我的论文---过程控制

1、第一章：热电偶的选择第一节： 标准热电偶第二节：热电偶的规格第三节：热电偶的结构第四节：适用温度范围第五节：颜色代号标准第六节：热电偶的选择第二章：热电偶的正确使用第一节:安装不当引入的误差第二节:绝缘度变差而引入误差第三节:热惰性引入的误差第三节:热惰性引入的误差第四节:热阻误差第三章：热电偶测温误差分析第一节：热电偶测温过程的理论分析第二节:辐射换热引起的测温误差第三节:热电偶导热引起的测温误差第四章:热电偶的劣化及对策第一节:贵金属热电偶的劣化第二节:廉金属热电偶的劣化第三节:钨徕热电偶的劣化第四节:渗碳炉用热电偶的劣化及对策第一章：热电偶的选择在化工生产过程中，热电偶是极为重要的一次元

2、件。热电偶的正确合理使用，不仅能够确保生产安全，而且可以提高 产品的产量和质量。为此，应对热电偶的技术规范和结构作较全面的了解。现根据文献1，结合我国具体特点进行了一次删减和补充，希望能够对仪表测量行业的同行们在国内及国外引进项目中热电偶的选用及维护方面有所帮助。第一节： 标准热电偶热电偶系统由热电偶传感器、测领和控制仪表一级热电偶传感器与仪表连接的导线组成。热电偶可以分为两大类：廉金属类（分度号为J、K、T、E、N）和贵金属类（分度号为R、S、B）。其中J型和K型是工业控制中使用最广泛的热电偶。J型是铁康铜热电偶，主要特点是通用性强，可以在温度高达760°C（1400F）的氧化和还

3、原气体环境中使用。这种热电偶正极为纯铁偶丝，铁的氧化电阻的，极易生锈。目前尚无好的防锈措施，因此沿海地区的工厂或有盐害存在的区域不宜采用。这就使J型热电偶在中温场合中的应用受到了限制。K型热电偶的正、负极都是高镍合金、适用于氧化或惰性气氛，测温温度可达1260C（2300F）。K型热电偶不能用于还原气氛，如热处理过程及含有氢气，游离氨、一氧化碳等的过程都是还原性气氛。在还原气氛中，如果温度达到800950C ,K 型热电偶的正极（含有9%铬的镍基合金）会氧化生成一种浅绿色的氧化铬,使原来的尖晶石型镍铬氧化物结构受到破坏，即所谓的“律师现象”（在渗碳气氛中，在高温下，由于形成碳铬以至在金晶界发生

4、选择性氧化而造成的一种很强的腐蚀作用），从而消耗正极中的铬含量，造成电动势的降低。K型热电偶的正极暴露在400600温度范围时，易发生老化并引起热电偶在正方向大约5的变化。因此，如果选用K型热电偶测量范围是400600时，被测过程的温升必须十分缓慢，如欲测出4的温度变化就需要一小时或更长时间。N型(镍铬硅合金一镍硅)热电偶在400600的温度条件下，不会出现老化。因此，在相同环境条件下，N型热电偶校验值的稳定性要比K型的好。N型热电偶是一种较新型的热电偶。在第六届国际温度讨论会上(1982年3月于美国)肯定了N型热电偶的有用性。其合金组成见表1所列。这种热电偶在高温环境中耐氧化性能好，最高测量

5、温度为+1300，但其热电势特性的线性不如K型热电偶。在国外N型热电偶多用于核电站的温度测量，其使用范围正逐步向其它应用领域扩展，有普及和取代贵金属热电偶的趋势。T型(铜一康铜)热电偶主要用于低温和环境温度的测量。T型热电偶的热电势特性与温度成比例，因此测量精度高。E型(镍铬-康铜)热电偶的特点是耐氧化、耐腐蚀性能好。它是为了补偿J型热电偶的缺点而研制的，在廉金属热电偶中是价格最贵的一种。这种热电偶能产生较大的热电势，因此经常用于热电堆的温度测量。图1是工业常用热电偶的温度一热电势关系曲线图。 在贵金属热电偶中，R型(铂锗13一铂)和S型(铂锗1。一铂)热电偶可用于测量1480的温度，而B型(

6、铂锗3。一铂锗6)热电偶则可测量1700的高温。R型和S型热电偶可用于氧化或J隋性气氛中。B型热电偶既可用于氧化或惰性气氛中，也可用于真空气氛中。但这三种热电偶都不能在还原气氛中使用。否则热偶元件就会被污染，引起热电偶校正值的变化，而且会过早失效。 第二节：热电偶的规格任何新制热偶的精度或出厂检定可以用毫伏偏差表示，或者用标准的电动势(EMF)温度表中的温度表示。在有关的技术学会文件中对热电偶的出厂检定标准和特殊允差都进行了规定。图2所示即为ANSI MC96.1，ASTME23o和NBS125所规定的J型和K型热电偶的出厂检定允差。从图中可知国际标准化协会、测试和材料协会、美国国家标准局规定

7、的初期允差均为士4下(士2.2)，即温度范围的0.75%。这种热电偶特殊等级的初期校验允差为士2下(士1.1)，即温度范围的士0.4%。两种允差都比较大。对严格的温度控制来说，希望获得1/4允差的材料，这种材料的初期允差应恰好是特殊等级允差的一半。在大多数情况下，J型热电偶的最高温度极限是1000下，K型热电偶为2000下。美国ISA指定的热电偶基本情况如表1所示。我国于1984年正式采用国际电工委员会(I EC)标准，热电偶的检定标准按照IEC标准Pabcication 584一2中热电偶的第二部分“允差”为依据进行。热电偶的允差是当基准接点(或参比端)的温度为。，测温接点(测量端)为适当温

8、度(t)时，偏离IEC标准584第一部分“分度表”中电动势一温度值的规定最大偏差(t)。允差是以偏差(0)或实际温度的百分数表示，取两者中较大者。表2是我国常用热电偶的允差等级。图1工业用热电偶的温度一热电势关系曲线图标准允差土4下或温度的士0.75%特殊允差士2下或温度鲍+0.4%图ZJ型和K型ANSI MC96.1，ASTME23O和NBS125标准出厂检定允差第三节：热电偶的结构 从结构上来分，热电偶可分为瓷管绝缘型(瓷珠型)、隔离绝缘型、金属恺装型三种类型。3.1瓷管绝缘型热电偶 单腔或双腔烧结陶瓷管套在裸热电偶上一道使用。常用的绝缘子材料是刚玉和莫来石(一种含氧化铝的氧化硅材料)，不

9、管是廉金属热电偶还是贵金属热电偶都可以采用这种结构形式，以便与恶劣的环境条件隔离。在许多情况下，热电偶的连接处会受到快速响应时间的影响。它的可弯曲性也差。3.2隔离绝缘型热电偶廉金属热电偶可用各种绝缘材料直接绝缘。这种结构的热电偶具有很好的可弯曲性。用于低温或环境温度测量的热电偶可采用冲压塑料绝缘，玻璃绝缘热电偶用于中温测量。陶瓷纤维绝缘的热电偶用于高温测量。3.3金属铭装型热电偶该类型的热电偶偶丝是封闭在薄壁金属管中，偶丝与偶丝以及偶丝与管壁之间的绝缘用牢固充填无机物(Mgo或Al刀3)来绝缘。恺装(金属管)材料可采用因康镍合金(I nconel)。恺装热电偶测温接点结构有四种，即管塞式、接

10、地式、露头式和绝缘(或非接地)式。这四种结构如图3所示。选择哪种结构主要取决于所要求的反应时间。恺装热电偶具有极佳的机械强度，不受环境的影响(露头式热电偶除外)，可弯曲性极好。 表2热电偶允差等级 图3装热电偶的刚温接点结构第四节：适用温度范围标准廉金属热电偶及其绝缘材料所适用的温度范围如图4所示。从图中可以看出:对于200以内的温度可以用直接冲压塑料绝 缘;低温场合可用卡普龙(KAPTON杜邦公司商标名)和B一纤维(THERMO ELEC-TRIC公司商标名);中温区500以内采用G玻璃纤维绝缘，700以内可用Q玻璃纤维绝缘;对于700以上的高温区所采用的绝缘材料是各种陶瓷纤维，如CEFIR

11、(THERMO ELECTRIC公司商标名)、RE-FRASIL(汤普森公司商标名)和NEXTEL(3M公司商标名)。第五节：颜色代号标准采用颜色标准代号，可帮助我们很容易地区分热电偶的类型及其正、负极性。美国、英国、法国、德国、日本、原苏联和中国都有自己的一套标准，且各不相同 图4标准化热电偶及其绝缘材料的操作温度范围 图中:CEFIR、R型、B一纤维是THERMO El_ECTRIC公司产品 NEXTEI是3M公司产品 REFRASIL是汤普森(THOMPSON)公司产品 尼龙、聚四氟乙烯、KAPTON是杜邦公司产品由ISA规定的美国热电偶和补偿导线的颜色标准ANSIMC 96.1(82)

12、，如表3-5所示。 表3双绝缘热电偶ISA色标 表4单绝缘热电偶补偿导线ISA色标 表5双绝缘热电偶补偿导线ISA色标第六节：热电偶的选择 各种热电偶都有它的优点及局限性。没有哪一种热电偶能适用于整个测温范围。对某一特定的应用场合，在选用热电偶时，应该对有关问题作认真地研究，诸如性能要求、环境条件、设计和价格等。6.1性能要求 对涉及温度测量与控制的工艺过程，在 选择热电偶时，首先必须考虑热电偶的基本精度和整个测温系统的测量误差。因此应该把热电偶出厂检定的稳定性、使用寿命同整个工艺过程所允许的温度偏差一起研究。6.2环境条件 在选择热电偶时不但要考虑正常操作温度、最高操作温度，还要对达到最高操

13、作温度的频率、时间长短以及可能接触到的环境条件进行考虑。廉金属热电偶一般不允许用在还原性气氛中(仅K型热电偶在500以下除外)或含硫、磷、硅等介质中。当有硫存在时，镍铝在650一816温度范围内会产生严重的“硫蚀”而脆断。另外，如果使用K型热电偶必须考虑其老化后的测量滞后及上述只能用在温升非常缓慢的过程中。6·3设计的考虑 对于温度波动频繁的工艺过程，如表面温度的测量，热影响是设计中应该考虑的一个重要因素，对快速热响应过程应该采用连接尺寸小(偶丝直径较细)的裸露热电偶。又如热电偶在安装时需要弯曲，那么就要考虑热电偶的可弯曲性。再如，在选用补偿导线 时，必须注意热电偶、补偿导线、仪表之

14、间的匹配，否则会产生误差。6.4价格 在选择最佳热电偶系统时，应从系统出发考虑价格问题，即应对热电偶、补偿导线和二次仪表进行全面衡量。文献2中给出的一个实际例子表明，虽然两种热电偶价格相差不大，但它们各自配用的补偿导线却存在着较大的差价，如果选择不慎，则会给用户带来不必要的经济损失。6.5热电偶的安装 正确地选用热电偶会为以后的测量奠定良好的基础，但如果安装不正确仍会给测量带来误差。当采用热电偶测量流体温度时，如采用斜插或在肘管上安装，热电偶须逆着流速方向安装，并且要有足够的插入深度，应尽量减少露在大气部分的长度，否则应采取必要的保温措施。热电偶的插入深度对测量精度有很大影响，究竟插入深度多少

15、为好，应视具体情况而定。行之有效的经验证明，热电偶的插入深度至少应为热电偶直径的10倍。此外，补偿导线与热电偶偶丝连接处应按设计要求远离热源。这一点对铂热电偶尤为重要。热电偶周围的环境要尽可能清洁。油(含硫的)、磷以及任何低熔点组分对大多数热电偶都有致命的影响。6.6热电偶的维护 为保证热电偶测温系统的测量精度，热电偶及其配套仪表应每年或每半年检定一次，使用中的热电偶应该在工作位置进行校验。这是因为热电偶一经投入使用其校验值就会发生变化。 对于测量精度要求高的场合，廉金属热电偶应定期淘汰;对不太重要的过程也应在热电偶的校验值出现较大变化之前及时更换。另外，热电偶套管也要定期更换，并定期检查连接

16、部件是否严紧。6.7故障的查找 热电偶的焊接点、补偿导线及其与热偶元件的连接处，都是极有可能发生故障的地方。为方便现场检查故障可采用便携式检验仪(一种能够测量或模拟热电偶信号的专用仪器)。 检查热电偶系统的电阻也是一种非常有效的方法。低阻值通常说明系统是正常的;高阻值则意味着偶丝直径严重变小，即已接近其使用寿命了;系统开路则说明断偶故障或焊点脱落。如果发现产生较大的误差，还应对接线的极性进行检查。如果补偿导线的正负极没有对应接到热偶元件的正、负端上，对于K型热热偶会产生大于100的测量误差。热电偶的种类和极性，除可用前面所说的颜色标准区分外，还可根据不同合金偶丝的韧性、颜色以及是否亲磁来进行识

17、别。 第二章：热电偶的正确使用热电偶的工作原理是基于塞贝克效应,即:如果由两种不同成分的均质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就有电流通过,那么两端之间就存在塞贝克电势热电势。其值与组成热电偶的金属材料性质、热端与冷端的温度差的大小有关,而与热电极的长短,直径大小无关。热电偶是将温度转换成热电势的一种感温元件,配以二次仪表通过测量热电势从而测定出温度值。结构简单、性能稳定、使用方便、测量精度高、测温范围宽,广泛用于生产、科研、机械工业中的热处理中用来测量与控制温度。正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值保证产品合格,而且还可节省热电偶的材料消耗,既节省资金又能保证产品质量。热电偶

18、在测温和控温中产生的误差往往容易被忽视,主要是由于安装不正确,热导率、时间滞后等误差,它们是热电偶在使用中的主要误差。第一节:安装不当引入的误差如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度,因此热电偶不应装在太靠近门和加热的地方,插入的深度至少应为保护管直径的810倍;热电偶的保护套管与壁间的间隙未填的绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性;热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100;热电偶的安装应尽可能避免开强磁场和强电场,所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶

19、不能安装在被测介质很少流动的区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接触。第二节:绝缘度变差而引入误差如热电偶绝缘了,保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶间与炉壁间的绝缘不良,在高温下更为严重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰,由此引起的误差有时可达上百度。第三节:热惰性引入的误差由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。为此尽可能采用热电极较细保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时,甚至可将保护管取去。热电偶的滞后是用它的时间常数来表征的。由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波

20、动的振幅小。测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。在使用中为了保护热电偶,一般都带有保护套管,这就大大增加了热电偶的时间常数,使动态测量精度变得更差,即热电偶的温度与炉膛温度之差更大。但反应出来的却相反,这就使操作人员容易误认为炉温波动很小。所以在热处理炉的温度测量中,应尽量减少保护套管的时间

21、常数,通常采用导热性能好的材料、管壁薄、内径小的保护套管,在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时较正及更换。第四节:热阻误差当热电偶的保护套管在高温时如保护管上有一层煤灰、尘埃附在上面,则热阻增加,阻碍热的传导,这时温度示值比被测温度的真值低。因此在使用过程中保持热电偶保护管外部的清洁是减小误差的措施之一。第三章：热电偶测温误差分析热电偶是最传统的温度检测元件，长期以来得到了广泛应用，效果很好，使其成为人们普遍接受的定型产品。在工业加热炉炉温控制中，为了提高控制水平，人们总是注重控制手段及控制设备。比如由位式控制发展到PID控制，由模拟仪表控制过渡到计算机控

22、制等，控制水平越来越高。然而，一个温度控制系统的控温水平除了与控制精度有关外，还与其测量精度有关。测量精度随控制精度提高而提高，同时还受热电偶检测误差等因素的影响。事实上，热电偶测温时，客观地存在误差，这种误差还会随使用不当而进一步增大。因此，有必要对热电偶测温过程进行分析。另外，还将从理论上研究减小误差的措施，为进一步提高温度测控水平奠定基础。第一节：热电偶测温过程的理论分析 图1表示加热炉内热电偶热端换热情况。设炉墙内表面的温度、面积及黑度分别为、F，和;设热电偶热端的温度、表面积及黑度分别为tT、FT和。T;设炉气温度为t:。为讨论问题简便，假定炉气黑度。:=0，即炉气不吸收也不辐射热能

23、。再假设炉气是热源，温度最高，炉墙温度最低，热电偶温度居中，则热电偶热端的换热情况如下图。气流对热电偶热端的对流换热为 式中a对流换热系数.热电偶与炉墙的辐射换热为 (2) 图1热电偶热端换热Fig.1 The heat transfer about the heat end of thermocouple式中，C为导来辐射系数，其表达式为 由于,则 (3)将式(3)代入(2)中 (4) 在热端温度高于炉墙温度时，热端将通过热电极导出热量: 式中-热电极导热系数. -温度梯度; 热电极横截面积. 另外，当热电偶尚未达到稳态，还在升高温度时，热电偶会得到净热: 式中 -热端质量. -比热容. -

24、 热端温度随时间变化率。可见，热电偶热端处的热平衡方程为 (7) 当热电偶达到热稳态时,则 (8)若和忽略不计,则=0,从公式(1)中可以得出_.即热电偶只与气流进行热交换,在达到到热稳态时，热电偶温度将等于气流温度。实际上，和总是存在的，则用热电偶测量气流温度(即炉膛温度)总存在误差。第二节:辐射换热引起的测温误差热处理低温炉的传热方式主要依靠对流。炉内被加热金属的温度，在达到热稳态后即可认为是炉内循环气流的温度。因此，准确地测量气流温度对确保产品质量极为重要。当热电极的导热损失很小时，式(8)变为将式(1)和式(4)代入得 (9) 即为因辐射换热引起的测温误差。为了使测温误差尽量减小，分析

25、式(9)可知，减小热电偶热端黑度，增大对流换热系数，均可降低测温误差.为此，选用黑度小的热电偶材料或将热端镀铬抛光以减小黑度，均可以减小误差。另外，热电偶应安装在炉内流速大的地方，以提高其对流换热系数。同时，还应注意热电偶的安装方向，通常热电极应与气流方向垂直安装，此时对流换热系数较大，可减小误差。另外，从式(9)中看出，若能提高，便可大大减小测温误差。但是，提高炉墙温度往往是办不到的，这时可以在热端处安装屏蔽罩，如图2所示。屏蔽罩是由金属薄片做的同心多层(一般为两层)国筒。内层和外层屏蔽罩的黑度和换热面积分别为,和,.此时热电偶与炉墙内表面间的辐射换热为 (10)式中-导来辐射系数,可按式(

26、3)计算.考虑到,所以 因此,式(10)变为 (11)与式(4)比较可以看出，加屏蔽罩后基本上不影响热端与炉墙内表面之间的辐射热交换。但由于此时屏蔽罩四周被气流所包围，屏蔽罩的温度非常接近气流温度，热电偶热端只与屏蔽罩发生辐射热交换，而与炉墙温度无关，因此可大大降低辐射误差。 图2带有双层屏蔽罩的热电偶Fig.2 The thermocouple with two layers shielding case第三节:热电偶导热引起的测温误差 在忽略热电偶因辐射引起的误差后，式(8)变为 如图3所示，设热电极上的温度分布为，热端温度为，炉墙处热电极温度为，热电极截面积为，周长为。在热电极上取单元体

27、积，则经过导热流入单元体积的热量为 通过单元体测表面借对流传入的热量为通过单元体积另一截面流出的热量为 在稳定导热条件下,有 将上面的三式代入化简得 令,上式变为代入式(13)，则二阶微分方程的解为 借对流传给热端端面的热量很少，可略去不计，即认为在处，=0。另外,处，。，则式(18)在时可简化为 (19) (20)式中，称为双曲余弦函数。式(19)即为因导热造成的测温误差。 例:设，,热电极直径，热电极冷端(靠炉墙处)的温度为100，当热端温度为500时，求炉气与热电偶热端因导热损失所产生的误差(在不同插入深度时)。解: 其余计算列于表1中 从表1可见，热电偶的导热误差随热电偶插入炉膛深度增

28、加而迅速减小，在本例中，当插入深度大于150 mm时，可认为没有导热误差。3实例说明 某热处理车间曾出现如下一种现象:在高温盐炉中处理一批高速钢刀具，为了确保质量，在加热刀具前采用两种方法对高温盐炉的温度进行了检验: 采用0.05级的直流电位差计测量温度，用热电偶 表1热电偶导热误差计算表Table 1 Calculated data about the error in conduction of thermocouple 作为传感器;采用光学高温计观察盐浴表面温度。结果由直流电位差计测得的温度为1250，而由光学高温计观察到的温度约为1280，两种校验方法出现了30的误差。随后，分析了误差

29、来源。先对检测仪表进行检查，直流电位差计与辐射高温计均正常，热电偶经校验合格。另外，测量方法也合理。因此可以说明两个数据都正确无误。而误差的存在也是事实，当对热电偶插入深度调整后，两种方法测得的温度达到了一致。 热电偶测温总存在误差，因此在使用时应设法减少误差，以提高测温精度。第四章:热电偶的劣化及对策前言: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

30、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JISC一1602一1995)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2000h，K、E、J、T型热电偶为1伊h。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，必须是通过长期收集、积累实际使用状态下的数据，才有可能给出较准确的结果。第一节:

31、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>1400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1400。1.2使用气氛(1)在清洁空气、NZ及COZ等场合，可安全使用。(2)在高温真空条件下，S型热电偶的铂极受锗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 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

32、管，既可以使R发生氢脆，又能同铂反应，降低其熔点。 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。 如果耐火材料中含有Se、P、S、As、Pb、AI·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。表1站污物质对贵金属热电偶的影响第二节:廉金属热电偶的劣化 K型热电偶的劣化与Ni一Cr极的表面状态关系极大，因此，可根据表面状态的不同，分为正常劣化与异常劣化两种l2。劣化原因不同，对热电动势的影响也不同，方向恰好相反。正常劣化的方向为正，异常劣化方向为负。2.1正常劣化 Ni一Cr热电极丝表面形成致密的C儿03保护膜，

33、对其内部合金具有很好的保护作用，劣化进程缓慢，其热电动势向正方向变化，即温度示值向偏高方向发展。2.2异常劣化由热电偶生产工艺不当引起的劣化，其在表面未能全部生成C几03保护膜，而生成部分具有尖晶石结构的复合氧化物NIC儿04，NIC儿04与C儿03相比，组织较疏松与热电极丝的结合也不牢固，因此，在高温下使用时，氧化速度很快。而且，在升降温过程中，氧化膜也将发生龟裂或剥离脱落，从而进一步促进氧化。结果在极短时间内通过最高点，向负的方向变化，即向温度偏低方向变化。2.3使用条件不适引起的劣化1)铬的选择性氧化在氧分压较低的情况下，镍铬极中的铬会发生选择性氧化，使表面出现绿色的氧化层，通常称为绿蚀

34、”。这种因铬含量降低而引起的热电势超差，已成为K型热电偶长期使用的限制因素。如果采用的气体很纯，由于系统中不含氧，可以延长热电偶的使用寿命。但是，如果热电偶丝的表面上已有氧化层时，仍会为铬的选择性氧化提供足够的氧此，在非氧化性气氛中应用时，要采用干净、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气氛中使用。当保护管的长度与管径的比值较大时即保护管较细时)，由于空气循环不良，造成缺氧状态，其残存的氧仍可为铬的选择性氧化提供条件。为此，可采用增大保护管直径或采用吸气剂防止氧化。作者采用实体化密封结构也可以避免铬的选择性氧化。2)选择性氧化的判断K型热电偶正极发生选择性氧化与否

35、，可通过如下现象判断l3:正常热电极丝表面具有银灰色金属光泽朱进行氧化处理)。氧化后在表面或表层下有绿色鳞片生成。如果弯曲热电极丝，因选择性氧化部分变脆，其表面将产生龟裂。正极本无磁性，氧化后将带有磁性。热电动势在很短时间内，将产生10100的负偏差。3)还原性气氛的影响将功0.5 mm的K型热电偶放入还原性气氛80%玩、15%CO、5%Cq)中，在温度为900下，试验1 500h，结果表明，在高温下渗碳和铬的选择性氧化导致铬浓度降低，是K型热电偶劣化的主要原因。在此还原性气氛中，镍铬极表面因游离碳析出，而发生龟裂和表层脱落，内部氧化也随着迅速进行，铬的浓度明显降低，并使偶丝变脆，只经500h就发生断线。第三节:钨徕的劣化热电偶钨锌热电偶丝在高温下会因再结晶和晶粒长大致使偶丝变脆，但通常对热电动势无明显影响。3.1各种气氛对钨徕热电偶劣化的影响1)惰性气体及干燥的氢气钨锌热电偶在惰性气氛及干燥的氢气中，热电动势很稳定。2)高温真空钨锌热电偶适用于高温真空条件。在相同条件下，钨锌热电偶6/26)的稳定性及寿命，要优于铂锗热电偶。3)高温含碳气氛在高温含碳气氛下，钨锌热电偶及绝缘材料会与碳作用，生成复杂的化合物与共晶体，使偶丝变脆、熔点降低，而沉积碳又会造成热电偶短路，引起热电动势漂移。4)空气及氧化性气氛在空气中，由于氧化产物的激烈挥发导致氧化初期