Consultazione del prodotto
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Un forno di sinterizzazione sotto vuoto che mantiene una temperatura di 1650°C è molto al di fuori delle capacità di una termocoppia di tipo K. I suoi fili in lega di nichel-cromo e nichel-alluminio fondono a circa 1400°C e l'uscita varia molto prima. A Termocoppia di tipo B è costruito per quella zona: trasporta la temperatura continua più alta di qualsiasi termocoppia standard, 1700°C, con capacità a breve termine fino a 1820°C, e i suoi due piedini in platino-rodio resistono alla crescita dei grani che termina prematuramente i sensori di metalli non preziosi.
Cos'è una termocoppia di tipo B: composizione e potenza
Una termocoppia di tipo B è un sensore di temperatura in metallo nobile definito dalla coppia di materiali: un ramo positivo in platino-30% rodio e un ramo negativo in platino-6% rodio, standardizzati secondo IEC 60584 e ASTM E230. Produce una tensione continua attraverso l'effetto Seebeck; man mano che la giunzione di misura si riscalda, la differenza tra le due gambe in lega genera un campo elettromagnetico che gli strumenti convertono in una lettura della temperatura.
Definizione
Una termocoppia di tipo B è un sensore di temperatura il cui polo positivo è platino-30% rodio e il cui polo negativo è platino-6% rodio; è l'unico tipo di termocoppia standard con un intervallo pratico che si estende fino a 1820°C.
La costruzione è semplice: due fili sono saldati alla giunzione di misura, fatti passare attraverso un isolante in allumina di elevata purezza a due fori e protetti da una guaina metallica o ceramica. La giunzione può essere esposta per una misurazione rapida del gas, messa a terra per una risposta moderata o senza messa a terra per l'isolamento elettrico. L'output segue una curva non lineare:
- 0°C: 0,000 mV
- 600°C: 1.792 mV
- 1000°C: 4.833 mV
- 1400°C: 8.952 mV
- 1800°C: 13.585 mV
La caratteristica distintiva è la regione piatta nella parte bassa: tra 0°C e 42°C, l'uscita rimane sotto 3 µV.
Intervallo di temperatura, EMF e precisione della termocoppia di tipo B
Utilizzare una termocoppia di tipo B da 600°C a 1700°C per servizio continuo, con brevi escursioni a 1800-1820°C accettabili. Al di sotto dei 600°C, l'uscita è così piccola che l'incertezza della misurazione aumenta rapidamente; sopra i 1700°C, la migrazione del rodio e la crescita dei grani riducono la durata del filo.
Valori approssimativi EMF dalla tabella di riferimento standard di Tipo B, giunzione a 0°C.
La precisione dipende dal grado. I limiti di errore standard sono comunemente indicati come ±0,5% della temperatura misurata; il grado speciale restringe la tolleranza a ±0,25% della lettura. Per la qualificazione dei forni e i lavori di calibrazione, la specifica di una qualità speciale rimuove la maggior parte dell'incertezza del sensore dalla catena di misurazione.
Conseguenza progettuale: poiché la FEM a temperatura ambiente è essenzialmente pari a zero, una termocoppia di tipo B non necessita di compensazione della giunzione fredda o di morsettiera isotermica. Su cavi lunghi, il filo di rame standard può sostituire i costosi cavi di prolunga di tipo B purché le terminazioni rimangano al di sotto dei 50°C.
Vantaggi e limiti delle termocoppie di tipo B
Il tipo B si guadagna il suo posto ovunque un processo venga eseguito a temperature superiori a 1400°C, perché resiste più a qualsiasi termocoppia di metalli comuni a quel livello. I suoi limiti sono la bassa resa a temperature più basse e un costo del materiale molte volte superiore rispetto al tipo N o K.
Vantaggi
- Temperatura massima tra tutte le termocoppie standard: 1700°C continui, 1820°C a breve termine.
- Al di sotto dei 50°C non è necessaria alcuna compensazione della giunzione fredda.
- Entrambi i rami sono leghe di platino-rodio, quindi la crescita del grano e la fatica meccanica si sviluppano più lentamente rispetto al ramo in platino puro dei Tipi R e S.
- Risultati stabili e ripetibili in atmosfere ossidanti.
- Lunga stabilità di calibrazione nel servizio di vetro, ceramica e forni a vuoto.
Limitazioni
- Il coefficiente di Seebeck è solo di circa 5-6 µV/°C a 600°C, quindi la precisione al di sotto di quel punto è scarsa.
- L'alto contenuto di rodio la rende la termocoppia standard più costosa.
- I vapori di carbonio, silicio e metallici contaminano i cavi; le atmosfere riducenti e cementanti richiedono una protezione sigillata.
- I fili si induriscono e diventano fragili dopo ripetuti cicli ad alta temperatura.
- Il cavo di prolunga è costoso quando la temperatura dell'estremità dello strumento supera i 50°C.
In conclusione: sopra i 1400°C, il Tipo B è l'opzione standard più affidabile; sotto i 600°C, è lo strumento sbagliato per il lavoro.
Tipo B contro Tipo R e Tipo S: confronto tra famiglie di metalli nobili
Il tipo B è lo specialista delle alte temperature all'interno della famiglia del platino-rodio. I tipi R e S offrono una sensibilità più elevata nell'intervallo 0-1400°C, ma i loro piedini in platino puro limitano il limite utile vicino a 1600°C e richiedono una compensazione della giunzione fredda.
| Proprietà | Tipo B | Tipo R | Tipo S |
| Gamba positiva | Pt-30%UR | Pt-13%UR | Pt-10%UR |
| Gamba negativa | Pt-6%UR | Platino puro | Platino puro |
| Massimo continuo | 1700°C | 1400°C | 1400°C |
| Massimo a breve termine | 1820°C | 1600°C | 1600°C |
| Campo elettromagnetico a 1000°C | 4,83 mV | 10,51 mV | 9,59 mV |
| Compensazione della giunzione fredda | Non richiesto al di sotto dei 50°C | Obbligatorio | Obbligatorio |
| La migliore vestibilità | Oltre 1400°C | 0-1400°C alta precisione | Calibrazione 0-1400°C |
Se il sensore vive la maggior parte della sua vita al di sopra di 1400°C, il Tipo B garantisce la durata operativa più lunga e il cablaggio più semplice. Se il processo varia tra 200°C e 1300°C, il tipo R o S fornisce circa il doppio della potenza in uscita, il che si traduce in una migliore risoluzione.
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Selezione e installazione di una termocoppia di tipo B
Specificare il Tipo B solo quando il processo lo richiede: temperature sostenute superiori a 1400°C. Quindi adattare la guaina, l'isolamento e il montaggio all'atmosfera, poiché la contaminazione, non il calore, è la causa abituale di guasti prematuri.
Definire la temperatura massima del processo , compreso il superamento durante la rampa e ogni possibile errore di controllo. Un forno valutato a 1600°C con una banda incontrollata fino a 1750°C è ancora idoneo al Tipo B; lo stesso dovere distrugge un Tipo R.
Identificare l'atmosfera. L'aria ossidante è sicura con guaine in allumina o platino-rodio; il vuoto favorisce le guaine in molibdeno o tantalio; le atmosfere di carburazione e idrogeno richiedono un tubo di protezione in ceramica sigillato a tenuta di gas.
Scegli la configurazione della giunzione. Le giunzioni esposte rispondono più velocemente ai flussi di gas; le giunzioni con messa a terra sono adatte al vetro liquido e al metallo fuso; le giunzioni senza messa a terra respingono il rumore elettrico.
Pianificare il cablaggio. Poiché l'uscita al di sotto dei 50°C è quasi pari a zero, il filo di rame collegato allo strumento funziona quando la testa di connessione rimane fredda; se la testa può riscaldarsi oltre i 50°C, utilizzare una prolunga di tipo B.
Imposta il grado di precisione. I limiti di errore standard (0,5% della lettura) soddisfano la maggior parte dei cicli di controllo; per la certificazione del forno e gli standard di calibrazione è richiesto un grado speciale (0,25%).
Nota sull'approvvigionamento: un elemento nudo di Tipo B è fragile; un assieme completo con guaina stampata, filettatura di montaggio e testa terminale sopravvive alla movimentazione dell'impianto. Confermare la profondità di immersione e il materiale del tubo di protezione prima di ordinare.
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Applicazioni che giustificano il tipo B
Le termocoppie di tipo B sono la scelta predefinita nei processi in cui i tipi di metalli base si guastano in pochi giorni e dove i tipi R/S non riescono a raggiungere la temperatura richiesta. Spiccano quattro casi d'uso: vetro, forni a vuoto, trattamento termico e calibrazione.
- Fusione e formatura del vetro: temperature della vasca di 1450-1600°C, atmosfera del bagno ossidante, campagne misurate in mesi.
- Forni sottovuoto: cicli di sinterizzazione e brasatura a 1500-1800°C, con guaine di molibdeno o tantalio a protezione dell'elemento.
- Trattamento termico: tempra e ricottura di acciaio rapido e leghe speciali, dove la ripetibilità ciclo per ciclo conta più del prezzo.
- Calibrazione e ricerca: come standard di confronto per il controllo di termocoppie a temperature più basse e nei sistemi di analisi termica.
1700°C valutazione continua
1820°C massimo a breve termine
10-12μV/°C sensibilità superiore a 1200°C
3 µV EMF da 0-42°C
La stessa fabbrica squadra di ingegneri può dimensionare un assieme di tipo B per un forno specifico: lunghezza di immersione, materiale della guaina, tipo di giunzione e grado di precisione.
Domande frequenti
Una termocoppia di tipo B può misurare in modo affidabile al di sotto di 600°C?
No. Tra 0°C e 42°C l'uscita è effettivamente pari a zero e la sensibilità a 600°C è solo di circa 5-6 µV/°C. Al di sotto di circa 600°C, una termocoppia di tipo K, N o J offre una risoluzione migliore a una frazione del costo.
Una termocoppia di tipo B necessita di compensazione della giunzione fredda?
No. L'EMF generato tra 0°C e 42°C è inferiore a 3 µV, inferiore allo scostamento zero della maggior parte degli strumenti industriali. Ecco perché con il Tipo B non sono necessari morsetti isotermici e riferimenti per bagno di ghiaccio.
Qual è la temperatura massima per una termocoppia di tipo B?
1700°C continui, con brevi escursioni fino a 1820°C. La durata utile si riduce rapidamente sopra i 1700°C perché il rodio migra e la crescita dei grani accelera nel filo.
Una termocoppia di tipo B è adatta ai forni a vuoto?
Sì, con la guaina corretta. I fili nudi di platino-rodio vengono danneggiati dai vapori metallici; nel vuoto utilizzare una protezione al molibdeno o al tantalio e in atmosfere di carburazione o idrogeno utilizzare un tubo di protezione in allumina sigillato.
