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熱電偶使用環境的影響分析
發布時間:2015-04-09   點擊次數:379次

(1)選擇性氧化
  
  對于含Fe的Ni—Cr合金,如果氧分壓低于特定值,那么同O2親和力大的Cr,將發生選擇性氧化,這是Ni—Cr合金特有的晶界氧化。如用顯微鏡觀察外表面氧化層,就可以看到綠色析出物,這種現象通常稱為“綠蝕"。尤其是當溫度在800℃—1050℃范圍內,體系內又含有CO,H2等還原性氣體時,K型熱電偶的正極,更容易發生選擇性氧化。這種因Cr含量降低而引起的熱電勢偏低,已成為K型熱電偶在熱處理行業長期使用的限制因素。
  
  如果采用的氣體很純,并且系統中不含氧,可以延長熱電偶使用壽命。可是,如果熱電偶絲表面有氧化層時,仍可為Cr的選擇性氧化提供足夠的氧。因此,在非氧化性氣氛中使用時,應采用干凈、拋光的偶絲。同時,應盡可能避免在帶有微量氧的惰性氣體或氧分壓很低的空氣中使用。當保護管長徑比較大時(即保護管很細),由于空氣循環不良,形成缺氧狀態,其殘余的少量氧仍可為Cr的選擇性氧化提供條件。
  
  對策
  
  為了防止或減緩K型熱電偶因選擇性氧化而引起劣化,除了在材質方面加以改善外,還應在熱電偶結構上采取相應對策:
  
  ①選擇對氧親和力較Cr更強的金屬作為吸氣劑,封入保護管內,防止Cr發生選擇性氧化,也可以采用增加保護管直徑或吹氣的方法增加氧含量。
  
  ②裝配式熱電偶實體化。使用壽命在12個月以上
  
  (2)使用氣氛的影響
  
  熱電偶的穩定性,因使用溫度,氣氛不同各異,對同一種傳感器,如K型熱電偶的zui高使用溫度也因直徑不同而變化,直徑相同的K型熱電偶也因結構的不同,其穩定性也有很大差異。在選擇熱電偶時,必須針對使用條件考慮如下幾點:
  
  ①常用溫度及zui高使用溫度
  
  ②氧化還原等使用氣氛
  
  ③抗振動性能
  
  對于裝配式熱電偶而言,氣氛的影響,首先取決于保護管材質及熱電偶結構,因此,熟悉、掌握各種保護管材料的物理、化學性能是很必要的。例如:在粉末冶金行業中,常用鉬管作為熱電偶保護管。在1600℃的H2氣氛下,使用效果較好。然而,鉬管在氧化性氣氛下,很短時間就因氧化而蝕損。其次,應根據使用氣氛,選擇合適的熱電偶,在1300℃以上的氧化性氣氛中,選擇鉑銠熱電偶,在還原性、真空條件下采用鎢錸熱電偶較好。
  
  對于K型熱電偶,適于在空氣、O2等氣氛中工作,但在H2中使用時,其表面被H2還原,短時間無影響,如果長時間暴露在H2中,在加速還原的同時,將使偶絲發生晶粒長大而斷線;在CO或煤氣等還原性氣氛中,其劣化將顯著加快而超差。
  
  對于鎧裝熱電偶,氫的原子半徑很小,容易透過外套進入其內部,同樣也將加速劣化,致使熱電勢值大幅度降低。
  
  (3)絕緣電阻的影響
  
  熱電偶用絕緣物,在高溫下,其絕緣電阻隨溫度升高而急驟降低,因此,將有漏電流產生,該電流通過絕緣電阻已經下降的絕緣物流入儀表,使儀表指示不穩或產生測量誤差,也可能發生記錄儀亂打點的現象。

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