新技术新材料热电偶保护管涂层介绍

热电偶保护管喷涂涂层，其目的在与解决热电偶使用过程中的耐高温、耐腐蚀、耐磨、抗氧化等测温难题，延长热电偶及热电偶保护管使用寿命。昌晖仪表一直致力于高温耐磨热电偶的研发和生产，本文分享目前国内新技术新材料热电偶保护管涂层的技术情况，对热电偶厂家和用户解决热电偶测温难题有很好借鉴作用。
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1、W涂层
用石墨做衬里或发热体的熔炉，在1600℃以上的高温常用Mo管保护的热电偶测温。由于在高温下石墨的粉尘腐蚀使Mo保护管快速碳化，并结晶成孔状，继而钨铼热电偶也将发生晶粒长大，在热循环过程中失效。国外现将Mo管涂上一层W，可将套管碳化过程降至最低限度，极大地延长了热电偶使用寿命。在2000℃下现场测试表明，有W涂层的Mo套管热电偶可连续使用2个月，而没有W涂层的寿命只有几个小时。
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2、金属间化合物
虽然目前没有见到用金属间化合物做热电偶保护管的报道，但是我国在研究金属间化合物涂层技术取得了较好的效果。由金属间化合物Ni-Al、Fe-Al利用等离子喷涂的方法，在以高温合金为基体的热电偶套管上获得金属间化合物特殊涂层。该金属间化合物涂层可明显提高热电偶测温时的耐热温度，具有高的抗氧化性和耐腐蚀性。
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金属间化合物涂层的热电偶保护管具有以下全新的性能：
①优异的抗腐蚀、抗氧化性能，特别是抗H2S腐蚀能力极强。
②涂层具有金属间化合物高温高硬度，因此耐磨性能优异。
③优异的耐热性能，Ni-Al金属间化合物使用温度可达1250摄氏度。
④成本低廉。
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在齐鲁石化裂解炉中有体积分数高达98%H2S气体、温度1300℃、强腐蚀的工况。国外进口的热电偶使用3个月，国内采用GH3039套管的热电偶寿命为7天。铂金套管寿命为1.5年，但每支套管价格为12万元，企业难以承受。采用昌晖仪表制造有限公司金属间化合物涂层的热电偶保护管，使用寿命达5个月，越过了国外同类产品性能。采用金属间化合物涂层技术制作的热电偶保护管。还应用在沸腾炉、循环流化床、水泥窑等高温耐磨环境，均获得了满意效果。

3、非晶态复合氧化物涂层
非晶态复合氧化物涂层是最近国内针对恶劣高温腐蚀环境研制的保护管涂层，适用于工作温度1000摄氏度以下的二氧化硫、一氧化碳等腐蚀性气体，以及氯化钠、硫酸钠等熔盐，强酸、强碱、液态金属等环境中测温。

涂层经烧结而成，与不锈钢类保护管结合力强。涂层的绝缘；耐冲击与抗冷热疲劳性能良好。涂层高温防腐蚀性能优越，在1000℃高温氧化500h和700℃熔融NaCl 600h热腐蚀测试后，涂层完好，基体未发现腐蚀痕迹，而传统的渗铝涂层寿命为20h。

4、梯度功能材料涂层
为了开发能在高温环境下使用具有缓和热应力功能的超耐热型材料，1984年提出了梯度功能材料(Functionally Gadient Materials，简称FGM)的概念。由于具有均匀和复层材料所不具备的许多优点，FGM的研究取得了进展。

涂层技术应用于热电偶保护管、涂层和基体间，就必然存在一个热应力不相适应的问题。这样FGM技术应用在热电偶保护管的涂层技术上非常适用。开发出高温时缓和热应力的材料，不仅可以提高保护管涂层的使用寿命，而且可以与金属间化合物有效组合，形成效果更佳的保护管复合涂层。

我国已采用金属间化合物加精细陶瓷FGM组成的复合涂层，用该涂层制备的热电偶保护管用于玻璃行业测温，使用效果更理想。这种FGM涂层的热电偶保护管，除了高温、耐蚀之外，更突出的时期耐磨性和不粘性。

5、纳米陶瓷涂层
纳米材料界面量大，界面源自排列混乱，原子在外力作用产生变形时，很容易迁移、扩算，表现出甚佳的塑性、韧性、延展性和比粗晶高1016-1019倍的扩散系数。这些高强度、高塑形的纳米材料对材料表面改性具有特殊意义。

小尺寸效应使纳米材料的热容和散射率比同类其他材料大，其熔点和烧结温度显著下降，使得在常温条件下加工陶瓷和合金成为可能。过去在热电偶保护管表面涂覆一层耐热陶瓷时，一般用等离子喷涂方法，在等离子体2×104K的高温才能使陶瓷粉末充分熔化。而采用纳米技术采用高速火焰喷涂方法就可获得陶瓷涂层。

同传统喷涂涂层相比，纳米结构涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面显著改善，且一种涂层可同时具有多种性能。

热电偶涂层质量直接影响热电偶使用寿命。对喷涂陶瓷涂层的质量检验可参照JB/T 7703-1995《热喷涂陶瓷层技术条件》以及ISO 17834-2003《热喷涂抗高温腐蚀和氧化保护涂层》执行。