热套管插入和浸入长度

热套管是温度元件（如 RTD温度传感器 或热电偶或温度计）的工业外壳。热套管直接暴露于过程流体/介质。在热套管内，安装了元件/仪表。

热套管将热量传递到温度元件。根据元件类型，可以知道流体温度。因此，Thermowell 保护温度元件免受恶劣条件和过程流体的影响。它能够在不影响过程系统的情况下移除温度元件以进行更换、维修或测试。

通常，热电偶套管配有全温元件，如维连RTD温度传感器或热电偶或温度计。少数例外是轴承 RTD温度传感器、皮肤型热电偶、风管温度计等，其中不适用/不需要热电偶套管。

当热套管组件插入管道时，它会受到振动。这种振动是由在热套管两侧交替产生的涡流引起的。涡流会导致热电偶套管组件振动，并可能导致过早失效。这就是为什么需要根据国际标准确定和设计热套管的原因。

热套管应根据 ASME PTC 19.3 TW – 2016 规范基于温度、压力、介质和流体速度的操作和最大值进行设计和制造。正确选择的热套管将保护温度元件免受振动损坏。

本标准适用于由棒料加工而成的热电偶套管，包括焊接到法兰或螺纹连接到法兰以及焊接到带有或不带有焊接接头的工艺容器或管道的热套管。由管道制造的热套管不在本标准的范围内。

法兰和焊接设计如下所示。询价时最好提供具有所需规格的热套管草图。草图应包括尖端直径、尖端厚度、井内径、锥形长度、无支撑直径、仪器连接细节等。

热套管一般规格
它应该涵盖以下最低限度的方面。

TW 至少应该是一件 SS316（根据服务可以使用不同的材料）。有时不允许焊接法兰和热套管的异种金属。有时，特定要求需要对热套管进行硬化。表面硬化厚度和表面硬化对浸入长度很重要。

内衬/套筒式热电偶套管是用于化学腐蚀性流体的经济解决方案。基材可以是SS316。但是，根据流体的不同，衬里可以选择为 Hastelloy-C、镍、钛、钽、银。这将提供不锈钢的强度和衬里的耐腐蚀性。

在为高温应用选择正确的热套管设计和材料时应特别小心。应咨询供应商进行温度测量，例如 > 900 o C

有时使用“保护管”代替热电偶套管来保护热电偶。这些保护管通常由陶瓷材料制成，安装在高温烟气和管道应用中。保护管也可以由铬镍铁合金制成，并且它们的末端是敞开的，以提高响应速度和传热速度。

TW 应采用锥形设计，并应从实心棒材上钻孔。

热套管的仪器连接应为 ½” NPT (F) – 即用于热套管内的温度元件连接。

热电偶套管的孔径尺寸应适合相应的温度元件外径。例如适用于 6 mm OD 护套 RTD温度传感器。

通常应选择法兰式热电偶套管。焊接热套管只能安装在流体速度和密度高、弯曲载荷对于法兰热套管来说太高的地方。

热电偶套管是优选在90〜安装ö从管轴线。但允许安装在与管道轴线成45 ° 的位置或管道弯头上。

当热电偶套管安装在 DP 型流量变送器（孔板元件、文丘里管或皮托管）或涡流型流量计附近时，应保持足够的距离以避免流量测量误差。

TW 应进行焊接接头的染料渗透测试、水压测试、孔同心度。如果适用，应考虑相关当局的认证。

热套管尺寸和长度的一般指南
了解插入长度和浸入长度之间的区别很重要。

热套管浸入长度
热套管的浸入长度是热套管尖端与被测介质中浸入点之间的距离。热套管浸入长度的标准符号是“R”。

热套管插入长度
热套管的插入长度是热套管尖端与（但不包括）其他连接到容器的装置的外螺纹之间的距离。热套管插入长度的标准符号是“U”。

插入长度“U”始终等于或大于热套管的浸入长度“R” 。

API RP 551：垂直于管壁安装的 TW 的最小浸入长度应为 5厘米。

一般的经验法则是使用至少等于热套管直径 10 倍的浸入长度。

一些客户根据管道尺寸对插入长度有特定要求或标准要求。例如 DEP 31.38.01.11-Gen。
一些客户指定热套管尖端应在管道 ID 的 1/3 和 2/3 之间或容器 ID 的 1/2 之间，以获得更好的温度精度。

热套管长度
法兰型设计的热套管总长度可通过以下详细信息计算得出：

☻喷嘴颈部长度
☻绝缘厚度
☻最小插入长度要求
如果根据 PTC 19.3 的热套管尾流频率计算失败，则可以执行以下操作。

☻在指定的标准范围内增加根部和尖端直径。但是，这可能会导致响应时间延迟。
☻U 长度减少（但是，保持 API RP 551 和/或合同规范规定的最低要求）
☻减少喷嘴颈部长度（例如 200 毫米到 150 毫米）
☻考虑列式设计的热套管
☻增加喷嘴的尺寸（例如 30mm 到50mm法兰）