隔爆本安型热电偶的原理、特点及焊接方法

　隔爆本安型热电偶是工业上常用的温度检测元件之一。其优点是：

　　①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

　　②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶低可测到-269℃（如金铁镍铬），高可达+2800℃（如钨-铼）。

　　③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

　　1．热电偶测温基本原理

　　将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2-1-1所

　　示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在

　　回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工

　　作的。

　　2．热电偶的种类及结构形成

　　（1）热电偶的种类

　　常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家

　　标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它

　　有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准

　　化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

　　标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

　　(2)隔爆本安型热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

　　①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；

　　②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

　　③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；

　　④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

　　3．热电偶冷端的温度补偿

　　由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

　　在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。

　　热电偶焊接方法

　　1、电弧焊

　　隔爆本安型热电偶电弧焊接可分为支流焊接和交流焊接两种。

　　直流焊接时，热电偶接电源正极，碳棒（光谱的）接电源负极，用碳棒与热电极顶端瞬时接触起弧，待测量端熔成球状后迅速离开碳棒。这种焊接方法简单、操作容易、测量端不易玷污，使用于贵金属热电偶的焊接。

　　交流焊接适用于焊接廉金属热电偶。焊接前，应仔细将测量端25-30mm一段的氧化物清除干净，然后将两电极顶端并齐，并绞成麻花状。焊接时，在热电极顶端蘸上焊剂，在置于电弧火焰中熔化3-5S，待成球状后迅速取出，清楚掉焊点上的残渣即可。这种方法设备简单、操作容易，但热电偶焊接点及附近电极渗碳玷污。

　　2、氩弧焊接

　　氩弧焊接装置由直流焊接电源、高频振荡器、焊枪、对焊电源、工夹具等5部分组成。焊接时，利用伸出焊枪喷嘴的铈-钨丝作为负极，被焊热电偶固定在夹具上作为正极。当两极间通过高频、高压时将引燃电弧的作用，采用可控硅调压，控制电弧强度，在氩气保护下使铈-钨与被焊热电偶之间产生弧光放电，隔爆本安型热电偶利用电弧产生的高温把热电偶丝的端面熔化成球状。为了便于热电偶与电极对准，工作夹具与焊枪可以在空间水平和垂直方向移动。焊枪内装有直径1mm及1.5mm的铈-钨电极，供不同直径的热电偶焊接使用。

　　3、气焊

　　采用气焊时，应先将热电极顶端加热并蘸上焊剂（如镍铬-镍硅偶的焊剂是四硼酸纳和石英砂各一半混合而成），再将热电极置于乙炔或氢氧火焰中，待熔成球状后迅速取出，立即放入热水中洗去焊接点上的残渣。这种方法操作简单，应用较广。适用于廉金属热电偶的焊接。

　　4、碳粉焊接

　　碳粉焊接装置类似于电弧焊接，不同的是电源的一极不是接碳棒，而是接盛有碳粉的石墨坩埚，另一极接被焊热电偶。焊接时，把热电极插入石墨粉中，几秒钟后即可焊好。这种焊接方法较电弧焊方便，但易引起热电极脆断。该方法适用于廉金属热电偶的焊接。

　　5、盐水焊接

　　隔爆本安型热电偶在烧杯中装入氯化纳溶液，在水溶液中放入铂丝作一电极，而热电极作为另一极。焊接时，将热电偶顶部与溶液稍接触，接通电源，待起弧后迅速断开电源。这种焊接方法适用与焊接直径较细0.03mm-0.3mm热电偶。