热电偶套管的类型和选择

热电偶套管 用于保护诸如热电偶、热敏电阻和双金属温度计等温度传感器，以防止过大的压力、材料速度和腐蚀造成的损坏。它们还可延长传感器的使用寿命，不用排空系统就可以更换传感器，并且具有降低污染的可能性。为了确保完整性，为高压应用设计的热电偶套管通常由棒料加工而成。用于低压环境的较小的热电偶套管可以由一端焊合的管构成。

热电偶套管根据阀杆的设计进行分类。直管热电偶套管在整个插入长度上直径相同，并提供防腐蚀和防侵蚀保护。阶梯式热电偶套管顶部直径通常为3/4"，在尖端附近直径减小到1/2"。减小的表面积使传感装置具有更平滑的速度和更快的温度响应。锥形热电偶套管的直径在插入长度的整个长度上逐渐减小。它们强度出色，对温度变化的响应快速。锥形热电偶套管最常用于高速应用。对天然气管道中使用的直管和锥形热电偶套管进行的案例研究发现，直管热电偶套管在暴露于流动引起的振动时出现了过早失效的情况。

热电偶套管可以通过几种不同的连接方式连接到RTD、热敏电阻或热电偶头。最常见的方式包括：

螺纹连接由可焊接或钎焊的材料制成，并提供额外的强度。在必须避免来自螺纹的污染物的工艺中，例如在食品和制药工业中，通常采用焊入式连接。O形环连接使用O形环密封焊接在罐体上的套管内部。ANSI B16.5法兰式热电偶套管的双焊缝结构从内部和外部同时密封开口接头，以防止腐蚀性物质进入裂缝。

在使用多种类型的测量装置的工艺中，选择标准接管尺寸具有更大的灵活性。它使单个热电偶套管可用于热电偶、RTD、双金属温度计或测试温度计。这些标准接管尺寸适用于最常用的温度传感装置，包括：

0.26"直径接管：
¼"杆式双金属温度计
#20标准尺寸热电偶，非铠装液体玻璃温度计，其他最大直径为0.25"的其他装置"

0.385"直径接管：
#14标准尺寸热电偶，铠装液体玻璃温度计，其他最大直径为0.35"的装置"

选择正确的材料对于热电偶套管的使用寿命至关重要。在指定材料时，应考虑热电偶套管将暴露于其中的化学类型、温度和流速。在较高的浓度和温度下，化学品的腐蚀作用会加剧。此外，悬浮在液体中的颗粒也会导致腐蚀。程序清单包括一些最常用的热套管构造材料：

碳钢对腐蚀性物质的耐受性低，仅限于低温高压应用。最常用的热电偶套管材料是不锈钢。不锈钢热电偶套管具有很高的性价比、耐热性和耐腐蚀性。铬/钼钢是一种用于加压容器的高强度不锈钢。添加钼可提高耐腐蚀性。Haynes合金由钴、镍、铬和钨组成。它最常用于硫化、渗碳和含氯环境。

插入长度是从热电偶套管的连接点到尖端的距离。为了实现尽可能高的精度，插入长度应足够长，以允许测量装置的整个温度敏感部分延伸到被测介质中。当使用温度传感器测量液体温度时，应将该装置延伸到溶液中，温度敏感部分的长度至少应加长一英寸。对于气体或空气，应将其浸入温度敏感段的长度再加上3英寸。热电偶或热敏电阻的温度敏感部分很短；因此，可以使用具有较短插入长度的热电偶套管。双金属温度计、RTD和液体玻璃温度计的温度敏感部分介于1和2"之间，并且必须至少浸入液体中2½"，才能获得可接受的精度。

所有温度传感装置都容易因暴露于流动、热量和压力而劣化。随着时间的推移，恶劣的处理环境会影响性能以及传感器的结构完整性。例如，用于制造热电偶探头的金属易受腐蚀性环境的影响。此外，热电偶丝的直径平均为0.10至0.20"，并且在长时间暴露于热量的情况下会发生冶金变化。热电偶套管可保护测量传感器不受过程环境的破坏性影响，从而防止测量漂移。应使用温度控制器等记录装置记录关键过程的所有温度数据。此外，应定期校准这些过程中使用的任何温度传感器，以验证其准确性。干体式探头校准器为热敏电阻、热电偶和RTD探头提供NIST可追踪式校准。非接触式设备，如热像仪和高温计、红外黑体校准器，具有1％的精度，但重复性很高。虽然校准可在内部进行，但经过认证的AS17025校准实验室将确保所使用的方法的NIST可追溯性。