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发表于：2006-06-24 15:26:00

楼主

通过本文对国产K分度号热电偶丝材（俗称K偶）的高温性能分析和S分度号热电偶丝材（俗称S偶）价格分析及预测趋势，推荐广大用户在合适的工况和温度段内，用德国产K偶部分替代S偶，以降低成本，提高经济效益。
1.国产K偶丝材的历史与现状
作为工业测温中最广泛使用的温度传感器之一,热电偶是目前工业测温中用量最大的产品，约占整个工业测温传感器总量的60%，它广泛应用在-40~1800℃温度范围内的各种液体、蒸汽和气体介质以及固体的温度测量中。
在各种热电偶中，廉金属热电偶中的K偶使用量最大，约占廉金属热电偶总量的70%以上，它被广泛应用在500~1300℃温度范围内的氧化性和惰性气氛中的温度测量，但这种热电偶在周围环境的氧含量较低并稳定在某个范围时，容易产生铬的选择性氧化（俗称绿蚀），这种现象在800~1100℃温度范围内表现得尤为严重；发生“绿蚀”的热电偶除热电偶丝材表面呈现绿色的氧化层外，严重的还会出现表面凹陷现象，直接的结果是导致热电偶出现负偏差和脆断，偏差程度有的到40℃、60℃，甚至达到100℃之多。
2.国产丝材与德国丝材化学成份对比
下表我们列出了国产丝材与德国丝材化学成份的对照表，从中我们可以发现彼此化学成份的异同。
K偶丝材化学成份对照表
正极（KP）国产丝材德国丝材负极（KN）国产丝材德国丝材
铬 Cr　　　　 10%　　 9.6%　　镍Ni　　 97%　　 94.4%
镍Ni　　　　 90%　　 89.30%　　硅Si　　 3%　　　　1.67%
铝 AL　　　　 0%　　 1.10%　　锰Mn　　 0　　　　 1.90%
及其他元素　　　　　　　　　　铝AL　　 0　　　　 1.27%
　　　　　　　　　　　　　　　　钴Co　　 0　　　　 0.65%　　　　　　　　　　　　　　　　　　
从表中可以发现,彼此的正极与负极主要成份基本相同,但在其他成份方面,德国丝材添加了不少的其他元素，从而确立了德国丝材所具有的抗高温氧化性能和长期稳定性。
3.贵金属S偶的价格及其趋势
近年来，贵金属丝材的价格呈现单边向上的趋势，每年的上升幅度超过20%，从2002年S偶丝材200元/克左右，到2005年底，其价格已上升到350元/克，升幅高达75%，对使用S偶作为测温传感器的企业，无疑加大了成本；尽管有些企业使用丝材外径为ф0.3甚至更细外径的产品，但其使用寿命又受到限制，而且严重违反国家关于S型热电偶检定规程中规定的丝材外径的尺寸要求（ф0.5~0.02），在温度不超过1374℃的情况下，确实不是理想的产品。
○我公司高温热电偶产品介绍
我公司根据上述的市场情况，适时推出采用德国K偶丝材生产的WRND系列装配式高温热电偶，采用德国高温铠装导线镍铬锶合金（AISI310最高耐温1150℃）的WRNKD1系列和采用Nicrobell合金（最高耐温1250℃）WRNKD2系列高温铠装热电偶系列产品。WRND系列装配式高温热电偶，选用Isabellchutte的K型I级热电偶丝材，丝材外径有ф2.5（适用于-40~1200℃范围）和ф3.2（适用于-40~1300℃范围）两种，以便于用户在合适的范围内尽可能地降低使用成本；绝缘管和保护管均采用高铝质的陶瓷保护管，最高耐温可达到1500℃；该系列产品主要适用于通常装配式S偶使用的场合。
WRNKD1系列铠装式高温热电偶系列产品，其不锈钢铠装层材料选用德国DIN17440标准中的1.4841材料（镍铬锶合金），该合金材料具有极好的抗腐蚀性能，可暴露在高达900℃的含有二氧化碳的空气中，可抵抗20℃的浓硝酸和420℃的硝酸盐溶液；在空气中经常使用的温度可达1150℃；在温度变化较频繁的情况下可达到1000℃左右；在550℃~850℃的温度区间中，不推荐反复使用该合金材料，这是因为该材料有σ-相沉淀硬化的结构趋向，在冷却至室温时容易碎裂；该系列产品主要适用于带有腐蚀气氛且最高温度不超过1150℃的工况，铠装导线外径为ф5或ф6。
WRNKD2系列铠装高温热电偶系列产品，是德国MiL公司应用新型合金Nicrobell制造的新产品，是目前世界上仅有的设计独特的铠装热电偶导线，它具有如下的性能和优点：
1、在Nicrosil化学特性的基础上加入镁元素，提高了合金的搞氧化能力，加入铌元素，提高了合金的耐高温强度，由此得到了新的合金Nicrobell。
2、在Nicrobell合金中，镁和硅形成了具有保护作用的氧化硅酸镁盐外表层，铌解决了合金在高温条件下强度不够的问题。
3、对用Nicrobell合金制造的热电偶材料（导线），比其他不锈钢材料制造的产品，具有更好的热膨胀系数的一致性，达到了0.05%，提高了10倍，且具有更长的使用寿命。
4、主要成份如下：
Cr　　 23.0-25.0%　　 Si　　1.4%　　　　 Mg　　0.15%
Nb　　0.5%　　　　　　Co 0.30%　　　　Mo 0.10%
Fe　　 0.3%　　　　　　C　　0.05%
铠装导线外径为ф5或ф6。
这三大系列的产品，我们分别应用于冶炼行业、热处理行业、发电厂、粉末冶金等，均取得了较理想的效果。
○技术可行性分析
1.K偶、S偶的测温范围比较
根据IEC（国际电工委员会）的标准，K型热电偶与S型热电偶的测温范围是：K偶：-40~1300℃
S偶：0~1600℃
采用德国丝材的廉金属K偶，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度可达到1374℃，长期使用在1000~1300℃（取决于丝材外径的大小），其热电势与温度的关系近似线性。
作为贵金属的S偶，其精度是所有热电偶中等级最高的，通常用作标准或测量1200℃以上的高温，但其价格昂贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用，综上比较，在0~1300℃温度范围内的工业测温，完全可以用K偶替代S偶。
2.K偶与S偶的精度比较
根据IEC和国家标准，K偶与S偶在其温度范围内的允差如下表所列：
分度号　　I级允差　　　　　　　　　　　　II级允差
K　　-40~375℃ ±1.5℃　　　　　　-40~333℃ ±2.5℃
　　 375~1000℃ ±0.004ItI　　　　 333~1200℃ ±0.0075ItI
S　　0~1000℃ ±1.0℃　　　　　　 0~600℃ ±1.5℃
1100~1600℃±[1+0.003.(t-1100)]℃ 600~1600℃±0.0025ItI
其中，t表示实际测量的温度，ItI为实际测量温度的绝对值。
从表中可以看出，在600~1300℃的温度范围内，I级的K偶、II级的K偶与II级的S偶的允差值如下表：
分度号　　600℃　　800℃　　900℃　　1000℃　　1200℃
K-I　　2.40℃　　3.20℃　　3.60℃　　4.00℃　　4.80℃
K-II　　4.50℃　　6.00℃　　6.75℃　　7.50℃　　9.00℃
S-II　　1.50℃　　2.00℃　　2.25℃　　2.50℃　　3.00℃
上表表明：采用I级精度的K偶，与II级精度的S偶相比较，其最大的误差≤1.8℃；采用II级精度的K偶，与II级精度的S偶相比较，其最大的误差≤6.0℃；这个允差对于一般的工业测温，是足以满足要求的。
3.德国丝材的高温性能及成份介绍
我公司使用的德国Isabellenhutle公司的K型热电偶丝材，选用精度均为IEC584 I级的产品。该公司是一家成立于19世纪的高技术企业，其主要产品为电阻合金、热电偶丝材、热电偶补偿导线丝材、SMT表面贴装特种电阻等合金产品，历史悠久，品质卓越，于1995年分获ISO9002、1998年获ISO9001质量认证，该公司的检测结论，获得德国标准局（GCA）的认可。
我公司于1996年即与其建立起业务关系，代理销售其生产的热电偶丝材及补偿导线丝材，分别用于高精度测量、核电站专用热电偶等产品，其卓越的品质获得了客户的信任。
我公司使用的高温铠装电偶导线，由德国MiL公司生产。该公司主要生产铠装热电偶导线、铠装热电阻导线及电发热铠装导线等产品，其产品分别供应给ABB、Heraues、Honywell等著名厂家，在欧洲有着较高的声誉。
我公司于2001年即与其建立起业务关系，并且是该公司在中国的总代理商。
下面所提供的是这两家公司K偶的检测报告（详见附件1、附件3和附件4）及由德国中小企业管理局颁发的原产地证明（附件2）。
综上所述，在相关的技术指标中，无论在适合的温度范围内（-40~1300℃）或是精度方面，采用德国进口的K偶丝材，均完全可以替代S偶进行一般的工业温度测量。
○经济可行性分析
众所周知，作为贵金属的S型热电偶，其价值体现在丝材的价

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