介绍
矿物绝缘金属鞘（MIMS）热电偶被引入了30多年前，代表了热电偶技术的重大进步，它是75年以上测量温度的最常见方法。MIMS热电偶提供了一种紧凑的设计，其中热元在受保护的环境中容纳。但是，随着对更高水平的精度和准确性的需求以及高温性能，使用AISI 300系列和Inconel™600发现了MIMS Thermocouples的常规设计中的主要缺陷。
NICROBELL®PTYLTD与Incotherm Limited一起设计了热电偶系统，鞘材材料和元素均相互兼容。这消除了传统MIMS热电偶的问题。
设计标准
传统的MIMS热电偶使用的护套和元素被视为单独的实体。这些标准首先考虑了温度范围，然后选择了鞘材料以满足过程环境。这种设计没有考虑鞘对热元的影响，并且在尝试在1000°C以上的温度（通常为K型）的温度下使用MIMS热电偶，因此，热漂移和过早元素失败的证据很普遍。研究表明，在实现MIMS设计的全部潜力时，有四个因素很明显：
- 常见的鞘材料Inconel®和AISI 310将无法在空气或保护环境中承受暴露于1050°C以上的情况。但是，需要能够运行高达1300°C。
- K型热元素在长期暴露于1050°C以上的温度下表现出很大的热电不稳定。
- 热元素导体线可以被化学元件污染，化学元件通过MGO进行热扩散，从而导致EMF的大量漂移。
- 与元素线相比，通过使用具有差异热系数的不同鞘材料，热循环施加的机械应力可能会导致元件的故障（尤其是负腿）。
整体设计的热电偶系统
使用建立的设计标准以及突出显示的四个因素，具有最佳热电和环境稳定性的新型MIMS热电偶必须基于以下事实。
它还必须考虑到常规300系列和Inconel 600中明显的问题热电偶（通常键入K）目前正在使用。
如果我们看热电稳定性，已经表明N型裸线热电偶高于E，J，K和T的基本上优于约1250°C。因此，使用MIMS格式的N型热元电线的使用有可能提供解决稳定性问题的解决方案，但是任何设计都必须采用与N型电线兼容的护套合金。
由于其上氧化的优势耐药性，并且与热电偶的正腿相同，因此在初始测试中使用了烟碱。这解决了元素线和鞘的不同金属和差分热共效应的问题。然而，烟熏的热化学，水性腐蚀性和碳化力耐药性基本上低于常规护套材料。
通过多个开发阶段，开发了Nicrobell B鞘。烟萝卜B基本上是尼古拉，含有少量的镁和niobium。
镁的添加具有通过与烟碱B中包含的二氧化硅结合形成顽强的氧化氧化物氧化镁硅酸盐的氧化氧化物，从而增加了升高温度下的氧化耐药性，该氧化物固定在金属的晶界中。
niobium的添加具有改善烟虫B的热机械性能的作用，并且测试表明，最终的拉伸强度，破裂应激和延展性随温度的函数到1250°C的函数优于inconel和310SS。
要解决的第四个因素是化学污染。随着时间的推移，化学污染导致电动势漂移。Bentley和Morgan敦将其归因于通过氧化镁绝缘材料的蒸气扩散铝和锰的迁移。烟贝尔B没有铝或锰，因此消除了这种污染。
通过使用N型热元素，由于这些元素不存在于N型导体中，铝和锰（典型的K型）的短回路迁移将消除。通过开发Nicrobell B鞘型N MIMS热电偶，工业目前拥有一个碱金属热电偶，具有出色的氧化耐药性，高温强度和高温稳定性，可在1250°C的范围内进行温度。它的性能与基于白金的热电偶的性能相比，没有与稀有金属热电偶相关的固有成本。
Nicrobell C - Nicrobell家族的补充
尽管Nicrobell B护套热电偶在氧化环境中表现出许多用于高温测量的有利属性，但它在使用化石燃料中用于热源的过程中存在于渗碳，硝化或硫化气氛中并不理想。
通过添加铬来修饰烟bol B鞘，开发了烟芯C合金。经验表明，超过20％铬的镍铬合金具有增强的碳化物铬形成性。
除了略低的高温强度外，Nicrobell C保留了Nicrobell B合金的大部分优势。这产生了一种高温鞘合金，该鞘合金具有耐渗透气氛，并且还具有更好的耐硫化气氛的能力。
使用K型元素的Nicrobell鞘的含义
迄今为止，所有测试均表明N-CLAD-N方法为MIMS热电偶结构提供了最高的稳定性和性能。
但是，在许多实例中，将现有安装更改为N型不切实际热电偶由于重新启动或电缆电路的费用。在这些情况下，当然值得考虑通过更改为Nicrobell clad K热电偶获得的改进。尽管不是理想的，但它为与常规鞘型热电偶相关的问题提供了部分解决方案。
分析设计标准中代表的因素：
- 烟辣酱鞘的使用提供了扩展的高温抗氧化能力。
- 烟萝卜鞘不具有铝或锰，因此消除了元素污染和对EMF的影响。
- Nicrobell鞘具有非常接近K型元素的热膨胀系数，因此在热循环过程中提高了热电偶对机械故障的抗性。
- 应该注意的是，K型热元素仍然包含数量的铝和锰，在高温下仍具有引起热电展不稳定性的作用。
结论
NICROBELL合金护套N型N和K热电偶已被引入温度测量行业。它们在许多环境中进行了尝试和测试，在许多环境中，它们表现出比传统的护套热电偶表现出较高的性能，稳定性或对热电动势漂移的能力，或者与传统上用于1000至1100°C的温度的稀有金属热电偶几乎等效的性能。
在基于铂的热电偶系统的情况下，由于基于铂基的组件的高成本，使用N-Clad-N中可节省的成本是很大的。
MIMS热电偶的Nicrobell方法中明显的经济优势显示出植物寿命的长期稳定性和准确性以及产品质量的提高。
后记
自从本文撰写本文以来，Nicrobell Products的制造商已将该业务卖给了Tyco Thermal，而Nicrobell的名称随后betway在线登陆从使用中消失了。随着产品的更多开发，已经产生了一种替换的替换材料，以替代烟b和c，显示出比B比B比B更一致的属性，但是具有改进的功能，使其更容易焊接并在无需拆分的情况下进行焊接。
本文所述的基本原理适用于PyrosilD。
Inconel™是INCO Group的商业名称
Nicrobell®是Nicrobell Pty Ltd澳大利亚的注册商业名称
参考
- Bentley，R.E。和T.L.摩根，1986年。矿物质绝缘金属中的基于镍的热电偶 - 护套格式：热电不稳定性至1100°C。杂志：Phys E19，262-268。
- Burley，N。A.，1992年。N-Clad-N：一种新颖的，整合的鞘热电偶 - 超高热电稳定性的最佳设计基本原理。美国物理研究所，579-584。
- Burley N. A.和J. Wroe。超高热电稳定性的高级整合鞘型n型热电偶。国际温度测量与校准研讨会，06.01-06.10。
- Furniss，C.P.，1993年。通过改进的温度测量，降低了热处理和工艺工程的运营成本。
- Furniss，C.P.，1992年。通过改进铝制工业的温度测量，降低了运营成本。Interkama 1992。
