Способ измерения влажности защитных газов Советский патент 1978 года по МПК G01N25/56 

I

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано при контроле и регулировании окислительно-восстановительных свойств защитных газов в процессе их производства и применения в печах термической обработки металла.

Известен способ влажности газов электрохимическим датчиком кислородного потенциала с твердым электролитом из окиси циркония равновесного, парциального давления кислорода 1J .

Однако этот способ непригоден для измерения влажности защитных газов, которые обычно не содержат свободного кислорода.

Ближайшим техническим решением к изобретению является способ измерения влажности защитных газов, представляющих собой смесь Н - - HgO - СО - со - СНд , заключающийся в использовании электрохимического датчика с твердым электролитом ч электродами для определения соотнощения Нг/НхО и последующего расче- та влажности г-аза по этому соотношению при известной концентрации водорода 2 .

Однако, когда на электродах датчика протекают реакции в анализируемом

газе и устанавливается термодинамическое равновесие, измерение фактической неравновесной влажности газа в печи при помощи датчика кислородного потенциа.па невозможно.

Целью изобретения является расширение области использования датчика за счет обеспечения термодинамического равновесия на электродах

Для этого по предлагаемом способу в анализируемой газовой смеси устанавливают температуру, .электродов датчика в пределах 4ЬО-750 С, время пребывания газовой смеси в приэлектродном пространстве 0,004-0,01 с, причем используют электроды, обеспечивающие термодинамическое равновесие только по реакции горения водорода.

При температурах выше 7ЬО с увеличиваются скорости реакций +СО иСО+Н О СО,, tHj. Это- приводит к изменению влажности анализируемого газа в приэлектродном пространстве датчика. При температурах ниже 450 С снижается э.11ектрохимическая активность электродов и возрастает сопротив.пение твердого электролита.

Увеличение времени пребьшания газа В приэлектродном пространство более Q,01 с приводит к снижению влажности газа в датчике за счет реакций водяного газа и конверсии метана и других углеводородов. При уменьшении времени пребывания менее 0,004 анализируемый газ охлаждает рабочую часть датчика. Пример осуществления предлагаемого способа. Проводились измерения влажности защитного газа двух типов. 1,Азотноводородный газ с добавками природного газа до 5% ( 5,0% Hj 0,0-0,05%СН4 ,,003%, 90-95% Nj 0.01-0,1% HjO ). 2.Экзотермический газ, очищаемый от СО2 (1,0-1.2% На ,1,5-1,7%Со2 , ,003%, Ng - остальное). Защитные газы применялись при тер мообработке проката. Измерения проводились на специальном стенде для испытания датчиков. Анализируемый газ подавался по керамической трубке на внутренний элек трод датчика, выполненного в виде пробирки. Размеры пробирки, керамической трубки и расход газа на датчик обеспечивали время пребывания анализируемого газа в призлектродном пространстве 0,008 с. В рабочей части датчика поддерживалась температура . В качестве газа сравнения использовали/воздух (РО 0,21 ати) . Влажность газа определяли по уравнению--(.,0992 Кр-0,0992е§- . где Е - показания датчика, мВ; Кр- константа равновесия реакции H OsSHj- - 0,5Од ; Рц оЛ парциальные давления водяных паров и водорода. Использование предлагаемого спосо ба контроля влажности защитных газов при помощи электрохимического датчика кислородного потенциала обеспечивает надежный автоматический контрол осйовной характеристики окислительно-восстановительных свойств печной атмосферы - влажности. Предлагаемым способом можно контролировать влажность защитных атмосфер в термических печах при регулировании ее добавками природного газа и других углеводородных газов в условиях, когда термодинамическое равновесие не устанавливается. Поддерживая необходимую влажность защитных газов в печи, можно с помсяцью датчика управлять газовым режимом термических печей, обеспечить защиту стали от окисления и обезуглероживания. Формула изобретения Способ измерения влажн:ости защитных газов, представляющих собой смесь Н -Н20-С02-СО-И2 СНд , заключакщийся в использовании электрохимического датчика с твердым электролитом и электродами для определения отношенияH VH O и последующего расчета влажности газа по этому соотношению при известной концентрации водорода, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования датчика .за счет обеспечения термодинамического равновесия на электродах, в анализируемой г-азовой смеси устанавливают температуру электродов датчика в пределах.450-750°G, время пребывания газовой смеси в приэлектродном пространстве 0,004-0,01 с, причем используют электроды, обеспечивакнцие термодинамическое равновесие только по реакции горения водорода. Источники информации, принятые во вншмание при экспертизе: i.R.Q.H.Record Meta&Eurg-ia and Metae forming -tq72,v. 39,,р-413-4-(б. 2.S. 3. Lourence ,H S-Spacie.). L.Sc,t oede Auiomat1c.,(oe.5,ppбЗЗ-б43.