熱電偶采用保護套管主要有兩種用途，一是防止遭受機械損壞，二是在熱電偶及其周圍之間插入一個屏蔽套，這樣可使熱電偶盡可能保持在接近其*的氣氛中。因此，根據特定的使用環境選用合適的熱電偶保護套管對于延長熱電極的使用壽命以及提高測溫的準確度是相當重要的。

3.1選材的原則及常用材料的優缺點
根據熱電偶保護套管在循環流化床鍋爐內所處的環境，在其選材上應注意以下幾點：（1）材料的氣密性好（即氣孔率小）；（2）應有足夠的強度和穩定性，抗熱沖擊性能好；（3）材料的紅硬性好，要求材料必須耐磨；（4）耐化學腐蝕性能好，因為燃煤介質中含有ＳＯ2、 ＳＯ3 、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等腐蝕性氣體；（5）導熱性好。 目前已在工業上應用的熱電偶保護套管材料按其材質分主要有金屬材料，非金屬材料與金屬材料和非金屬材料的復合材料三大類。 1、 金屬保護管材料 應用較多的有不銹鋼和高溫合金，這類材料的優點是機械強度高，耐腐蝕性能與導熱性能好，但其高溫熱強性差，故高溫耐磨性較差。不銹鋼保護管一般可使用7~8天，而一般的其他材料也就是使用1~2個月。近年來國內外一直沒有理想的解決辦法，在困擾中只好采取加厚保護管管壁的方法，有的熱電偶保護套管的壁厚已達到了10余毫米。因此，在循環流化床鍋爐中應用效果不是很理想，性能價格比差。 2、 非金屬保護管材料 常用的材料有石英、高溫陶瓷、氧化鎂、氧化鋁等。同金屬材料相比，這類材料的優點是高溫耐磨性好，耐腐蝕性能良好，但缺點也是很明顯的，首先是導熱率差，熱響應敏感性差，因此管壁不能做的很厚，而管壁的減薄又給應用帶來了一系列的問題。陶瓷類材料一般較脆，抗熱震性能差，在使用過程中由于沖擊和熱震容易導致脆裂，特別是在循環流化床鍋爐中使用由于強烈的沖蝕作用而易早期失效。 3、 復合材料保護套管 近年來發展較快的有金屬陶瓷復合材料和特殊復合涂層材料保護套管。金屬陶瓷復合材料是由金屬基體、陶瓷成分和潤滑劑等組成的多元復合材料。這類材料制造的熱電偶保護套管具有導熱性好、抗熱震性強耐熱、耐磨等優點。特殊復合涂層材料保護套管目前大多是將硬度高耐磨的復合材料如金屬陶瓷等以激光熔敷等手段涂敷在金屬基體表面。上述復合材料保護套管，其優點是綜合了兩種不同材料的特點，具有一定的優勢互補性，缺點則是由于兩種材料特殊的復合機制而使得制造過程太復雜。[6 7 8]

3.2耐磨材料的發展及其在熱電偶保護套管中的應用
經過30余年的研究與應用，國外耐磨材料的研究與應用已趨于穩定，發達國家已有自己的系列產品和國家標準。 在非金屬材料中，陶瓷的耐磨性能較為優異，然而，這類材料脆性較大，抗熱震性能不足，且其導熱性能相對較差一些，為了提高熱敏感性，管壁又不能做的太厚。因此用這類材料做成的熱電偶保護套管在循環硫化床中應用效果不是很好。目前，國內外在陶瓷材料領域的應用研究趨勢大多為發展金屬與陶瓷的復合材料，既金屬陶瓷材料，或采用表面涂層技術，將其用作涂層材料。
金屬耐磨材料的發展，經歷了從高錳鋼、普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵到高鉻鑄鐵幾個階段。目前發展成為耐磨鑄鐵、耐磨鋼和耐磨合金三大類。耐磨鋼和耐磨合金雖然各有其特點，但從成本、抗磨性方面遠不如白口鑄鐵，因此，后者應用較為廣泛，尤其是合金白口鑄鐵，其壽命均比普通白口鑄鐵提高幾倍，甚至幾十倍。其鉻系白口鑄鐵，通過調整鉻含量和碳含量，可大幅度提高它的綜合性能。
人們常說的高鉻鑄鐵實際上是高鉻鉬白口鑄鐵，從含碳量可分為Cr15和Cr20兩類，前者用于承受一般的沖擊磨損，后者用于高沖擊磨損及厚度較大的耐磨件。含鉻量為30%的高鉻鑄鐵則用于耐熱、耐磨或耐蝕的工件。 高鉻鑄鐵作為常溫下的抗磨料磨損材料已得到了日益廣泛的應用，但在高溫磨損工況下，材料的服役條件比常溫磨損更為惡劣，材料服役過程中不僅受到磨料磨損作用產生損傷，還有高溫氣體對材料的氧化腐蝕。以往在高溫磨損工況下使用的材料（如CrMnN鋼），只注重其抗氧化腐蝕性能，而在選材時要求碳含量很低，其結果是材料的抗磨性造成損失。因此，研究高溫抗磨材料，就必須對材料綜合考慮，才可能正確設計和選擇所使用的材料。高鉻鑄鐵凝固時形成（Cr, Fe）7C3 型碳化物，這種碳化物的硬度高（1500～1800HV），遠高于（Cr,Fe）3C型碳化物的硬度 （ 840～1100 HV），這是高鉻鑄鐵具有高耐磨性的主要原因。高鉻鑄鐵的共晶結構與一般鑄鐵中的萊氏體相反，共晶碳化物為不連續相，以分散的單體存在于奧氏體中，而共晶奧氏體則為連續體。這種特殊結構相當于在一定基體上嵌入高硬度的顆粒，大大減弱了高硬度相的脆化作用，因此高鉻鑄鐵具有較好的韌性。高鉻鑄鐵中的鉻一部分進入碳化物，另一部分進入基體，從而提高了基體的抗氧化能力。[9 10] 從高鉻鑄鐵的組織特點中可以看出，將其用作耐磨用熱電偶保護套管材料是*可行的，如何調整成分使其達到*的耐磨抗蝕效果還需要進一步的研究和實驗。

3.3新材料涂層技術在熱電偶保護套管上的應用
新材料涂層技術在熱電偶保護套管上有著極其廣泛的應用前景。其特點是可以將兩種不同的材料進行組合，充分發揮基體和涂層的特性，有效的滿足實際需要。因此上在這方面的研究較為活躍，在提高材料的耐磨性方面的應用有激光熔敷金屬陶瓷、梯度功能陶瓷涂層等等。 在一般的耐磨涂層技術中，大多使用的是WC+金屬的材料體系。但是由于鍋爐的使用溫度高，WC在該溫度下會分解，WC的使用溫度不能超過550℃，因此在鍋爐耐磨涂層中不能使用WC體系。目前上大多使用的是Cr3C2+NiCr的涂層體系。該體系使用效果較好，但是成本較高。 值得注意的是，在熱電偶領域的實際應用中，本課題組采用新材料+新工藝制備出了金屬間化合物涂層熱電偶保護套管。金屬間化合物是介于金屬與陶瓷之間的高熔點結構材料，因而使該熱電偶保護套管具有了全新的性能。一是具有了優異的耐蝕性能，抗氧化性能好，特別是抗硫化氫的能力*；二是具有了優異的耐磨性能，涂層具有了金屬間化合物的高溫高硬度的特點，所以耐磨；三是具有了優異的耐熱性能，目前鎳基變形高溫合金使用溫度達950~1000℃，而鎳基鑄造高溫合金的使用溫度達1050~1100℃，已達材料熔點的0.8左右，如果 Ni-Al的使用溫度也考慮在0.8，其使用溫度可達1250℃左右，可比現有的高溫合金提高150~200℃，達到國內，*水平。四是可以用普通材質代替材料，比如可以用1Cr18Ni9Ti+表面金屬間化合物涂層的方法來代替價格昂貴的耐熱高溫合金，不但成本低，而且其性能大大超過了價格昂貴的高溫合金等；五在保證性能的前提下，成本低廉。對于一些用于高溫耐磨環境的熱電偶保護套管，采用該金屬間化合物涂層技術制取的熱電偶在沸騰爐、循環流化床鍋爐、水泥回轉窯窯尾煙室、球磨機、風扇磨、磨煤機等出口及管道測溫的地方使用均獲得了滿意的效果。
梯度功能材料FGM涂層技術在熱電偶保護套管的涂層技術上非常適用，因為涂層技術應用保護套管，就必然存在一個熱應力不相適應的問題。開發出具有緩和熱應力功能的超耐熱型材料，不但可以提高保護套管表面涂層的使用壽命，而且還可以同金屬間化合物有效結合，形成效果更佳的復合涂層。在國外，已有以金屬間化合物作為粘接劑的金屬間化合物陶瓷復合涂層方面的報道，如金屬間化合物粘接TiC，這種材料不但硬度高，耐腐蝕和耐磨損能力特別優異，而且通過調整金屬間化合物的含量，能夠控制其熱膨脹率使之和鋼材的較為接近。國內在這方面的研究也相當活躍，本課題組經過近幾年的研究，在金屬間化合物+精細陶瓷復合涂層技術方面獲得了圓滿的成功，金屬間化合物具有良好的耐熱性耐蝕性等優點，精細陶瓷除具有耐熱耐蝕特性外，還具有突出的耐磨性和不粘性，用這種材料制備的熱電偶保護套管必定具有理想的耐磨性能，目前已在水泥、鍋爐、玻璃等行業應用，取得了理想的效果