在线客服

新闻中心

——  NEWS CENTER  ——

高温测量挑战:热电偶保护套管材质与寿命分析
2026/01/06

在工业生产、能源化工、冶金冶炼等高温工况中,热电偶作为核心测温元件,其测量准确性与长期稳定性直接依赖于保护套管的性能,而高温环境下的材质适配性与寿命延长始终是行业面临的核心技术挑战。

高温测量场景往往伴随着 1000℃以上的极端温度、剧烈的温度波动、腐蚀性介质侵蚀、机械磨损及热冲击等复杂条件,这就要求保护套管材质不仅需具备优异的耐高温性能,还需兼顾抗氧化性、抗蠕变性、化学稳定性及机械强度等多重关键特性,同时需通过科学的工况匹配与结构设计,最大限度延长其服役寿命。目前工业领域应用的热电偶保护套管材质主要分为金属基合金、陶瓷材料及复合材质三大类,其中金属基合金如 Inconel 系列、Hastelloy 合金、耐热钢等,凭借良好的高温强度、韧性及加工成型性,广泛应用于 500-1200℃的中高温常规场景,但在含硫、含碳、含氯等腐蚀性气氛中易发生渗碳、硫化或氧化剥皮现象,导致套管壁厚减薄、强度下降,严重限制了其在恶劣工况下的使用寿命;陶瓷材料如氧化铝、氧化锆、碳化硅陶瓷等,具备极高的耐高温性(部分可耐受 1600℃以上高温)与化学惰性,能有效抵御强腐蚀、强氧化环境的侵蚀,然而其脆性大、抗热震性差的固有缺陷,使得在温度骤变或存在轻微机械冲击的场景中易出现开裂、断裂失效,制约了其在动态工况中的应用范围;复合材质则通过金属基体与陶瓷涂层、金属陶瓷复合等工艺,实现了耐高温性与抗冲击性的协同优化,如等离子喷涂氧化铝涂层合金套管、碳化硅陶瓷基复合材料套管等,在保留金属材质机械可靠性的同时,显著提升了抗腐蚀、耐高温性能,成为高温复杂工况下的优选方案。

保护套管的实际使用寿命并非仅由材质本身性能决定,还与工况参数匹配度、安装方式、结构设计及维护策略密切相关。在高温环境中,材质的高温氧化会导致表层失效,腐蚀性介质的渗透会引发内部化学降解,长期高温蠕变则可能造成套管变形、密封失效,而流体冲刷、机械碰撞等外部因素会加速磨损进程,这些因素的叠加作用直接影响保护套管的服役周期。例如,在燃煤锅炉炉膛、垃圾焚烧炉等高温高腐蚀场景中,选用普通耐热钢套管的使用寿命通常仅为 1-3 个月,而采用氧化锆陶瓷套管或涂层改性复合套管,寿命可延长至 1-2 年;若进一步优化套管结构,采用厚壁设计、导流式外形或增加耐磨涂层,同时保证合理的插入深度、避免套管与高温流体直接冲刷接触,可使使用寿命再提升 30%-50%。此外,定期对套管进行外观检查、壁厚测量及性能检测,及时更换存在腐蚀、磨损或裂纹隐患的套管,也是延长其整体使用寿命、保障测温系统稳定运行的关键措施。随着材料科学与制造工艺的不断进步,新型耐高温复合材料如纳米涂层改性合金、碳化硅 - 碳纤维复合材质、稀土掺杂陶瓷等不断涌现,这些材料在耐高温极限、抗腐蚀能力及机械韧性上实现了突破性提升,同时数值模拟技术在套管结构优化中的应用,能够精准预测不同工况下的应力分布与失效风险,为保护套管的定制化设计提供了技术支撑。

通过材质研发、工况适配与结构优化的深度融合,能进一步解决高温测量中保护套管的材质局限与寿命难题,使高温测温技术更高精度、更长期稳定、更适应极端工况,为工业生产的安全高效运行提供可靠保障。