Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 0

Гост 1790-77 проволока из сплавов хромель т, алюмель, копель и константан для термоэлектродов термоэлектрических преобразователей. технические условия (с изменениями n 1, 2, 3, с поправкой)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

Наименование сплава

Хромель Т

Алюмель

Копель

Плотность, г/см3

8,72

8,67

8,90

Средний коэффициент линейного расширения 10-6

при 20 — 1000 ºС

17,4

18,0

18,8

при 20 — 600 °С

15,6

16,0

16,8

Удельное электрическое сопротивление, Ом·мм2/м

0,68 ± 0,05

0,33 ± 0,05

0,47 ± 0,05

Коэффициент изменения электрического сопротивления (Rt/R) в зависимости от температуры, °С

1,00

1,00

1,00

20

1,01

1,05

0,99 — 1,00

100

1,04

1,24

0,99 — 1,00

200

1,09

1,43

0,98 — 1,00

300

1,13

1,54

0,97 — 0,99

400

1,19

1,64

0,96 — 1,00

500

1,22

1,73

0,96 — 1,01

600

1,25

1,81

0,96 — 1,02

700

1,28

1,90

0,97 — 1,04

800

1,30

1,98

0,98 — 1,06

900

1,33

2,07

1000

1,37

2,15

1100

1,40

2,23

1200

1,43

2,32

Достоинства сплава

Никель способствует повышению ковкости, пластичности и устойчивости к коррозии. (Поверхность приобретает стойкую зеленоватую пленку окиси никеля). Этот сплав является относительно не тяжёлым и жаростойким, имеет удачное сочетание термоэлектрических свойств и жаростойкости. Его плотность равна 8,71 г/см³, а температура плавления составляет 1400−1500°C. Отжиг осуществляется в температурном режиме 800−900°C, а горячая обработка — при 1000−1200°C. Коэффициент удельного сопротивления сплава равен 0,66 Омxмм2/м, а линейного расширения — 12,8·10-6/°C. В местах контакта с другими металлами сплав при нагревании вырабатывает электрический потенциал, который изменяется почти прямолинейно в большом диапазоне температур. К примеру, термоэлектродвижущая сила в паре с платиной при t° от 1000 °C до 0 °C равна около 33 милливольт. Хромелевая термопара способна длительно сохранять на воздухе постоянную термо-электродвижущую силу при t° 20−1000°C. Более высокие температуры повышают погрешность.

ТХА (хромель-алюмель) – лидер среди термопар из никелевых сплавов

В зависимости от эксплуатационных задач и особенностей физико-химических свойств объектов применения (сред) используются термопары различных типов, электроды которых изготавливаются из тех или иных металлов/сплавов.

Однако из всех существующих комбинаций проводников наиболее оптимальными термоэлектрическими характеристиками обладают термопары с электродами из сплавов на основе никеля. Благодаря большому процентному содержанию никеля изготавливаемая из его сплавов термопарная проволока проявляет высокую степень устойчивости к негативному воздействию окислительных процессов и отличается окололинейной характеристикой термо-ЭДС в температурном диапазоне от 0°C до 1100°С (в зависимости от толщины термоэлектродной проволоки), что обеспечивает точность показаний.

Самыми же распространенными среди термопар с никелесодержащими электродами являются те, в которых для маркируемого зеленым цветом положительного электрода используется сплав хромель (89-91% Ni + 8,7-10% Сr), а для отрицательного (белая маркировка) – сплав алюмель (94,5% Ni + 5,5% Al, Si, Mn, Co). Эти термопары, имеющие согласно международной классификации IEC (МЭК) буквенное обозначение «К», так и называются – термопары хромель-алюмель (ТХА).

Алюмель и его особенности

Алюмелью называют термоэлектродный сплав, в состав около 94% никеля. Материал легируется: около 2,5% алюминия, не более 2,2% марганца, 1,2% кремния и 1% кобальта. Если в состав алюмели входит 0,03% брома и 0,06% циркония, то это уже новый сплав.

Никель – это основной металл, который входит в состав алюмели, поэтому большинство физических свойств предает сплаву именно он. Легирующие материалы используются для улучшения жаропрочности и коррозионной стойкости, а также устойчивости к воздействиям агрессивных сред. Благодаря добавкам, повышается характеристика пластичности алюмели, а также поддерживается стабильный показатель прочность при нагреве от 700 до 900°C. Алюмель можно применять и при температуре 1300°C, так как входящий в её состав кобальт обеспечивает поддержание требуемой термо-ЭДС.

Недостатки

Сплав довольно дорог из-за наличия в составе недешевого никеля. Основным недостатком является подверженность разрушительному воздействию серы при повышении температуры, что приводит к охрупчиванию и коррозии. Это исправляется повышением процентного содержания кремния и одновременно уменьшением содержания алюминия. Такие изменения повышают длительность работы термопары при температуре свыше 1000 °C.

Номер Марка Материал Размер Тип проката цена
1 НМЦАк 2−2-1 алюмель Ø 0,2−0,5 проволока договорная
2 НМЦАк 2−2-1 —«— Ø 1,2−3,2 проволока договорная
3 НМЦАк 2−2-1 —«— 1х60 мм полоса договорная

Получение сплава

Производство хромеля ничем не отличается по сравнению с другими сплавами этой группы. Выплавляют при температуре 1400-1500 ºC, используя, всевозможные разновидности вакуумных и индукционных печей. В качестве исходного материала применяют шихту или брикеты чистых металлов: хрома и никеля.

После выплавки хромель поставляется на участок горячей обработки давлением. Там уже при температуре 1200-1300 ºC из него тянут проволоку диаметром от 0,1 до 5 мм. Это единственный вид металлопрофиля согласно ГОСТ 1790-2016, который изготавливается из хромеля.

Далее хромелевая проволока подвергается термической обработке: высокотемпературному отжигу при 700-800 ºC. Это необходимо для снятия внутренних напряжения, с одной стороны, а с другой для уменьшения вероятности образования ликвации — неоднородности сплава по химическому составу. Для улучшения внешнего вида проволоки, дополнительно проводят ее обработку серной кислотой.

4. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Осмотр внешнего вида проволоки проводят без увеличительных приборов. Допускается использовать приборы с 16-кратным увеличением.

4.2. Измерение диаметра проволоки и овальности, как разности между максимальным и минимальным диаметрами в одном сечении, проводят не менее чем в трех местах микрометрами по ГОСТ 6507-90, ГОСТ 4381-87 или другими приборами, обеспечивающими необходимую точность измерения.

При возникновении разногласий в определении размеров проволоки измерения проводят микрометрами по ГОСТ 6507-90, ГОСТ 4381-87.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

4.1; 4.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).

4.3. Для определения т.э.д.с. отрезают по одному образцу от двух концов каждой катушки (мотка). Соответствие т.э.д.с. проволоки требованиям пп. , для 3-го класса преобразователей проверяют методом по ГОСТ 22666-77, для 2 и 1-го классов — методом, приведенным в обязательном приложении . Т.э.д.с. проволоки 1 и 2-го классов допуска при температуре 100 °С определяют методом по ГОСТ 22666-77 или ГОСТ 8.338-78; при температуре 200 °С — методом по ГОСТ 8.338-78. Для 1 и 2-го классов преобразователей ХА (К) т.э.д.с. проволоки проверяют при температуре рабочих концов 300, 400, 600, 800, 1000 и 1200 °С, для преобразователей ХК — при температурах рабочих концов 300, 400, 600 и 800 °С, для преобразователей 3-го класса т.э.д.с. проволоки проверяют при температурах рабочих концов минус 196, минус 78 и плюс 100 °С (при температуре свободных концов 0 °С).

По требованию потребителя т.э.д.с. проволоки для 1 и 2-го классов преобразователей ТХА проверяют при температуре рабочих концов 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 и 1200 °С; преобразователей ТХК — при температурах 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 и 800 °С.

Измерение т.э.д.с. преобразователей 1 и 2-го классов проводят, начиная с максимальной температуры рабочих концов.

Для каждого диаметра проволоки максимальная температура рабочих концов, при которой производится измерение т.э.д.с., должна соответствовать указанной в табл. .

Диаметры проволоки, мм

Максимальная температура измерения т.э.д.с., °С

Хромель Т и алюмель

5,0; 3,2; 1,5; 1,2

1000 (1200)

0,7; 0,5

800 (1000)

0,3; 0,2

600 (800)

Копель

5,0; 3,2; 1,5; 1,2; 0,7; 0,5

600 (800)

0,3; 0,2

600

Примечание. Измерение т.э.д.с. от температур, указанных в скобках, производится только по специальному требованию потребителя.

Допускается измерение т.э.д.с. при температуре свободных концов 30 или 40 °С с допускаемым отклонением температуры ± 0,05 °С. При указанных температурах свободных концов измерение т.э.д.с. проводят только в паре со стандартным образцом термоэлектродного материала (СОТМ) без внесения поправок на температуру свободных концов. Свободный конец СОТМ должен находиться при той же температуре, что и концы контролируемых образцов.

При установлении температуры рабочего конца образцов по платинородий-платиновой термопаре (ПП), свободные концы которой имеют одинаковую с образцами температуру, поправка на т.э.д.с. термопары ПП вычитается.

Поправка для термопары ПП согласно ГОСТ 3044-84 составит для температуры 30 °С — 0,173 мВ, а для температуры 40 °С — 0,235 мВ.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2, 3).

4.4; 4.5. (Исключены, Изм. № 2).

4.6. Для испытания на растяжение вырезают по одному образцу от каждой отобранной катушки (мотка).

Испытание проволоки на растяжение проводят на образцах с расчетной длиной 100 мм по ГОСТ 10446-80. Отбор и подготовку образцов проводят по ГОСТ 24047-80.

4.7. Измерение электрического сопротивления проводят по ГОСТ 7229-76 методом, погрешность которого не превышает 0,01 Ом для диаметров проволоки 0,20 — 1,50 мм и 0,001 Ом для диаметров проволоки 3,20 и 5,00 мм. Для измерения отбирают по одному образцу от каждой отобранной катушки (мотка).

4.8. Для определения химического состава вырезают по одному образцу от каждой отобранной катушки (мотка).

Отбор и подготовку проб для определения химического состава проводят по ГОСТ 24231-80. Химический состав проволоки определяют по ГОСТ 25086-87, ГОСТ 6689.1-80 — ГОСТ 6689.20-80 или другими методами, обеспечивающими необходимую точность определения.

При возникновении разногласий в оценке химического состава анализ проводят по ГОСТ 25086-87, ГОСТ 6689.1-80 — ГОСТ 6689.20-80.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

4.6 — 4.8. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

Основные и преимущественные показатели алюмели

Алюмель характеризуется, удельным сопротивлением, составляющим 0,32 Ом×мм2/м, температурой плавления, которая равна 1440°C, коэффициентом линейного терморасширения 13,7×10−6/°C, плотностью – 8,48 г/см³, температурой отжига в 900-950°C, твердостью от 130 до 300 МПа. Достоинствами сплава являются: хорошая устойчивость к воздействию агрессивных сред и коррозии, высокая жаропрочность.1111111111 Недостатки сплава

Основной из недостатков алюмели – его дороговизна, которая объясняется тем, что основной составляющей сплава является достаточно недешевый никель. Если материал поместить в серистую среду и нагревать до высоких температур, он начнет охрупчиваться и потеряет свою устойчивость к воздействию коррозии. Во избежание таким разрушениям, повышается процентное содержание кремния в алюмели и уменьшается доля алюминия. Такие изменения в составе сплава, позволяют эксплуатировать его при температуре превышающей 1000°C.

Область применения

  • Сплав марки НМЦАк 2-2-1поставляется в виде:
  • круга, диаметром от 12 до 100 мм;
  • проволоки, диаметром от 0,1 до 12 мм;
  • ленты, толщина которой может варьироваться от 0,1 до 5 мм, а ширина от 3 до 600 мм.

Основная область применения алюмели – пирометрия. Его используют для изготовления термопар, терморегуляторов и компенсационных проводов.

Компенсационные провода из алюмели подключаются к термопарам, их особенность – снижение погрешности при измерении температуры. Алюмель-хромелевые термодатчики, благодаря своим небольшим размерам и высокой точности показаний при работе, нашли свое применение в области автомобилестроения, авиакосмической техники, а также они используются в физических и химических лабораториях.

Компания Метаторг предлагает алюмелевый металлопрокат в широком ассортименте. Обратившись к сотрудникам фирмы, вы сможете заказать необходимую ленту, проволоку или круг из этого сплава. Условия сотрудничества с Метаторг, в первую очередь, выгодны клиенту. Качество предлагаемой продукции высокое и подтверждено наличием соответствующих сертификатов. 

Способ производства

Хромель и алюмель – одни из самых трудоёмких в производстве. Сложность технологического процесса заключается в необходимости строгого контроля пропорций компонентов во время плавления, так как ключевые характеристики конечного продукта обусловлены в основном соотношением материалов. Составы производят в индукционных печах различной частотности.

Порядок плавления следующий. Большую часть хрома загружают в жидкую ванну, оставляя несколько килограмм для коррекции. Затем вводят никель и одновременно флюс. Плавление ведется в интенсивном режиме. Раскисление металла производится добавлением марганца и магния. Затем проводится определение термоэлектродвижущей силы и корректировка содержания хрома.

Аналогичным способом производятся другие никелевые сплавы. Различия заключаются в очередности загрузки материалов и окислителях. Например, производство сплава алюмель производится следующим образом. Загружаются никель и флюс, уже после этого остальные компоненты. В качестве окислителя используется магний. Таким образом получают алюмелевые сплавы, хромель и копель.

Использование

Сплав широко применяется в пирометрии в форме проволоки и ленты для производства термопар (диаметр проволоки 0,2 — 3,2 мм), терморегуляторов и компенсационных проводов. Термопара состоит из пары разных проводников, одним концом спаянных и помещенных в среду, предназначенную для температурного измерения («горячий контакт»). Свободные концы помещают в термостат (так называемый «холодный контакт»).

Благодаря легированию, термопара данного типа может выдерживать кратковременное воздействие температуры до 1300 °C при работе в агрессивной среде. Алюмелевые компенсационные провода предназначены для подключения к датчикам, а также для снижения погрешности показаний. Благодаря небольшим размерам, а также высокой точности показаний, алюмель-хромелевые датчики применяют в автомобилестроении, авиакосмической технике, в физических и химических лабораториях.

Поставка сплава марки НМЦАк 2−2-1 производится в следующем виде:

Круг (сечением 12,0 — 100,0 мм);

Проволока (сечением 0,10 мм — 12,00 мм);

Лента (толщиной 0,1−5,0 мм, шириной. 3−600мм).

Физические свойства марки НМцАК2−2-1 при температуре 20 °C

Свойство Значение
Твердость, твердый сплав HB 10 -1 равен 250 — 300 МПа
Температура плавления: около 1440°C
Твердость, мягкий сплав HB 10 -1 равен 130 МПа
Температура отжига: 950°C
Температура горячей обработки: 1050 — 1280°C

Поставщик

Поставщик «Ауремо» предлагает купить сплав НМЦАК2−2-1 оптом или в рассрочку. Большой выбор полуфабрикатов на складе. Оптимальная цена алюмели НМЦАК2−2-1 от поставщика. Купить алюмель НМЦАК2−2-1 сегодня. Для оптовых заказчиков — цена алюмели НМЦАК2−2-1 льготная. Поставка алюмели марки НМЦАк 2−2-1 производится в следующем виде:

Круг (Ø 12,0 — 100,0 мм);

Проволока (Ø 0,10 мм — 12,00 мм);

Лента (толщиной 0,1−5,0 мм, шириной 3−600 мм).

Свойства особенности

Главными достоинствами хромеля является жаростойкость и способность образовывать термоэлектродвигающую силу, так называемую термоЭДС, при повышении температуры. Именно эти характеристики обуславливают применение его в производстве.

Технические характеристики сплава остаются неизменными при температуре окружающей среды до 1100 ºC. При нагревании место контакта хромеля с другими металлами выделяется значительное количество электрической энергии. Причем стоит отметить, что ее величина растет прямо пропорционально увеличению температуры.

Хромель практически не изменяет своих размеров при нагревании. Его коэффициент линейного расширения составляет 12,8•10-6 °C. Хромоникелевые сплавы не эффективны как проводник электрического тока. Причина этого — высокое значение удельного электросопротивления, которое колеблется в пределах 0,66-0,70 мкОм•м.

Хромель обладает плотностью в 8 710 кг/м3. Предел прочности его на разрыв равен 500-550 МПа и зависит от диаметра проволоки и чистоты ее поверхности. Хромель относится к группе пластичных сплавов. Его относительное удлинение на растяжение сопоставимо с аналогичными параметрами алюминиевых сплавов и составляет 20%.

Наличие никеля в составе делает хромель устойчивым к воздействию большинства видов химических соединений. Окисляться он начинает только при температуре 1200ºC. Единственная слабость сплава — это соединения на основе серы, в частности серная кислота. Под ее воздействием хромель быстро теряет форму и разрушается.

Термопары ХА: особенности, назначение и сферы применения

Хромель-алюмелевые термопары (ГОСТ 3044-84) проявляют наиболее близкую к линейной термоэлектрическую характеристику. Это позволяет обеспечить чувствительность около 50 мкВ/°С и, как следствие, наивысшую точность производимых измерений. В конструкции термопар типа хромель-алюмель могут быть задействованы различные изоляционные материалы из керамики, асбеста, стекловолокна, кварца, эмалей, огнеупорных окислов.

К числу важнейших преимуществ, обуславливающих высокую востребованность термопар ХА, относят:

  • относительно доступную стоимость;
  • широкий спектр измеряемых температур в пределах от –200°С (70°К) до +1220°С (при кратковременном использовании допускается расширение диапазона измеряемых температур до +1350°С);
  • малую инерционность, делающую возможным измерение даже незначительной разности температур;
  • устойчивость к воздействию окисления, что обеспечивает надежную эксплуатацию в окислительных средах за счет появляющегося на поверхности электродов, по мере их нагрева, тонкого слоя прочной защитной пленки, препятствующей прямому контакту металла с кислородом.

К недостаткам хромель-алюмелевых термопар можно причислить:

  • искажение показаний в случае деформирования электродов;
  • обратимая нестабильность термо-ЭДС;
  • невозможность использования в серосодержащих средах, что объясняется негативным влиянием паров серы как на хромелевый, так и на алюмелевый термоэлектроды, влекущим за собой их охрупчивание и снижение термо-электродвижущего потенциала.

ТХА – один из наиболее распространенных типов термопар – относят к категории датчиков общего применения, обычно имеющих вид различных щупов. Основное предназначение – измерение температур в инертных либо окислительных средах. В частности, допускается использование в среде сухого водорода либо вакуума (кратковременно). Термопары хромель-алюмель, в сравнении с аналогичными устройствами иных типоразновидностей, отличаются наибольшей устойчивостью к радиоактивному облучению при работе в атомных реакторах.

Сфера практического применения ТХА достаточно универсальна: от нагревательного и энергосилового оборудования промышленного назначения до разнообразной научно-экспериментальной аппаратуры и лабораторных приборов.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации