安徽天康耐磨热电阻/热电偶保护管材质
热电偶保护管的研制：热电偶保护管按其材质可分为金属、非金属及金属陶瓷三类。金属材料虽然坚韧，却不耐高温，易受腐蚀；陶瓷则相反，耐高温抗腐蚀，然而，质脆强度低。为此，人们用粉末冶金的方法将金属与陶瓷结台，集中两者优点，得到了一种既耐高温、抗腐蚀，又抗热震、强度较高的复合材料——金属陶瓷。新型保护管的研究，一直是高温测试领域中富于挑战性的课题。
表1 保护管的主要性能
陶瓷保护管：mcpt-4型(mo-a1203-cr2o3-ti02)mcpt-6型(mo-cral203-cr203-tio2-mg0)及mcpt-3型(mo-mgo-cr2o3)，其主要性能见表1。此外：还开发a1203-c质、al2o3-cr2o3质等陶瓷保护管cpt型)，mpt型金属或合金保护管等，已在国内推广用。
2. 高温盐浴炉连续测温
通常采用接触法直接测量高温熔体的真实温度，热电偶保护管有：
a.金属保护管
盐浴炉测温通常采用不锈铜管或高温合金管。美国常用inconel或446耐热钢管，使用寿命约为7～20日(约500h)。
b.金属陶瓷管
国产mcpt-4型保护管(见表1)在高温盐浴炉中应用；其寿命达1,400h以上(60日)经美国现场使用证明，其寿命远远超过446等耐热钢。
3. 铝液及铝电解质连续测温
a.铝液连续测温
铝液连续测温用保护管有金属、si3n4及sialon等。金属管的强度高，但寿命短，si3n4管耐腐蚀但强度低，sialon材料在性能上较理想。作者研制的mpt-i型合金管，用于沈阳电缆厂从意大利引进的铝连轧生产线，连续使用寿命超过四个月，比引进设备中同类温度传感器的使用寿命提高5-6倍。
b.铝电解质连续测温
铝电解槽内电解质温度的连续测量，国内外尚未找到适合的耐蚀材料，美国研制的保护管，使用寿命只有72h。国产mpt-2型合金管经工业试验表明，其寿命均过400h。
4. 间断测温——浸入式测温仪的研制
新型浸人式测温仪是由热电偶、保护管及数字显示仪表构成的，已成功地用于铝冶金及加工行业中氟化物电解质及铝液温度测量，既可以间断测温，又能在一定时间内连续测温。
5. 铜液连续测温
对于铜加工行业中铜液连续测温用高铬钢管及金属陶瓷(lt-1型)管。后者使用效果较好，但价格昂贵。作者采用金属陶瓷作外保护管(mpct-6型)，内插高性能热电偶(k型)，两者之间充填惰性物质，在使用过程中保护管烧成实体。该种实体型传感器()具有如下优点：热电偶的热电性能稳定，使用寿命长，响应速度快，安全可靠。
6. 钢水连续测温
关于钢水连续测温，目前只在带有等离子加热调温装置的连铸中间包中试用，尚未普及。工业试验结果表明：
a.可行性
新研制的温度传感器和上插安装方式用于中间包连续测温是可行的。
b.可靠性
连续测温精度与传统的点测方式相比，只要两者插入位置相同，偏差在±2℃以内。
c.实用性
mcpt-4
mcpt-6
mcpt-3
mpt-1
mpt-2
使用温度℃
0～1,300
0～1,300
0～1,700
0～1,000
0～1,000
使用介质
bac12
铜及铜合金
铁与钢
铝液
冰晶石熔体
使用寿命(h)
≮1,400
≮1,000
10-20
1,400
400
抗热震性
1,280℃5℃
反复30次不炸裂
1,200℃15℃
反复10次不炸裂
1,600℃15℃
反复5次不炸裂
金属保护管
材质名称牌号
长期使用温度℃
特点
不锈钢304
800℃
主要用于化工、食品、塑料、石油工业。耐热、耐腐蚀性能优良，主要用于氧化性气氛。
不锈钢sus310
1035℃
主要用于发电厂锅炉，可达980℃
不锈钢sus316
900℃
适用范围与304相同，在氧化气氛下可用于930℃。耐热、耐酸、耐碱性能优良。
不锈钢sus316l
850～1000℃
耐晶尖腐蚀性好。
不锈钢sus347
800℃
耐腐蚀性与sus相同，在400～800℃连使用，也难引起脆化和晶间腐蚀。
不锈钢446
1082℃
具有优异的耐高温腐蚀及抗氧化能力。主要适用于淬火、氮化和退火炉、盐浴炉及铅、锡、巴氏合金熔体、含硫气氛。还可用于均热炉锌熔体、废气锅炉、水泥窑炉等不适合于含碳气氛。
inconel600
1000℃
在氧化性气氛下使用温度可到1150℃，在还原性气氛下高使用温度降至1040℃。在含硫气氛下使用温度不能超过540℃。主要用语渗碳炉、退火炉、盐熔炉、平炉烟道、高炉热风管煅烧炉、玻璃窑炉
inconel601
1200℃
使用用途同600，但高温下抗氧化、抗硫能力强，使用温度可达1200℃
inconel800
1000～1100℃
在氧化性气氛下，可用到1090℃，与600相似但不适用于氧化、氢氧化物熔体、抗硫腐蚀能力超过600型
哈氏b
760℃
适用于各种浓度及温度的盐酸，对硫酸、磷酸也有耐蚀性，在空气下使用温度为760℃
哈氏c
1000℃
可用于氧化性、还原性气氛中，使用高温度为1090℃870～890℃抗应力作用、抗热冲击性强，具有良好的耐热性，并对潮湿的氯气、次氯酸水溶液等的腐蚀。抗氯化铁、氯化铜性能优良，在空气中使用温度为1000℃
镍200
700～800℃
在还原性氧化下使用温度为800℃，在还原性气氛下高可用到540℃，当有硫存在时，也不能超过540℃，主要用于盐浴炉等
钛
500℃
耐化学腐蚀性能较不锈钢好，在低温下耐蚀，尤其耐海水
具有较高的热强度，在550度下，表面形成致密的氧化膜，故不容易氧化，钛合金强度高，高温下强度高。对碱、海水、氯化物、卤素气体、硝酸等具有很好的耐蚀性。
铸铁
700～800℃
在氧化性气氛下，使用温度可达700℃，主要用于有色金属熔体，在还原气氛下可用到870℃
钽
1600～2100℃
具有优良的耐高温性能，使用在真空气氛，真空炉测温。
铂与铂铑合合金
1600℃
耐热性能强，可用于熔融玻璃。
非金属保护管
材质
特点
石英
使用温度可达1090℃，热膨胀系数小，抗热震性能强，响应速度快，耐酸性能好，耐碱性能能差，可透过氢及还原性气体，用于金、银熔体或高温火焰测量。
莫来石
（3al2o3.2sio2）
使用温度可达1510℃，机械强度低，抗热震性能较强，在bacl2熔体中可用到1200℃，耐熔融金属及可燃性气体腐蚀，耐金属氧化物及碱腐蚀性能差，应垂直安装，水平安装时，要有支撑，适用于高温陶瓷、热处理及玻璃行业。
氧化铝（90%）
使用温度可达1760℃，机械强度和抗震性中等。可用于真空感应炉，其它用途同莫来石。
刚玉（al2o3）
在有支撑的条件下，使用温度可达1870℃。耐熔融金属腐蚀，气密性好，抗热震性能较差。适用于高温加热炉及各种耐火材料窑等。
碳化硅（sic）
抗热震、耐化学腐融性能好，热导率大，高温下变成导体，因气密性不好，使用时要加不透气的内保护管构成复合管。高温氧化是影响寿命的主要问题。可用于玻璃熔体、高炉渣及有色金属熔体。
氮化硅
（si3n4、bn）
使用温度为1000℃，耐酸式盐腐蚀，抗热震性能优异，机械强度低。耐有色金属腐蚀，如铝、黄铜、铅、锡、锌。还可用于化工企业及盐浴炉。
氧化锆（zro2）
使用温度为1900℃，在高温下成为导体。耐碱、碱性碴及特殊的玻璃熔体腐蚀。
硼化锆
使用温度为1600℃，气密性好，良好的导热，导电性能和化学稳定性、抗热震性能较纯氧化物有所改善。
氧化铍（beo2）
使用温度为2100℃，热传导、抗热震性能好。但有毒，在空气、h2、co及真空中于1700℃以下均很稳定。在卤素气体中不稳定，有水蒸汽存在时，于1200℃蒸发。
氧化钍（tho2）
放射性物质，使用温度为2200℃，抗渣性强、高温下在卤素、含硫、含碳气氛中不稳定，高温下低电阻。
氧化镁（mgo）
在空气中到1700℃仍很稳定，高温下，蒸汽压大，在还原性气氛中，使用温度要低于1700℃，1800℃以上受卤素及含硫气氛腐蚀，金属熔体腐蚀性能较氧化铝差。
二硅化钼（mosi2）
使用温度为1600℃，抗氧化、耐高温、抗热震、气密性好。在还原性气氛及腐蚀介质中，亦具有较高的化学稳定性。
金属陶瓷保护管的特性
名称
常用温度℃
高温度℃
特性
直 径
金属陶瓷
1600
2200
抗热震性强，适用于液态金属，不能用于氧化性气氛
12×6
金属陶瓷lt-1
1300
1400
适用于非金属熔体
28×16
金属陶瓷保护管的主要性能
材料
熔点 ℃
特点
mgo-mo
1400
（高连续使用温度）
mgo基金属陶瓷保护管，采用接力方式，150吨ld转炉上的应用，已成功实现全炉段连续测温。由于含有大量的金属钼，很容易氧化，因此，不宜在氧化性气氛中应用。
72%cr-
28%al2o3
1300
（高连续使用温度）
cr-al2o3基金属陶瓷保护管，从1035～20℃空气瞬时喷吹1000次而不损坏。适用于在氧化气氛中工作。也可在含腐蚀气体（so2，so3）的铜冶炼烟道中使用，在温度为1200℃硫磺燃烧炉、平炉蓄热室及水泥窑中连续使用。cr-al2o3基金属陶瓷保护管很疏松脆弱。
30%cr-
70%al2o3
1300
（高连续使用温度）
80%tic-
20%ni（i151a）
1200
（高连续使用温度）
碳化钛系金属陶瓷保护管，常作硬质合金，具有相当高的硬度与强度，hrc值在70左右，使用温度为600～1000℃。作为高温耐磨热电偶保护管，用于冶金、建材行业是很有前途的。但此类保护管目前还处于研制中，预计不久可问世。
各行业保护管材料的选用实例
工业部门
被测介质或使用场所
被测温度（℃）
保 护 管 材 料
冶金工业
铅熔液
300～400
碳钢
锡熔液
200～300
因科内尔合金、0cr25ni20
锌熔液
400～500
因科内尔合金、0cr25ni20
铝熔液
900～1000
氮化硅
铜熔液
1000～1100
金属陶瓷
钢水
1600～1700
金属陶瓷
钢板加热炉
800～900
1cr18ni9ti
锻造炉
1100～1200
因科内尔合金、gh3039
高炉炉顶
1000～1300
碳化硅
钢锭加热炉
1300～1400
氧化铝、刚玉质
热电站
主蒸汽管道
400～600
1cr18ni9ti
普通蒸汽管道
300～500
1cr18ni9ti
食品工业
糖液
200～300
1cr18ni9ti
食品罐头
100～200
黄铜镀镍
面包炉
100～200
1cr18ni9ti
化肥
造气炉
1200～1300
金属陶瓷
煤气管道
300～500
1cr18ni9ti
合成塔
300～500
1cr18ni9ti
建材工业
陶瓷窑
1300～1500
氧化铝、碳化硅
玻璃窑
1000～1300
氧化铝、因科内尔合金
石油工业
原油加热
400～500
1cr18ni9ti
蒸馏塔
100～200
1cr18ni9ti
化学工业：
酸类
酸液10-50%
50%
90%
20
90
20～90
1cr18ni9ti
cr18ni12mo2ti
2cr13
硫酸5-50%
90%
96-
20～90
90
90
镍钼合金（b）
镍钼合金（d）
普通钢
硝酸5-50%
50%
65%以上
20
90
90
1cr18ni9ti
1cr18ni9ti
cr18ni12mo2ti
盐酸1-5%
1-5%
25%
20
90
90
镍钼合金（c）或含14~16%硅的高硅铸铁
镍钼合金（b）
镍钼合金（c）
磷酸1-5%
10%
10%
30-85%
20
20
90
20～90
1cr18ni9ti
cr18ni12mo2ti
镍钼合金（c）
镍钼合金（b）
乳酸5%
5%
5%
20
60
90
1cr18ni9ti
cr18ni12mo2ti
含钽不锈钢
柠檬酸15%
15%
20
90
1cr18ni9ti
cr18ni12mo2ti
铬酸10-50
90
cr18ni12mo2ti
化学工业：
盐类
氢氧化钠10%以上
75%以上
90
100
1cr18ni9ti
普通钢
lhn5%以上
20～90
cr18ni12mo2ti
碳酸钠5%以上
20～90
1cr18ni9ti
硫酸钠5%以上
20
cr18ni12mo2ti
亚硫酸钠5%以上
20
1cr18ni9ti