当循环流化床锅炉用特殊的热电偶保护套管时，它应该怎样选材？又该往哪边发展呢？

Answer 1

循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的选材与发展
随着社会的发展和进步，我国在环保方面的要求也进一步严格，循环流化床燃烧技术作为一项新型燃烧技术，在节约能源、调节负荷、控制污染及燃料适应性等方面具有突出的优点，在电力工业、垃圾焚烧、水泥工业等许多领域中得到日益广泛的应用。目前全国已有20多个锅炉厂生产20t/h蒸发量以下的常规流化床锅炉和循环流化床锅炉。至今全国累计有近3000多台工业流化床锅炉在运行中，其数量在世界上排第一位。然而，由于循环流化床锅炉特殊的燃烧方式，易损件的磨损问题一直是影响其长期安全运行的重要因素。为解决这一问题，材料工作者作了大量的工作，提出了许多有意义的思路和解决方案。其中，大量新材料、新工艺的出现和应用为解决这一问题提供了可能。
循环流化床锅炉上所用热电偶测温问题目前是一个暴露比较突出的需要亟待解决的问题。由于高温冲蚀严重而大大降低了热电偶的正常使用寿命。必须采用特殊高温耐磨热电偶保护套管来解决该问题，经过研究发展，其在制备技术上有了较大的进步，性能价格比也在不断的提高。本文就该问题进行讨论，试图引起大家的注意。共同为提高我国热电偶技术的测量水平作出贡献。

一、循环流化床锅炉燃烧及磨损机理
循环流化床锅炉与传统的煤粉锅炉不同，在燃烧过程中，炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，在分离器中进行气、固两相分离，分离后的烟气经上部出口，进入锅炉尾部烟道，分离出来的固体粒子，经回料阀再返回炉膛下部。在循环流化床锅炉的运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛-分离器-料阀-炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中，并在炉内以 850℃～950℃进行高效率燃烧及脱硫反应。床料除在这一回路中作外循环流动外，其在重力作用下，在炉内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位必然产生严重磨损。
以上分析表明，热电偶保护套管在炉内所处环境为高温，氧化性气氛，且有循环流体的冲刷碰撞，其磨损应当属于高温下的冲刷磨粒磨损。这种磨损的形式大致可归为两类：一类是在碰撞过程中由于材料的反复变形引起的疲劳磨损；另一类则是材料在自由运动的颗粒的切削作用下引起的破坏，称之为凿削式磨损。炉内的高温可改变材料的组织结构，使其硬度大大下降，从而加重了磨损。同时，材料的高温氧化也降低了其韧性，冲击时氧化层容易崩落，这也加速了材料磨损。磨损的程度与冲击角度的关系很大，冲击角为90°没有凿削式磨损，而仅是疲劳磨损，此磨损很轻微。当冲击角度为 20°～50°时磨损最严重。因此保护管的插入方向与流速方向夹角应避开这个角度范围。
仔细观察分析热电偶保护套管的失效部位，大致有两个部位比较容易失效，一是热电偶保护套管的端部，此处的材料处于烟气、物料的直接冲刷和回旋、涡流的综合作用下，磨损较为严重。另一部位则是热电偶保护套管与炉壁的交接处，此处的磨损主要是由于烟气、物料在该部位的涡流所引起的冲刷磨损。
上述分析表明，高温冲蚀磨损失效是循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的主要失效原因，这是在保护套管的选材和制备中首先应当注意的问题。

二、热电偶保护套管的选材及其发展
热电偶采用保护套管主要有两种用途，一是防止遭受机械损坏，二是在热电偶及其周围之间插入一个屏蔽套，这样可使热电偶尽可能保持在接近其最佳的气氛中。因此，根据特定的使用环境选用合适的热电偶保护套管对于延长热电极的使用寿命以及提高测温的准确度是相当重要的。[5]
选材的原则及常用材料的优缺点
根据热电偶保护套管在循环流化床锅炉内所处的环境，在其选材上应注意以下几点：（1）材料的气密性好（即气孔率小）；（2）应有足够的强度和稳定性，抗热冲击性能好；（3）材料的红硬性好，要求材料必须耐磨；（4）耐化学腐蚀性能好，因为燃煤介质中含有SO2、SO3 、Na2O、K2O等腐蚀性气体；（5）导热性好。
目前已在工业上应用的热电偶保护套管材料按其材质分主要有金属材料，非金属材料与金属材料和非金属材料的复合材料三大类。
1、金属保护管材料
应用较多的有不锈钢和高温合金，这类材料的优点是机械强度高，耐腐蚀性能与导热性能好，但其高温热强性差，故高温耐磨性较差。不锈钢保护管一般可使用7~8天，而一般的其他材料也就是使用1~2个月。近年来国内外一直没有理想的解决办法，在困扰中只好采取加厚保护管管壁的方法，有的热电偶保护套管的壁厚已达到了10余毫米。因此，在循环流化床锅炉中应用效果不是很理想，性能价格比差。
2、非金属保护管材料
常用的材料有石英、高温陶瓷、氧化镁、氧化铝等。同金属材料相比，这类材料的优点是高温耐磨性好，耐腐蚀性能良好，但缺点也是很明显的，首先是导热率差，热响应敏感性差，因此管壁不能做的很厚，而管壁的减薄又给应用带来了一系列的问题。陶瓷类材料一般较脆，抗热震性能差，在使用过程中由于冲击和热震容易导致脆裂，特别是在循环流化床锅炉中使用由于强烈的冲蚀作用而易早期失效。
3、复合材料保护套管
近年来发展较快的有金属陶瓷复合材料和特殊复合涂层材料保护套管。金属陶瓷复合材料是由金属基体、陶瓷成分和润滑剂等组成的多元复合材料。这类材料制造的热电偶保护套管具有导热性好、抗热震性强耐热、耐磨等优点。特殊复合涂层材料保护套管目前大多是将硬度高耐磨的复合材料如金属陶瓷等以激光熔敷等手段涂敷在金属基体表面。上述复合材料保护套管，其优点是综合了两种不同材料的特点，具有一定的优势互补性，缺点则是由于两种材料特殊的复合机制而使得制造过程太复杂。

参考资料：http://www.testeck.com.cn/wendang/186.html

Answer 2

镍基合金指的是以镍为基体，在650～1000℃范围内具有较高强度和良好抗氧化、抗腐蚀能力的高温合金材料。
进口高温合金牌号：哈氏系列C-276、C-22、C-2000、C-4、B-3、G-30、ALLOY59、Inconel600、Inconel601、Inconel625、Inconel718、Inconel X750、Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Monel400、Monel k500、Alloy20、Alloy 28 、Alloy31、RA330、RA333、N02201、NIMONIC系列、MP35N、ELGILOY、HAYNES HR-120 / HR-160 、HAYNES 556/242/230等。
纯 镍NI201、NI200等。
变形高温合金牌号：GH1040、GH1131、GH1132、GH1140、GH2132、GH2136、GH2026、GH2696、GH2747、GH3128、GH3039、GH3030、GH3044、GH3536、GH4049、GH4090、GH4099、GH4141、GH4145、GH4169、GH4648、GH4738、GH4202、GH600、GH625、GH605、GH5188等。
铸造高温合金牌号：K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等
耐蚀合金牌号：NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。
主要规格：
无缝管、钢板、圆钢、锻件、法兰、圆环、焊管、钢带、直条、丝材及配套焊材、圆饼、扁钢、六角棒、大小头、弯头、三通、加工件、螺栓螺母、紧固件
篇幅有限，如需更多更详细介绍，欢迎咨询了解。

Answer 3

选耐热耐磨的材料

温度传感器套保护管材质选型表：

材 质
使 用 温 度℃
特 点 及 用 途

1Cr18Ni9Ti
-200—800
具有高温耐腐蚀，通常作为一般耐热钢使用

304
-200—800
低碳含量，具有良好耐晶间腐蚀性，通常作为一般耐热钢使用

316
-200—750
低碳含量，具有良好耐晶间腐蚀性，作为耐腐蚀钢使用

316L
-200—750
超低碳含量，具有良好耐晶间腐蚀性，作为耐腐蚀钢使用

蒙乃尔MonelK500
-100—700
镍铜合金，具有良好耐晶间腐蚀性，适用于强硫酸等腐蚀性场合

哈氏合金H.Alloy-276
-100—700
具有良好耐晶间腐蚀性，作为耐腐蚀钢使用

Incone1600
-100—1000
镍铬铁合金，具有优良高温抗氧化性，通常作为耐热钢使用

310S
-200—1000
具有高温抗氧化性，耐腐蚀性通常作为耐热钢使用

GH3030
0—1100
镍基高温合金钢，具有优良抗氧化性，耐腐蚀性，通常作为耐热钢使用

GH3039
0—1300
镍基高温合金钢，具有优良抗氧化性，耐腐蚀性，通常作为耐热钢使用

高铝质
0—1300
工业陶瓷管，具有优良抗氧化性，耐腐蚀性

钢玉管
0—1600
工业陶瓷管，具有优良抗氧化性，耐腐蚀性

3YC52
0—1300
高温合金，具有优良抗氧化性，耐腐蚀性，机械性能好，适用于高温场所

二硅化钼MoSi2
0—1600
具有优良抗氧化性，耐腐蚀性，机械性能好，适用于高温场所