专利名称：热电偶保护套管及其制造方法
技术领域：
本发明与热电偶的保护装置及其制造方法有关。
背景技术：
合成氨生产系统中，煤造气炉气化层温度检测非常重要，但该处温度高，温度变化范围大，且煤层在作旋转运动，这要求热电偶保护套管既要耐高温腐蚀，又要有较高的机械强度。
当前已知的热电偶保护套管特性如下1、钢材质热电偶保护套管，其最高长期使用温度尚未超过1300℃。
2、陶瓷质热电偶保护套管，呈脆性、且在高温时机械强度差。
3、金属陶瓷质热电偶保护套管，仍然脆性较大，不能承受过大的机械力。
4、金属钼等难熔金属管经表面抗氧化处理后制成的热电偶保护套管。当前的表面抗氧化处理是用等离子喷涂或离子镀或料浆熔结等诸多技术，在难熔金属表面生成一层或多层连续陶瓷相的抗氧化保护层。在外界煤块等硬质物较强烈的挤压和碰撞下，该保护层还是比较容易脱落。一旦在高温下发生这种情况，则该热电偶保护套管会被迅速氧化损坏。
合成氨生产系统煤造气炉气化层温度是一个重要的工艺量。该处温度高，温度变化范围大，同时整个煤层在炉盘旋转运动的带动下，也在作旋转运动。若将热电偶保护套管插入该处测温，热电偶保护套管既要承受高温，又要承受很大的机械力。由前述，目前已有的热电偶保护套管的性能不能满足此要求。因此至今该处的温度不能被连续检测。
发明的内容本发明的目的是提供一种既能承受高温、又能承受很大机械力的结构简单，强度高，制造容易的热电偶保护套管及其制备方法。
本发明是这样实现的本发明热电偶保护套管，包括其内腔与热电偶配合的筒体(1)，筒体(1)的内、外壁表面有内、外第一保护层(2)，在第一保护层(2)的外表面有第二保护层(3)。
第二保护层(3)由高熔点金属制的强化筋(4)和填充物料(5)熔结在第一保护层(2)的外表面上构成。
填充物料(5)为二硅化钼粉或耐高温陶瓷粉调成的料浆，筒体(1)两端开口，强化筋(4)和填充物料(5)熔结封闭其一端开口。
筒体(1)由碳/碳复合材料或由钼或石墨制成，填充物料(5)为二硅化钼粉或陶瓷粉调成的料浆。
强化筋(4)为钼丝网或钼丝绕在筒体(1)的第一保护层(2)的外表面上，与填充和涂覆的二硅化钼粉或陶瓷粉料浆经高温烧结成至少0.1mm厚的第二保护层(3)。
本发明制备方法的步骤如下(A)以C/C复合材料或金属钼或石墨制成套管筒体(1)。
(B)在筒体(1)的内、外表面用等离子喷涂或离子镀或料浆溶结的方法生成抗高温腐蚀的第一保护层(2)，(C)在第一保护层(2)上设置难熔金属制的强化筋(4)并涂覆高温抗氧化材料制的涂料，在高温下熔结生成第二保护层(3)。
本发明制备方法的步骤(C)中金属强化筋(4)为卷绕在套管第一保护层(2)外表面上的至少一层金属钼丝编织成的筛网，涂料为二硅化钼粉或陶瓷粉调制成的料浆，涂料涂覆筛网所占据的空间，然后高温使其与筛网熔结成一体，自然冷却成第二保护层(3)。
本发明制备方法的步骤(C)中金属强化筋(4)为缠绕在套管第一保护层(2)外表面上的钼丝，涂料为二硅化钼粉或陶瓷粉制的料浆，涂料涂覆第一保护层外表面和钼丝后经高温熔结成第二保护层(3)。
筒体(1)由金属钼制成，两端开口，第二保护层(3)封闭筒体(1)的一端开口。
本发明的热电偶保护套管，其主体材料为碳/碳复合材料或金属钼或石墨材料。在常规表面抗氧化涂层处理的基础上，又在其外表面用高温熔结的方法，生成由高温金属丝增强陶瓷基复合材料构成的第二保护层，其厚度在0.1mm以上。即使在煤块等硬物的强烈碰撞，挤压和摩擦下，此保护层也不容易从热电偶套管上脱落。同时，此保护层还进一步增强了该热电偶保护套管的抗氧化能力。外界的弯曲力和压力仍主要由该套管的主体结构材料承担。作为该套管主体结构材料的碳/碳复合材料或金属钼或石墨材料，由于有了外层保护层可靠的抗氧化保护，使其直到1700℃都仍具有很高的机械强度。因此，对于合成氨生产系统煤造气炉，可用本发明方法制造的热电偶保护套管直接插入汽化层中进行温度的连续测量。当外界环境优于此处的温度测量更能胜任。
图1为本发明的金属筋为筛网的结构图。
图2为本发明的金属筋为缠绕钼丝的结构图。
具体实施例方式本发明的套管由筒体，第一保护层和第二保护层构成。其制备方法如下步骤然1以碳/碳复合材料或金属钼或石墨材料做成套管筒体，该筒体在非氧化气氛中，即使在高温下也能保持很高的机械强度。
步骤2在步骤1做成的筒体的内表面和外表面按常规方法生成抗高温腐蚀的第一保护层。到这一步，该套管可以在高温气流中工作，但由于常规保护涂层在煤块的撞击下容易从基体脱落，因此，还不能插入煤造气炉的气化层进行温度检测。
步骤3在步骤2做成的套管的基础上，在该套管的外表面再生成有至少0.1mm厚度的第二保护层。该保护层的特征是用难熔金属丝作强化筋，二硅化钼或其它合适的高温抗氧化陶瓷作基体，熔结成难熔金属丝/陶瓷基复合材料。此保护层除耐高温腐蚀外，还有较强的抗剥离强度，即使在高温煤块的强烈撞击下，也不易与基体剥离。至此，按本发明作成的热电偶保护套管已能完成合成氨煤造气炉气化层的温度检测。
实施例1见图1，1是由C/C复合材料做成的筒体，2是在该筒体内表面和外表面按常规方法生成的高温抗氧化涂层，4是用高温钼丝编织成的有适当网孔密度的筛网。5是金属间化合物二硅化钼。
在C/C复合材料做成的筒体1的内表面和外表面按常规方法生成高温抗氧化涂层2后，再在其外表面卷1-5层由高温钼丝编织成的筛网4，此后，用二硅化钼粉调制成的料浆，涂满筛网4所占据的空间，然后在1800℃以上，高温熔结，此时构成钼丝筛网的所有高温钼丝表面均生成了高温抗氧化的硅化物，且整个筛网与二硅化钼熔结为一体，然后自然冷却成第二保护层3，此高温钼丝网/二硅化钼基体复合表面层耐高温腐蚀，又有较强的抗剥离强度。
实施例2见图2，1是由C/C复合材料作成的筒体，2是在C/C复合材料筒体1内表面和外表面按常规方法生成的高温抗氧化涂层，4是高温钼丝，5是二硅化钼涂层。
在C/C复合材料做成的筒体的内表面和外表面按常规方法生成高温抗氧化涂层2后，再将高温钼丝密绕在该套管的外表面上，此后将二硅化钼粉调成的料浆涂刷到外表面上，并高温熔结，高温钼丝外表面生成了硅化物层，并且钼丝与二硅化钼熔结为一体，使该表面涂层能耐高温腐蚀且具有较强的抗剥离强度。
实施例3在实施例1中，将C/C复合材料做成的筒体改为由金属钼做成的筒体，其它不变，则做成的热电偶保护套管也耐高温且具有较高的机械强度。
实施例4在实施例1中，将C/C复合材料做成的筒体改为由石墨材料制的筒体，其它不变。
权利要求
1.热电偶保护套管，包括其内腔与热电偶配合的筒体(1)，筒体(1)的内、外壁表面有内、外第一保护层(2)，其特征在于在第一保护层(2)的外表面有第二保护层(3)。
2.根据权利要求1所述的套管，其特征在于第二保护层(3)由高熔点金属制的强化筋(4)和填充物料(5)熔结在第一保护层(2)的外表面上构成。
3.根据权利要求1所述的套管，其特征在于填充物料(5)为二硅化钼粉或耐高温陶瓷粉调成的料浆，筒体(1)两端开口，强化筋(4)和填充物料(5)熔结封闭其一端开口。
4.根据权利要求1所述的套管，其特征在于筒体(1)由碳/碳复合材料或由钼或石墨制成，填充物料(5)为二硅化钼粉或陶瓷粉调成的料浆。
5.根据权利要求1所述的套管，其特征在于强化筋(4)为钼丝网或钼丝绕在筒体(1)的第一保护层(2)的外表面上，与填充和涂覆的二硅化钼粉或陶瓷粉料浆经高温烧结成至少0.1mm厚的第二保护层(3)。
6.根据权利要求1所述的套管的制备方法，其特征在于步骤如下(A)以C/C复合材料或金属钼或石墨制成套管筒体(1)。(B)在筒体(1)的内、外表面用等离子喷涂或离子镀或料浆溶结的方法生成抗高温腐蚀的第一保护层(2)，(C)在第一保护层(2)上设置难熔金属制的强化筋(4)并涂覆高温抗氧化材料制的涂料，在高温下熔结生成第二保护层(3)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(C)中金属强化筋(4)为卷绕在套管第一保护层(2)外表面上的至少一层金属钼丝编织成的筛网，涂料为二硅化钼粉或陶瓷粉调制成的料浆，涂料涂覆筛网所占据的空间，然后高温使其与筛网熔结成一体，自然冷却成第二保护层(3)。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(C)中金属强化筋(4)为缠绕在套管第一保护层(2)外表面上的钼丝，涂料为二硅化钼粉或陶瓷粉制的料浆，涂料涂覆第一保护层外表面和钼丝后经高温熔结成第二保护层(3)。
9.根据权利要求7所述的套管，其特征在于筒体(1)由金属钼制成，两端开口，第二保护层(3)封闭筒体(1)的一端开口。
全文摘要
本发明为热电偶保护套管，包括其内腔与热电偶配合的筒体(1)，筒体(1)的内、外壁表面有内、外第一保护层(2)，在第一保护层(2)的外表面有第二保护层(3)。
文档编号G01K1/08GK1544897SQ200310110928
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月14日 优先权日2003年11月14日
发明者刘元庆 申请人:刘元庆