Introduzione al cavo del Platino-rodio

Il filo di platino-rodio è normalmente descritto dalle sue proprietà, e la descrizione è accurata nel modo in cui una fotografia di un ponte è accurata: mostra l'oggetto e non dice nulla sul suo scopo. Il filo ha un uso dominante, e quell'uso impone un requisito che nessuna lista di proprietà può esprimere.

Il requisito è una tensione. Un filo di platino-rodio è una gamba di una termocoppia, e una termocoppia produce una forza elettromotrice che dipende dalla differenza di temperatura tra le sue due giunzioni e dalla differenza tra le due leghe. Nessuna gamba produce quella tensione da sola. Una bobina certificata come platino con 13% di rodio è un materiale con una composizione, e diventa un sensore di temperatura solo quando è unita a un filo del tipo corrispondente.

Tutto ciò che segue deriva da questo fatto: i gradi sono fissati dal tipo e non possono essere scelti liberamente, la proprietà che conta è la stabilità della tensione e non la conduttività, il prezzo è dominato dal rodio e i guasti in servizio sono cambiamenti nella tensione e non rotture.

I Gradi Sono Fissati dal Tipo

Ci sono tre tipi di termocoppie di metalli nobili di uso industriale ordinario, e ognuno nomina entrambe le gambe. Il filo viene acquistato come gamba abbinata di un tipo nominato, non come lega selezionata da un catalogo.

Due caratteristiche di questa tabella comportano la maggior parte delle conseguenze di acquisto. La prima è che la tolleranza è definita su un intervallo dichiarato, e l'intervallo termina prima delle temperature per cui queste termocoppie sono famose. Una coppia di tipo R o S utilizzata a 1.600 °C è al di fuori dell'intervallo su cui lo standard definisce il suo errore, il che non significa che non possa essere utilizzata. Significa che l'affermazione di accuratezza non si applica più.

La seconda è che il tipo B ha una gamba positiva con 30% di rodio e una gamba negativa con 6%. È l'unico dei tre in cui entrambe le gambe contengono rodio, ed è anche quello con quasi nessun output vicino alla temperatura ambiente, motivo per cui un circuito di tipo B viene utilizzato senza compensazione della giunzione fredda. La tensione all'estremità fredda è abbastanza piccola da essere ignorata nell'intervallo ambientale usuale.

La Conduttività È la Proprietà Sbagliata

La descrizione usuale elenca un'eccellente conduttività elettrica come vantaggio. Per questo materiale l'affermazione è quasi l'opposto della verità. Il platino e le sue leghe di rodio sono conduttori scarsi rispetto al rame, e una termocoppia funziona a causa della differenza di potenza termoelettrica tra due leghe, non perché una delle due conduca bene.

La proprietà che viene effettivamente acquistata è la riproducibilità della tensione rispetto alla temperatura, e ha tre parti. La prima è la composizione della lega, che il tipo fissa. La seconda è l'omogeneità del filo lungo la sua lunghezza, perché una termocoppia riporta l'integrale della temperatura lungo il filo ovunque esista un gradiente di composizione o di stress. La terza è la funzione di riferimento pubblicata per il tipo, che converte la tensione misurata in una temperatura ed è definita dallo standard e non dal fornitore.

L'omogeneità è la parte che gli acquirenti sottovalutano. Un filo che soddisfa la composizione e la tolleranza può ancora leggere in modo errato dopo essere stato piegato, bloccato o contaminato lungo parte del suo percorso, perché la sezione danneggiata genera una propria tensione. Nessuna calibrazione della coppia rimuove quell'errore, poiché la calibrazione si applica alla coppia così come è stata testata.

Cosa Può Promettere un Filo, e Cosa Serve la Coppia

Le classi di tolleranza sono dove questo diventa commerciale. Sia gli standard americani che quelli internazionali definiscono limiti di errore per una termocoppia, e quei limiti sono scritti rispetto a una coppia. Un fornitore può certificare una singola bobina rispetto alla composizione e al diametro, e non può certificarne l'accuratezza come sensore senza la gamba corrispondente.

I numeri sul certificato valgono la pena di essere menzionati, perché la differenza tra le classi è grande rispetto alle temperature coinvolte. Per i tipi R e S, il limite di errore standard su 0-1.450 °C è più o meno 1,5 °C, e il limite speciale è più o meno 0,6 °C o 0,1% della lettura, a seconda di quale sia maggiore. Per il tipo B il limite su 800-1.700 °C è espresso come percentuale della lettura, allo 0,5% per la classe standard, con una classe più stretta disponibile.

Un acquirente che ordina limiti speciali e riceve limiti standard ha ricevuto filo che è ancora entro la propria specifica e non è ciò che il programma di calibrazione assumeva. La classe di tolleranza appartiene all'ordine, con lo standard e l'edizione, perché i due sistemi non utilizzano tabelle identiche.

Il Rodio È la Maggior Parte della Fattura

Il rodio è uno dei metalli più costosi in uso commerciale e si scambia in un mercato più sottile del platino. Questo singolo fatto riorganizza il costo di ogni filo nella tabella sopra, e lo riorganizza diversamente per ogni grado.

La tabella è aritmetica, non un listino prezzi, ed è lì per mostrare una forma. Al 6% di contenuto di rodio il filo si comporta come un acquisto di platino con un sovrapprezzo di rodio. Al 30% la posizione si inverte, e il filo si comporta come un acquisto di rodio con un'aggiunta di platino. Tra questi due punti lo stesso movimento nel prezzo del rodio cambia la fattura per un fattore che dipende interamente da quale grado è sull'ordine.

Ne conseguono due conseguenze commerciali. La prima è che una quotazione senza base di prezzo non è affatto una quotazione per questo materiale, poiché il contenuto di metallo può variare tra la richiesta e la consegna più del costo di conversione. La seconda è che il recupero di rottami e scarti fa parte dell'economia e non un ripensamento, perché il metallo in una corsa fallita è ancora il metallo.

Cosa Ferma una Termocoppia in Servizio

La modalità di guasto di una termocoppia di metalli nobili è raramente un filo rotto. È una tensione che smette di corrispondere alla temperatura, e le cause sono chimiche e metallurgiche.

La prima riga è quella che termina la maggior parte delle installazioni in anticipo. Un filo di platino-rodio all'interno di un tubo ceramico è protetto dal forno e non dal tubo. Refrattari di silice, alcuni cementi isolanti e guaine metalliche ad alta temperatura diventano tutti fonti di contaminazione, e l'errore risultante appare come un lento bias che l'operatore compensa regolando il setpoint.

La terza riga spiega uno schema che sorprende i team di manutenzione. Il filo non si indebolisce gradualmente. Ricristallizza, i grani crescono fino a quando la sezione trasversale diventa una catena di pochi cristalli, e il ciclo termico successivo lo rompe. Il supporto lungo il percorso e un raggio di piegatura minimo posticipano tale esito, e la raddrizzatura ripetuta lo accelera.

Cosa Scrivere sull'Ordine

Cinque articoli portano la specifica, e i primi due sono quelli più spesso lasciati al fornitore.

L'ultimo articolo è dove un team di acquisto si guadagna il suo mantenimento. Un certificato di composizione è economico e risponde a una domanda sulla lega. Una calibrazione della coppia, o un test di omogeneità lungo la lunghezza, risponde a una domanda sulla misurazione e costa di conseguenza. Ordinare il primo assumendo il secondo è l'equivoco più comune in questa linea di prodotti.

Dove si Inserisce DLX

DLX fornisce filo di platino-rodio e la gamba di platino corrispondente da Changzhou, Jiangsu, nei tipi e diametri standard, con la composizione e il diametro riportati sull'ordine. Le stesse coperture si applicano alle leghe di termocoppie a base di nichel dove la temperatura è inferiore e il budget è diverso, insieme ai tubi di protezione e ai raccordi che decidono quanto dura ogni filo.

Due domande risolvono la maggior parte delle richieste. La prima è quale tipo e quale gamba, perché questo fissa la lega e la base del prezzo. La seconda è cosa deve dimostrare il certificato, perché una dichiarazione di composizione e una calibrazione rispondono a domande diverse e hanno costi diversi.

Domande che gli Acquirenti Pongono

Il filo di platino-rodio è un sensore da solo?

No. È una gamba di una termocoppia. La tensione appare quando è unita alla gamba corrispondente in una giunzione di misurazione e le altre estremità sono mantenute a una temperatura di riferimento nota. Una bobina può essere certificata per composizione e diametro, e la sua accuratezza come sensore esiste solo come parte di una coppia.

Quale tipo dovrebbe essere specificato, B, R o S?

Tipo B per la parte superiore dell'intervallo, dove la tolleranza è definita da 800 a 1.700 °C e entrambe le gambe contengono rodio. Tipi R e S per lavori fino a circa 1.450 °C, dove la tolleranza è definita da 0 °C e la gamba negativa è platino puro. Il tipo S è lo standard più vecchio e il tipo R il più recente dei due, e non sono intercambiabili in un circuito calibrato.

Un certificato di limiti speciali significa che la termocoppia è accurata?

Significa che il filo ha soddisfatto un limite più stretto rispetto alla funzione di riferimento quando è stato testato. L'accuratezza in servizio dipende dalla coppia, dall'omogeneità di entrambi i fili lungo il percorso installato e dalla contaminazione. Per i tipi R e S il limite speciale è più o meno 0,6 °C o 0,1% della lettura, rispetto a più o meno 1,5 °C per la classe standard.

Perché il contenuto di rodio è così importante per il prezzo?

Perché il rodio è uno dei metalli più costosi in uso commerciale e si scambia in un mercato sottile. Al 6% di rodio il filo è principalmente un acquisto di platino. Al 30%, come nel tipo B, il rodio è la quota maggiore del costo del metallo a qualsiasi rapporto di prezzo plausibile, quindi lo stesso movimento nel prezzo del rodio cambia una quotazione di tipo B molto più di una di tipo R.

Perché una termocoppia platino-rodio deriva?

Tre ragioni dominano: contaminazione da ferro, silicio o fosforo dal tubo di protezione o dall'ambiente; migrazione del rodio ad alta temperatura, che cambia la composizione locale; e lavorazione a freddo o danni meccanici lungo il percorso, che creano offset di tensione locali. I primi due sono chimici e il terzo è fisico, e solo il primo è facilmente prevenibile con la selezione.

Il filo può essere piegato e raddrizzato in servizio?

Può essere piegato a un raggio minimo e non dovrebbe essere raddrizzato ripetutamente. Sopra circa 1.300 °C i grani crescono fino a quando il filo diventa una catena di pochi cristalli, e a quel punto un ciclo termico lo rompe. Il supporto lungo il percorso e un generoso raggio di piegatura prolungano la vita più di qualsiasi cambiamento di grado.

Riepilogo

Un filo di platino-rodio è metà di una misurazione. Il tipo fissa entrambe le leghe, la classe di tolleranza fissa l'errore, e la coppia fissa l'accuratezza. Una lista di proprietà che elogia la conduttività ha descritto il materiale sbagliato, perché queste leghe conducono male e sono acquistate per la riproducibilità di una tensione.

Il lato commerciale segue il rodio. Al 6% il filo si comporta come platino con un sovrapprezzo, e al 30% si comporta come rodio con un'aggiunta. Il lato guasti segue l'ambiente: la contaminazione sposta la lettura lentamente, la crescita dei grani rompe il filo improvvisamente, e nessuno dei due è visibile in un certificato di composizione.

Riferimenti

ASTM E230/E230M, specifica standard per tabelle temperatura-forza elettromotrice per termocoppie standardizzate, per le funzioni di riferimento e i limiti di errore standard e speciali per i tipi B, R e S.

IEC 60584-1, termocoppie, tabelle di riferimento e tolleranze, per le funzioni di riferimento internazionali e le tolleranze di classe 1, 2 e 3.

BIPM, guida alla termometria secondaria, termometria a termocoppia, per il trattamento dell'inogenità, della ricottura e della deriva nelle termocoppie di metalli nobili.

ASTM E220, calibrazione di termocoppie mediante tecniche di confronto, per il metodo utilizzato quando una coppia viene calibrata rispetto a un riferimento.

Tabelle di tipo pubblicate per termocoppie di metalli nobili, per le composizioni delle gambe dei tipi B, R e S e i loro intervalli di temperatura dichiarati.

Dati tecnici del produttore per filo di termocoppia platino-rodio, per le temperature pratiche di uso continuo e i requisiti di protezione nella parte superiore di ogni intervallo.

ISO/IEC 17025, requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e di calibrazione, per ciò che rappresenta un certificato di calibrazione di terzi.

Le cifre di tolleranza citate qui sono i limiti pubblicati degli standard nominati e si applicano a filo nuovo testato rispetto alla funzione di riferimento. Non sono una dichiarazione di accuratezza in servizio, che dipende dalla coppia, dall'omogeneità lungo il percorso installato e dalla contaminazione. Le quote di costo sono illustrazioni aritmetiche dell'effetto della frazione di rodio a rapporti di prezzo ipotizzati e non sono una quotazione di prezzo o una previsione di mercato. Gli intervalli di tipo sono gli intervalli su cui è definita una tolleranza, e l'uso al di fuori di essi è possibile senza una dichiarazione di accuratezza definita. La selezione del tubo di protezione e della guaina è specifica per l'applicazione e non è coperta dalla specifica del filo. Gli standard vengono rivisti e l'edizione nominata sull'ordine governa. Nulla qui è un sostituto di una liberatoria ingegneristica o della calibrazione concordata tra acquirente e fornitore.