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热电偶使用环境的影响分析
发布时间:2015-04-09   点击次数:651次

(1)选择性氧化
  
  对于含Fe的Ni—Cr合金,如果氧分压低于特定值,那么同O2亲和力大的Cr,将发生选择性氧化,这是Ni—Cr合金特有的晶界氧化。如用显微镜观察外表面氧化层,就可以看到绿色析出物,这种现象通常称为“绿蚀"。尤其是当温度在800℃—1050℃范围内,体系内又含有CO,H2等还原性气体时,K型热电偶的正极,更容易发生选择性氧化。这种因Cr含量降低而引起的热电势偏低,已成为K型热电偶在热处理行业长期使用的限制因素。
  
  如果采用的气体很纯,并且系统中不含氧,可以延长热电偶使用寿命。可是,如果热电偶丝表面有氧化层时,仍可为Cr的选择性氧化提供足够的氧。因此,在非氧化性气氛中使用时,应采用干净、抛光的偶丝。同时,应尽可能避免在带有微量氧的惰性气体或氧分压很低的空气中使用。当保护管长径比较大时(即保护管很细),由于空气循环不良,形成缺氧状态,其残余的少量氧仍可为Cr的选择性氧化提供条件。
  
  对策
  
  为了防止或减缓K型热电偶因选择性氧化而引起劣化,除了在材质方面加以改善外,还应在热电偶结构上采取相应对策:
  
  ①选择对氧亲和力较Cr更强的金属作为吸气剂,封入保护管内,防止Cr发生选择性氧化,也可以采用增加保护管直径或吹气的方法增加氧含量。
  
  ②装配式热电偶实体化。使用寿命在12个月以上
  
  (2)使用气氛的影响
  
  热电偶的稳定性,因使用温度,气氛不同各异,对同一种传感器,如K型热电偶的zui高使用温度也因直径不同而变化,直径相同的K型热电偶也因结构的不同,其稳定性也有很大差异。在选择热电偶时,必须针对使用条件考虑如下几点:
  
  ①常用温度及zui高使用温度
  
  ②氧化还原等使用气氛
  
  ③抗振动性能
  
  对于装配式热电偶而言,气氛的影响,首先取决于保护管材质及热电偶结构,因此,熟悉、掌握各种保护管材料的物理、化学性能是很必要的。例如:在粉末冶金行业中,常用钼管作为热电偶保护管。在1600℃的H2气氛下,使用效果较好。然而,钼管在氧化性气氛下,很短时间就因氧化而蚀损。其次,应根据使用气氛,选择合适的热电偶,在1300℃以上的氧化性气氛中,选择铂铑热电偶,在还原性、真空条件下采用钨铼热电偶较好。
  
  对于K型热电偶,适于在空气、O2等气氛中工作,但在H2中使用时,其表面被H2还原,短时间无影响,如果长时间暴露在H2中,在加速还原的同时,将使偶丝发生晶粒长大而断线;在CO或煤气等还原性气氛中,其劣化将显著加快而超差。
  
  对于铠装热电偶,氢的原子半径很小,容易透过外套进入其内部,同样也将加速劣化,致使热电势值大幅度降低。
  
  (3)绝缘电阻的影响
  
  热电偶用绝缘物,在高温下,其绝缘电阻随温度升高而急骤降低,因此,将有漏电流产生,该电流通过绝缘电阻已经下降的绝缘物流入仪表,使仪表指示不稳或产生测量误差,也可能发生记录仪乱打点的现象。

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