La vida útil del termopar está relacionada con su deterioro. El deterioro es el fenómeno de envejecimiento y metamorfismo del termopar. El termopar crece gradualmente en sus granos internos a altas temperaturas. Al mismo tiempo, la aleación contiene una pequeña cantidad de impurezas y su posición o forma también cambiará. Además, también reacciona con el gas en el entorno circundante. Junto con los cambios anteriores, la fuerza termoelectromotriz del termopar también cambia de manera extremadamente sensible. El deterioro es por lo tanto inevitable y un proceso de cambio cuantitativo .
1. Deterioro del termopar noble
1.1. Temperatura
Cuando t > 1400 ℃ , el platino se recristalizará, no solo para reducir la resistencia a la tracción del cable de acoplamiento , sino también para aumentar la posibilidad de contaminación por gas a lo largo del límite intergranular. Por lo tanto, el uso a largo plazo de la temperatura del termopar tipo S no debe exceder los 1400 ℃.
1.2. Uso de la Atmósfera
(1) Seguro para usar con aire limpio, N 2 y CO 2 ;
(2) En condiciones de alta temperatura y vacío, el polo de platino del termopar tipo S se contamina con vapor de rodio, lo que hace que disminuya la fuerza termoelectromotriz. Por lo tanto, en condiciones de alta temperatura y vacío, no se puede utilizar en forma de cable desnudo de termopar durante mucho tiempo. Se debe agregar un tubo protector .
(3 ) Atmósfera reductora
R. Debido al pequeño radio atómico del hidrógeno, la penetración es extremadamente fuerte. Puede penetrar casi todos los tubos protectores a alta temperatura, lo que no solo puede hacer que el platino se vuelva quebradizo, sino que también reacciona con el platino para reducir su punto de fusión ;
B. La presencia de carbono o carburo puede reaccionar con el platino para formar carburos como el carburo de platino y volverse quebradizo ;
C. Si el refractario contiene compuestos de elementos como Se, P, S, As, Pb, Al, Zn, Cd, Sn, etc., estos se reducirán por gases reductores y formarán compuestos o aleaciones de bajo punto de fusión con el Pt que hace que el Pt se vuelva quebradizo rápidamente o se rompa.
2. Deterioro del termopar de metal base _
El deterioro del termopar tipo K está muy relacionado con el estado de la superficie del polo de Ni-Cr. Por tanto, se puede dividir en dos tipos: deterioro normal y deterioro anormal según el estado de la superficie. Diferentes causas de deterioro tienen diferentes efectos sobre la fuerza termoelectromotriz, y la dirección es justo la opuesta. La dirección del deterioro normal es positiva y la dirección del deterioro anormal es negativa .
2.1. Deterioro normal _
El alambre del electrodo caliente de Ni-Cr forma una densa película protectora de Cr2O3 en su superficie, lo que brinda una excelente protección a su aleación interna. El proceso de deterioro es lento y su potencial termoeléctrico cambia en dirección positiva . La indicación de temperatura se desarrolla hacia la dirección más alta.
2.2. Deterioro anormal _ _
Deterioro causado por un proceso inadecuado de producción del termopar, que no logra formar completamente una película protectora de Cr 2 O 3 en la superficie, sino que forma parte del óxido compuesto NiCr 2 O 4 con estructura de espinela. Comparado con Cr 2 O 3 , NiCr 2 O 4 tiene una estructura más suelta y la combinación del alambre del electrodo térmico estampoco es sólido. Por lo tanto, cuando se usa a alta temperatura, la tasa de oxidación es muy rápida. Además, durante el proceso de calentamiento y enfriamiento, la película de óxido también se agrietará o se desprenderá, lo que promoverá aún más la oxidación. El resultado pasa el punto más alto en muy poco tiempo y cambia en dirección negativa .
2.3. Deterioro causado por condiciones de uso inadecuadas _ _
(1) O xidación selectiva de cromo
A baja presión parcial de oxígeno, se produce la oxidación selectiva del cromo en los polos de níquel-cromo. Esto hace que aparezca una capa de óxido verde en la superficie, a menudo denominada "corrosión verde". Este exceso de potencial térmico debido a la reducción del contenido de cromo se ha convertido en un factor limitante en el uso a largo plazo del termopar tipo K.
Si el gas utilizado es puro, la vida útil del termopar se puede alargar debido a la ausencia de oxígeno en el sistema. Sin embargo, si ya hay una capa de óxido en la superficie del cable del termopar, aún proporcionará suficiente oxígeno para la oxidación selectiva del cromo. Por lo tanto, cuando se aplique en una atmósfera no oxidante, use alambre de acoplamiento limpio y pulido. Mientras tanto , debe evitarse en la medida de lo posible el uso en un gas inerte con trazas de oxígeno o en una atmósfera con una presión parcial de oxígeno muy baja. Cuando la relación entre la longitud del tubo de protección y el diámetro del tubo es grande (el tubo de protección es delgado) ,debido a la mala circulación del aire provocada por la falta de oxígeno, el oxígeno residual todavía puede proporcionar las condiciones para la oxidación selectiva del cromo. Esto se puede utilizar para aumentar el diámetro del tubo protector o el uso de absorbente para evitar la oxidación.
(2) Fenómeno
A. La superficie normal del cable del electrodo térmico tiene un brillo metálico gris plateado (no oxidado). Después de la oxidación, aparecen escamas verdes en la superficie o debajo de la capa superficial ;
B. Si el alambre del electrodo caliente que se dobla se vuelve quebradizo debido a la oxidación selectiva, su superficie se agrietará ;
C. El electrodo positivo no es magnético y se volverá magnético después de la oxidación ;
D. El potencial termoeléctrico producirá de 10°C a 100°C en un tiempo muy corto de desviación negativa.
(3) El efecto de la atmósfera reductora
L a disminución en la concentración de cromo debido a la carburación y la oxidación selectiva del cromo a alta temperatura fue la razón principal del deterioro del termopar tipo K. En esta atmósfera reductora , la superficie del polo de níquel-cromo se agrieta y la capa superficial se pela debido a la precipitación de carbono libre. La oxidación interna también avanza rápidamente y la concentración de cromo disminuye significativamente.
3. Deterioro del termopar de tungsteno y renio
3.1. El efecto de varias atmósferas _ _
(1) El termopar de tungsteno y renio es estable en una atmósfera inerte y en hidrógeno seco con un alto potencial termoeléctrico ;
(2) El termopar de tungsteno y renio es adecuado para condiciones de vacío a alta temperatura. En las mismas condiciones, el termopar de tungsteno y renio (5/26) es más estable y tiene una vida más larga que el termopar de platino y rodio ;
(3) Bajo una atmósfera de carbono de alta temperatura, el termopar de tungsteno renio y el material aislante interactuarán con el carbono, generando compuestos complejos y eutécticos, lo que hará que el cable de acoplamiento se vuelva quebradizo, el punto de fusión más bajo y el carbono depositado provocarán un termopar de cortocircuito, lo que provocará una deriva termodinámica ;
(4) En el aire, la intensa volatilización de los productos de oxidación conduce a la rápida ruptura de la capa protectora de óxido formada al comienzo de la oxidación, de modo que el paso de control del proceso de oxidación cambia de la difusión de oxígeno a través de la película de óxido a la reacción química en la interfase del metal o del óxido, exhibiendo así una ley de oxidación catastrófica. A alta temperatura y baja presión parcial de oxígeno, la película de óxido de alambre de electrodo caliente de tungsteno renio sufre una reacción de sinterización, formando una estructura de doble capa más densa de la película de óxido y, por lo tanto, se reduce su tasa de corrosión.
3.2. Estabilidad a alta temperatura del potencial termoeléctrico _ _
El potencial termoeléctrico del termopar de tungsteno-renio puede cambiar abruptamente a alta temperatura. La razón no se debe a la oxidación selectiva de los elementos de aleación, sino a la oxidación completa de un determinado electrodo en el termopar, lo que conduce a un cambio cualitativo en las propiedades del material, lo que conduce a un cambio fundamental en el termoeléctrico correspondiente. propiedades; debido a la oxidación de la aleación de tungsteno-renio , se generó ReO 3tiene una alta conductividad eléctrica, por lo que el potencial termoeléctrico aún aparece en el circuito del termopar después de la falla; en segundo lugar, la resistencia y la fuerza electromotriz del termopar tungsteno-renio tienen las características de mutación simultánea. Por lo tanto, es posible predecir su vida útil midiendo el cambio en la resistencia.
4. Deterioro de termopares para hornos de cementación y contramedidas.
4.1. Problemas
( 1 ) Vida útil corta del termopar y gran desviación
A. La vida útil es de solo 1 a 2 semanas
B. La dirección de deriva del termopar es una desviación negativa, es fácil que ocurra un poco de descuido en el accidente de calidad de sobrecombustión de la pieza de trabajo
(2) C orrosión severa del termopar
Después de su uso, el termopar tipo K se volvió blanco en el polo negativo y verde en el polo positivo cerca del extremo de medición. Incluso con el uso de alambre de acoplamiento de fabricación estadounidense, la vida útil en el horno de cementación es muy corta.
4.2. Métodos
(1) Reemplace el tubo de protección de acero inoxidable con un tubo de acero resistente al calor
(2) Prevención de la reducción de la infiltración de gas, utilizando un termopar sólido tipo tubo compuesto
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