Введение к проводу Платин-родия

Платино-родиевая проволока обычно описывается по своим свойствам, и описание точно так же, как фотография моста точна: она показывает объект и ничего не говорит о его назначении. Проволока имеет одно основное применение, и это применение налагает требование, которое не может выразить список свойств.

Требование — это напряжение. Платино-родиевая проволока является одной из ветвей термопары, а термопара вырабатывает электродвижущую силу, зависящую от разницы температур между ее двумя спаями и от разницы между двумя сплавами. Ни одна из ветвей сама по себе не вырабатывает это напряжение. Катушка, сертифицированная как платина с 13% родия, — это материал с определенным составом, и он становится датчиком температуры только тогда, когда соединен с проволокой соответствующего типа.

Все, что следует далее, вытекает из этого факта: классы фиксируются типом и не могут выбираться свободно, важным свойством является стабильность напряжения, а не проводимость, цена определяется родием, а отказы в эксплуатации — это изменения напряжения, а не обрывы.

Классы фиксируются типом

Существует три типа термопар из благородных металлов, используемых в обычной промышленности, и каждый из них называет обе ветви. Проволока покупается как согласованная ветвь названного типа, а не как сплав, выбранный из каталога.

Две особенности этой таблицы имеют наибольшие последствия для закупок. Первая заключается в том, что допустимое отклонение определяется в указанном диапазоне, и диапазон заканчивается до температур, которыми эти термопары славятся. Термопара типа R или S, используемая при 1600 °C, выходит за пределы диапазона, в котором стандарт определяет ее погрешность, что не означает, что ее нельзя использовать. Это означает, что заявка на точность больше не применяется.

Вторая заключается в том, что тип B имеет положительную ветвь с 30% родия и отрицательную ветвь с 6%. Это единственная из трех, где обе ветви содержат родий, и она же имеет почти нулевую выходную мощность вблизи комнатной температуры, поэтому схема типа B используется без компенсации холодного спая. Напряжение на холодном конце достаточно мало, чтобы его можно было игнорировать в обычном диапазоне окружающей среды.

Проводимость — неправильное свойство

Обычное описание перечисляет отличную электропроводность как преимущество. Для этого материала утверждение почти противоположно истине. Платина и ее родиевые сплавы являются плохими проводниками по сравнению с медью, а термопара работает благодаря разнице в термоэлектрической мощности между двумя сплавами, а не потому, что один из них хорошо проводит ток.

Свойство, которое фактически покупается, — это воспроизводимость напряжения в зависимости от температуры, и оно состоит из трех частей. Первая — это состав сплава, который фиксируется типом. Вторая — это однородность проволоки по всей длине, поскольку термопара сообщает интеграл температуры по проволоке везде, где существует градиент состава или напряжения. Третья — это эталонная функция, опубликованная для данного типа, которая преобразует измеренное напряжение в температуру и определяется стандартом, а не поставщиком.

Однородность — это то, что покупатели недооценивают. Проволока, соответствующая составу и допустимому отклонению, все еще может показывать неправильные показания после того, как ее согнули, зажали или загрязнили на части ее длины, потому что поврежденный участок генерирует собственное напряжение. Никакая калибровка пары не устраняет эту погрешность, поскольку калибровка применяется к паре в том виде, в каком она была протестирована.

Что может обещать одна проволока, а что требует пара

Классы допуска являются коммерческой стороной дела. Как американские, так и международные стандарты определяют пределы погрешности для термопары, и эти пределы написаны для пары. Поставщик может сертифицировать одну катушку по составу и диаметру, но не может гарантировать ее точность как датчика без соответствующей ветви.

Цифры в сертификате стоит назвать, потому что разброс между классами велик по сравнению с задействованными температурами. Для типов R и S стандартный предел погрешности от 0 до 1450 °C составляет плюс-минус 1,5 °C, а специальный предел — плюс-минус 0,6 °C или 0,1% от показания, в зависимости от того, что больше. Для типа B предел от 800 до 1700 °C выражается в процентах от показания: 0,5% для стандартного класса, с доступным более строгим классом.

Покупатель, заказывающий специальные пределы и получающий стандартные пределы, получил проволоку, которая все еще соответствует своей спецификации и не соответствует тому, что предполагалось в графике калибровки. Класс допуска должен быть указан в заказе вместе со стандартом и его редакцией, поскольку две системы не используют идентичные таблицы.

Родий составляет большую часть счета

Родий — один из самых дорогих металлов, используемых в коммерческих целях, и он торгуется на более узком рынке, чем платина. Этот единственный факт перестраивает стоимость каждой проволоки в приведенной выше таблице, и он перестраивает ее по-разному для каждого класса.

Таблица арифметическая, а не прайс-лист, и она предназначена для демонстрации формы. При содержании родия 6% проволока ведет себя как покупка платины с родиевой наценкой. При 30% позиция меняется на противоположную, и проволока ведет себя как покупка родия с добавлением платины. Между этими двумя точками одно и то же изменение цены на родий меняет счет на коэффициент, который полностью зависит от того, какой класс указан в заказе.

Из этого следуют два коммерческих следствия. Первое заключается в том, что коммерческое предложение без основы цены вообще не является коммерческим предложением для этого материала, поскольку содержание металла может измениться между запросом и поставкой больше, чем стоимость переработки. Второе заключается в том, что утилизация лома и обрезков является частью экономики, а не запоздалой мыслью, потому что металл в неудачной партии — это все еще металл.

Что приводит к отказу термопары в эксплуатации

Режим отказа термопары из благородных металлов редко заключается в обрыве проволоки. Это напряжение, которое перестает соответствовать температуре, и причины этого химические и металлургические.

Первая строка чаще всего приводит к досрочному завершению установки. Платино-родиевая проволока внутри керамической трубки защищена от печи, а не от трубки. Кремнеземные огнеупоры, некоторые изоляционные цементы и металлические гильзы при высоких температурах становятся источниками загрязнения, и возникающая погрешность проявляется как медленный смещение, которое оператор компенсирует, регулируя заданное значение.

Третья строка объясняет закономерность, которая удивляет команды по техническому обслуживанию. Проволока не ослабевает постепенно. Она рекристаллизуется, зерна растут до тех пор, пока поперечное сечение не станет цепочкой из нескольких кристаллов, и следующий термический цикл разрывает ее. Поддержка по всей длине и минимальный радиус изгиба откладывают этот исход, а повторное выпрямление ускоряет его.

Что писать в заказе

Пять пунктов определяют спецификацию, и первые два чаще всего оставляют на усмотрение поставщика.

Последний пункт — это то, где команда по закупкам зарабатывает себе на жизнь. Сертификат состава недорог и отвечает на вопрос о сплаве. Калибровка пары или тест на однородность по длине отвечают на вопрос об измерении и соответственно стоят денег. Заказ первого, предполагая второе, является самым распространенным недоразумением в этой линейке продуктов.

Где находится DLX

DLX поставляет платино-родиевую проволоку и соответствующую платиновую ветвь из Чанчжоу, Цзянсу, стандартных типов и диаметров, с указанием состава и диаметра в соответствии с заказом. Те же работы охватывают никелевые термопарные сплавы, где температура ниже и бюджет другой, вместе с защитными трубками и фитингами, которые определяют срок службы любой проволоки.

Два вопроса решают большинство запросов. Первый — какой тип и какая ветвь, потому что это определяет сплав и основу цены. Второй — что должен доказывать сертификат, потому что заявление о составе и калибровка отвечают на разные вопросы и имеют разную стоимость.

Вопросы, которые задают покупатели

Является ли платино-родиевая проволока самостоятельным датчиком?

Нет. Это одна из ветвей термопары. Напряжение появляется, когда она соединена с соответствующей ветвью на измерительном спае, а другие концы удерживаются при известной эталонной температуре. Катушка может быть сертифицирована по составу и диаметру, а ее точность как датчика существует только как часть пары.

Какой тип следует указывать: B, R или S?

Тип B для верхней части диапазона, где допустимое отклонение определяется от 800 до 1700 °C, и обе ветви содержат родий. Типы R и S для работы до примерно 1450 °C, где допустимое отклонение определяется от 0 °C, а отрицательная ветвь — чистая платина. Тип S — более старый стандарт, а тип R — более новый из двух, и они не взаимозаменяемы в калиброванной цепи.

Означает ли сертификат специальных пределов, что термопара точна?

Это означает, что проволока соответствовала более строгому пределу по отношению к эталонной функции при тестировании. Точность в эксплуатации зависит от пары, от однородности обеих проволок по установленной длине и от загрязнения. Для типов R и S специальный предел составляет плюс-минус 0,6 °C или 0,1% от показания, по сравнению с плюс-минус 1,5 °C для стандартного класса.

Почему содержание родия так важно для цены?

Потому что родий является одним из самых дорогих металлов, используемых в коммерческих целях, и торгуется на узком рынке. При 6% родия проволока — это в основном платиновая покупка. При 30%, как в типе B, родий составляет большую долю стоимости металла при любом вероятном соотношении цен, поэтому одно и то же изменение цены на родий гораздо сильнее влияет на предложение типа B, чем на предложение типа R.

Почему платино-родиевая термопара дрейфует?

Доминируют три причины: загрязнение железом, кремнием или фосфором из защитной трубки или окружающей среды; миграция родия при высокой температуре, изменяющая местный состав; и холодная обработка или механические повреждения по всей длине, создающие локальные смещения напряжения. Первые две причины химические, а третья — физическая, и только первую легко предотвратить выбором.

Можно ли изгибать и выпрямлять проволоку в эксплуатации?

Ее можно изгибать до минимального радиуса, и ее не следует многократно выпрямлять. Выше примерно 1300 °C зерна растут до тех пор, пока проволока не станет цепочкой из нескольких кристаллов, и в этот момент термический цикл разрывает ее. Поддержка по всей длине и большой радиус изгиба продлевают срок службы больше, чем любое изменение класса.

Резюме

Платино-родиевая проволока — это половина измерения. Тип определяет оба сплава, класс допуска определяет погрешность, а пара определяет точность. Список свойств, восхваляющий проводимость, описал неправильный материал, потому что эти сплавы плохо проводят ток и покупаются за воспроизводимость напряжения.

Коммерческая сторона следует за родием. При 6% проволока ведет себя как платина с наценкой, а при 30% — как родий с добавкой. Сторона отказа следует за окружающей средой: загрязнение медленно смещает показания, рост зерна внезапно разрывает проволоку, и ни то, ни другое не видно в сертификате состава.

Ссылки

ASTM E230/E230M, стандартная спецификация для таблиц температуры-электродвижущей силы для стандартизированных термопар, для эталонных функций и стандартных и специальных пределов погрешности для типов B, R и S.

IEC 60584-1, термопары, эталонные таблицы и допуски, для международных эталонных функций и допусков классов 1, 2 и 3.

BIPM, руководство по вторичной термометрии, термометрия термопар, для обработки неоднородности, отжига и дрейфа в термопарах из благородных металлов.

ASTM E220, калибровка термопар методами сравнения, для метода, используемого при калибровке пары по эталону.

Опубликованные таблицы типов для термопар из благородных металлов, для составов ветвей типов B, R и S и их заявленных температурных диапазонов.

Технические данные производителя для платино-родиевой термопарной проволоки, для практических температур непрерывного использования и требований к защите в верхней части каждого диапазона.

ISO/IEC 17025, общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий, для того, что представляет собой сертификат калибровки от третьей стороны.

Приведенные здесь цифры допусков являются опубликованными пределами указанных стандартов и применяются к новой проволоке, протестированной по эталонной функции. Они не являются заявлением о точности в эксплуатации, которая зависит от пары, от однородности по установленной длине и от загрязнения. Доли стоимости являются арифметическими иллюстрациями влияния доли родия при предполагаемых соотношениях цен и не являются коммерческим предложением или прогнозом рынка. Диапазоны типов — это диапазоны, в которых определяется допуск, и использование за их пределами возможно без заявленного требования к точности. Выбор защитной трубки и гильзы зависит от конкретного применения и не охватывается спецификацией проволоки. Стандарты пересматриваются, и редакция, указанная в заказе, имеет преимущественную силу. Ничто изложенное здесь не является заменой инженерного разрешения или согласованной между покупателем и поставщиком калибровки.