热电偶的劣化及对策

　　热电偶的使用寿命与其劣化有关,所谓热电偶的劣化,即热电偶经使用后,出现老化变质的现象。由金属或合金构成的热电偶,在高温下其内部晶粒要逐渐长大,同时,合金中含有少量杂质,其位置或形状也将发生变化,而且,同周围环境中的气体也要发生反应。伴随上述变化,热电偶的热电动势也将极其敏感地发生变化。因此热电偶的劣化是不可避免的。热电偶的劣化是一个量变过程,对其定量很困难,将随热电偶的种类、直径、使用温度、气氛、时间的不同而变化。热电偶的使用寿命是指热电偶劣化发展到超过允许误差,甚至断线不能使用的时间。有关热电偶使用寿命的判断,日本是依据JIS (C-1602-1995)标准中规定的热电偶连续使用时间。对B、R、S型热电偶而言为2 000 h, K、E、J、T型热电偶为10 000h。在实际使用时,装配式热电偶通常带有保护管,只有在特殊情况下才裸丝使用。因此,在多数场合下,保护管的寿命决定了热电偶寿命。对热电偶的实际使用寿命的判断,必须是通过长期征集、积累实际使用状态下的数据,才有可能给出准确的结果。

　　1　贵金属热电偶的劣化

　　贵金属热电偶与廉金属热电偶相比,具有熔点高、抗氧化、化学性能稳定等优点。因此,广泛用于高温领域。但是贵金属在高温下同样也要发生劣化。

　　1·1　使用温度

　　当t>1 400℃时,铂将发生再结晶,不仅使偶丝抗拉强度下降,而且,会增加气体沿晶粒间界污染的可能性。因此,对S型热电偶而言,长期使用温度不宜超过1 400℃。

　　1·2　使用气氛

　　(1)在清洁空气、N2及CO2等场合,可安全使用。

　　(2)在高温真空条件下, S型热电偶的铂极受铑蒸气污染引起热电动势降低。因此在高温真空条件下,不能以裸丝形式长期使用。必须加外保护管。

　　(3)还原性气氛

　　①由于氢的原子半径很小,渗透力极强。在高温下几乎可以渗透所有的保护管,既可以使铂(Pt)变脆,又能同铂反应,降低其熔点。

　　②碳或碳化物的存在,可与铂反应生成碳化铂等碳化物而变脆。

　　③如果耐火材料中含有Se、P、S、As、Pb、Al、Zn、Cd、Sn等元素的化合物,将被还原性气体还原,并同Pt生成化合物或低熔点合金。致使Pt迅速变脆或断线。

　　贵金属热电偶同劣质耐火材料接触,将由于上述原因被玷污。而且,温度越高,反应越激烈。可污染Pt的金属还有: Ni、Fe、Cu、Co、Cr、Mn等,它们将影响贵金属热电偶的热电势,其方向随金属而各异。作者曾发现沈阳冶炼厂铅反射炉用S型热电偶,因被硒玷污而在低温下熔断的现象。玷污物质对贵金属热电偶的影响,如表1所示。