熱電偶使用氣氛的影響

熱電偶使用氣氛的影響

（1）選擇性氧化

對于含F(xiàn)e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(fā)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(xiàn)象通常稱為“綠蝕”。尤其是當(dāng)溫度在800℃—1050℃范圍內(nèi)，體系內(nèi)又含有CO，H2等還原性氣體時(shí)，K型熱電偶的正極，更容易發(fā)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(yè)長期使用的限制因素。

如果采用的氣體很純，并且系統(tǒng)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(shí)，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(shí)，應(yīng)采用干凈、拋光的偶絲。同時(shí)，應(yīng)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(dāng)保護(hù)管長徑比較大時(shí)（即保護(hù)管很細(xì)），由于空氣循環(huán)**，形成缺氧狀態(tài)，其殘余的少量氧仍可為Cr的選擇性氧化提供條件。

（2）選擇性氧化的對策

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(zhì)方面加以改善外，還應(yīng)在熱電偶結(jié)構(gòu)上采取相應(yīng)對策：

① 選擇對氧親和力較Cr更強(qiáng)的金屬作為吸氣劑，封入保護(hù)管內(nèi)，防止Cr發(fā)生選擇性氧化，也可以采用增加保護(hù)管直徑或吹氣的方法增加氧含量。

②裝配式熱電偶實(shí)體化。作者開發(fā)的**產(chǎn)品—實(shí)體型滲碳爐用熱電偶，即開發(fā)出具有密封結(jié)構(gòu)的裝配式熱電偶，可防止Cr發(fā)生選擇性氧化，經(jīng)瓦軸集團(tuán)，一汽，二汽，易普森工業(yè)爐，沈重，沈齒，錢江摩托等十幾家企業(yè)多年使用證明，此方案有效。使用壽命在12個(gè)月以上，用戶很滿意[4]。

（3）使用氣氛的影響

熱電偶的穩(wěn)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*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(jié)構(gòu)的不同，其穩(wěn)定性也有很大差異。在選擇熱電偶時(shí)，必須針對使用條件考慮如下幾點(diǎn)：

① 常用溫度及*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(hù)管材質(zhì)及熱電偶結(jié)構(gòu)，因此，熟悉、掌握各種保護(hù)管材料的物理、化學(xué)性能是很必要的。例如：在粉末冶金行業(yè)中，常用鉬管作為熱電偶保護(hù)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(shí)間就因氧化而蝕損。其次，應(yīng)根據(jù)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(shí)，其表面被H2還原，短時(shí)間無影響，如果長時(shí)間暴露在H2中，在加速還原的同時(shí)，將使偶絲發(fā)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(jìn)入其內(nèi)部，同樣也將加速劣化，致使熱電勢值大幅度降低。

（4）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(chǎn)生，該電流通過絕緣電阻已經(jīng)下降的絕緣物流入儀表，使儀表指示不穩(wěn)或產(chǎn)生測量誤差，也可能發(fā)生記錄儀亂打點(diǎn)的現(xiàn)象。