熱電偶作為鋼鐵冶煉、光伏傳導和核電火電等現代工業中的關鍵測溫元器件,具有精度高,范圍廣,壽命長等特點。將2種不同成分的導體連接成閉合回路,當工作端和冷端存在溫差時便會在回路中產生熱電動勢,這種現象即為塞貝克效應。熱電動勢隨著工作端溫度升高而增長,其大小只和導體材質以及兩端溫差有關,和熱電極長度、直徑無關。
根據內部結構不同,熱電偶可主要分為裝配式熱電偶和鎧裝熱電偶,裝配式熱電偶通常由細絲形導線、保護外殼和接線頭等組成,具有響應快,靈活性高等特點,鎧裝熱電偶是在裝配熱電偶的基礎上為解決直徑大、測溫區多、難批量生產而發展起來的,主要由偶絲,絕緣材料,套管經焊接密封、拉拔裝配制成。與前者相比,鎧裝熱電偶耐腐性、耐高溫性更強,機械強度更高,更易服役與某些特殊極端環境中,同時亦可作為裝配式熱電偶的感溫元件,因此廣泛應用在石油化工、電站軍工等溫度監測領域。
自上世紀50年代荷蘭成功研制出第一支鎧裝熱電偶以來,世界各國在其技術要求、產品研發及標準體系方面取得了飛速發展。我國自1966年開始研制和生產鎧裝熱電偶,截止目前,已有重慶材料研究院、中國船舶713所等20余家單位實現批量生產。根據偶絲材質不同,可主要分成貴金屬鎧裝熱電偶和廉金屬鎧裝熱電偶,由于鎧裝熱電偶的壽命、精度會受到輻射、高溫等特殊環境的影響,在很大程度上限制了其工業發展,因此評估鎧裝熱電偶的使用壽命,分析其測溫性能的影響規律并在服役結束時及時更換新的鎧裝熱電偶迫在眉睫。
該文在國內外眾多學者研究的基礎上,綜述工業用鎧裝熱電偶技術研究現狀,以貴、廉金屬鎧裝熱電偶為研究對象,分析工藝參數對其使用壽命和測溫性能的影響,探討鎧裝熱電偶中存在的問題并闡述其重點研究方向,以期為鎧裝熱電偶的高性能/輕量化制造提供理論依據。