|
鉑電極在(zài)電磁流量計上應(yīng)用現狀
發布時間(jiān)：2025-12-16
|
摘要:介紹了 電磁(ci)流量計
中電極的(de)工作原理、鉑銥電(diàn)極的特性和使用(yong)範圍、鉑銥🔴電🔆極的(de)生産工藝問題及(jí)解決措施等;并展(zhan)望了電磁流量計(ji)電極材料的發展(zhǎn)方向,包鉑及鉑銥(yī)合金由于可節約(yue)大量貴金屬資源(yuan),具有廣闊的應用(yòng)前景。
1引言
電磁流(liu)量計是根據法拉(la)第電磁感應定律(lǜ)進行流量測🍉量的(de)流量計,廣泛應用(yòng)于測量導電性液(ye)體,如給水排水、紙(zhǐ)漿、石油混合液體(tǐ)、化學及食品工業(yè)的🈲液體等。電極是(shi)✌️電磁流量計的🔴關(guan)鍵元🔆件,常用的電(dian)📞極材料有耐蝕不(bú)鏽鋼、哈氏合金、钛(tài)、钽、鉑銥合金等材(cai)料,其中鉑銥合金(jin)是耐腐蝕性能好(hao)、适用範圍廣❓的電(diàn)極材料。從💋2005年開始(shi)鉑銥元🐪件的開發(fā)工作,在國内率先(xiān)實現了鉑👉銥合金(jin)棒材和元件一體(ti)化規模生👌産,爲國(guó)内衆多用🔞戶解決(jué)了生産難題,降低(dī)了生👅産成本,并爲(wei)國内衆多合資公(gong)司實現了進口産(chǎn)品💯替代。
2電磁流量(liàng)計工作原理
電磁(ci)流量計的工作原(yuán)理
是依據法拉第(dì)電磁感應定律。流(liú)量計測量管是一(yī)♋内襯㊙️絕緣😄材料的(de)非導磁合金管,兩(liǎng)隻電極與軸流方(fang)向垂直安裝,電極(jí)頭與内管表面平(ping)齊。當勵磁線圈由(yóu)雙向進行方波脈(mò)沖時,即産生一個(gè)磁通密度爲B的磁(ci)場,此時有一定導(dao)電率的流體流過(guo)測量管時,則切割(gē)磁力線感應産生(sheng)電動勢E。感應電動(dòng)勢與流量成正比(bǐ),傳感器将感應電(dian)動勢轉化爲标準(zhǔn)電🧡流信号(4～ 20mA)傳送至(zhì)流♊量積算✨儀,流量(liàng)積📧算儀就可以顯(xiǎn)示當前的流量值(zhí)V。圖1是電磁流量計(jì)的原理圖。
3電磁流量計電極(jí)種類
電極是電磁(cí)流量計中的核心(xīn)部件,主要起着傳(chuán)輸電信号的作用(yòng)。而信号傳遞的準(zhǔn)确性受電極形狀(zhuang)、大小✉️、表面🛀🏻質量及(jí)材料性能等因素(sù)影響,所以不同的(de)流量測量應選擇(zé)與✏️之相适⭕應的電(dian)極材料,這樣可以(yǐ)盡量保證測量的(de)正确率和延長使(shi)🏒用壽命。電磁流量(liàng)計常用的電極材(cái)料及耐腐蝕性能(néng)見表1。
雖然鉑銥電(diàn)極耐腐蝕性能好(hao),但其性能也不是(shì)萬能的。其☔使用也(yě)會受到一定的條(tiáo)件限制,表2所列就(jiu)有部分是鉑銥合(he)金不耐腐蝕的化(huà)學介質,當然表中(zhōng)列入的溶液僅是(shi)示例,而非😄全部。
表(biao)1電極材料的耐腐(fu)蝕性能
|
電極材料(liào)
|
耐腐蝕性能
|
|
1Cr18Ni9Ti
0Cr18Ni12Mo2Ti
|
對硝(xiao)酸、室溫下< 5%硫酸、沸(fèi)騰的磷酸、蟻酸、堿(jian)溶液、在一定壓力(lì)🧡下的亞硫酸、海水(shui)、醋酸等介質等有(yǒu)強的耐
腐蝕性。可(kě)廣泛應用于石油(you)化工、工業用水、尿(niao)素、維尼綸等工業(yè)。
|
|
哈氏合金B(HB)
|
對沸點(diǎn)以下一切濃度的(de)鹽酸有良好的耐(nài)腐蝕性,也耐硫酸(suān)、磷酸、氫氟酸、有機(jī)酸等非氧化性酸(suān)、堿,非❄️氧化性鹽🔅液(ye)的腐
|
|
哈氏合金C(HC)
|
能(néng)耐氧化性酸,如硝(xiāo)酸、鉻酸與硫酸的(de)混合介質的☔腐🧑🏽🤝🧑🏻蝕(shí),也耐氧化性的如(ru)含Fe3+、Cu2+的鹽類的腐蝕(shi)。
|
|
钛(Ti)
|
能耐海水、各種(zhǒng)氯化物和次氯酸(suan)鹽、氧化性酸(包括(kuò)發🏃煙❄️硝酸)、有機酸(suān)、堿等的腐蝕,不耐(nai)較純的還原性🈲酸(suan)(如🈲硫酸、鹽酸)的腐(fǔ)蝕。但如酸中含有(yǒu)氧化劑(如Fe3+、Cu2+)時,則腐(fǔ)蝕大爲降低
|
|
钽(Ta)
|
具(ju)有和玻璃相似的(de)優越耐腐蝕性,除(chu)氫氟酸、發煙硫酸(suan)等少數酸外,大部(bù)分酸液适用,氫氧(yang)化鈉等堿液不适(shi)用。
|
|
鉑、鉑銥合金
|
對(duì)幾乎所有酸堿液(yè)耐腐蝕。王水、铵鹽(yán)以及少數介🏃♂️質🏃🏻不(bú)适用。
|
表2鉑銥合金(jīn)和钽不耐腐蝕的(de)化學介質
4鉑銥電極生(shēng)産中的問題及解(jiě)決措施
4.1鉑銥合金(jin)的成分設計
銥是(shì)一種揮發性非常(chang)強的金屬,在1500℃時其(qí)蒸汽壓比鉑低兩(liǎng)個🌈數量級[2],在高溫(wen)熔煉時其揮發性(xìng)是鉑的🏃♂️幾十倍,所(suǒ)🐆以在進行🌈合金的(de)成分設計時必須(xu)考慮銥元素的過(guò)量問題。最常用的(de)鉑銥合金觸點材(cái)料牌号有PtIr10、PtIr20、PtIr25 3種合金(jīn),成分要求見表3[3]。
4.2鉑(bo)銥合金的加工工(gōng)藝
鉑銥合金是一(yi)種容易發生成分(fen)偏析的合金,也是(shì)容易産生内部縮(suo)孔等缺陷的合金(jin),采用高頻和中頻(pin)二次真空熔煉可(ke)提高合金成分的(de)均勻性。在進♉行中(zhōng)頻精煉時,爲了減(jiǎn)少由于銥元素的(de)吸氣而産生合金(jin)錠内部縮孔,爐腔(qiāng)的真空度應保㊙️持(chi)在10- 2MP等級🚶♀️。多次重熔(róng)的方法也有利于(yu)充分排盡合金錠(ding)内部📞的氣體。
鉑銥(yī)合金的鍛打工藝(yi)與合金中銥的含(han)量有密切關系🚶,銥(yī)含量較低(≤ 20%)的合金(jin)塑性較好,合金錠(ding)經均勻化處理後(hòu)可以㊙️進行冷加工(gong),而銥含量較高(≥ 20%)的(de)合金通常需要熱(re)加工。
鉑銥合金棒(bàng)材的拉制應注意(yì)配模的變型量,銥(yi)含👉量🚶低的合金單(dān)次變形量可以大(dà)一些,銥含量高的(de)合金單次❌變形量(liàng)則✊小一些,而且有(yǒu)些合金必須熱拉(lā)才能保證合🥰金具(ju)有良好的塑性。拉(lā)制過程中應将棒(bang)材表面缺陷如包(bāo)皮、劃痕🔱清理幹淨(jing),否則這些缺陷會(hui)影響元件的表面(miàn)質量。
4.3鉑銥元件的(de)車床加工
車床加(jia)工鉑銥元件存在(zài)的主要問題:(1)鉑銥(yi)合金車加工時非(fēi)常容易粘刀,而且(qie)散發出大量熱量(liang),刀具材料磨損得(dé)很快,加工精度不(bú)容易控制;(2)流量計(ji)元件都有密封性(xing)要求,大部分密封(fēng)是靠加工斜面精(jing)✊度或倒R0.2的角來實(shí)現,所以對加工刀(dao)具的🔞精度要求🛀很(hěn)高,人工磨制的刀(dao)具很🤞難達到要求(qiu)💛;(3)使用沖冷卻❄️液方(fang)式可以有效地降(jiàng)低刀具加工的溫(wēn)度,延長使用壽命(ming),但同時會帶走大(dà)量的粉狀車削料(liao),加大了貴金屬材(cai)料的損耗;(4)元件的(de)使用面光潔度要(yao)求很高,車加工難(nan)以達到要求,需要(yao)進行精細抛光。
針(zhen)對以上問題,制定(ding)了适當的加工工(gōng)藝和控制措施:(1)對(dui)每個⛹🏻♀️元件的每個(ge)尺寸進行在線監(jiān)測,避免了刀具磨(mó)損對元件加工尺(chi)❄️寸精度造成的影(yǐng)響,提高了産品的(de)成品率;(2)采用了塗(tú)刷冷卻液的方式(shì)進行鉑銥元件加(jia)工,減少了材料損(sun)耗,同時有利于車(chē)削料的清洗和回(huí)收;(3)成型刀具,滿足(zu)各種流量計用鉑(bó)銥元件的加工需(xu)要;(4)采用了多㊙️種抛(pāo)光技術相結合的(de)抛光方法,制得了(le)鏡面效果的元件(jian)表面。采用高精度(dù)儀表車床加工元(yuán)件後,元件的成㊙️品(pǐn)率達到95%以上,加工(gōng)精🌈度可以控制在(zai)± 0.005mm以内♻️。
4.4鉑銥元件的(de)檢測
鉑銥元件的(de)檢測主要包括成(chéng)分分析、表面質量(liàng)和尺寸檢測3方面(miàn)的内容。
(1)成分檢測(ce):由于鉑銥合金的(de)難溶解性,不宜采(cai)用化學的分✊析⚽方(fāng)法檢測其成分。光(guāng)譜和探針分析雖(sui)然有一定缺陷,如(rú)📐對某❓些微量元素(su)不能定量分析,隻(zhi)能通過标樣作定(ding)性分析,而主元素(su)的測量誤差也通(tong)常比化學分析大(dà)一些。但由于通常(cháng)情✏️況下鉑銥♉合金(jin)的主元素鉑和銥(yi)要求成分偏差不(bú)超過0.5%,雜質總量的(de)要求不超過0.3%,所以(yǐ)采用光譜或探針(zhen)的測量方法是完(wan)全可以滿足要求(qiú)的。
(2)表面質量檢測(cè):表面質量的檢測(cè)包括表面裂紋和(he)表面粗糙度的檢(jiǎn)測。由于鉑銥元件(jiàn)的密度大,不适宜(yí)射線探傷;由于加(jiā)工鉑⁉️銥元件的鉑(bó)銥棒材通常直徑(jìng)較小(< 8mm),超聲波探傷(shang)也很困☂️難,采用超(chao)聲波探傷和着色(se)探傷相結合的辦(ban)法來🐇檢測合金的(de)内部和🥰表面裂紋(wén),達到了比較理想(xiang)的效果,元件的表(biao)面粗糙度通常用(yòng)目測或放大鏡配(pèi)合檢測即可。
(3)尺寸(cùn)檢測:元件的配合(he)螺紋、傳遞信号面(miàn)R的弧度、密封處👄的(de)倒角🌈弧度等尺寸(cùn)是精度要求最高(gao)的,需要重點❓檢測(ce)💃🏻。R弧度✍️根據大小和(he)精度要求通常用(yòng)R規、工具顯微鏡或(huò)投影儀檢測;螺紋(wen)🔴一般需要用環規(gui)(通止規)進行檢測(ce);密封處的倒角一(yi)般尺寸🌈較小爲R0.2～ 0.3mm,三(san)坐标法檢測⛷️有一(yī)定的困難,投影檢(jian)測必須對元件👨❤️👨進(jìn)行破壞,用輪廓儀(yí)進行檢測可以在(zài)不破壞元件的情(qing)況下得到較好的(de)檢測效果。
5鉑銥電(diàn)極在流量計領域(yù)的應用現狀及前(qian)景
5.1應用現狀
我國(guó)目前在流量計領(ling)域每年消耗鉑銥(yī)電極約20000～ 25000顆🌈。由于國(guó)内以前沒有專門(mén)的鉑銥元件生産(chǎn)廠家,需方單位須(xu)采購鉑銥❄️棒材自(zi)行機加工成元件(jiàn),而有些對元件質(zhi)量要求高的公司(sī)則直接使用進口(kou)元件,這些進口元(yuán)件大❓部分來自德(de)國和日本。
5.2産品發(fā)展方向
資源節約(yuē)型産品是未來産(chǎn)品的發展方向,鉑(bo)和銥均是世界稀(xi)🌈缺的資源,所以鉑(bó)銥元件的設計和(hé)生産工藝均應充(chōng)分考慮節約材料(liào)的因素。現在有的(de)📧使用廠家也在‼️逐(zhú)步進行産品的升(sheng)級❄️換代,在不影響(xiang)使用性能的條件(jian)下,将原來♌完全用(yòng)鉑🌈銥合金制作的(de)元件改爲部分使(shǐ)用鉑銥合金。比如(rú)有的廠家将裝配(pèi)後浸于腐蝕液的(de)部分設計成鉑銥(yi)材料,其👈餘部分設(she)計成其它材料,通(tōng)過螺紋✊或焊接的(de)方式将兩者連接(jie)起來。
另一方面,包(bao)覆型貴金屬是貴(gui)金屬元件的最新(xīn)發展方向,其中包(bāo)鉑的貴金屬元件(jiàn)在我國一些企業(ye)🙇♀️已經開始得到應(yīng)用,通過包鉑及包(bao)鉑銥的貴金屬元(yuán)件。随着科學技術(shù)的進步,更✂️多、更先(xian)進的工藝将在貴(guì)金屬元件得到應(ying)用。
以上内容來源(yuan)于網絡，如有侵權(quan)請聯系即删除!
|
|
|
|
