Wprowadzenie do drutu platynowo-rodowego

Drut platynowo-rodowy jest zazwyczaj opisywany przez swoje właściwości, a opis jest dokładny w taki sposób, w jaki dokładne jest zdjęcie mostu: pokazuje obiekt i nic nie mówi o jego przeznaczeniu. Drut ma jedno dominujące zastosowanie, a to zastosowanie narzuca wymóg, którego żadna lista właściwości nie jest w stanie wyrazić.

Wymaganiem jest napięcie. Drut platynowo-rodowy jest jedną z gałęzi termopary, a termopara wytwarza siłę elektromotoryczną, która zależy od różnicy temperatur między jej dwoma złączami i od różnicy między dwoma stopami. Żadna z gałęzi sama w sobie nie wytwarza tego napięcia. Cewka certyfikowana jako platyna z 13% rodu jest materiałem o określonym składzie, a staje się czujnikiem temperatury dopiero wtedy, gdy zostanie połączona z drutem pasującego typu.

Wszystko, co następuje, wynika z tego faktu: gatunki są ustalane przez typ i nie można ich dowolnie wybierać, ważną właściwością jest stabilność napięcia, a nie przewodność, cena jest zdominowana przez rod, a awarie w eksploatacji to zmiany napięcia, a nie zerwania.

Gatunki są ustalane przez typ

Istnieją trzy typy termopar z metali szlachetnych w zwykłym użyciu przemysłowym, a każdy z nich nazywa obie gałęzie. Drut jest kupowany jako dopasowana gałąź nazwanego typu, a nie jako stop wybrany z katalogu.

Dwie cechy tej tabeli niosą ze sobą większość konsekwencji zakupowych. Pierwsza to, że tolerancja jest określona w podanym zakresie, a zakres kończy się przed temperaturami, z których te termopary są znane. Para typu R lub S używana w temperaturze 1600 °C znajduje się poza zakresem, dla którego norma definiuje swój błąd, co nie oznacza, że nie może być używana. Oznacza to, że twierdzenie o dokładności nie ma już zastosowania.

Druga to, że typ B ma elektrodę dodatnią z 30% rodu i elektrodę ujemną z 6%. Jest to jedyny z trzech, w którym obie elektrody zawierają rod, i jest to również ten, który ma prawie zerową wydajność w pobliżu temperatury pokojowej, dlatego obwód typu B jest używany bez kompensacji zimnego złącza. Napięcie na zimnym końcu jest na tyle małe, że można je zignorować w zwykłym zakresie otoczenia.

Przewodność jest niewłaściwą właściwością

Zwykły opis wymienia doskonałą przewodność elektryczną jako zaletę. Dla tego materiału twierdzenie to jest bliskie przeciwieństwu prawdy. Platyna i jej stopy rodu są słabymi przewodnikami w porównaniu z miedzią, a termopara działa dzięki różnicy mocy termoelektrycznej między dwoma stopami, a nie dlatego, że którykolwiek z nich dobrze przewodzi.

Właściwością, za którą faktycznie się płaci, jest powtarzalność napięcia w funkcji temperatury, a składa się ona z trzech części. Pierwsza to skład stopu, który jest ustalany przez typ. Druga to jednorodność drutu na jego długości, ponieważ termopara raportuje całkę temperatury wzdłuż drutu wszędzie tam, gdzie istnieje gradient składu lub naprężenia. Trzecia to funkcja odniesienia opublikowana dla danego typu, która przelicza zmierzone napięcie na temperaturę i jest definiowana przez normę, a nie przez dostawcę.

Jednorodność jest częścią, którą kupujący niedoceniają. Drut spełniający wymagania dotyczące składu i tolerancji może nadal pokazywać błędne odczyty po jego zgięciu, ściśnięciu lub zanieczyszczeniu na części jego przebiegu, ponieważ uszkodzony odcinek generuje własne napięcie. Żadna kalibracja pary nie usuwa tego błędu, ponieważ kalibracja dotyczy pary w stanie, w jakim została przetestowana.

Co może obiecać jeden drut, a co wymaga pary

Klasy tolerancji to miejsce, gdzie staje się to komercyjne. Zarówno amerykańskie, jak i międzynarodowe normy definiują granice błędu dla termopary, a te granice są zapisane w odniesieniu do pary. Dostawca może certyfikować pojedynczą szpulę pod względem składu i średnicy, ale nie może certyfikować jej dokładności jako czujnika bez pasującej gałęzi.

Podane liczby na certyfikacie są warte nazwania, ponieważ rozrzut między klasami jest duży w porównaniu z zaangażowanymi temperaturami. Dla typów R i S, standardowa granica błędu w zakresie od 0 do 1450 °C wynosi plus minus 1,5 °C, a specjalna granica wynosi plus minus 0,6 °C lub 0,1% odczytu, w zależności od tego, która wartość jest większa. Dla typu B granica w zakresie od 800 do 1700 °C jest wyrażona jako procent odczytu, 0,5% dla klasy standardowej, z dostępną klasą o węższych tolerancjach.

Kupujący, który zamawia specjalne limity i otrzymuje standardowe limity, otrzymał drut, który nadal mieści się w jego własnej specyfikacji i nie jest tym, co zakładał harmonogram kalibracji. Klasa tolerancji powinna znaleźć się w zamówieniu, wraz z normą i jej wydaniem, ponieważ oba systemy nie używają identycznych tabel.

Rod stanowi większość faktury

Rod jest jednym z najdroższych metali w użyciu komercyjnym i handluje na cieńszym rynku niż platyna. Ten pojedynczy fakt reorganizuje koszt każdego drutu w powyższej tabeli i reorganizuje go inaczej dla każdego gatunku.

Tabela jest arytmetyczna, a nie cennik, i służy do pokazania kształtu. Przy zawartości rodu 6% drut zachowuje się jak zakup platyny z dopłatą za rod. Przy 30% pozycja się odwraca, a drut zachowuje się jak zakup rodu z dodatkiem platyny. Pomiędzy tymi dwoma punktami to samo przesunięcie ceny rodu zmienia fakturę o czynnik, który zależy całkowicie od tego, jaki gatunek znajduje się w zamówieniu.

Wynikają z tego dwie konsekwencje handlowe. Pierwsza to, że wycena bez podstawy cenowej nie jest w ogóle wyceną dla tego materiału, ponieważ zawartość metalu może się zmienić między zapytaniem a dostawą o więcej niż koszt konwersji. Druga to, że odzysk złomu i ścinków jest częścią ekonomii, a nie czymś, o czym myśli się później, ponieważ metal w nieudanej partii to nadal metal.

Co kończy żywotność termopary w eksploatacji

Tryb awarii termopary z metali szlachetnych rzadko polega na zerwaniu drutu. Jest to napięcie, które przestaje odpowiadać temperaturze, a przyczyny są chemiczne i metalurgiczne.

Pierwszy wiersz najczęściej kończy większość instalacji. Drut platynowo-rodowy wewnątrz ceramicznej rury jest chroniony przed piecem, a nie przed rurą. Krzemiany ogniotrwałe, niektóre cementy izolacyjne i metalowe osłony w wysokiej temperaturze stają się źródłami zanieczyszczeń, a wynikający z tego błąd pojawia się jako powolne przesunięcie, które operator kompensuje, dostosowując nastawę.

Trzeci wiersz wyjaśnia wzorzec, który zaskakuje zespoły konserwacyjne. Drut nie osłabia się stopniowo. Rekrystalizuje, ziarna rosną, aż przekrój stanie się łańcuchem kilku kryształów, a następny cykl termiczny go łamie. Wsparcie na całej długości i minimalny promień zgięcia odsuwają ten wynik, a wielokrotne prostowanie go przyspiesza.

Co napisać w zamówieniu

Pięć pozycji określa specyfikację, a pierwsze dwie są najczęściej pozostawiane dostawcy.

Ostatnia pozycja to miejsce, gdzie zespół kupujący zarabia na życie. Certyfikat składu jest tani i odpowiada na pytanie o stop. Kalibracja pary lub test jednorodności na długości odpowiada na pytanie o pomiar i kosztuje odpowiednio. Zamówienie pierwszego, zakładając drugie, jest najczęstszym nieporozumieniem w tej linii produktów.

Gdzie pasuje DLX

DLX dostarcza drut platynowo-rodowy i pasującą gałąź platynową z Changzhou, Jiangsu, w standardowych typach i średnicach, ze składem i średnicą raportowanymi w stosunku do zamówienia. Te same prace obejmują niklowe stopy termopar, gdzie temperatura jest niższa, a budżet inny, wraz z rurami ochronnymi i złączkami, które decydują o tym, jak długo każdy drut wytrzyma.

Dwa pytania rozstrzygają większość zapytań. Pierwsze to, jaki typ i jaka gałąź, ponieważ to ustala stop i podstawę ceny. Drugie to, co musi udowodnić certyfikat, ponieważ oświadczenie o składzie i kalibracja odpowiadają na różne pytania i niosą różne koszty.

Pytania zadawane przez kupujących

Czy drut platynowo-rodowy jest samodzielnym czujnikiem?

Nie. Jest to jedna z gałęzi termopary. Napięcie pojawia się, gdy jest połączony z pasującą gałęzią w złączu pomiarowym, a drugie końce są utrzymywane w znanej temperaturze odniesienia. Szpula może być certyfikowana pod względem składu i średnicy, a jej dokładność jako czujnika istnieje tylko jako część pary.

Który typ należy określić, B, R czy S?

Typ B dla górnego zakresu, gdzie tolerancja jest zdefiniowana od 800 do 1700 °C, a obie gałęzie zawierają rod. Typy R i S do pracy do około 1450 °C, gdzie tolerancja jest zdefiniowana od 0 °C, a elektroda ujemna jest czystą platyną. Typ S jest starszym standardem, a typ R nowszym z tych dwóch, i nie są one wymienne w skalibrowanej pętli.

Czy certyfikat specjalnych limitów oznacza, że termopara jest dokładna?

Oznacza to, że drut spełnił węższy limit w stosunku do funkcji odniesienia podczas testowania. Dokładność w eksploatacji zależy od pary, od jednorodności obu drutów na zainstalowanym odcinku i od zanieczyszczenia. Dla typów R i S specjalny limit wynosi plus minus 0,6 °C lub 0,1% odczytu, w porównaniu z plus minus 1,5 °C dla klasy standardowej.

Dlaczego zawartość rodu jest tak ważna dla ceny?

Ponieważ rod jest jednym z najdroższych metali w użyciu komercyjnym i handluje na cienkim rynku. Przy 6% zawartości rodu drut jest głównie zakupem platyny. Przy 30%, jak w typie B, rod stanowi większą część kosztu metalu przy każdym prawdopodobnym stosunku cenowym, więc to samo przesunięcie ceny rodu bardziej wpływa na wycenę typu B niż typu R.

Dlaczego termopara platynowo-rodowa dryfuje?

Dominują trzy powody: zanieczyszczenie żelazem, krzemem lub fosforem z rury ochronnej lub otoczenia; migracja rodu w wysokiej temperaturze, która zmienia lokalny skład; oraz obróbka na zimno lub uszkodzenia mechaniczne na długości, które tworzą lokalne przesunięcia napięcia. Pierwsze dwa są chemiczne, a trzeci fizyczny, i tylko pierwszy jest łatwo zapobiegalny przez dobór.

Czy drut można zginać i prostować w eksploatacji?

Można go zginać do minimalnego promienia i nie należy go wielokrotnie prostować. Powyżej około 1300 °C ziarna rosną, aż drut stanie się łańcuchem kilku kryształów, a w tym momencie cykl termiczny go łamie. Wsparcie na całej długości i duży promień zgięcia przedłużają żywotność bardziej niż jakakolwiek zmiana gatunku.

Podsumowanie

Drut platynowo-rodowy to połowa pomiaru. Typ ustala oba stopy, klasa tolerancji ustala błąd, a para ustala dokładność. Lista właściwości chwaląca przewodność opisała niewłaściwy materiał, ponieważ te stopy słabo przewodzą i są kupowane ze względu na powtarzalność napięcia.

Strona handlowa podąża za rodem. Przy 6% drut zachowuje się jak platyna z dopłatą, a przy 30% jak rod z dodatkiem. Strona awarii podąża za środowiskiem: zanieczyszczenie powoli przesuwa odczyt, wzrost ziarna nagle łamie drut, a żaden z tych czynników nie jest widoczny na certyfikacie składu.

Referencje

ASTM E230/E230M, specyfikacja standardowa dla tabel temperatury-siły elektromotorycznej dla znormalizowanych termopar, dla funkcji odniesienia oraz standardowych i specjalnych limitów błędu dla typów B, R i S.

IEC 60584-1, termopary, tabele odniesienia i tolerancje, dla międzynarodowych funkcji odniesienia i tolerancji klasy 1, 2 i 3.

BIPM, przewodnik po termometrii wtórnej, termometria termoparowa, dla traktowania niejednorodności, wyżarzania i dryftu w termoparach z metali szlachetnych.

ASTM E220, kalibracja termopar metodami porównawczymi, dla metody stosowanej przy kalibracji pary w stosunku do wzorca.

Opublikowane tabele typów dla termopar z metali szlachetnych, dla składów gałęzi typów B, R i S oraz ich podanych zakresów temperatur.

Dane techniczne producenta dla drutu termoparowego platynowo-rodowego, dla praktycznych ciągłych temperatur użytkowania i wymagań ochronnych na górnym końcu każdego zakresu.

ISO/IEC 17025, ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i kalibracyjnych, dla tego, co reprezentuje certyfikat kalibracji od strony trzeciej.

Podane tutaj wartości tolerancji są opublikowanymi limitami wymienionych norm i dotyczą nowego drutu testowanego w odniesieniu do funkcji odniesienia. Nie są one oświadczeniem o dokładności w eksploatacji, która zależy od pary, od jednorodności wzdłuż zainstalowanej długości i od zanieczyszczenia. Udziały kosztów są ilustracjami arytmetycznymi wpływu ułamka rodu przy założonych stosunkach cenowych i nie są wyceną ani prognozą rynkową. Zakresy typów to zakresy, w których zdefiniowana jest tolerancja, a użycie poza nimi jest możliwe bez zdefiniowanego roszczenia o dokładność. Wybór rury ochronnej i osłony jest specyficzny dla zastosowania i nie jest objęty specyfikacją drutu. Normy są aktualizowane, a wydanie podane w zamówieniu ma zastosowanie. Nic tutaj nie zastępuje zgody inżynierskiej ani kalibracji uzgodnionej między kupującym a dostawcą.