Hay tres formas principales de medir la atmósfera de nitruración: medidor de velocidad de descomposición de absorción de agua tradicional (manual, fuera de línea), sonda de hidrógeno (método de conductividad térmica comúnmente utilizado para medir la presión parcial H₂) y analizador de amoníaco (infrarrojo y otros métodos para medir NH₃). Cuando solo se pasa amoníaco o amoníaco + gas de dilución conocido, la presión parcial de NH₃ se puede calcular en base al contenido de H₂ combinado con la conservación del material, y luego Kn = p(NH₃)/p(H₂)^1.5. La sonda de hidrógeno se ha convertido en un sensor convencional para la nitruración controlada debido a su estructura simple y medición continua.
- Medidor de velocidad de descomposición: manual, fuera de línea, solo puede reflejar indirectamente la capacidad de nitruración
- Sonda de hidrógeno: método de conductividad térmica para medir H₂, bucle continuo y cerrado
- Analizador de amoníaco: mide directamente NH₃, mayor costo
- Cuando solo se pasa amoníaco: se mide el H₂ → El NH₃ se calcula a partir de la conservación → Kn se calcula
- La cristalización a baja temperatura de las líneas de muestreo es una falla común
Tres métodos de medición
| Manera | Principio | Ventaja | Limitaciones |
|---|---|---|---|
| Medidor de velocidad de descomposición (tipo bureta de vidrio) | El gas de muestra pasa a través del agua, el amoníaco se absorbe y el volumen restante es la proporción de productos de descomposición. | Barato e intuitivo | La precisión manual, sin conexión, se ve afectada por la operación y no se puede cerrar en bucle |
| sonda de hidrógeno | El método de conductividad térmica mide la presión parcial H₂ (la conductividad térmica H₂ es mucho más alta que otros componentes) | Medición continua, circuito cerrado, mantenimiento sencillo | La interferencia de otros gases en la conductividad térmica debe considerarse |
| Analizador de amoníaco | Medición directa de NH₃ utilizando infrarrojos y otros métodos | Mide el amoníaco directamente | Mayor costo y necesidad de mantener el sistema de muestreo |
De H₂ a Kn
Cuando solo pasa amoníaco, el amoníaco se descompone parcialmente:
2NH₃ → N₂ + 3H₂
Suponiendo que la relación de descomposición del amoníaco que entra en el horno es α, luego en el gas del horno:
- Fracción de volumen H₂ = 1.5α / (1 + α)
- fracción de volumen de NH₃ = (1 − α) / (1 + α)
- Fracción de volumen de N₂ = 0.5α / (1 + α)
Después de medir H₂, α y NH₃ se pueden deducir y se puede calcular Kn. Cuando se añade nitrógeno o amoníaco predescompuesto para dilución, siempre que se conozca cada caudal de entrada, la solución también se puede resolver a través del equilibrio del material. Esta es la estructura básica de nitruración controlada de "sonda de hidrógeno + medición de flujo + cálculo".
Principio de conductividad térmica de la sonda de hidrógeno
La conductividad térmica de diferentes gases varía mucho. La conductividad térmica de H₂ es aproximadamente 7 veces la de N₂. El sensor de conductividad térmica mide la disipación de calor del elemento de calentamiento en el gas que se está midiendo, y de esto se deduce el contenido de H₂.
Preguntas frecuentes en el sitio
- Bloqueo de cristalización a baja temperatura: En nitrocarburantes (nitruración suave), la atmósfera contiene CO₂. Después de que la temperatura del gas de muestreo disminuya, el amoníaco y el CO₂ generarán sólidos duros como el bicarbonato de amonio, que bloqueará el tubo de muestreo. Según el sitio web oficial de Gaosi Controls Nitromate H2 Probe II, su diseño de componentes principales resuelve el problema de que el bicarbonato de amonio obstruya la tubería después de que la temperatura caiga por debajo de aproximadamente 65 °C;
- ubicación de muestreo: Debe representar la atmósfera en el área de la pieza de trabajo y evitar la entrada de aire;
- fugas: la fuga de aire en la tubería de muestreo diluirá el gas de muestra, lo que dará como resultado lecturas de H₂ bajas;
- interferencia cruzadaOtros componentes en la atmósfera (como CO₂, CO) afectarán la medición de la conductividad térmica y requerirán una compensación del algoritmo.
Puntos clave para la selección
- Procesos aplicables (nitrificación/nitrocarburación);
- Método de instalación y adaptación del tipo de horno (tipo de pozo, tipo de caja, horno de enfriamiento integral);
- Si tiene un diseño anticristalización;
- Interfaz de señal y potencia de cálculo para el controlador.
Preguntas frecuentes
¿Necesito un medidor de velocidad de descomposición cuando tengo una sonda de hidrógeno?
No es necesario, pero un medidor de velocidad de descomposición puede ser útil durante las auditorías o la resolución de problemas como un simple medio de validación cruzada.
¿Con qué frecuencia deben calibrarse las sondas de hidrógeno?
Determine de acuerdo con las recomendaciones del fabricante y la intensidad de uso, y calibrar después de la sustitución, reparación o lecturas anormales. Calibrar utilizando un gas estándar de concentración conocida.
¿Por qué no coinciden los valores Kn de diferentes fabricantes?
Los métodos de cálculo (si se tiene en cuenta el gas diluyente, las unidades de presión), la ubicación del muestreo y las diferencias de los sensores marcan la diferencia. Las definiciones y los métodos de cálculo deben unificarse al comparar.