения показателей в инертных и окислительных средах. Выгодно отличаются от других пар при работе в среде высокой радиоактивности.

Изделия из сплавов хромель-алюмель могут применяться практически в любой сфере от промышленности до лабораторий. Алюмель также применяется как термоэлектродный провод в конструкции измерительных приборов.

Термопара хромель-копель

Этот элемент используется для бесконтактного метода измерения достаточно высоких температур, т. е. без непосредственного контакта термоэлектрода с источником тепла. Применяются для постоянного мониторинга теплового режима на промышленности и в лабораторных исследованиях. Рабочая температура такой пары колеблется в зоне от 200 °С до 600 °С.

Это относительно простая и надежная в использовании термопара, которая показывает достаточно высокую степень точности измерений. Отличается высокой жаропрочностью, прекрасными термоэлектрическими свойствами. Может быть использована в различных средах и сферах деятельности. Даже чувствительность к деформациям нельзя в полной мере назвать недостатком, ведь она никак не сказывается на точности и качестве измерений.

Таким образом, хромель широко применяется в различных областях науки и производства, благодаря своим характеристикам и приемлемой стоимости.

Источник

Хромель: химический состав, свойства, термопары

Термопара – это устройство для измерения температур во всех отраслях науки и техники. Данная статья представляет общий обзор термопар с разбором конструкции и принципом действия устройства. Описаны разновидности термопар с их краткой характеристикой, а также дана оценка термопары как измерительного прибора.

Устройство термопары

Принцип работы термопары. Эффект Зеебека

Работа термопары обусловлена возникновением термоэлектрического эффекта, открытым немецким физиком Томасом Зеебеком (Tomas Seebeck) в 1821 г.

Явление основано на возникновении электричества в замкнутом электрическом контуре при воздействии определенной температуры окружающей среды.

Электрический ток возникает при наличии разницы температур между двумя проводниками (термоэлектродами) различного состава (разнородных металлов или сплавов) и поддерживается сохранением места их контактов (спаев).

Устройство выводит на экран подсоединенного вторичного прибора значение измеряемой температуры.

Выдаваемое напряжение и температура находятся в линейной зависимости. Это означает, что увеличение измеряемой температуры приводит к большему значению милливольт на свободных концах термопары.

Находящийся в точке измерения температуры спай называется «горячим», а место подключения проводов к преобразователю – «холодным».

Компенсация температуры холодного спая (КХС)

Компенсация холодного спая (КХС) – это компенсация, вносимая в виде поправки в итоговые показания при измерении температуры в точке подсоединения свободных концов термопары. Это связано с расхождениями между реальной температурой холодных концов с вычисленными показаниями градуировочной таблицы для температуры холодного спая при 0°С.

КХС является дифференциальным способом, при котором показания абсолютной температуры находятся из известного значения температуры холодного спая (другое название эталонный спай).

Конструкция термопары

При конструировании термопары учитывают влияние таких факторов, как «агрессивность» внешний среды, агрегатное состояние вещества, диапазон измеряемых температур и другие.

Особенности конструкции термопар:

1) Спаи проводников соединяются между собой скруткой или скруткой с дальнейшей электродуговой сваркой (редко пайкой).

ВАЖНО: Не рекомендуется использовать способ скручивания из-за быстрой потери свойств спая.

2) Термоэлектроды должны быть электрически изолированы по всей длине, кроме точки соприкосновения.

3) Способ изоляции подбирается с учетом верхнего температурного предела.

Материал должен быть термически и химически стойким, с хорошей теплопроводностью (металл, керамика). Использование чехла предотвращает коррозию в определенных средах.

Удлиняющие (компенсационные) провода

Данный вид проводов необходим для удлинения концов термопары до вторичного прибора или барьера. Провода не используются в случае наличия у термопары встроенного преобразователя с унифицированным выходным сигналом. Наиболее широкое применение получил нормирующий преобразователь, размещенный в стандартной клеммной головке датчика с унифицированным сигналом 4-20мА, так называемая «таблетка».

Материал проводов может совпадать с материалом термоэлектродов, но чаще всего заменяется на более дешевый с учетом условий, предотвращающих образования паразитных (наведенных) термо-ЭДС. Применение удлиняющих проводов также позволяет оптимизировать производство.

Типы и виды термопар

Многообразие термопар объясняется различными сочетаниями используемых сплавов металлов. Подбор термопары осуществляется в зависимости от отрасли производства и необходимого температурного диапазона.

Термопара хромель-алюмель (ТХА)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).Отрицательный электрод: сплав алюмель (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).

Изоляционный материал: фарфор, кварц, окиси металлов и т.д.

Рабочая среда: инертная, окислительная (O2=2-3% или полностью исключено), сухой водород, кратковременный вакуум. В восстановительной или окислительно-восстановительной атмосфере в присутствии защитного чехла.

Недостатки: легкость в деформировании, обратимая нестабильность термо-ЭДС.

Возможны случаи коррозии и охрупчивания алюмеля в присутствии следов серы в атмосфере и хромеля в слабоокислительной атмосфере («зеленая глинь»).

Термопара хромель-копель (ТХК)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).Отрицательный электрод: сплав копель (54,5% Cu, 43% Ni, 2% Fe, 0,5% Mn).

Термопара железо-константан (ТЖК)

Положительный электрод: технически чистое железо (малоуглеродистая сталь).Отрицательный электрод: сплав константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn).

Применение складывается на совместном измерении положительных и отрицательных температур. Невыгодно использовать только для отрицательных температур.

Недостатки: деформирование термоэлектрода, низкая коррозийная стойкость.

Изменение физико-химических свойств железа около 700°С и 900 °С. Взаимодействует с серой и водными парами с образованием коррозии.

Термопара вольфрам-рений (ТВР)

Положительный электрод: сплавы ВР5 (95% W, 5% Rh)/ВАР5 (BP5 с кремнещелочной и алюминиевой присадкой)/ВР10 (90% W, 10% Rh).Отрицательный электрод: сплавы ВР20 (80% W, 20% Rh).

Изоляция: керамика из химически чистых окислов металлов.

Отмечается механическая прочность, термостойкость, малая чувствительность к загрязнениям, легкость изготовления.

Измерение температур от 1800°С до 3000°С, нижний предел – 1300°С. Измерения проводятся в среде инертного газа, сухого водорода или вакуума. В окислительных средах только для измерения в быстротекущих процессах.

Недостатки: плохая воспроизводимость термо-ЭДС, ее нестабильность при облучении, непостоянная чувствительность в температурном диапазоне.

Термопара вольфрам-молибден (ВМ)

Положительный электрод: вольфрам (технически чистый).Отрицательный электрод: молибден (технически чистый).

Изоляция: глиноземистая керамика, защита кварцевыми наконечниками.

Инертная, водородная или вакуумная среда. Возможно проведение кратковременных измерений в окислительных средах в присутствии изоляции. Диапазон измеряемых температур составляет 1400-1800°С, предельная рабочая температура порядка 2400°С.

Недостатки: плохая воспроизводимость и чувствительность термо-ЭДС, инверсия полярности, охрупчивание при высоких температурах.

Термопары платинородий-платина (ТПП)

Положительный электрод: платинородий (Pt c 10% или 13% Rh).Отрицательный электрод: платина.

Изоляция: кварц, фарфор (обычный и огнеупорный). До 1400°С – керамика с повышенным содержанием Al2O3, свыше 1400°С – керамику из химически чистого Al2O3.

Предельная рабочая температура 1400°С длительно, 1600°С кратковременно. Измерение низких температур обычно не производят.

Рабочая среда: окислительная и инертная, восстановительная в присутствии защиты.

Недостатки: высокая стоимость, нестабильность при облучении, высокая чувствительность к загрязнениям (особенно платиновый электрод), рост зерен металла при высоких температурах.

Термопары платинородий-платинородий (ТПР)

Положительный электрод: сплав Pt c 30% Rh.Отрицательный электрод: сплав Pt c 6% Rh.

Среда: окислительная, нейтральная и вакуум. Использование в восстановительных и содержащих пары металлов или неметаллов средах в присутствии защиты.

Схема подключения термопары

Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля?

Стандарты на цвета проводников термопар

Цветная изоляция проводников помогает отличить термоэлектроды друг от друга для правильного подключения к клеммам. Стандарты отличаются по странам, нет конкретных цветовых обозначений для проводников.

ВАЖНО: Необходимо узнать используемый стандарт на предприятии для предотвращения ошибок.

Точность измерения

Точность зависит от вида термопары, диапазона измеряемых температур, чистоты материала, электрических шумов, коррозии, свойств спая и процесса изготовления.

Термопарам присуждается класс допуска (стандартный или специальный), устанавливающий доверительный интервал измерений.

ВАЖНО: Характеристики на момент изготовления меняются в период эксплуатации.

Быстродействие измерения

Быстродействие обуславливается способностью первичного преобразователя быстро реагировать на скачки температуры и следующим за ними потоком входных сигналов измерительного прибора.

Факторы, увеличивающие быстродействие:

Проверка работоспособности термопары

Для проверки работоспособности подключают специальный измерительный прибор (тестер, гальванометр или потенциометр) или измеряют напряжение на выходе милливольтметром. При наличии колебаний стрелки или цифрового индикатора термопара является исправной, в противном случае устройство подлежит замене.

Причины выхода из строя термопары:

Преимущества и недостатки использования термопар

Достоинствами использования данного устройства можно назвать:

К недостаткам следует отнести:

Хромель сплав. Свойства, производство, применение и цена хромеля

Что появилось первым, курица, или яйцо? Знаменитая загадка философского толка остается без ответа. Проще с вопросом, что было первым, — хромель или компенсационные провода. Ответ однозначен.

Это хромель – сплав никеля с хромом. Провода из него отличаются электродвижущей силой, близкой к нолю. Именно поэтому хромель уживается с термопарами измерительных приборов.

Взаимодействуя с их проводами, сплав не дает погрешности. Поставь вместо проводов из хромеля привычные медные, и приборы начнут врать. Получается без хромеля термопары не имели смысла.

Физические и химические свойства хромеля

Сплав хромель в измерительной технике развивает такую же электродвижущую силу, как и провода термопар. Именно поэтому детали из дуэта никеля с хромом называются компенсационными.

Они рассчитаны на работу при температурах от 0-ля до 1000-чи градусов Цельсия. Однако, природное сопротивление хромеля жару в разы больше. Материал начинает плавиться лишь при 1420-ти градусах.

Пластическая деформация возможна при 1200-от по шкале Цельсия. Отжиг деталей осуществляют при 850-ти градусах. Последняя операция призвана равномерно распределить в сплаве примеси, которые, обычно, сосредотачиваются по краям зерен металла. Там скапливается, к примеру, углерод, затрудняющий работу с хромелем.

Кстати, кроме вредных примесей, в состав хромеля официально входят кремний, марганец, медь и кобальт. Последнего, согласно стандарту 1973-го года может быть от 0,6 до 1,2 процента. Основным компонентом является никель.

Его в сплаве 89-91 процент. На хром приходится около 10 процентов. Состав чуть варьируется в зависимости от марки хромеля. В СССР признавали 4 разновидности.

Сейчас марки лишь две. Это НХМ-9 и НХМ-9,5. В них не нормируется количество кобальта, что удобно промышленникам. Планка в 0,6-1,2 процента была установлена для почти отживших марок НХ-9 и НХ-9,5.

Какой бы ни была марка сплава, пластичность, — вот чем отличается хромель. Проволока из него легко гнется благодаря никелю. Он же делает материал жаростойким и устойчивым к коррозии.

Устойчив сплав и к току. У материала довольно высокое удельное сопротивление. Хромель отличается показателем в 0,66 мкОм*м. Низким считается сопротивление до 0,3 мкОм*м.

Коэффициент линейного расширения хромеля равен 12,8*10-6С. Показатель указывает на изменение сплава в объеме при нагреве. Коэффициент ниже среднего, приближен к 13-ти. У цинка, к примеру, показатель равен 32-ум.

Контактируя с другими металлами провод «Хромель» вырабатывает в месте стыковки электричество. Для этого достаточно нагреть контакт. Электродвижущая сила, изначально близкая к нолю, начинает прямолинейно изменяться.

Так, если взять температурный интервал от 20-ти до 1 000-чи градусов и пару хромель-платина, ЭДС составит 33 милливолны. Но, чаще в термопарах используют связку хромель-копель. Последний сплав является смесью меди, никеля и марганца.

Применение хромеля

Хромель применение нашел еще и благодаря стойкости в агрессивных средах. На сплав не способно повлиять большинство химических реагентов. Поэтому, приборы с термопарами хромель-алюмель, хромель-капель, и не только, безбоязненно устанавливают в любых помещениях, цехах.

Единственное ограничение – применение хромеля в сернистой среде. В вакууме термопары с героем статьи использовать можно, но не на постоянной основе.

На всякий случай уточним, что является термопарой. Она состоит из двух электродов. Один из них положительный, другой – отрицательный. Они соединены между собой.

С капелью же термопара пригодна при температурах от – 200 до 800-от по шкале Цельсия. Цифры могут разниться в зависимости от диаметра электродов. Капель, кстати, является отрицательным. Хромель в паре – положительный электрод.

Итак, лента «Хромель» и проволока расходуются на компенсационные провода, нагревательные приборы и реостаты. Последние, регулируют силу тока. Температурная стойкость хромеля дает возможность контролировать жар в печах обжига керамики и емкостях с кипящими металлургическими сплавами.

Производство хромеля

Изготовление хромеля мало отличается от производства прочих сплавов. Основой для работы становится шихта – смесь исходных компонентов. Иногда, как при выплавке чугуна, в нее добавляют топливные брикеты. Но, в случае с хромелем в шихту входят лишь металлы, то есть, никель, хром и немного легирующих элементов, улучшающих свойства сплава.

Шихту переплавляют с учетом температур размягчения ее составляющих. В смеси для хромеля самый тугоплавкий никель. Соответственно, сплав «готовят» примерно при 1 450-ти градусах. Далее, из расплава формируют заготовки, к примеру, проволоку. Закалки она не требует, готова к продаже сразу после охлаждения.

Если на изделиях из хромеля есть неровности, их протравливают. Как помните, разрушить сплав никеля с хромом может соляная кислота. Ей и обрабатывают поверхность. Реагент растворяет выступы и прочие несовершенства. Главное, не переусердствовать.

Не переусердствовать стараются и с ценой хромеля. Никель, преобладающий в сплаве, — не самый бюджетный металл. При этом, у хромеля есть конкуренты, к примеру, константан. Это дуэт железа с медью.

Дабы хромель продолжал пользоваться спросом, продавцы стараются держать цену на него на нижней границе, закладывая минимальную прибыль. Ознакомимся с конкретными цифрами.

Цена хромеля

Хромель купить можно не только в проволоке, но и слитках. Беря, к примеру, сплав марки НХ-9, отдашь около 700-от рублей за кило. Такой ценник выставил «МетПромКомплекс». Остальные предприятия России солидарны с ним. Стоимость на хромель в слитках у разных поставщиков рознится на +,-40 рублей.

Килограмм проволоки из хромеля стоит уже в районе полутора тысяч рублей. Ценник может разниться в зависимости от диаметра сечения. Так тонна проволоки шириной 3,2 миллиметра стоит примерно 1 700 000 рублей.

Роль, так же, играют марка сплава, его чистота. Ценник 1 700 000, к примеру, указан за марку НХ-9. Если брать тонну проволоки НХ-9,5, придется отдать уже 2 000 000 рублей.

Если брать хромель в рознице, намотанным на катушки, за кило попросят, в среднем, 2 500 рублей. За эту сумму предлагают проволоку диаметром в половину миллиметра. На катушку входит около 45-ти метров.

При оптовых закупках поставщики делают скидки. Их точный размер зависит от успешности переговоров. Порой, удается выгадать до 25 процентов стоимости товара. Многие предприятия работают по онлайн-заказам.

Они предполагают заполнение на сайте фирмы формы. Здесь не поторгуешься. Но, нюансы можно обговорить, когда, после заполнения формы, позвонит сотрудник предприятия.

Хромель химический состав, свойства, термопары | Строитель промышленник

Чтобы провести измерения температуры в промышленности используются говоря иначе термопары. Они состоят из 2-х разнородных железных проводников. Смысл работы состоит в эффекте Зеебека: при погружении одного конца элемента в среду, на другом конце образуется температурная разница вследствие самых разных термических параметров металлов проводников.

Состав хромеля

Сплав хромель, как и каждая техническая продукция, имеет требования для производства и составу. Частично они регламентированы ГОСТ 1790-2016, где предъявляют требования к проволоке для изготовления термоэлектродов. Хромель имеет следующий состав (в %):

В состав сплава хромель также входят примеси: мышьяк, железо, углерод, свинец и некоторые прочие. Сумма примесей достигает 1,5%.

Алюмель, который часто применяется в паре с хромелем, имеет состав:

Вариант изготовления

Хромель и алюмель – одни из очень трудоёмких в изготовлении. Сложность тех. процесса состоит в надобности постоянного контроля пропорций элементов во время плавления, так как важные свойства конечного продукта обусловливаются по большей части соотношением материалов. Составы делают в индукционных печах разной частотности.

Порядок плавления следующий. Немалую часть хрома загружают в жидкую ванную, оставляя несколько килограмм для корректировки. После вводят никель и в то же время флюс. Плавление проводится в интенсивном режиме. Раскисление металла выполняется прибавлением марганца и магния. После проходит обозначение термоэлектродвижущей силы и корректировка содержания хрома.

Подобным методом производятся прочие никелевые сплавы. Различия заключаются в очередности загрузки материалов и окислителях. К примеру, производство сплава алюмель выполняется так. Загружаются никель и флюс, уже после чего другие элементы. В качестве окислителя применяется магний. Аналогичным образом получают алюмелевые сплавы, хромель и копель.

Грамотный выбор эпилятора

Свойства хромеля

Большое распространение в изготовлении сплав получил благодаря собственным полезным характеристикам: жаростойкости и способности к термоэлектродвижущей силе. Температура работы хромеля может достигать 1100 °С, температура плавления — 1500 °С. Небольшая инерционность позволяет мерить даже несущественную разница критериев.

Соединение выделяют большая гибкость, ковкость и устойчивость к коррозии. Прочностный предел изделий из хромеля может достигать 550 Мпа. Нужно отметить маленькую массу материала.

Этот проводник выделяется большой стойкостью к влиянию множества химических соединений, в том числе кислотных сред. Фактически только одна слабость хромеля – соединения на основе серы, а именно серная кислота.

Под влиянием химических соединений серы он утрачивает собственные характеристики, деформируется и рушиться.Необходимо выделить, что при физической деформации электродов искажаются показания измерений.

Алюмель обладает очень одинаковыми параметрами.

Аналогичным образом, главные свойства сплава хромеля:

Область использования

Очень большое использование состав получил в виде проволки. Её используют в качестве ТЕНОВ, резисторов, компенсационных проводов, реостатов.

Термопара хромель алюмель

Алюмель в такой паре считается негативным, а хромель позитивным элементом. Подобное комбинирование имеет термоэлектрические характеристики близкие к линейной. Это дает возможность демонстрировать высокую чувствительность и очень большую точность измерений.

Пара хромель алюмель относится к датчикам общего использования. Изделия в большинстве случаев имеют вид щупов. Применяются чтобы провести измерения критериев в инертных и окислительных средах. Выгодно отличаются от других пар во время работы в обстановке высокой радиоактивности.

Описание плеера Sony NWZ-B183F

Изделия из сплавов хромель-алюмель используют фактически в любой области от промышленности до лабораторий. Алюмель также используется как термоэлектродный кабель в конструкции приборов для измерений.

Термопара хромель-копель

Такой элемент применяется для бесконтактного метода измерения достаточно больших температур, т. е. без непосредственного контакта термоэлектрода с тепловым источником. Используются для постоянного мониторинга теплового режима на промышленности и в лабораторных исследованиях. Температура работы такой пары колеблется в зоне от 200 °С до 600 °С.

Это сравнительно обычная и надежная в применении термопара, которая показывает очень большую степень точности измерений. Выделяется высокой жаропрочностью, отличными термоэлектрическими качествами.

Может быть применена в самых разнообразных средах и областях деятельности.

Даже чувствительность к деформациям нельзя полностью назвать минусом, она ведь совсем не проявляется на точности и качестве измерений.

Термопары: устройство и принцип работы простым языком, типы

В автоматизации технологических процессов очень часто приходится снимать показатели о температурных изменениях, для их загрузки в системы управления, с целью дальнейшей обработки.

Для этого требуются высокоточные, малоинерционные датчики, способные выдерживать большие температурные нагрузки в определённом диапазоне измерений.

В качестве термоэлектрического преобразователя широко используются термопары – дифференциальные устройства, преобразующие тепловую энергию в электрическую.

Устройства также являются простым и удобным датчиком температуры для термоэлектрического термометра, предназначенного для осуществления точных измерений в пределах довольно широких температурных диапазонов.

В частности, управляющая автоматика газовых котлов и других отопительных систем срабатывает от электрического сигнала, поступающего от сенсора на базе термопары.

Конструкции датчика обеспечивают необходимую точность измерений в выбранном диапазоне температур.

Устройство и принцип действия

Термопара конструктивно состоит из двух проволок, каждая из которых изготовлена из разных сплавов. Концы этих проводников образуют контакт (горячий спай) выполненный путём скручивания, с помощью узкого сварочного шва либо сваркой встык.

Свободные концы термопары замыкаются с помощью компенсационных проводов на контакты измерительного прибора или соединяются с автоматическим устройством управления. В точках соединения образуется другой, так называемый, холодный спай.

Схематически устройство изображено на рисунке 1.

Рис. 1. Схема строения термопары

Красным цветом выделено зону горячего спая, синим – холодный спай.

Электроды состоят из разных металлов (металл А и металл В), которые на схеме окрашены в разные цвета. С целью защиты термоэлектродов от агрессивной горячей среды их помещают в герметичную капсулу, заполненную инертным газом или жидкостью. Иногда на электроды надевают керамические бусы, как показано на рис. 2).

Рис. 2. Термопара с керамическими бусами

Принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте. При замыкании цепи, например милливольтметром (см. рис. 3) в точках спаек возникает термо-ЭДС.

Но если контакты электродов находятся при одинаковой температуре, то эти ЭДС компенсируют друг друга и ток не возникает.

Однако, стоит нагреть место горячей спайки горелкой, то согласно эффекту Зеебека возникнет разница потенциалов, поддерживающая существование электрического тока в цепи.

Рис. 3. Измерение напряжения на проводах ТП

Примечательно, что напряжение на холодных концах электродов пропорционально зависит от температуры в области горячей спайки.

Другими словами, в определённом диапазоне температур мы наблюдаем линейную термоэлектрическую характеристику, отображающую зависимость напряжения от величины разности температур между точками горячей и холодной спайки.

Строго говоря, о линейности показателей можно говорить лишь в том случае, когда температура в области холодной спайки постоянна. Это следует учитывать при выполнении градуировок термопар. Если на холодных концах электродов температура будет изменяться, то погрешность измерения может оказаться довольно значительной.

В тех случаях, когда необходимо добиться высокой точности показателей, холодные спайки измерительных преобразователей помещают даже в специальные камеры, в которых температурная среда поддерживается на одном уровне специальными электронными устройствами, использующими данные термометра сопротивления (схема показана на рис. 4). При таком подходе можно добиться точности измерений с погрешностью до ± 0,01 °С. Правда, такая высокая точность нужна лишь в немногих технологических процессах. В ряде случаев требования не такие жёсткие и погрешность может быть на порядок ниже.

Рис. 4. Решение вопроса точности показаний термопар

На погрешность влияют не только перепады температуры в среде, окружающей холодную спайку. Точность показаний зависит от типа конструкции, схемы подключения проводников, и некоторых других параметров.

Типы термопар и их характеристики

Различные сплавы, используемые для изготовления термопар, обладают разными коэффициентами термо-ЭДС. В зависимости от того, из каких металлов изготовлены термоэлектроды, различают следующие основные типы термопар:

Хромель проволока ГОСТ 1790-77

Хромель – это металлический сплав состоящих из нескольких элементов: Хром (Cr) – содержание порядка 8.7 – 10 %, Никель (Ni) – содержание порядка 89 – 91 %, такие примеси как кремний (Si), кобальт(Co), марганец, медь (Cu).

Никель передает сплаву свою жаростойкость и сопротивление к коррозии, в особенности в агрессивной внешней среде. Плотность сплава (хромели) составляет 8710 кг/м³, температура плавления 1400 – 1500 °C, температурный коэффициент линейного расширения – 12,8·10−6 °C−1, удельное электрическое сопротивление – 0.66 мкОм*м.

Проволока из хромели обладает большой термоэлектродвижущей силой (вырабатывает электрический ток, в контактируемом с другим металлом месте).

Термопара Эффект Зеебека

К недостаткам хромели относится снижение термоЭДС при быстром охлаждении после отжига в температурном интервале до 600°C.

Если использовать проволоку в измерительных приборах с источником тепла выше 600°C – погрешность замера будет достаточно высокой до 10°C. Хромель проволока наиболее широко распространена по сравнению с лентой или кругом.

Хромель применяют при выпуске компенсационных проводов, реостатов, нагревательных приборов и термопар.

Хромель Т (НХ9,5) и К (НХ9)

Хромели НХ9,5 и НХ9 отличаются высокими механическими свойствами и жаростойкостью. Хромель НХ9,5 применяется в термопарах (положительный электрод), а хромель НХ9 – в качестве компенсационных проводов. При высоких температурах хромель по жаростойкости уступает нихрому.

Химический состав хромелей Т и К

Физические и механические свойства хромелей Т (НХ9,5) и К (НХ9)

Термопары. Виды и состав. Устройство и принцип действия

Преобразователь температуры в электрический ток называется термопарой. Такой термоэлемент используется в преобразовательных и измерительных устройствах, а также во многих системах автоматики. Если рассматривать термопары по международным стандартам, то это два проводника из разных материалов.

Устройство

На одном конце эти проводники соединены между собой для создания термоэлектрического эффекта, позволяющего измерять температуру.

Внешне такое устройство выглядит в виде двух тонких проволочек сваренных на одном конце между собой, образуя маленький шарик.

Многие китайские мультиметры имеют в комплекте такие термопреобразователи, что дает возможность измерять температуру разных нагретых элементов устройств. Эти два проводника обычно помещены в стекловолоконную прозрачную трубку.

С одной стороны находится аккуратный сварной шарик, а с другой специальные разъемы для подключения к измерительному прибору.

Промышленное оборудование имеет более сложную конструкцию, по сравнению с китайскими термопарами. Рабочий элемент термодатчика заключают в металлический корпус в виде зонда, внутри которого он изолирован керамическими изоляторами, способными выдержать высокую температуру и воздействие агрессивной среды. На производстве таким термодатчиком измеряют температуру в технологических процессах.

Термопары являются наиболее популярным старым термоэлементом, который применяется в различных приборах для измерения температуры. Он обладает высокой надежностью, низкой инертностью, универсален и имеет низкую стоимость.

Конструктивные особенности термодатчика не позволяют обеспечить высокую точность измерений, и погрешность может составлять до 2 градусов.

В бытовых условиях термопары используются в паяльниках, газовых духовках и других бытовых устройствах.

Принцип действия

Работа рассматриваемого термодатчика заключается в использовании эффекта ученого физика Зеебека, который обнаружил, что при спайке двух разнородных проводов в них образуется термо ЭДС, величина которого возрастает с увеличением нагрева места спайки. Позже это явление назвали термоэлектрическим эффектом Зеебека.

Напряжение, вырабатываемое термопарой, зависит от степени нагревания и вида применяемых металлов. Величина напряжения небольшая, и находится в интервале 1-70 микровольт на один градус.

При подключении такого температурного датчика к измерительному устройству, возникает дополнительный термоэлектрический переход. Поэтому образуется два перехода в разных режимах температуры. Входящий электрический сигнал на измерительном приборе будет зависеть от разности температур двух переходов.

Для измерения абсолютной температуры используют способ, называемый компенсацией холодного спая. Суть этого способа заключается в помещении второго перехода, не находящегося в зоне измерения, в среду образцовой температуры. Раньше для этого применяли обычный способ – размещали второй переход в тающий лед.

Сегодня для этого используют вспомогательный температурный датчик, находящийся рядом со вторым переходом. По данным дополнительного термодатчика измерительное устройство корректирует итоги измерения.

Это упрощает схему измерения, так как измерительный элемент и термопару совместно с дополнительным компенсатором можно соединить в одно устройство.

Разновидности

Температурные датчики на основе термопары разделяются по типу применяемых металлов.

Источник