Características de dopaje

Los termopares de tungsteno-renio pueden medir las temperaturas más altas. Han aparecido en la URSS desde 1956. La mezcla de 5% de renio al electrodo VR positivo aumenta su plasticidad y temperatura de recristalización. Para obtener el máximo termo-EMF posible, la proporción de renio en el termoelectrodo negativo debe diferir tanto como sea posible del contenido en el positivo. Pero con un 32 % de renio o más en la aleación W-Re por encima de 1100 °C, se forman fases intermetálicas y la precisión de las lecturas del sensor disminuye. Tal aleación no será homogénea: con un calentamiento significativo, el renio se evaporará, lo que también aumenta el error. Por lo tanto, en los EE. UU., se usa una aleación de renio al 25-26% y en la URSS, una aleación al 20%. Sin embargo, la precisión del termopar VR5/20 a t° 900−2100°C disminuye linealmente. Para aumentar la estabilidad de los termopares VR, se dopan con aditivos de silicio alcalino (0,1–0,5 % KCl, 0,1–0,5 % Al; O3, 0,1–0,5 % SiO2). Esto reduce el error en la medición de altas temperaturas en casi 3 veces.

Funciones de graduación

La tabla de calibración para termopares VR5/20 se desarrolló en 1968. El Doctor en Ciencias Técnicas estudió más a fondo el aumento del error debido a la falta de homogeneidad de los electrodos VR y la derivación del aislamiento a altas temperaturas. Profesor Gordov (VNIIM). Las especificaciones para la producción de termopares VR se adoptaron en 1973 y se incluyeron en GOST 6616–74 . En GOST 3044–74 en 1977, también se introdujo una NSH (característica estática nominal) estandarizada, desarrollada sobre la base de la escala de temperatura MPTSh-68.

El termopar VR5/20 se calibró en varias organizaciones: en Ekaterimburgo en el Ural Institute of Metrology, en Lvov en Termopribor Design Bureau y en Podolsk en NPO LUCH. El NSC de los termopares se determinó en un horno de vacío fundiendo alambres de plata, cobre, níquel, platino, rodio, iridio y tántalo, enrollados alrededor de la unión de trabajo del termopar. Hasta el punto de fusión del platino, el error de calibración rms se estimó en el punto de rodio. Las lecturas del termopar VR se compararon con las lecturas de un termopar PR30/6 (hasta 1800°C) y un pirómetro óptico. Resultó que la calibración del 80 % de los termopares VR tenía una dispersión de valores de hasta el 1 %. El termopar VR de tercera clase tiene un error de más del 0,5%.

Fluctuaciones porcentuales

De acuerdo con las especificaciones para el alambre de termoelectrodo, se permiten fluctuaciones en la proporción de renio en la aleación de hasta 0,5 % y la proporción de impurezas de hasta 0,1 %. Como resultado, en diferentes lotes de alambre hay una dispersión de termo-EMF. En una bobina de alambre, se permite una dispersión de CEM térmica de hasta 50 μV a 1500 °C.
GOST 3044−77 estandariza tres graduaciones cercanas para el termopar VR5/20: A-1, A-2 y A-3. Las graduaciones A-2 y A-3 están ubicadas respectivamente por encima y por debajo de la graduación principal A-1 con un rango de operación de 1000 a 2500 °C y van solo hasta 1800 °C.

Producción

En los años 80 del siglo XX, se producían alrededor de 150 kg de alambre termoelectrodo VR5 (VAR5) y VR20 por año. El alambre se utilizó para las necesidades de los institutos de investigación y las oficinas de diseño de construcción de aeronaves, y se utilizó en la tecnología de fabricación de materiales compuestos. La metalurgia era el principal consumidor. Al medir la temperatura del metal fundido, los termopares VR reemplazaron con éxito a los costosos de platino y rodio, tanto en la Unión Soviética como en los países del CAME. El colapso del campo socialista a principios de los 90 provocó una crisis en la producción industrial y una caída del 60% en el consumo de alambre termoelectrodo. Ahora, la recuperación de la producción requiere sensores de alta temperatura cada vez más fiables, como los termopares VR.

Hoy en día, se producen anualmente alrededor de 90 kg de alambres de termoelectrodos VR5 y VR20 con un diámetro de 0,35–0,5 mm y una longitud total de hasta 20 km. La aleación se obtiene por pulvimetalurgia. Una mezcla de polvo de tungsteno y perrenato de sal de amonio (NH4ReO4) se prensa en barras, luego se derrite y se enrolla en alambre. Debido al contenido “flotante” de renio en las aleaciones VR5 y VR20, aún no ha sido posible optimizar radicalmente las características termoeléctricas del termopar. Sin embargo, los avances recientes en micrometalurgia, la llegada de aditivos de nanoaleaciones y las mejoras en el análisis de metales han comenzado a mejorar la situación.

Uso

Estos termopares se utilizan únicamente en vacío o atmósfera inerte. Para ampliar el alcance de su aplicación, se desarrolló una caja sellada especial llena de gas inerte para proteger los termopares en un ambiente de carbón (por ejemplo, en un horno de vacío con calentadores de grafito) y en ambientes oxidantes. Así, un convertidor térmico sellado en una vaina de molibdeno está diseñado para controlar la temperatura en un horno de vacío para la sinterización de pastillas de combustible, su vida útil es de hasta 1000 horas a 1750 °C en un ambiente agresivo. También se han desarrollado otros convertidores térmicos VR herméticos en vainas hechas de un solo cristal de aluminio (leucozafiro) con una vida útil de 2000 a 3000 horas a 1600°C en ambientes oxidantes. También se utilizan en sondas térmicas para controlar la temperatura de metales fundidos, sales o vidrio.

Dichos convertidores se utilizan en entornos particularmente agresivos, mientras que la vida útil depende únicamente de la durabilidad de la cubierta protectora. A temperaturas de 1000 - 1700 ° C, reemplazan los termopares de platino y rodio, si el error permisible no es inferior al 0,5%.

Certificación de alambre termoelectrodo

Se lleva a cabo en un horno convencional de alta temperatura. Los termopares de segmentos de cable BP, tomados desde el principio y desde el final de las bobinas, se colocan en una carcasa de leucozafiro y se sellan allí. La calibración se lleva a cabo en el rango de 600 a 1700 °C utilizando un termopar de referencia PR30/6 colocado en el mismo horno. Mediante este método, que es más sencillo y económico que la calibración en un horno de vacío, se implementan hasta el 90% de las solicitudes de certificación de hilos de termoelectrodos. Dado que los termopares VR son bastante confiables y, a menudo, el único medio posible para medir temperaturas en el rango de 1500 a 2500 °C, están incluidos en los estándares CIS y actualmente tienen demanda en todas partes.

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