调质处理对标准铂铑热电偶

　　本人在多年的高温贵金属热电偶检定工作中,积累了大量的数据资料,从中发现有些新制的标准热电偶,尤其是标准铂铑30-铂铑6热电偶,在检定周期内仅用了几次,示值就超差了,其热电性能改变了许多。表1和表2列出一些有代表性的数据。标准铂铑10-铂热电偶因为有一个电极是纯铂,热电性能相对稳定,但其新制的或使用中的也同样发生变化。究其原因,存在以下几个方面的问题。

　　1　杂质对标准热电偶的污染

　　(1)新制的标准热电偶,在裸丝进行冷加工(冷轧、冷拉)时,由于轧辊和拉丝模具的磨损,造成了一些金属粉末残留在偶丝表面上,污染热电极。另外在上述加工时,使用的润滑油和冷却剂,由于冷加工产生的温升,使这些油脂还会分解产生碳、硫、铁等,进一步污染了热电极。也就是说标准热电偶与周围环境的材料或其中的杂质产生化学变化,可能改变热电偶合金的成分,影响标准热电偶的热电稳定性。

　　(2)经受高温的标准热电偶,由于高温蒸气(铀、碳)穿过绝缘管的缝隙而与偶丝接触,这些接触部分要发生严重的分度蜕变。

　　(3)被检定的贵金属热电偶,由于使用在不同的环境,热电极表面可能被各种杂质污染,若清洗不充分,当用高一等级的标准热电偶对其进行检定时,就会不同程度受到污染。影响高一等级标准热电偶的热电稳定性。

　　消除杂质对标准热电偶污染造成的影响,一般采取清洗的方法。

　　无论是新制的还是使用中被检定的贵金属热电偶,在检定之前,均要进行严格的清洗。清洗的方法如下:

　　(a)酸洗热电偶:酸洗热电偶是利用硝酸(硫酸)的氧化能力,除去新制的、使用中热电极表面的有机物和金属杂质。

　　(b)硼砂清洗热电偶:使用中的热电偶用硼砂清洗,是除去残留在热电极表面上难溶于酸的金属杂质及氧化物。彻底清除热电极表面沾污的杂质,既消除了杂质对被检热电偶热电性能的影响,同时也防止检定中对高一等级标准热电偶的污染和腐蚀。

　　此外,保护标准热电偶的双孔绝缘管的物理、化学稳定性要好,在使用过程中不产生对热电偶有害的气体;气密性(即气孔率小)要好,防止外部介质渗透到保护管内而使热电极损坏和变质。双孔绝缘管在使用前要用“王水”清洗,高温烘烤并标好正、负极的穿孔极性。如果绝缘管清洗不彻底,对于标准铂铑10-铂热电偶,极易污染铂极,使铂极纯度下降,热电动势值降低。如:标准铂铑10-铂热电偶穿上不洁净的双孔绝缘管,经退火后检定,在1 084·62℃温度点热电动势就不同程度上降低(2·9~5·9μV)。见表1所列数据。

　　2　热电极化学成分发生偏析对标准铂铑热电偶热电稳定性的影响

　　按规程要求,新制的标准铂铑热电偶,所考核的热电稳定性,只是短期稳定性,没有充分消除热电偶的内应力。所以,在检定周期内,尽管不经常使用,送检时,有一些标准铂铑热电偶,仍然会出现超差。特别是标准铂铑30-铂铑6热电偶,因为两根热电极都是铂铑合金二元系元素,而在600℃~800℃、1 150℃~1 350℃之间铑升华,蒸发的铑会使热电极直径变细,热电极之间不仅相互污染,还会使固溶体中铑的含量发生偏析,造成单极热电动势发生变化,进而改变了它的热电特性,影响了热电偶的稳定性,甚至超差。另外还发现,有些超周期不经常使用的标准热电偶,热电动势也发生变化,产生误差,这是时效误差。这些都与偶丝的材料没有进行长期稳定性的考核有关。

　　下面是对新制的标准铂铑10-铂热电偶均匀性(温度点1 084·62℃)考核的一组数据(表2)。两对热电极各8·04m,分别剪成2·01m一对,按规程要求,经轴向退火制成标准热电偶8支,再经过径向退火后进行检定。发现这8支标准热电偶相互之间不均匀性,能达到4μV,相当于0·34℃,这就是热电极化学成分发生偏析造成的。