CN108247290A - 一种耐磨热电偶的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热电偶加工技术领域，具体涉及一种适用于电厂、水泥厂使用的耐磨热电偶的加工方法，包括：(1)将带状保护管用材料卷曲成半管状，两半管状定径对缝焊接处理得金属圆管；(2)将金属圆管的一端进行缩径处理，形成致密的端头；(3)对步骤(2)中金属圆管的密闭端进行钻孔处理，得到位于金属圆管的密闭端并沿其管长方向设置的通孔；(4)将热电极穿置到金属圆管内，并焊接形成封闭端头；(5)喷涂耐磨层处理；本发明通过沿保护管的管长方向进行焊缝处理，避免了传统的分体式耐磨热电偶在保护管与耐磨头在周向上焊缝处理时可靠性差的问题，降低了耐磨热电偶的加工难度，提高了耐磨热电偶的成品良率。

Description

一种耐磨热电偶的加工方法

技术领域

本发明涉及热电偶加工技术领域，具体涉及一种适用于电厂、水泥厂使用的耐磨热电偶的加工方法。

背景技术

热电偶是中低温区最常用的一种温度检测器，基于测量准确度高、性能稳定的优点，热电偶广泛应用于工业测温，更是被制成标准的基准仪。热电偶的测温原理是热电效应，即两种不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两接点的温度不同，则在该回路中会产生电动势，且热电偶回路中总热电动势的大小只与材料和接点温度有关，与热电偶的尺寸、形状没有关系。

一般来说，热电偶由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成，其中，热电偶的工作端被焊接在一起，热电极之间需要用绝缘套管保护，根据测量温度的不同，绝缘套管的材质不同，具体来说，如在1000℃以下选用粘土质绝缘套管，在1300℃以下选用高铝绝缘套管，在1600℃以下选用刚玉绝缘套管；保护管的作用在于避免热电极直接与被测介质接触。它不仅可延长热电偶的使用寿命，还起到支撑和固定热电极，增强其强度的作用。

现有技术中，在水泥厂、发电厂循环硫化床锅炉、球磨机、磨煤机等场所中，对热电偶的保护管磨损较为严重，应用在这些场所中的热电偶的保护套管一般是分体结构，即保护管和耐磨头，保护管采用长的金属管，耐磨头采用较短的金属圆柱材料进行加工和外表面光滑、耐磨处理制成，并将保护管和耐磨头通过焊接固定在一起，热电极置于保护管和耐磨头内进行温度测量，这种热电偶由于保护管和耐磨头采用焊接连接，其容易因为焊接处存在的内部缺陷导致金属疲劳从而引起热电偶产生开裂而漏出热电极，另外，保护管与耐磨头的加工处理时，对焊接处进行光滑处理等步骤增加了生产工艺的复杂性。

另一种热电偶的保护套管为一体结构，其生产过程中是将一较长的金属棒料作为保护套管，在其上进行整体钻孔，加工出细长的内孔，之后进行表面的光滑和耐磨处理，热电极置于保护套管的内孔中用于进行温度测量，这种热电偶的保护套管虽然具有较高的强度，但是还具有以下缺点：由于需要在细长的金属棒料上深钻孔，加工工艺较复杂，加工成本较高，并且在该细长的金属棒料上钻孔，由于钻孔深度较大，在加工过程中容易出现钻偏等影响热电偶的质量或导致不良率升高。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种耐磨热电偶的加工方法，避免分体式的热电偶保护套管带来的强度不足的问题，同时避免了采用整体式金属棒料深钻孔的复杂工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种耐磨热电偶的加工方法，包括以下步骤：

(1)利用成型辊将带状保护管用材料卷曲成半管状，然后将两半管进成管机头定径对缝处理，侧缝焊接处理成金属圆管；

(2)缩径处理：通过热锻方法将步骤(1)中的金属圆管的一端进行缩径处理，使得所述金属圆管的热锻端密闭并形成致密的端头；

(3)对步骤(2)中金属圆管的密闭端进行钻孔处理，然后做光滑处理，得到位于金属圆管的密闭端并沿其管长方向设置的通孔；

(4)热电极焊接：将热电极穿置到金属圆管内，并将热电极的测温端与密闭端的通孔焊接形成封闭端头；

(5)对步骤(4)中的封闭端头喷涂耐磨层处理。

本发明的技术要点在于优化传统的耐磨热电偶的成型方法，传统的分体式耐磨热电偶是上下分体式，位于上端(主体部)的保护管与下端(悬伸部)的耐磨头是焊接连接的，在极端的使用环境下易出现开裂导致热电偶的使用寿命降低，而一体式的耐磨热电偶，由于采用了在细长的金属棒料上深钻孔的工艺，不仅工艺复杂，而且加工成本较高，不良率高。本发明提供的耐磨热电偶，其保护管的焊缝位于其管长方向，因此，在热电偶的使用过程中，不易出现长度方向的受力折断、开裂现象。并且，采用带状保护管用材料卷曲成型的工艺简单，较容易实现。侧缝焊接处理是金属管成型的常用工艺，焊接工艺成熟，相对于传统的柱状保护管与柱状耐磨头在端部周向上的焊接来说，侧缝的焊接更容易处理且焊接的可靠性更高。

本发明中所述的带状保护管用材料，可以为所属领域技术人员所熟知的，根据所述的耐磨热电偶应用的温度范围而采用不同材质的保护管材料，具体的可以举出例如1Cr18Ni9Ti、不锈钢304、不锈钢316、不锈钢316L、蒙乃尔、哈氏合金、不锈钢310S、GH3030、GH3039、高铝质、钢玉管、3YC52、二硅化钼。

进一步的，根据本发明，为了确保该金属圆管在其管长风险的侧缝的连接强度，所述的步骤(1)中，在所述金属圆管的外壁上焊接有半管状加强板，所述半管状加强板覆盖住金属圆管沿管长方向的侧缝，该半圆状加强板可焊接在金属圆管的外壁上，或者，通过两个半管状的加强板进行对缝焊接处理，该半管状加强板将侧缝进行覆盖，通过半管状加强板的设置，提高了金属圆管在周向上的连接力，防止出现侧缝处的损坏，提高了保护管的强度。

进一步的，根据本发明，所述的半管状加强板设有一组，且其长度小于金属圆管的长度，或，所述的半管状加强板设有多组并沿金属圆管的长度方向间隔布置。

进一步的，根据本发明，为了降低成型为金属圆管后对其内壁进行光滑处理的难度，本发明中的步骤(1)中，带状保护管用材料卷曲前做内、外面光滑处理。如此，降低了工艺难度及复杂性。

进一步的，根据本发明，所述的步骤(4)中，热电极的绝缘套管与金属圆管的内壁之间填充有导热粉。该导热粉的填充有效的提高了热传导的效率，缩短了热电极的响应时间。具体的，所述的导热粉可以选用本领域技术人员常用的具有优异热传导性能的粉状氧化镁或粉状氧化铝。

根据本发明，在步骤(5)中，喷涂耐磨层处理是本发明中所述的热电偶获得耐磨性能的关键步骤，本发明中所述的耐磨层为碳化钨合金涂层，具体的，采用超音速火焰喷涂法对金属圆管的封闭端头喷涂碳化钨合金涂层。

根据本发明，为了对所述的耐磨热电偶实现固定，在金属套管的外壁上成型有螺纹，用于固定安装。

与现有技术相比，本发明提供的耐磨热电偶的加工方法，通过沿保护管的管长方向进行焊缝处理，避免了传统的分体式耐磨热电偶在保护管与耐磨头在周向上焊缝处理时可靠性差的问题，及一体式耐磨热电偶在细长的金属棒料上深钻孔的加工难度大的问题，降低了耐磨热电偶的加工难度，提高了耐磨热电偶的成品良率。

附图说明

图1、2为本发明提供的耐磨热电偶的示意图；

图3为图1中A位置的放大示意图；

图中标号说明：1-接线盒，2-热电极保护管，21-通孔，22-外螺纹，3-热电极，4-绝缘套管，5-导热粉，6-半管状加强板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

结合图1、3所示，本发明提供的加工方法得到的耐磨热电偶包括接线盒1、热电极保护管2、热电极3及包覆在热电极3外的绝缘套管4，所述的绝缘套管4与热电极保护管2的内壁之间填充有导热粉5；所述的热电极保护管2端头处设有通孔21供热电极3焊接固定，所述的热电极保护管2的外壁上设有外螺纹22供耐磨热电偶固定安装。

该耐磨热电偶的加工方法包括以下步骤：

(1)对带状的不锈钢304做光滑处理，利用成型辊将带状的不锈钢304卷曲成半管状，然后将两半管进成管机头定径对缝处理，侧缝焊接处理成不锈钢304圆管，具体的，所述的带状不锈钢304的厚度与成型的半管状的外径之比为1/3；

(2)缩径处理：通过热锻方法将步骤(1)中的不锈钢304圆管的一端进行缩径处理，使得所述不锈钢304圆管的热锻端密闭并形成致密的端头；

该步骤的目的在于通过热锻处理消除不锈钢304圆管的内径并在不锈钢304圆管的一端形成致密的端头，在热锻处理后，不锈钢304圆管的密闭端头具有更高的致密性及更高的强度，提高了耐磨性能和抗冲击力，从而提高保护管的使用寿命；

(3)对步骤(2)中不锈钢304圆管的密闭端进行钻孔处理，然后做光滑处理，得到位于不锈钢304圆管的密闭端并沿其管长方向设置的通孔，由于该钻孔的长度较短，相比于现有的在细长的金属棒料上深钻孔较为简单；

(4)热电极焊接：将热电极穿置到不锈钢304圆管内，并将热电极的测温端与密闭端的通孔焊接形成封闭端头，向热电极的绝缘套管与不锈钢304圆管的内壁之间填充粉状氧化镁作为导热粉；

(5)利用超音速火焰喷涂法对步骤(4)中不锈钢304圆管的封闭端头喷涂碳化钨合金涂层作为耐磨层，通过该碳化钨合金涂层的设置，可以显著的增加热电偶保护管端头的硬度及耐磨强度，确保热电偶的使用寿命。

(6)对不锈钢304圆管的外壁上成型外螺纹，用于安装固定耐磨热电偶。

上述耐磨热电偶的加工方法中未涉及部分为所属领域技术人员为加工制得耐磨热电偶所采用的常规技术手段，本发明在此不做赘述。

实施例2

结合图2所示，本实施例提供的耐磨热电偶的加工方法与实施例1相同，不同的是，在热电极保护管2的侧缝处覆盖有半管状加强板6，所述的半管状加强板6设有两个，并对缝焊接处理，覆盖在热电极保护管2的侧缝上。

通过该半管状加强板6的设置，更进一步的确保了热电极保护管2在周向上的强度，确保了耐磨热电偶的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种耐磨热电偶的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)利用成型辊将带状保护管用材料卷曲成半管状，然后将两半管进成管机头定径对缝处理，侧缝焊接处理成金属圆管；

(2)缩径处理：通过热锻方法将步骤(1)中的金属圆管的一端进行缩径处理，使得所述金属圆管的热锻端密闭并形成致密的端头；

(3)对步骤(2)中金属圆管的密闭端进行钻孔处理，然后做光滑处理，得到位于金属圆管的密闭端并沿其管长方向设置的通孔；

(4)热电极焊接：将热电极穿置到金属圆管内，并将热电极的测温端与密闭端的通孔焊接形成封闭端头；

(5)对步骤(4)中的封闭端头喷涂耐磨层处理。

2.根据权利要求1所述的耐磨热电偶的加工方法，其特征在于：步骤(1)中，在所述金属圆管的外壁上焊接有半管状加强板，所述半管状加强板覆盖住金属圆管沿管长方向的侧缝并焊接在金属圆管上或两半管状加强板对缝焊接处理。

3.根据权利要求1所述的耐磨热电偶的加工方法，其特征在于：所述的半管状加强板设有一组，且其长度小于金属圆管的长度。

4.根据权利要求1所述的耐磨热电偶的加工方法，其特征在于：所述的半管状加强板设有多组并沿金属圆管的长度方向间隔布置。

5.根据权利要求1所述的耐磨热电偶的加工方法，其特征在于：步骤(1)中，带状保护管用材料卷曲前做内、外面光滑处理。

6.根据权利要求1所述的耐磨热电偶的加工方法，其特征在于：步骤(4)中，热电极的绝缘套管与金属圆管的内壁之间填充有导热粉。