مقدمة إلى سلك البلاتين والروديوم

سلك البلاتين والروديوم يوصف عادة بخصائصه، والوصف دقيق بالطريقة التي تكون بها صورة فوتوغرافية لجسر دقيقة: فهي تُظهر الشيء ولا تقول شيئًا عن الغرض منه. للسلك استخدام واحد مهيمن، وهذا الاستخدام يفرض متطلبًا لا يمكن لقائمة الخصائص التعبير عنه.

المتطلب هو الجهد الكهربائي. سلك البلاتين والروديوم هو أحد طرفي المزدوجة الحرارية، والمزدوجة الحرارية تنتج قوة دافعة كهربائية تعتمد على فرق درجة الحرارة بين وصلتيها وعلى الفرق بين السبيكتين. لا ينتج أي من الطرفين هذا الجهد بمفرده. الملف المعتمد على أنه بلاتين بنسبة 13٪ روديوم هو مادة ذات تركيبة، ويصبح مستشعرًا لدرجة الحرارة فقط عندما يتم توصيله بسلك من النوع المطابق.

كل ما يلي ينبع من هذه الحقيقة: الدرجات ثابتة حسب النوع ولا يمكن اختيارها بحرية، الخاصية المهمة هي استقرار الجهد وليس الموصلية، السعر تهيمن عليه الروديوم، والفشل في الخدمة هو تغييرات في الجهد وليس انقطاعات.

الدرجات ثابتة حسب النوع

هناك ثلاثة أنواع من المزدوجات الحرارية للمعادن الثمينة المستخدمة صناعيًا، وكل منها يسمي كلا الطرفين. يتم شراء السلك كطرف مطابق لنوع مسمى، وليس كسبائك مختارة من كتالوج.

ميزتان في هذا الجدول تحملان معظم عواقب الشراء. الأولى هي أن التحمل محدد على مدى فترة زمنية معينة، وينتهي النطاق قبل درجات الحرارة التي تشتهر بها هذه المزدوجات الحرارية. زوج من النوع R أو S المستخدم عند 1600 درجة مئوية يكون خارج النطاق الذي يحدد فيه المعيار خطأه، وهذا لا يعني أنه لا يمكن استخدامه. هذا يعني أن ادعاء الدقة لم يعد ينطبق.

الثانية هي أن النوع B له طرف موجب يحتوي على 30٪ روديوم وطرف سالب يحتوي على 6٪. إنه الوحيد من بين الثلاثة حيث يحتوي كلا الطرفين على الروديوم، وهو أيضًا النوع الذي يكاد لا يكون له خرج بالقرب من درجة حرارة الغرفة، وهذا هو السبب في استخدام دائرة من النوع B بدون تعويض الوصلة الباردة. الجهد عند الطرف البارد صغير بما يكفي لتجاهله في النطاق المحيط المعتاد.

الموصلية هي الخاصية الخاطئة

الوصف المعتاد يسرد الموصلية الكهربائية الممتازة كميزة. بالنسبة لهذه المادة، فإن الادعاء قريب من عكس الحقيقة. البلاتين وسبائكه الروديومية موصلات ضعيفة مقارنة بالنحاس، وتعمل المزدوجة الحرارية بسبب الفرق في القدرة الكهروحرارية بين سبيكتين، وليس لأن أيًا منهما يوصل جيدًا.

الخاصية التي يتم شراؤها فعليًا هي قابلية تكرار الجهد مقابل درجة الحرارة، ولها ثلاثة أجزاء. الأول هو تركيبة السبيكة، والتي يحددها النوع. الثاني هو تجانس السلك على طوله، لأن المزدوجة الحرارية تسجل تكامل درجة الحرارة على طول السلك حيثما توجد تركيبة أو تدرج إجهاد. الثالث هو دالة المرجع المنشورة للنوع، والتي تحول الجهد المقاس إلى درجة حرارة ويحددها المعيار وليس المورد.

التجانس هو الجزء الذي يقلل المشترون من تقديره. يمكن للسلك الذي يلبي التركيبة والتحمل أن يقرأ بشكل خاطئ بعد ثنيه أو تثبيته أو تلوثه على جزء من مساره، لأن الجزء التالف يولد جهده الخاص. لا تزيل معايرة الزوج هذا الخطأ، حيث تنطبق المعايرة على الزوج كما تم اختباره.

ما يمكن أن يعد به سلك واحد، وما يحتاجه الزوج

فئات التحمل هي المكان الذي يصبح فيه هذا تجاريًا. يحدد كل من المعايير الأمريكية والدولية حدود الخطأ للمزدوجة الحرارية، وتُكتب هذه الحدود مقابل زوج. يمكن للمورد أن يعتمد بكرة واحدة مقابل التركيبة والقطر، ولا يمكنه اعتماد دقته كمستشعر بدون الطرف المطابق.

الأرقام الموجودة على الشهادة تستحق الذكر، لأن الانتشار بين الفئات كبير مقارنة بدرجات الحرارة المعنية. بالنسبة للنوعين R و S، فإن حد الخطأ القياسي على مدى 0 إلى 1450 درجة مئوية هو زائد أو ناقص 1.5 درجة مئوية، والحد الخاص هو زائد أو ناقص 0.6 درجة مئوية أو 0.1٪ من القراءة، أيهما أكبر. بالنسبة للنوع B، يتم التعبير عن الحد على مدى 800 إلى 1700 درجة مئوية كنسبة مئوية من القراءة، عند 0.5٪ للفئة القياسية، مع توفر فئة أضيق.

المشتري الذي يطلب حدودًا خاصة ويتلقى حدودًا قياسية قد تلقى سلكًا لا يزال ضمن مواصفاته الخاصة وليس ما افترضته جدولة المعايرة. تنتمي فئة التحمل إلى الطلب، مع المعيار والإصدار، لأن النظامين لا يستخدمان جداول متطابقة.

الروديوم هو معظم الفاتورة

الروديوم هو أحد أغلى المعادن المستخدمة تجاريًا، ويتداول في سوق أضيق من البلاتين. هذه الحقيقة الوحيدة تعيد تنظيم تكلفة كل سلك في الجدول أعلاه، وتعيد تنظيمها بشكل مختلف لكل درجة.

الجدول حسابي، وليس قائمة أسعار، وهو موجود لإظهار شكل. عند محتوى روديوم 6٪، يتصرف السلك مثل شراء بلاتين مع رسوم إضافية للروديوم. عند 30٪، ينعكس الموقف، ويتصرف السلك مثل شراء روديوم مع إضافة بلاتين. بين هاتين النقطتين، يغير نفس الحركة في سعر الروديوم الفاتورة بمعامل يعتمد كليًا على الدرجة الموجودة في الطلب.

تترتب على ذلك نتيجتان تجاريتان. الأولى هي أن عرض الأسعار بدون أساس سعري ليس عرض أسعار على الإطلاق لهذه المادة، حيث يمكن أن يتحرك محتوى المعدن بين الاستفسار والتسليم بأكثر من تكلفة التحويل. الثانية هي أن استعادة الخردة والقصاصات جزء من الاقتصاد وليس فكرة لاحقة، لأن المعدن في تشغيل فاشل لا يزال هو المعدن.

ما ينهي المزدوجة الحرارية في الخدمة

وضع الفشل للمزدوجة الحرارية للمعادن الثمينة نادرًا ما يكون سلكًا مكسورًا. إنه جهد لا يتطابق مع درجة الحرارة، والأسباب كيميائية ومعدنية.

الصف الأول هو الذي ينهي معظم التركيبات مبكرًا. السلك المصنوع من البلاتين والروديوم داخل أنبوب سيراميكي محمي من الفرن وليس من الأنبوب. المواد الحرارية السيليكية، وبعض أسمنت العزل، والأغلفة المعدنية عند درجة حرارة عالية كلها تصبح مصادر تلوث، ويظهر الخطأ الناتج كتحيز بطيء يعوضه المشغل عن طريق تعديل نقطة الضبط.

الصف الثالث يشرح نمطًا يفاجئ فرق الصيانة. السلك لا يضعف تدريجيًا. إنه يعاد بلورته، وتنمو الحبوب حتى يصبح المقطع العرضي سلسلة من بلورات قليلة، ثم تكسره الدورة الحرارية التالية. الدعم على طول المسار ونصف قطر الانحناء الأدنى يؤجلان هذه النتيجة، وإعادة الاستقامة المتكررة تسرعها.

ما يجب كتابته في الطلب

خمسة عناصر تحمل المواصفات، وغالبًا ما تُترك أول عنصرين للمورد.

العنصر الأخير هو المكان الذي يكسب فيه فريق المشتريات رزقه. شهادة التركيبة غير مكلفة وتجيب على سؤال حول السبيكة. معايرة الزوج، أو اختبار التجانس على طول المسار، تجيب على سؤال حول القياس وتكلف وفقًا لذلك. طلب الأول مع افتراض الثاني هو سوء الفهم الأكثر شيوعًا في خط الإنتاج هذا.

أين يناسب DLX

توفر DLX سلك البلاتين والروديوم والطرف البلاتيني المطابق من تشانغتشو، جيانغسو، بالأنواع والأقطار القياسية، مع الإبلاغ عن التركيبة والقطر مقابل الطلب. نفس الأعمال تغطي سبائك المزدوجات الحرارية القائمة على النيكل حيث تكون درجة الحرارة أقل والميزانية مختلفة، جنبًا إلى جنب مع أنابيب الحماية والتجهيزات التي تحدد مدة بقاء أي سلك.

سؤالان يحسمان معظم الاستفسارات. الأول هو أي نوع وأي طرف، لأن ذلك يحدد السبيكة وأساس السعر. الثاني هو ما يجب أن تثبته الشهادة، لأن بيان التركيبة والمعايرة يجيبان على أسئلة مختلفة ويحملان تكاليف مختلفة.

أسئلة يطرحها المشترون

هل سلك البلاتين والروديوم مستشعر بحد ذاته؟

لا. إنه أحد طرفي المزدوجة الحرارية. يظهر الجهد عندما يتم توصيله بالطرف المطابق عند وصلة قياس وتُحفظ الأطراف الأخرى عند درجة حرارة مرجعية معروفة. يمكن اعتماد بكرة للتركيبة والقطر، ودقته كمستشعر توجد فقط كجزء من زوج.

أي نوع يجب تحديده، B، R، أم S؟

النوع B لأعلى النطاق، حيث يتم تعريف التحمل من 800 إلى 1700 درجة مئوية ويحتوي كلا الطرفين على الروديوم. النوعان R و S للعمل حتى حوالي 1450 درجة مئوية، حيث يتم تعريف التحمل من 0 درجة مئوية والطرف السالب هو بلاتين نقي. النوع S هو المعيار الأقدم والنوع R هو الأحدث من الاثنين، وهما غير قابلين للتبديل في حلقة معايرة.

هل تعني شهادة الحدود الخاصة أن المزدوجة الحرارية دقيقة؟

هذا يعني أن السلك قد استوفى حدًا أضيق مقابل دالة المرجع عند اختباره. الدقة في الخدمة تعتمد على الزوج، وعلى تجانس كلا السلكين على طول المسار المثبت، وعلى التلوث. بالنسبة للنوعين R و S، فإن الحد الخاص هو زائد أو ناقص 0.6 درجة مئوية أو 0.1٪ من القراءة، مقابل زائد أو ناقص 1.5 درجة مئوية للفئة القياسية.

لماذا محتوى الروديوم مهم جدًا للسعر؟

لأن الروديوم هو أحد أغلى المعادن المستخدمة تجاريًا ويتداول في سوق ضيق. عند 6٪ روديوم، يكون السلك في الغالب شراء بلاتين. عند 30٪، كما في النوع B، يكون الروديوم هو الحصة الأكبر من تكلفة المعدن عند أي نسبة سعر معقولة، لذا فإن نفس الحركة في سعر الروديوم تغير عرض أسعار النوع B أكثر بكثير من النوع R.

لماذا تنحرف المزدوجة الحرارية المصنوعة من البلاتين والروديوم؟

ثلاثة أسباب تهيمن: التلوث بالحديد أو السيليكون أو الفوسفور من أنبوب الحماية أو البيئة؛ هجرة الروديوم عند درجة حرارة عالية، مما يغير التركيبة المحلية؛ والعمل البارد أو التلف الميكانيكي على طول المسار، مما يخلق إزاحات جهد محلية. الأولان كيميائيان والثالث فيزيائي، والأول فقط يمكن منعه بسهولة عن طريق الاختيار.

هل يمكن ثني السلك واستقامته في الخدمة؟

يمكن ثنيه إلى نصف قطر أدنى ويجب عدم استقامته بشكل متكرر. فوق حوالي 1300 درجة مئوية، تنمو الحبوب حتى يصبح السلك سلسلة من بلورات قليلة، وعند هذه النقطة تكسره دورة حرارية. الدعم على طول المسار ونصف قطر الانحناء الكبير يمددان العمر أكثر من أي تغيير في الدرجة.

ملخص

سلك البلاتين والروديوم هو نصف قياس. يحدد النوع كلا السبيكتين، وتحدد فئة التحمل الخطأ، ويحدد الزوج الدقة. قائمة الخصائص التي تمدح الموصلية قد وصفت المادة الخاطئة، لأن هذه السبائك توصل بشكل ضعيف ويتم شراؤها لقابلية تكرار الجهد.

الجانب التجاري يتبع الروديوم. عند 6٪، يتصرف السلك مثل البلاتين مع رسوم إضافية، وعند 30٪، يتصرف مثل الروديوم مع إضافة. جانب الفشل يتبع البيئة: التلوث يغير القراءة ببطء، ونمو الحبوب يكسر السلك فجأة، وكلاهما غير مرئي في شهادة التركيبة.

المراجع

ASTM E230/E230M، المواصفات القياسية لجداول درجة الحرارة والقوة الدافعة الكهربائية للمزدوجات الحرارية القياسية، لدوال المرجع وحدود الخطأ القياسية والخاصة للأنواع B و R و S.

IEC 60584-1، المزدوجات الحرارية، جداول مرجعية وتحملات، لدوال المرجع الدولية وتحملات الفئة 1 و 2 و 3.

BIPM، دليل القياس الحراري الثانوي، قياس الحرارة بالمزدوجات الحرارية، لمعالجة عدم التجانس والتلدين والانجراف في المزدوجات الحرارية للمعادن الثمينة.

ASTM E220، معايرة المزدوجات الحرارية بتقنيات المقارنة، للطريقة المستخدمة عند معايرة زوج مقابل مرجع.

جداول الأنواع المنشورة للمزدوجات الحرارية للمعادن الثمينة، لتركيبات الأطراف للأنواع B و R و S ونطاقات درجات الحرارة المحددة لها.

بيانات فنية من الشركة المصنعة لسلك المزدوجة الحرارية من البلاتين والروديوم، لدرجات حرارة الاستخدام المستمر العملية ومتطلبات الحماية في أعلى كل نطاق.

ISO/IEC 17025، المتطلبات العامة لكفاءة مختبرات الاختبار والمعايرة، لما تمثله شهادة المعايرة من طرف ثالث.

أرقام التحمل المذكورة هنا هي الحدود المنشورة للمعايير المسماة، وتنطبق على الأسلاك الجديدة المختبرة مقابل دالة المرجع. إنها ليست بيانًا للدقة في الخدمة، والتي تعتمد على الزوج، وعلى التجانس على طول المسار المثبت، وعلى التلوث. حصص التكلفة هي توضيحات حسابية لتأثير نسبة الروديوم عند نسب أسعار مفترضة، وهي ليست عرض أسعار أو توقعات للسوق. نطاقات الأنواع هي النطاقات التي يُعرّف فيها التحمل، والاستخدام خارجها ممكن بدون ادعاء دقة محدد. اختيار أنبوب الحماية والغلاف خاص بالتطبيق ولا يغطيه مواصفات السلك. يتم مراجعة المعايير، ويحكم الإصدار المسمى في الطلب. لا شيء هنا يحل محل إصدار هندسي أو المعايرة المتفق عليها بين المشتري والمورد.