مقدمه ای بر سیم پلاتین-رودیوم

سیم پلاتین-رودیوم معمولاً با خواص آن توصیف می‌شود و این توصیف به همان اندازه که عکس یک پل دقیق است، دقیق است: شیء را نشان می‌دهد و درباره کاربرد آن چیزی نمی‌گوید. این سیم یک کاربرد غالب دارد و آن کاربرد، نیازی را تحمیل می‌کند که هیچ لیست خواصی نمی‌تواند بیان کند.

این نیاز، ولتاژ است. سیم پلاتین-رودیوم یکی از پایه‌های ترموکوپل است و ترموکوپل نیروی الکتروموتوری تولید می‌کند که به اختلاف دما بین دو اتصال خود و اختلاف بین دو آلیاژ بستگی دارد. هیچ یک از پایه‌ها به تنهایی این ولتاژ را تولید نمی‌کنند. یک سیم پیچ که به عنوان پلاتین با ۱۳٪ رودیوم گواهی شده است، ماده‌ای با ترکیب مشخص است و تنها زمانی به یک سنسور دما تبدیل می‌شود که به سیمی از نوع مطابق متصل شود.

هر آنچه در ادامه می‌آید از این واقعیت ناشی می‌شود: درجه‌ها بر اساس نوع ثابت هستند و نمی‌توان آن‌ها را آزادانه انتخاب کرد، خاصیتی که اهمیت دارد پایداری ولتاژ است و نه رسانایی، قیمت تحت تأثیر رودیوم است و خرابی‌ها در سرویس، تغییرات در ولتاژ هستند و نه شکستگی‌ها.

درجه‌ها بر اساس نوع ثابت هستند

سه نوع ترموکوپل فلزات گرانبها در استفاده صنعتی معمولی وجود دارد و هر کدام نام هر دو پایه را می‌برند. سیم به عنوان یک پایه مطابق از یک نوع نامگذاری شده خریداری می‌شود، نه به عنوان یک آلیاژ انتخاب شده از یک کاتالوگ.

دو ویژگی این جدول بیشترین پیامدهای خرید را به همراه دارد. اول اینکه تلرانس در یک محدوده مشخص تعریف شده است و این محدوده قبل از دماهایی که این ترموکوپل‌ها به خاطر آن‌ها مشهور هستند، پایان می‌یابد. استفاده از جفت نوع R یا S در دمای ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد خارج از محدوده ای است که استاندارد خطای خود را تعریف می کند، که به این معنی نیست که نمی توان از آن استفاده کرد. این به این معنی است که ادعای دقت دیگر اعمال نمی شود.

دوم اینکه نوع B دارای پایه مثبت با ۳۰٪ رودیوم و پایه منفی با ۶٪ است. این تنها یکی از سه نوع است که هر دو پایه حاوی رودیوم هستند و همچنین نزدیک دمای اتاق خروجی تقریباً صفر دارد، به همین دلیل است که مدار نوع B بدون جبران اتصال سرد استفاده می‌شود. ولتاژ در انتهای سرد به اندازه کافی کوچک است که در محدوده محیطی معمول نادیده گرفته شود.

رسانایی خاصیت اشتباهی است

توصیف معمول، رسانایی الکتریکی عالی را به عنوان یک مزیت ذکر می‌کند. برای این ماده، این ادعا تقریباً برعکس حقیقت است. پلاتین و آلیاژهای رودیوم آن در مقایسه با مس رساناهای ضعیفی هستند و ترموکوپل به دلیل اختلاف قدرت ترموالکتریکی بین دو آلیاژ کار می‌کند، نه به دلیل اینکه هر کدام به خوبی رسانا هستند.

خاصیتی که در واقع خریداری می‌شود، تکرارپذیری ولتاژ در برابر دما است و این سه بخش دارد. اول ترکیب آلیاژ است که نوع آن را تعیین می‌کند. دوم یکنواختی سیم در طول آن است، زیرا ترموکوپل به دلیل وجود هرگونه اختلاف ترکیب یا تنش در طول سیم، انتگرال دما را در طول سیم گزارش می‌دهد. سوم تابع مرجع منتشر شده برای نوع است که ولتاژ اندازه‌گیری شده را به دما تبدیل می‌کند و توسط استاندارد و نه توسط تامین‌کننده تعریف می‌شود.

یکنواختی بخشی است که خریداران آن را دست کم می‌گیرند. سیمی که ترکیب و تلرانس را برآورده می‌کند، همچنان می‌تواند پس از خم شدن، گیره شدن یا آلوده شدن در بخشی از مسیر خود، نادرست بخواند، زیرا بخش آسیب‌دیده ولتاژ خود را تولید می‌کند. هیچ کالیبراسیون جفتی این خطا را حذف نمی‌کند، زیرا کالیبراسیون برای جفت همانطور که آزمایش شده است اعمال می‌شود.

آنچه یک سیم می‌تواند قول دهد و آنچه به جفت نیاز دارد

کلاس‌های تلرانس جایی است که این تجاری می‌شود. هر دو استاندارد آمریکایی و بین‌المللی محدودیت‌های خطا را برای ترموکوپل تعریف می‌کنند و این محدودیت‌ها در برابر یک جفت نوشته شده‌اند. تامین‌کننده می‌تواند یک قرقره تکی را در برابر ترکیب و قطر گواهی کند و نمی‌تواند دقت آن را به عنوان یک سنسور بدون پایه مطابق گواهی کند.

اعداد روی گواهی نامه ارزش ذکر کردن را دارند، زیرا پراکندگی بین کلاس‌ها در مقایسه با دماهای درگیر زیاد است. برای انواع R و S، حد خطای استاندارد در محدوده ۰ تا ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد مثبت و منفی ۱.۵ درجه سانتیگراد است و حد ویژه مثبت و منفی ۰.۶ درجه سانتیگراد یا ۰.۱٪ خوانش است، هر کدام که بیشتر باشد. برای نوع B، حد در محدوده ۸۰۰ تا ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد به صورت درصدی از خوانش بیان می‌شود، ۰.۵٪ برای کلاس استاندارد، با یک کلاس تنگ‌تر در دسترس.

خریدارانی که محدودیت‌های ویژه را سفارش می‌دهند و محدودیت‌های استاندارد را دریافت می‌کنند، سیمی را دریافت کرده‌اند که هنوز در محدوده مشخصات خود قرار دارد و آنچه برنامه کالیبراسیون فرض کرده است نیست. کلاس تلرانس باید در سفارش، همراه با استاندارد و ویرایش آن ذکر شود، زیرا این دو سیستم جداول یکسانی را استفاده نمی‌کنند.

رودیوم بیشتر صورتحساب را تشکیل می‌دهد

رودیوم یکی از گران‌ترین فلزات در استفاده تجاری است و در بازاری نازک‌تر از پلاتین معامله می‌شود. این واقعیت به تنهایی هزینه هر سیم در جدول بالا را بازسازی می‌کند و آن را برای هر درجه متفاوت بازسازی می‌کند.

این جدول حسابی است، نه لیست قیمت، و برای نشان دادن یک شکل است. در محتوای ۶٪ رودیوم، سیم مانند خرید پلاتین با اضافه بها رودیوم رفتار می‌کند. در ۳۰٪ موقعیت معکوس می‌شود و سیم مانند خرید رودیوم با افزودنی پلاتین رفتار می‌کند. بین این دو نقطه، همان تغییر در قیمت رودیوم، صورتحساب را با عاملی تغییر می‌دهد که کاملاً به درجه سفارش بستگی دارد.

دو پیامد تجاری به دنبال دارد. اول اینکه یک پیشنهاد قیمت بدون مبنای قیمت، اصلاً یک پیشنهاد قیمت برای این ماده نیست، زیرا محتوای فلز می‌تواند بین استعلام و تحویل بیش از هزینه تبدیل جابجا شود. دوم اینکه بازیابی ضایعات و قطعات بریده شده بخشی از اقتصاد است و نه یک فکر بعدی، زیرا فلز در یک مرحله ناموفق هنوز همان فلز است.

چه چیزی باعث پایان کار ترموکوپل در سرویس می‌شود

حالت خرابی ترموکوپل فلزات گرانبها به ندرت یک سیم شکسته است. این ولتاژی است که با دما مطابقت ندارد و علل آن شیمیایی و متالورژیکی هستند.

ردیف اول همان است که بیشتر نصب‌ها را زودتر پایان می‌دهد. سیم پلاتین-رودیوم در داخل یک لوله سرامیکی از کوره محافظت می‌شود و نه از لوله. نسوزهای سیلیسی، برخی سیمان‌های عایق و غلاف‌های فلزی در دمای بالا همگی منابع آلودگی می‌شوند و خطای حاصل به صورت یک بایاس آهسته ظاهر می‌شود که اپراتور با تنظیم نقطه تنظیم آن را جبران می‌کند.

ردیف سوم الگویی را توضیح می‌دهد که تیم‌های نگهداری را شگفت‌زده می‌کند. سیم به تدریج ضعیف نمی‌شود. بازتبلور می‌شود، دانه‌ها رشد می‌کنند تا زمانی که سطح مقطع به زنجیره‌ای از چند کریستال تبدیل شود و چرخه حرارتی بعدی آن را می‌شکند. پشتیبانی در طول مسیر و حداقل شعاع خم این نتیجه را به تاخیر می‌اندازد و صاف کردن مکرر آن را تسریع می‌کند.

چه چیزی را باید در سفارش نوشت

پنج مورد مشخصات را حمل می‌کنند و دو مورد اول مواردی هستند که اغلب به تامین‌کننده واگذار می‌شوند.

مورد آخر جایی است که تیم خرید ارزش خود را نشان می‌دهد. گواهی ترکیب ارزان است و به سوالی در مورد آلیاژ پاسخ می‌دهد. کالیبراسیون جفت، یا تست یکنواختی در طول، به سوالی در مورد اندازه‌گیری پاسخ می‌دهد و به همین ترتیب هزینه دارد. سفارش اولی در حالی که دومی فرض می‌شود، رایج‌ترین سوء تفاهم در این خط تولید است.

DLX کجا قرار می‌گیرد

DLX سیم پلاتین-رودیوم و پایه پلاتین مطابق آن را از چانگژو، جیانگ سو، در انواع و قطرهای استاندارد، با ترکیب و قطر گزارش شده در برابر سفارش عرضه می‌کند. همین پوشش‌ها آلیاژهای ترموکوپل نیکل‌دار را که دما پایین‌تر است و بودجه متفاوت است، همراه با لوله‌های محافظ و اتصالات که تعیین می‌کنند هر سیم چقدر دوام می‌آورد.

دو سوال بیشتر استعلام‌ها را حل می‌کنند. اول اینکه کدام نوع و کدام پایه، زیرا این آلیاژ و مبنای قیمت را تعیین می‌کند. دوم اینکه گواهی باید چه چیزی را اثبات کند، زیرا بیانیه ترکیب و کالیبراسیون به سوالات متفاوتی پاسخ می‌دهند و هزینه‌های متفاوتی دارند.

سوالاتی که خریداران می‌پرسند

آیا سیم پلاتین-رودیوم به تنهایی یک سنسور است؟

خیر. این یکی از پایه‌های ترموکوپل است. ولتاژ زمانی ظاهر می‌شود که به پایه مطابق در یک اتصال اندازه‌گیری متصل شود و انتهای دیگر در دمای مرجع شناخته شده نگه داشته شود. یک قرقره می‌تواند برای ترکیب و قطر گواهی شود و دقت آن به عنوان یک سنسور تنها به عنوان بخشی از یک جفت وجود دارد.

کدام نوع باید مشخص شود، B، R یا S؟

نوع B برای بالای محدوده، جایی که تلرانس از ۸۰۰ تا ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد تعریف شده است و هر دو پایه حاوی رودیوم هستند. انواع R و S برای کار تا حدود ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد، جایی که تلرانس از ۰ درجه سانتیگراد تعریف شده است و پایه منفی پلاتین خالص است. نوع S نوع استاندارد قدیمی‌تر و نوع R نوع جدیدتر از این دو است و آنها در یک حلقه کالیبره شده قابل تعویض نیستند.

آیا گواهی محدودیت‌های ویژه به معنای دقیق بودن ترموکوپل است؟

این بدان معناست که سیم در هنگام آزمایش، حد سخت‌گیرانه‌تری را نسبت به تابع مرجع برآورده کرده است. دقت در سرویس به جفت، به یکنواختی هر دو سیم در طول مسیر نصب شده و به آلودگی بستگی دارد. برای انواع R و S، حد ویژه مثبت و منفی ۰.۶ درجه سانتیگراد یا ۰.۱٪ خوانش است، در مقابل مثبت و منفی ۱.۵ درجه سانتیگراد برای کلاس استاندارد.

چرا محتوای رودیوم برای قیمت اینقدر مهم است؟

زیرا رودیوم یکی از گران‌ترین فلزات در استفاده تجاری است و در بازاری نازک معامله می‌شود. در ۶٪ رودیوم، سیم بیشتر یک خرید پلاتین است. در ۳۰٪، مانند نوع B، رودیوم سهم بیشتری از هزینه فلز را در هر نسبت قیمتی قابل قبولی دارد، بنابراین همان تغییر در قیمت رودیوم، پیشنهاد قیمت نوع B را بسیار بیشتر از نوع R تغییر می‌دهد.

چرا ترموکوپل پلاتین-رودیوم دچار انحراف می‌شود؟

سه دلیل غالب وجود دارد: آلودگی با آهن، سیلیکون یا فسفر از لوله محافظ یا محیط؛ مهاجرت رودیوم در دمای بالا، که ترکیب محلی را تغییر می‌دهد؛ و کار سرد یا آسیب مکانیکی در طول مسیر، که افست‌های ولتاژ محلی ایجاد می‌کند. دو مورد اول شیمیایی و مورد سوم فیزیکی هستند و تنها مورد اول به راحتی با انتخاب قابل پیشگیری است.

آیا سیم می‌تواند در سرویس خم و صاف شود؟

می‌توان آن را به حداقل شعاع خم کرد و نباید مکرراً صاف شود. بالاتر از حدود ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد، دانه‌ها رشد می‌کنند تا زمانی که سیم به زنجیره‌ای از چند کریستال تبدیل شود و در آن نقطه یک چرخه حرارتی آن را می‌شکند. پشتیبانی در طول مسیر و شعاع خم سخاوتمندانه، عمر را بیش از هر تغییر درجه‌ای افزایش می‌دهد.

خلاصه

سیم پلاتین-رودیوم نیمی از یک اندازه‌گیری است. نوع هر دو آلیاژ را تعیین می‌کند، کلاس تلرانس خطا را تعیین می‌کند و جفت دقت را تعیین می‌کند. لیستی از خواص که از رسانایی تمجید می‌کند، ماده اشتباهی را توصیف کرده است، زیرا این آلیاژها ضعیف رسانا هستند و برای تکرارپذیری ولتاژ خریداری می‌شوند.

جنبه تجاری از رودیوم پیروی می‌کند. در ۶٪ سیم مانند پلاتین با اضافه بها رفتار می‌کند و در ۳۰٪ مانند رودیوم با افزودنی رفتار می‌کند. جنبه خرابی از محیط پیروی می‌کند: آلودگی خوانش را به آرامی جابجا می‌کند، رشد دانه سیم را ناگهان می‌شکند و هیچ کدام در گواهی ترکیب قابل مشاهده نیستند.

منابع

ASTM E230/E230M، مشخصات استاندارد برای جداول دما-نیروی الکتریکی برای ترموکوپل‌های استاندارد شده، برای توابع مرجع و محدودیت‌های خطا استاندارد و ویژه برای انواع B، R و S.

IEC 60584-1، ترموکوپل‌ها، جداول مرجع و تلرانس‌ها، برای توابع مرجع بین‌المللی و تلرانس‌های کلاس ۱، ۲ و ۳.

BIPM، راهنمای دماسنجی ثانویه، دماسنجی ترموکوپل، برای رفتار ناهمگنی، بازپخت و انحراف در ترموکوپل‌های فلزات گرانبها.

ASTM E220، کالیبراسیون ترموکوپل‌ها با تکنیک‌های مقایسه، برای روش مورد استفاده زمانی که یک جفت در برابر مرجع کالیبره می‌شود.

جداول نوع منتشر شده برای ترموکوپل‌های فلزات گرانبها، برای ترکیب پایه‌های انواع B، R و S و محدوده‌های دمایی مشخص شده آن‌ها.

داده‌های فنی سازنده برای سیم ترموکوپل پلاتین-رودیوم، برای دماهای استفاده مداوم عملی و الزامات محافظت در بالای هر محدوده.

ISO/IEC 17025، الزامات عمومی برای صلاحیت آزمایشگاه‌های تست و کالیبراسیون، برای آنچه گواهی کالیبراسیون از یک شخص ثالث نشان می‌دهد.

ارقام تلرانس ذکر شده در اینجا محدودیت‌های منتشر شده استانداردهای نامگذاری شده هستند و به سیم نو که در برابر تابع مرجع آزمایش شده است، اعمال می‌شوند. آنها بیانیه‌ای از دقت در سرویس نیستند، که به جفت، به یکنواختی در طول نصب شده و به آلودگی بستگی دارد. سهم هزینه‌ها توضیحات حسابی از تأثیر کسر رودیوم در نسبت‌های قیمتی مفروض است و آنها پیشنهاد قیمت یا پیش‌بینی بازار نیستند. محدوده‌های نوع، محدوده‌هایی هستند که تلرانس در آن‌ها تعریف شده است و استفاده خارج از آن‌ها بدون ادعای دقت تعریف شده امکان‌پذیر است. انتخاب لوله محافظ و غلاف خاص برنامه است و توسط مشخصات سیم پوشش داده نمی‌شود. استانداردها بازنگری می‌شوند و ویرایش نامگذاری شده در سفارش حاکم است. هیچ چیز در اینجا جایگزین مجوز مهندسی یا کالیبراسیون توافق شده بین خریدار و تامین‌کننده نیست.