循環流化床鍋爐用特殊的熱電偶保護套管時，它應該怎樣選材？

循環流化床鍋爐燃燒及磨損機理
    循環流化床鍋爐與傳統的煤粉鍋爐不同，在燃燒過程中，爐內床料在煙氣攜帶下沿爐膛上升，經爐膛上部出口進入分離器，在分離器中進行氣、固兩相分離，分離后的煙氣經上部出口，進入鍋爐尾部煙道，分離出來的固體粒子，經回料閥再返回爐膛下部。在循環流化床鍋爐的運行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反應產物的固體床料，在爐膛-分離器-料閥-爐膛這一封閉循環回路里處于不停的高溫循環流動中，并在爐內以 850℃～950℃進行率燃燒及脫硫反應。床料除在這一回路中作外循環流動外，其在重力作用下，在爐內不斷地進行內循環流動。因此，在循環回路的相應部位必然產生嚴重磨損。
    以上分析表明，熱電偶保護套管在爐內所處環境為高溫，氧化性氣氛，且有循環流體的沖刷碰撞，其磨損應當屬于高溫下的沖刷磨粒磨損。這種磨損的形式大致可歸為兩類：一類是在碰撞過程中由于材料的反復變形引起的疲勞磨損；另一類則是材料在自由運動的顆粒的切削作用下引起的破壞，稱之為鑿削式磨損。爐內的高溫可改變材料的組織結構，使其硬度大大下降，從而加重了磨損。同時，材料的高溫氧化也降低了其韌性，沖擊時氧化層容易崩落，這也加速了材料磨損。磨損的程度與沖擊角度的關系很大，沖擊角為90°沒有鑿削式磨損，而僅是疲勞磨損，此磨損很輕微。當沖擊角度為 20°～50°時磨損zui嚴重。因此保護管的插入方向與流速方向夾角應避開這個角度范圍。
    仔細觀察分析熱電偶保護套管的失效部位，大致有兩個部位比較容易失效，一是熱電偶保護套管的端部，此處的材料處于煙氣、物料的直接沖刷和回旋、渦流的綜合作用下，磨損較為嚴重。另一部位則是熱電偶保護套管與爐壁的交接處，此處的磨損主要是由于煙氣、物料在該部位的渦流所引起的沖刷磨損。
    上述分析表明，高溫沖蝕磨損失效是循環流化床鍋爐用特殊熱電偶保護套管的主要失效原因，這是在保護套管的選材和制備中首先應當注意的問題。

二、熱電偶保護套管的選材及其發展
    熱電偶采用保護套管主要有兩種用途，一是防止遭受機械損壞，二是在熱電偶及其周圍之間插入一個屏蔽套，這樣可使熱電偶盡可能保持在接近其*的氣氛中。因此，根據特定的使用環境選用合適的熱電偶保護套管對于延長熱電極的使用壽命以及提高測溫的準確度是相當重要的。[5]
    選材的原則及常用材料的優缺點
    根據熱電偶保護套管在循環流化床鍋爐內所處的環境，在其選材上應注意以下幾點：（1）材料的氣密性好（即氣孔率小）；（2）應有足夠的強度和穩定性，抗熱沖擊性能好；（3）材料的紅硬性好，要求材料必須耐磨；（4）耐化學腐蝕性能好，因為燃煤介質中含有SO2、SO3 、Na2O、K2O等腐蝕性氣體；（5）導熱性好。
    目前已在工業上應用的熱電偶保護套管材料按其材質分主要有金屬材料，非金屬材料與金屬材料和非金屬材料的復合材料三大類。
    1、金屬保護管材料
    應用較多的有不銹鋼和高溫合金，這類材料的優點是機械強度高，耐腐蝕性能與導熱性能好，但其高溫熱強性差，故高溫耐磨性較差。不銹鋼保護管一般可使用7~8天，而一般的其他材料也就是使用1~2個月。近年來國內外一直沒有理想的解決辦法，在困擾中只好采取加厚保護管管壁的方法，有的熱電偶保護套管的壁厚已達到了10余毫米。因此，在循環流化床鍋爐中應用效果不是很理想，性能價格比差。
    2、非金屬保護管材料
    常用的材料有石英、高溫陶瓷、氧化鎂、氧化鋁等。同金屬材料相比，這類材料的優點是高溫耐磨性好，耐腐蝕性能良好，但缺點也是很明顯的，首先是導熱率差，熱響應敏感性差，因此管壁不能做的很厚，而管壁的減薄又給應用帶來了一系列的問題。陶瓷類材料一般較脆，抗熱震性能差，在使用過程中由于沖擊和熱震容易導致脆裂，特別是在循環流化床鍋爐中使用由于強烈的沖蝕作用而易早期失效。
    3、復合材料保護套管
    近年來發展較快的有金屬陶瓷復合材料和特殊復合涂層材料保護套管。金屬陶瓷復合材料是由金屬基體、陶瓷成分和潤滑劑等組成的多元復合材料。這類材料制造的熱電偶保護套管具有導熱性好、抗熱震性強耐熱、耐磨等優點。特殊復合涂層材料保護套管目前大多是將硬度高耐磨的復合材料如金屬陶瓷等以激光熔敷等手段涂敷在金屬基體表面。上述復合材料保護套管，其優點是綜合了兩種不同材料的特點，具有一定的優勢互補性，缺點則是由于兩種材料特殊的復合機制而使得制造過程太復雜。

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