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真空热处理炉的低真空段:皮拉尼、电容薄膜、压力变送器怎么配

来源:基尔普朗克传感器(上海)有限公司
2026-10-29 返回列表

一句话总纲

低真空 / 粗抽段(10⁵ Pa ~ 100 Pa):皮拉尼做宽量程趋势监测 + 抽气时序;电容薄膜 CDG 做工艺闭环基准(气体无关、精度稳);普通绝压压力变送器只适合靠近大气压的粗抽保护、破空联锁,不适合 10kPa 以下精密真空控制。

真空热处理低真空典型用途:粗抽、预抽、充氩 / 氮分压、气冷保压、检漏升压测试、脱脂前期;很多炉子是「皮拉尼 + CDG 复合」或者两只分工。

三者原理 & 核心短板

  1. 皮拉尼 Pirani(热导规)量程:≈10⁵ Pa ~ 0.1 Pa,覆盖粗抽 + 中真空,一只规跨大气到低真空,性价比最高 ✅ 优点:宽量程、便宜、4–20mA/RS485 输出、自带设定点;适合看抽真空曲线、判断泵是否正常、粗抽到位联锁、压升检漏趋势 ❌ 致命短板:读数和气体种类强相关;N₂、Ar、H₂热导率不一样,同压力读数不一样;油汽、裂解碳、水汽污染灯丝,漂移变大,必须定期标定;精度差(典型 ±10~15% 读数),不能作为分压 / 工艺稳压基准

    热处理场景:脱脂阶段挥发物很容易污染钨丝皮拉尼,优先选涂层 / 镍丝款、前端加冷阱 + 颗粒过滤器。

  2. 电容薄膜真空计 CDG(Capacitance Diaphragm Gauge)量程按需选(比如 0~100kPa、0~10kPa、0~1kPa 绝压),力学式绝压测量,和气体种类无关Pfeiffer V... ✅ 优点:0.25% FS 高精度、重复性好、H₂/Ar/N₂读值一致;适合分压闭环、气冷保压、保压检漏计算漏率、工艺配方 SPC 追溯;陶瓷膜片耐轻微腐蚀、无热丝污染问题 ❌ 短板:量程窄,一只 CDG 不能从大气一路测到 1Pa;价格远高于皮拉尼;膜片怕颗粒、怕大冲击压差

    高端热处理、气氛分压控制、氢气气氛炉,这只才是工艺主表。

  3. 绝压压力变送器(常规工业 PT,硅压阻)量程:一般≥0~10kPa 起步;低于几千 Pa 分辨率快速恶化 ✅ 优点:结构皮实、和你现有压力变送器平台通用、SIL 认证好、备件统一;适合靠近大气压段:破空、回充、气冷高压段(50kPa 以上)的超压保护、安全阀联锁❌ 短板:量程一旦选大,在几百 Pa 低真空段分辨率不足;不是为真空微弱压力设计;不推荐用普通硅压阻 PT 做几百 Pa 级真空工艺控制

三套工程配置方案(按炉子档次选)

方案 A:经济型(常规退火、淬火炉,只做粗抽监测,无精密分压)

单皮拉尼真空规一只,KF16 装炉腔

  • 用途:粗抽时序、判断粗抽泵是否抽得动、粗抽到位后启动分子泵 / 扩散泵;只做监测 + 联锁,不做 PID 工艺稳压

  • 坑:通氢气、氩气时,读数不准,不能拿这个读数去算分压

适合大部分标准真空淬火炉

方案 B:标准工艺型(推荐最多,脱脂、气氛钎焊、需要分压 / 保压)

皮拉尼 + 小量程 CDG,两只独立测点

  • 皮拉尼:全程宽量程,大气→100Pa,抽气曲线、泵状态、粗抽联锁

  • CDG(例:0~10 kPa 绝压):工艺控制主表,脱脂保压、气氛分压、检漏压升率计算;PID 闭环信号取自 CDG

  • 进阶简化:直接上复合规 PCG(皮拉尼 + CDG 集成一支),一个 KF 接口,自动切换测量原理,省法兰、省安装空间,撬装真空炉很爱用

方案 C:国产化对标高端炉、氢气热处理、SIL 安全要求高

CDG(工艺控制) + 独立绝压 PT(回充气冷高压段保护) + 皮拉尼(抽气诊断)

  • CDG:分压、保压闭环,工艺基准

  • 绝压 PT:气冷回充、破空阶段高压侧超压联锁,复用你标准化压力变送器平台、统一备件、统一 HART / 验收体系

  • 皮拉尼:设备诊断、泵异常预警、压升趋势辅助判断

  • 安全:氢气工况 CDG/PT 都按临氢要求(镀金膜、脱脂、SIL2 评估)

选型边界速查表(低真空段)

表格

仪表适合区间能不能做 PID 工艺稳压气体相关性热处理典型位置
皮拉尼10⁵~0.1 Pa❌ 不推荐(气体影响、漂移大)强相关炉腔粗抽监测、泵前
电容薄膜 CDG按所选量程(例 0~10kPa)✅ 首选基准无关炉腔工艺控制、检漏、分压
工业绝压 PT≥10 kPa(靠近大气压)✅ 仅高压回充 / 气冷段无关回充管线、气冷缓冲罐、破空保护

真空热处理专属避坑点

  1. 脱脂工况(大量有机物裂解):皮拉尼灯丝极易积碳漂移,必须前置冷阱 + 过滤器;如果脱脂是核心工序,尽量把闭环交给 CDG,皮拉尼只看趋势,不参与工艺判定;

  2. 氢气气氛炉:CDG 和氢侧 PT 都要脱脂、临氢抗氢设计;皮拉尼热丝不要选钨丝,氢下容易脆断;

  3. 阻尼设置:CDG 阻尼 0.1~0.3s,保证保压 / 检漏响应;皮拉尼可以给到 0.3~0.8s 吸收抽泵脉动;

  4. 不要拿工业绝压 PT 替代 CDG 做几百 Pa 真空稳压:分辨率不够,PID 很难稳住,产品一致性差;

  5. 对标你前面的 OEM 打包策略:压力变送器负责回充 / 气冷高压保护,真空规(皮拉尼 / CDG)负责炉内真空工艺段,两类测点分工清晰,备件平台分开管理。

规格书一句话模板

炉腔低真空配置:皮拉尼规用于大气至 100Pa 宽量程抽真空监测与粗抽联锁;工艺保压、气氛分压、检漏压升率采用电容薄膜绝压真空计(气体无关,0.25 级);回充、气冷高压段采用绝压变送器做超压保护;氢气工况仪表脱脂、抗氢设计。


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