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》檢定規程中要求，新制的熱電偶檢定前，在熱電偶檢定爐內最高檢定溫度點退火2h。針對這一退火要求，文章進行了研究和一系列的試驗，結果顯示出廠前按要求退火的新制熱電偶，在檢測前無需進行退火。
　　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，廣泛應用于工業現場。JJG351-1996《工作用廉金屬熱電偶》檢定規程中要求，新制的熱電偶檢定前，在熱電偶檢定爐內最高檢定溫度點退火2h。這樣做對檢定結果的影響多大?檢定結果在熱電偶實際應用中起到多少作用?這些問題此前并無技術文獻表述。目前我院正承擔國家質檢總局下達的JJG351-1996的修改工作，本文針對上述問題進行了理論分析和試驗工作。
1問題分析
(1)熱電偶材料在加工時，要經過冷加工的變形，這樣會使整根熱電極或局部產生金屬晶粒破碎,改變了金屬的內部結構，形成內應力,產生不均勻熱電動勢或使整個熱電動勢發生變化。
(2)熱電偶材料在加工成熱電偶產品時，需要進行校直、焊接等工藝，會形成內應力。
(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一段的熱電極進行徑向退火，而不是對整支熱電偶進行退火。
2退火的作用
(1)為了將熱電極金屬內部破碎的晶粒重新結晶，恢復原來的金屬內部結構和原來的熱電動勢，生產廠家在熱電偶材料出廠前應將其退火。
(2)制造成的熱電偶在出廠前，應消除由于加工而產生的內應力將其退火。
(3)熱電偶退火插人深度要大于實際使用的深度。用檢定爐只能對熱電偶約300mm的一段進行退火，既不滿足實際使用的要求，又不足以消除整支熱電偶的內應力。
本文針對這些問題進行了一系列試驗，并以N型和K型熱電偶(各5支，均長1m,直徑2.0mm)進行退火前、后示值試驗為例。
3相關試驗
　　標準器:標準鉑銠10-鉑熱電偶;配套設備: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
　　試驗時，將套上陶瓷保護管的標準偶(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線連接，插人冰點恒溫器中,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℃時退火2h,冷卻至室溫。退火后的熱電偶再進行示值的檢測,退火前、后的試驗結果如表1所示,N型熱電偶退火前、后試驗結果與參考溫度差值的示意圖如圖1所示。
 
 
　　結論: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
　　K1~K5新制熱電偶按照3.1步驟進行試驗，試驗結果如表2所示，K型熱電偶退火前、后試驗結果與參考溫度差值的示意圖如圖2.所示。
 
 
　　結論: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結束語
　　通過對熱電偶退火前、后在各個檢測點的試驗，示值的最大差值、實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準的要求出廠前充分退火，檢.測時退火與否對示值檢測結果影響不大。所以，新制熱電偶在檢測前無需使用熱電偶檢定爐進行退火。