Особливості легування

Вольфрам-ренієвим термопарам доступне вимірювання найвищих температур. Вони з’явилися в СРСР з 1956 р. Домішка 5% ренію до позитивного ВР-електрода підвищує його пластичність і температуру рекристалізації. Для отримання максимально можливої термо-ЕДС частка ренію в негативному термоелектроді повинна максимально відрізнятися від вмісту в позитивному. Але за 32% ренію і більше в сплаві W-Re вище 1100 °C утворюються інтерметалідні фази і падає точність показань датчиків. Такий сплав буде неоднорідним — при значному нагріванні реній випаровуватиметься, що також збільшує похибку. Тому в США використовують 25−26% сплав ренію, а в СРСР — 20% сплав. Проте точність термопари ВР5/20 при t° 900−2100°С лінійно зменшується. З метою підвищення стабільності ВР-термопари легують кремнелужними присадками (0,1−0,5% KCl, 0,1−0,5% АІ;, О3, 0,1−0,5% SiO2). Це зменшує похибку при вимірюванні високих температур майже в 3 рази.

Особливості градуювання

Градуювальну таблицю термопар ВР5/20 розроблено 1968 р. Найповніше досліджував зростання похибки внаслідок неоднорідності ВР-електродів і шунтування ізоляції за високих температур д.т.н. професор Гордов (ВНДІМ). ТУ виробництва ВР-термопар було прийнято в 1973 р. і внесено в ГОСТ 6616–74. До ГОСТ 3044–74 1977 р. було внесено і стандартизовану НСХ (номінальну статичну характеристику), розроблену на базі шкали температур МПТШ-68.

Градуювання термопари ВР5/20 проводили в декількох організаціях: у Єкатеринбурзі в Уральському інституті метрології, у Львові в КБ «Термоприлад» і в Подольську в НВО «ЛУЧ». Визначали НСХ термопари у вакуумній печі плавленням дротиків зі срібла, міді, нікелю, платини, родію, іридію, танталу, навитих на робочий спай термопари. До точки плавлення платини середньоквадратичну похибку градуювання оцінювали в точці родію. Показання ВР-термопари порівнювали з показаннями термопари ПР30/6 (до 1800°С) і оптичного пірометра. З’ясувалося, що градуювання 80% ВР-термопар мало розкид значень до 1%, Мінімальна похибка для термопари ВР5/20 класу 2 була встановлена на рівні похибки термопари типу В (ПР30/6) 0,5%. У ВР-термопари третього класу похибка понад 0,5%.

Коливання процентного складу

За ТУ на термоелектродний дріт, допустиме коливання частки ренію в сплаві до 0,5%, а частки домішок до 0,1%. Як наслідок, у різних партіях дроту є розкид термо-ЕДС. В одній бухті дроту допустимий розкид термо-ЕДС до 50 мкВ за 1500 °C.
ГОСТ 3044−77 стандартизує три близькі градуювання для термопари ВР5/20: А-1, А-2 і А-3. Градуювання А-2 і А-3 розташовані відповідно вище і нижче основного градуювання А-1 з робочим діапазоном від 1000 до 2500 °C і йдуть тільки до 1800 °C.

Виробництво

У 80-х роках ХХ століття термоелектродний дріт ВР5 (ВАР5) і ВР20 виробляли близько 150 кг на рік. Дріт йшов на потреби науково-дослідних інститутів і авіабудівних КБ, використовувався в технології виготовлення композитних матеріалів. Основним споживачем була металургія. Під час вимірювання температури розплавленого металу ВР-термопари успішно замінили дорогі платинородієві, як у Радянському Союзі, так і в країнах РЕВ. Розпад соціалістичного табору на початку 90-х років призвів до кризи промислового виробництва і спаду споживання термоелектродного дроту на 60%. Нині відновлення виробництва потребує все більше надійних високотемпературних датчиків, таких як ВР-термопари.

Сьогодні щорічно виробляють близько 90 кг термоелектродного дроту ВР5 і ВР20 0,35−0,5 мм діаметром і сумарною довжиною до 20 км. Сплав отримують методом порошкової металургії. Суміш порошку вольфраму і солі амонію перренату (NH4ReO4) пресують у штабики, потім сплавляють і розгортають у дріт. Через «плаваючий» вміст ренію в сплавах ВР5 і ВР20 поки не вдалося кардинально оптимізувати термоелектричні характеристики термопари. Однак останні успіхи мікрометалургії, поява легуючих нано-добавок і вдосконалення аналізу металів почало вже покращувати ситуацію.

Використання

Ці термопари використовують тільки у вакуумі або інертному середовищі. Для розширення сфери їхнього застосування було розроблено спеціальний герметичний чохол, заповнений інертним газом, що захищає термопари у вуглецевому середовищі (наприклад, у вакуумній печі з графітовими нагрівачами) і в окислювальних середовищах. Так герметичний термоперетворювач у молібденовому чохлі призначений для контролю температури у вакуумній печі спікання паливних таблеток, його робочий ресурс до 1000 год за 1750 °C в агресивному середовищі. Розроблено й інші герметичні ВР-термоперетворювачі в чохлах із монокристала алюмінію (лейкосапфіра) з ресурсом роботи 2000−3000 годин за 1600 °C в окислювальних середовищах. Вони також застосовуються в термозондах для контролю температури розплавлених металів, солей або скла.

Подібні перетворювачі використовують в особливо агресивних середовищах, при цьому ресурс роботи залежить тільки від стійкості захисного чохла. При температурах 1000 — 1700 °C вони замінюють платинородієві термопари, якщо допустима похибка — не менше 0,5%.

Атестація термоелектродного дроту

Проводиться у звичайній високотемпературній печі. Термопари з відрізків ВР-дроту, узятих з початку і з кінця бухт, поміщають у кожух з лейкосапфіра і герметизують там. Калібрування ведеться в діапазоні 600−1700°С за еталонною термопарою ПР30/6, поміщеною в цю ж піч. Таким методом, простішим і дешевшим, ніж калібрування у вакуумній печі, реалізується до 90% заявок на атестацію термоелектродного дроту. Оскільки ВР-термопари є цілком надійними, а часто і єдино можливими, засобами вимірювання температури в діапазоні 1500−2500°С, їх внесено до стандартів СНД і затребувано наразі повсюдно.

Купити за оптимальною ціною

На складі Evek GmbH представлений широкий асортимент термопар. Наші представництва розташовані на Україні. Зробити покупку можна, не виходячи з офісу, через інтернет-сайт Компанії. Для придбання потрібно тільки оформити замовлення і натиснути кнопку «купити». За необхідності з будь-яких поточних питань Вас можуть проконсультувати наші менеджери. Вони нададуть усю необхідну інформацію щодо продукції, цінового діапазону, умов реалізації. Терміни виконання замовлень мінімальні. При оптових покупках надаються знижки.