Welchen Schaden verursacht ein übermäßiger Heizstrom für die Lebensdauer eines Thermoelements?

In Heißkanal-Temperaturregelungssystemen ist ein übermäßiger Heizstrom ein häufiger anormaler Betriebszustand, der den Betriebszyklus abgestimmter Thermoelemente verkürzen und neben der Beeinträchtigung der Formstabilität auch dauerhafte Schäden verursachen kann.

Die Gesamtumgebungstemperatur der Heißkanalheizzonen steigt schnell und über den typischen festen Bereich hinaus, wenn das System kontinuierlich einen zu großen Strom erzeugt. Thermoelementsonden bleiben über einen längeren Zeitraum extrem hohen Temperaturen ausgesetzt, die weit über ihren Nennbetriebsstandards liegen. Eine frühe und schwerwiegendere Abweichung des Temperatursignals ist darauf zurückzuführen, dass die internen Legierungskerndrähte die Metallkornveränderung beschleunigen, sich schnell eine thermische Ermüdung aufbaut und die anfänglich stabile thermoelektrische Umwandlungsleistung zunehmend abnimmt.

Die Alterung und Zersetzung von Hochtemperatur-Isolierfüllstoffen in Thermoelementen wird auch durch längere Überstromerwärmung beschleunigt. Die interne Isolationsstruktur wird durch übermäßige Hitze zerstört, wodurch die Isoliermaterialien zunehmend weicher werden, schrumpfen und sogar karbonisieren. Es kann leicht zu intermittierenden Stromleckfehlern, internen Teilkurzschlüssen und Signalstörungen kommen. In extremen Situationen kann es dazu kommen, dass interne Sensorkerndrähte durchbrennen und ein völliger Ausschuss entsteht.

In der Zwischenzeit beschleunigen extrem hohe Umgebungstemperaturen die Oxidation und Korrosion der Oberfläche von Thermoelementsonden. Das Metallgehäuse der Sonde ist anfällig für Rost und Verformung und die Antioxidationsschutzbeschichtung versagt schnell. Die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit nehmen drastisch ab, wenn hohe Temperaturen und polymeres flüchtiges Gas gemischt werden.

Häufige Überstromerwärmung verursacht neben einer direkten Leistungsbeeinträchtigung auch dramatische Temperaturanstiegs- und -abfallschwankungen, wodurch Thermoelemente anfälliger für die Wechselwirkungen von Hitze und Kälte werden. Zusammen beschleunigen diese Elemente den allgemeinen Alterungsprozess. Betreiber sind verpflichtet, strikt geeignete Heizleistungseinstellungen auszuwählen, alternde Heizringe, die Stromstöße erzeugen, umgehend zu überwachen, den Strom innerhalb des angegebenen Arbeitsbereichs zu halten und zusätzliche Hochtemperatur-Thermoelementbelastungen effizient zu eliminieren.