工作用廉金屬熱電偶退火問題研究

摘要:JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶》檢定規(guī)程中要求，新制的熱電偶檢定前，在熱電偶檢定爐內(nèi)最高檢定溫度點(diǎn)退火2h。針對這一退火要求，文章進(jìn)行了研究和一系列的試驗(yàn)，結(jié)果顯示出廠前按要求退火的新制熱電偶，在檢測前無需進(jìn)行退火。
　　工作用廉金屬熱電偶(以下簡稱熱電偶)是由不同種金屬熱電極--端焊接在一起而組成的，廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶》檢定規(guī)程中要求，新制的熱電偶檢定前，在熱電偶檢定爐內(nèi)最高檢定溫度點(diǎn)退火2h。這樣做對檢定結(jié)果的影響多大?檢定結(jié)果在熱電偶實(shí)際應(yīng)用中起到多少作用?這些問題此前并無技術(shù)文獻(xiàn)表述。目前我院正承擔(dān)國家質(zhì)檢總局下達(dá)的JJG351-1996的修改工作，本文針對上述問題進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)工作。
1問題分析
(1)熱電偶材料在加工時(shí)，要經(jīng)過冷加工的變形，這樣會使整根熱電極或局部產(chǎn)生金屬晶粒破碎,改變了金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，形成內(nèi)應(yīng)力,產(chǎn)生不均勻熱電動勢或使整個(gè)熱電動勢發(fā)生變化。
(2)熱電偶材料在加工成熱電偶產(chǎn)品時(shí)，需要進(jìn)行校直、焊接等工藝，會形成內(nèi)應(yīng)力。
(3)目前一些檢測部門使用熱電偶檢定爐,只對從測量端起約300mm一段的熱電極進(jìn)行徑向退火，而不是對整支熱電偶進(jìn)行退火。
2退火的作用
(1)為了將熱電極金屬內(nèi)部破碎的晶粒重新結(jié)晶，恢復(fù)原來的金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原來的熱電動勢，生產(chǎn)廠家在熱電偶材料出廠前應(yīng)將其退火。
(2)制造成的熱電偶在出廠前，應(yīng)消除由于加工而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力將其退火。
(3)熱電偶退火插人深度要大于實(shí)際使用的深度。用檢定爐只能對熱電偶約300mm的一段進(jìn)行退火，既不滿足實(shí)際使用的要求，又不足以消除整支熱電偶的內(nèi)應(yīng)力。
本文針對這些問題進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，并以N型和K型熱電偶(各5支，均長1m,直徑2.0mm)進(jìn)行退火前、后示值試驗(yàn)為例。
3相關(guān)試驗(yàn)
　　標(biāo)準(zhǔn)器:標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶;配套設(shè)備:配均溫塊、熱電偶檢定爐等。
3.1N型新制熱電偶退火前、后示值的試驗(yàn)
　　試驗(yàn)時(shí)，將套上陶瓷保護(hù)管的標(biāo)準(zhǔn)偶(直徑8mm),與N1~N5均勻分布未退火熱電偶捆扎成束。將熱電偶束插人放有均溫塊的檢定爐中，熱電偶參考端與銅導(dǎo)線連接，插人冰點(diǎn)恒溫器中,然后升溫檢測。檢測后,檢定爐自然冷卻至室溫。
　　后將熱電偶在爐溫800℃時(shí)退火2h,冷卻至室溫。退火后的熱電偶再進(jìn)行示值的檢測,退火前、后的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示,N型熱電偶退火前、后試驗(yàn)結(jié)果與參考溫度差值的示意圖如圖1所示。
 
 
　　結(jié)論:N型新制熱電偶退火前與退火后，最大差值的絕對值為0.20(在400℃)。如果按I級熱電偶最大允許誤差±1.6C，0.20℃約為允差絕對值的1/8;按I級熱電偶最大允許誤差±3.0℃，約為允差絕對值的1/15。
3.2K型新制熱電偶退火前、后示值的試驗(yàn)
　　K1~K5新制熱電偶按照3.1步驟進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，K型熱電偶退火前、后試驗(yàn)結(jié)果與參考溫度差值的示意圖如圖2.所示。
 
 
　　結(jié)論:K型新制熱電偶退火前與退火后，最大差的絕對值為0.19℃(在800℃)。如果按I級熱電偶最大允許誤差±3.2℃,0.19℃約為允差絕對值的1/16;按II級熱電偶最大允許誤差±6.0℃,約為允差絕對值的1/31。
4結(jié)束語
　　通過對熱電偶退火前、后在各個(gè)檢測點(diǎn)的試驗(yàn)，示值的最大差值、實(shí)際值與參考溫度的差值均滿足量值溯源的要求。新制熱電偶材料及熱電偶如果按照國家標(biāo)準(zhǔn)的要求出廠前充分退火，檢.測時(shí)退火與否對示值檢測結(jié)果影響不大。所以，新制熱電偶在檢測前無需使用熱電偶檢定爐進(jìn)行退火。