熱電偶套管的類型和選擇

熱電偶套管 用于保護諸如熱電偶、熱敏電阻和雙金屬溫度計等溫度傳感器，以防止過大的壓力、材料速度和腐蝕造成的損壞。它們還可延長傳感器的使用壽命，不用排空系統(tǒng)就可以更換傳感器，并且具有降低污染的可能性。為了確保完整性，為高壓應(yīng)用設(shè)計的熱電偶套管通常由棒料加工而成。用于低壓環(huán)境的較小的熱電偶套管可以由一端焊合的管構(gòu)成。

熱電偶套管根據(jù)閥桿的設(shè)計進行分類。直管熱電偶套管在整個插入長度上直徑相同，并提供防腐蝕和防侵蝕保護。階梯式熱電偶套管頂部直徑通常為3/4"，在尖端附近直徑減小到1/2"。減小的表面積使傳感裝置具有更平滑的速度和更快的溫度響應(yīng)。錐形熱電偶套管的直徑在插入長度的整個長度上逐漸減小。它們強度出色，對溫度變化的響應(yīng)快速。錐形熱電偶套管最常用于高速應(yīng)用。對天然氣管道中使用的直管和錐形熱電偶套管進行的案例研究發(fā)現(xiàn)，直管熱電偶套管在暴露于流動引起的振動時出現(xiàn)了過早失效的情況。

熱電偶套管可以通過幾種不同的連接方式連接到RTD、熱敏電阻或熱電偶頭。最常見的方式包括：

螺紋連接由可焊接或釬焊的材料制成，并提供額外的強度。在必須避免來自螺紋的污染物的工藝中，例如在食品和制藥工業(yè)中，通常采用焊入式連接。O形環(huán)連接使用O形環(huán)密封焊接在罐體上的套管內(nèi)部。ANSI B16.5法蘭式熱電偶套管的雙焊縫結(jié)構(gòu)從內(nèi)部和外部同時密封開口接頭，以防止腐蝕性物質(zhì)進入裂縫。

在使用多種類型的測量裝置的工藝中，選擇標準接管尺寸具有更大的靈活性。它使單個熱電偶套管可用于熱電偶、RTD、雙金屬溫度計或測試溫度計。這些標準接管尺寸適用于最常用的溫度傳感裝置，包括：

0.26"直徑接管：
?"桿式雙金屬溫度計
#20標準尺寸熱電偶，非鎧裝液體玻璃溫度計，其他最大直徑為0.25"的其他裝置"

0.385"直徑接管：
#14標準尺寸熱電偶，鎧裝液體玻璃溫度計，其他最大直徑為0.35"的裝置"

選擇正確的材料對于熱電偶套管的使用壽命至關(guān)重要。在指定材料時，應(yīng)考慮熱電偶套管將暴露于其中的化學(xué)類型、溫度和流速。在較高的濃度和溫度下，化學(xué)品的腐蝕作用會加劇。此外，懸浮在液體中的顆粒也會導(dǎo)致腐蝕。程序清單包括一些最常用的熱套管構(gòu)造材料：

碳鋼對腐蝕性物質(zhì)的耐受性低，僅限于低溫高壓應(yīng)用。最常用的熱電偶套管材料是不銹鋼。不銹鋼熱電偶套管具有很高的性價比、耐熱性和耐腐蝕性。鉻/鉬鋼是一種用于加壓容器的高強度不銹鋼。添加鉬可提高耐腐蝕性。Haynes合金由鈷、鎳、鉻和鎢組成。它最常用于硫化、滲碳和含氯環(huán)境。

插入長度是從熱電偶套管的連接點到尖端的距離。為了實現(xiàn)盡可能高的精度，插入長度應(yīng)足夠長，以允許測量裝置的整個溫度敏感部分延伸到被測介質(zhì)中。當(dāng)使用溫度傳感器測量液體溫度時，應(yīng)將該裝置延伸到溶液中，溫度敏感部分的長度至少應(yīng)加長一英寸。對于氣體或空氣，應(yīng)將其浸入溫度敏感段的長度再加上3英寸。熱電偶或熱敏電阻的溫度敏感部分很短；因此，可以使用具有較短插入長度的熱電偶套管。雙金屬溫度計、RTD和液體玻璃溫度計的溫度敏感部分介于1和2"之間，并且必須至少浸入液體中2?"，才能獲得可接受的精度。

所有溫度傳感裝置都容易因暴露于流動、熱量和壓力而劣化。隨著時間的推移，惡劣的處理環(huán)境會影響性能以及傳感器的結(jié)構(gòu)完整性。例如，用于制造熱電偶探頭的金屬易受腐蝕性環(huán)境的影響。此外，熱電偶絲的直徑平均為0.10至0.20"，并且在長時間暴露于熱量的情況下會發(fā)生冶金變化。熱電偶套管可保護測量傳感器不受過程環(huán)境的破壞性影響，從而防止測量漂移。應(yīng)使用溫度控制器等記錄裝置記錄關(guān)鍵過程的所有溫度數(shù)據(jù)。此外，應(yīng)定期校準這些過程中使用的任何溫度傳感器，以驗證其準確性。干體式探頭校準器為熱敏電阻、熱電偶和RTD探頭提供NIST可追蹤式校準。非接觸式設(shè)備，如熱像儀和高溫計、紅外黑體校準器，具有1％的精度，但重復(fù)性很高。雖然校準可在內(nèi)部進行，但經(jīng)過認證的AS17025校準實驗室將確保所使用的方法的NIST可追溯性。