Welchen Einfluss hat die Umgebungstemperatur auf die Thermoelementmessung?

1) Selektive Oxidation
Wenn der Sauerstoffpartialdruck bei Ni-Cr-Legierungen mit Fe unter einem bestimmten Wert liegt, unterliegt Cr mit einer hohen Affinität zu O2 einer selektiven Oxidation, einer einzigartigen Korngrenzenoxidation von Ni-Cr-Legierungen. Betrachtet man die oberflächliche Oxidschicht unter dem Mikroskop, sind grüne Ausfällungen zu erkennen, was gemeinhin als „grünes Ätzen“ bezeichnet wird. Insbesondere wenn die Temperatur zwischen 800 und 1050 Grad liegt und das System restaurative Gase wie CO und H2 enthält, ist die positive Elektrode des K-Typ-Thermoelements anfälliger für selektive Oxidation. Das durch die Abnahme des Cr-Gehalts verursachte niedrige thermoelektrische Potenzial ist zu einem limitierenden Faktor für den langfristigen Einsatz von K-Typ-Thermoelementen in der Wärmebehandlungsindustrie geworden. Wenn das verwendete Gas sehr rein ist und kein Sauerstoff im System vorhanden ist, kann dies die Lebensdauer des Thermoelements verlängern. Befindet sich jedoch eine Oxidschicht auf der Oberfläche des Thermodrahtes, kann dennoch ausreichend Sauerstoff für die selektive Oxidation von Cr bereitgestellt werden. Daher sollte beim Einsatz in nicht oxidierenden Atmosphären sauberer und polierter Draht verwendet werden. Gleichzeitig sollten Anstrengungen unternommen werden, um die Verwendung von Inertgasen mit Spuren von Sauerstoff oder Luft mit niedrigem Sauerstoffpartialdruck zu verhindern. Wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Wartungsrohrs groß ist (d. h. das Wartungsrohr ist sehr dünn), entsteht aufgrund der schlechten Luftzirkulation ein anaerober Zustand, und die verbleibende geringe Menge an Sauerstoff kann immer noch Bedingungen für die selektive Oxidation bieten Cr.
2) Strategien zur selektiven Oxidation
Um die durch selektive Oxidation verursachte Verschlechterung von K-Typ-Thermoelementen zu vermeiden bzw. zu verlangsamen, sollten neben der Verbesserung des Materials auch entsprechende Maßnahmen bei der Konstruktion von Thermoelementen ergriffen werden:
① Wählen Sie als Inhalator ein Metall mit einer stärkeren Affinität zu Sauerstoff als Cr, verschließen Sie es in einem Wartungsrohr, um eine selektive Oxidation von Cr zu vermeiden, und erhöhen Sie den Sauerstoffgehalt, indem Sie den Durchmesser des Wartungsrohrs vergrößern oder Luft einblasen.
② Verfestigung vorgefertigter Thermoelemente. Das vom Autor entwickelte Spezialprodukt, das Festkörper-Karburierungsofen-Thermoelement, ist ein zusammengebautes Thermoelement mit einer versiegelten Struktur, das die selektive Oxidation von Cr verhindern kann. Dieser Plan hat sich im jahrelangen Einsatz bei mehr als zehn Unternehmen als wirksam erwiesen, darunter Wa Jin Group, FAW, 2W, Epson Industrial Furnace, Shenzhong, Shenchi und Qianjiang Motorcycle. Die Lebensdauer liegt bei über 12 Monaten und die Anwender sind sehr zufrieden [4]. 3) Die Verwendung von Atmosphäre beeinflusst die Stabilität von Thermoelementen. Aufgrund unterschiedlicher Betriebstemperaturen und Atmosphären variiert auch die höchste Betriebstemperatur desselben Sensors, beispielsweise von K-Typ-Thermoelementen, je nach Durchmesser. Auch K-Typ-Thermoelemente mit gleichem Durchmesser weisen aufgrund unterschiedlicher Konstruktionen deutliche Stabilitätsunterschiede auf.

Bei der Auswahl eines Thermoelements müssen je nach Betriebsbedingungen folgende Punkte berücksichtigt werden:
① Gemeinsame Temperatur und höchste Betriebstemperatur
② Atmosphäre für Anwendungen wie z. B. Oxidationssanierung
③ Bezüglich der Schwingungsdämpfung montierter Thermoelemente hängt der Einfluss der Atmosphäre zunächst vom Material des Wartungsrohrs und der Struktur des Thermoelements ab. Daher ist es notwendig, die physikalischen und chemischen Eigenschaften verschiedener Wartungsrohrmaterialien kennenzulernen und zu kontrollieren. Beispielsweise werden in der Pulvermetallurgieindustrie Molybdänrohre üblicherweise als Thermoelement-Wartungsrohre verwendet. Der Anwendungseffekt ist in einer H2-Atmosphäre bei 1600 Grad gut. Allerdings korrodieren Molybdänrohre aufgrund der Oxidation in einer oxidierenden Atmosphäre schnell. Zweitens sollten geeignete Thermoelemente basierend auf der Anwendungsatmosphäre ausgewählt werden. Platin-Rhodium-Thermoelemente sollten in oxidierenden Atmosphären über 1300 Grad ausgewählt werden, und Wolfram-Rhenium-Thermoelemente sollten unter Wiederherstellungs- und Vakuumbedingungen verwendet werden. Thermoelemente vom Typ K eignen sich für den Einsatz in Atmosphären wie Luft und O2. Bei Verwendung in H2 wird ihr Aussehen jedoch durch H2 wiederhergestellt und zeigt nach kurzer Zeit keine Wirkung. Wenn es über einen längeren Zeitraum H2 ausgesetzt wird, beschleunigt es die Erholung und führt dazu, dass der Thermoelementdraht wächst und bricht; In restaurativen Atmosphären wie CO oder Gas wird sein Abbau deutlich beschleunigt und über den Standard hinausgehen. Bei gepanzerten Thermoelementen ist der Atomradius von Wasserstoff sehr klein, sodass er leicht durch den Mantel in das Innere eindringen kann, was ebenfalls die Zersetzung beschleunigt und zu einer erheblichen Verringerung des thermoelektrischen Potenzials führt.
4) Der Einfluss des Isolationswiderstands
Thermoelemente verwenden Isoliermaterialien und bei hohen Temperaturen nimmt ihr Isolationswiderstand mit steigender Temperatur stark ab, was zu Leckströmen führt. Dieser Strom fließt durch das Isolationsmaterial, dessen Isolationswiderstand zuvor abgenommen hat, und gelangt in das Instrument, was zu instabilen Instrumentenanzeigen oder Messfehlern führt. Es kann auch dazu führen, dass das Aufnahmegerät zufällig klopft.