一种金属焊割气高温火焰温度测定的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种火焰温度测定方法，具体涉及一种金属焊割气高温火焰温度测定 的方法。
【背景技术】
[0002] -种好的金属焊割气，除了本身没有腐蚀性不损坏设备外，火焰温度是最主要的 一个指标。火焰温度测定的方法很多，对于高温火焰（3000°C以上）和低温火焰也有不同 的测量方法。由于高温火焰的温度较高，所以无法直接测量得出。目前世界上最通用的是 1902~1903年发明的钠谱线反转法，也称为库尔鲍姆一弗里法。乙炔、丙烯、丙烷等均用该 法测定，是一种相当正统的火焰温度测定方法。但由于在实际测量中，距离、烟雾等对测量 的影响较大，对于低温火焰测量误差一般在5~10 %左右；对于3000°C以上高温段测量的 误差却在10%以上，甚至会超过15%。
[0003] 2006年环境保护行业标准-金属焊割气HJ/T234中采用"热流法"测定燃气温度。 但热流法不仅需要进行计算，还需要通过调试仪器对燃烧后的烟气组分进行测量。实际应 用中，气体的收集和组分的确认测定误差比较大，测量误差一般在15~20%，最高甚至会 达到30%。所以热流法测量比较繁琐，误差也比较大，不适用于企业。
[0004] 2008年全国气体标准化技术委员会在行业标准"增效丙烷"、"增效液化气"中采用 了比色红外测温法。主要是通过测温介质进行温度测量。但在实际测量中，高温下不熔化、 不升华并且不氧化的测温介质非常难找到，干扰因素比较多；而且测量仪器的校正温度在 1800°C，高温段是通过校正曲线延展的，所以3000°C以上高温段的测量误差会超过10%， 甚至达到15%。使用成本高，且测量误差大。
[0005] 其余测量方法成本高且操作困难，不适用于企业中对不同成分的混合气体进行温 度测量。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种金属焊割 气高温火焰温度测定的方法，解决现有技术中检测过程繁琐、准确率低的问题。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种金属焊割气高温火焰温度测定的方法： 首先通过使金属焊割气通过割嘴喷出并燃烧，燃烧的火焰对低碳钢热轧钢板的表面加热， 同时保证割嘴出口直径为5. 5_，火焰垂直于钢板表面。
[0008] (1)当钢板与火焰的焰心接触时，开始计时；当钢板与火焰焰心的接触处形成明 亮的圆时，停止计时；
[0009] (2)根据乙炔中性焰温度（K)、钢板表面熔化时间（秒）以及钢板表面融化温度 (K)，得到试样钢板表面熔化时间（秒）和试样的火焰温度（K)的换算公式为：
[0010]
[0011] 式中t#为试样钢板表面熔化时间，T#为试样的火焰温度。
[0012] (3)绘制曲线图：根据Τ#的取值不同，得出相对应的值；以横坐标为，纵坐 标为T样，绘制t样 -T样曲线图。
[0013] (4)根据⑴得到的时间，从t#-T#曲线图中读取该、的数值相对应的1^的数 值，则该I#的数值即为该种金属焊割气火焰温度。
[0014] 所述钢板表面初始温度为40°C ±2°C，钢板规格为200X200X40mm ;所述割嘴出 口直径为5. 5mm。
[0015] 本发明的优点：（1)本发明基于对钢板表面及火焰温度之间所存在的关系的分 析，根据计时所得到的钢板表面融化时间即可快速且准确得出该种金属焊割气的火焰温 度，误差范围在3%~5%之间，该误差值远远小于现有技术中的误差值；（2)本发明测量所 需环境条件低，外界环境对测量结果几乎没有影响，测量结果准确；（3)便于对同种金属焊 割气进行重复测量，进而得到更准确的火焰温度；(4)检测成本低廉且检测过程简单快捷， 对操作人员要求低，节省培训专业测量人员的成本。
【附图说明】
[0016] 图1是t样-T样曲线图。
【具体实施方式】
[0017] 为了更好的了解本发明，首先现有技术中常用的几种方法的原理以及测量方法进 行详细的介绍。
[0018] (1)钠谱线反转（库尔鲍姆-弗里法，也被称为"光学高温计法"）
[0019] 其原理是：已知单色亮度与单色辐射强度的关系：
[0021 ] 从上式中可以看出，物体的发光亮度与物体的辐射强度成正比。
[0022] 但由于亮度不易被直接测量，故实际测量中要采用比较亮度的方法，即：用已知亮 度的高温灯丝的亮度与被测物体的亮度相比较。当两者亮度相等时，按高温灯丝的已知温 度来反映被测物体的温度。
[0023] 测量时，首先将望远系统对准被测物体，调节物镜使被测物体清晰成像在灯丝平 面上。调节目镜使在观察孔能清楚看到被测物体和灯丝像。调节好后，用定位螺丝将目镜 锁紧。此时，在被测物体的物像所形成的发光背景上可看到灯丝。若灯丝亮度低于被测物 体的亮度，则物像背景上有一条暗的灯丝弧线；若灯丝亮度高于被测物体亮度，则呈亮的弧 线；若二者亮度相等，灯丝隐没在物像背景中。但是由于望远系统与被测物体之间的距离、 金属焊割气燃烧时产生的烟雾等对测量的影响较大，加上人为因素对光强度的判定偏差， 导致低温火焰的温度测量误差一般在5~10%左右。3000°C以上高温段测量误差甚至会在 15%以上。
[0024] (2)热流法
[0025] 原理：驻点传热率与混合气体驻点焓、热流探头有效头部半径、驻点压力有如下关 系：
[0026]
[0027] 式中 qs-驻点热流，cal/cm2 . s ;
[0028] Reff-热流探头有效头部半径，cm ;
[0029] ps-驻点绝对压力，atm;
[0030] Cl-单独气体与混合气体的质量比
[0031] Kx--不同气体常数；
[0032] Hs--驻点比焓，cal/g ;
[0033] Hw--冷壁焓，cal/g ;
[0034] 由以上可以看出，不同气体混合后其驻点传热率与不同气体在混合气体中所占质 量比有关。只要知道被测气体燃烧后产生的气体组分，测量出火焰的驻点热流和压力，就可 以由上述公式得到混合气体的驻点比焓，再通过查热力学焓熵表，可以得到不同气体的温 度，从而根据不同的质量比，
[0035] 测量时，需要自制实验装置，埋入热电偶，做好实验装置的绝热。再测出冷壁焓和
驻点焓。用相关烟气分析仪测量燃烧后的气体组份根据不同的质量比， 到混合气体的温度。热流法不仅需要自行制作部分实验装置，而且在实际测量中，要保证完 全绝热、热量不流失是很难做到，尤其是燃烧过程。所以金属焊割气燃烧时产生的气体的收 集和组分的确认测定误差是比较大的，测量误差一般在15~20%，最高会达到30%。
[0036] (3)比色红外测温法
[0037] 测温原理：任何物体在低温时向外辐射的能量大部分为红外辐射。单色红外辐射 感温器实际上是接受某一窄波段λ 1~λ2的红外辐射线。此波段的Ελ~T关系用普郎 克或维恩公式积分求得
[0039] 测量时，光电检测器交替接受来自调节盘的波长为λ?和λ2的单色辐射，向比值 运算器输入电信号，经比较运算后输至显示仪表。目镜通过反射镜接受平行于平面玻璃反 射的部分辐射，以便瞄准目标并调节成相大小。但在实际测量中，高温下不熔化、不升华并 且不氧化的测温介质非常难找到，干扰因素比较多，系统误差一般在3~8%。仪器的校正 温度在1800°C，高温段是通过校正曲线延展的，所以3000°C以上高温段的系统误差会超过 10%，甚至