Mecanismul de îmbătrânire a termocuplului și estimarea duratei de viață în funcționare la temperatură înaltă{0}
Funcționarea pe termen lung la temperatură ridicată-înaltă- este principalul factor care duce la atenuarea și defecțiunea performanței termocuplului. Spre deosebire de deteriorarea bruscă a structurii, îmbătrânirea termocuplului este un proces de schimbare fizică și chimică lent și ireversibil, cu atenuarea treptată a preciziei și stabilității măsurării temperaturii. Majoritatea întreprinderilor înlocuiesc termocuplurile numai după defecțiunea completă, ceea ce duce la existența pe termen lung a stărilor inexacte de control al temperaturii și la o calitate instabilă a produsului. Stăpânirea-mecanismului de îmbătrânire la temperatură ridicată al termocuplurilor și a metodelor științifice de predicție a duratei de viață ajută la realizarea întreținerii predictive, la eliminarea în avans a riscurilor ascunse de calitate și la asigurarea unei funcționări stabile pe termen lung a sistemelor de încălzire.
Mecanismul de îmbătrânire la temperatură înaltă-nucleu al termocuplurilor de metal de bază, cum ar fi tipul K și tipul J, este oxidarea și difuzia elementelor din aliaj. Sub încălzire pe termen lung la-înaltă temperatură-, elementele de crom, siliciu și fier din firele de aliaj suferă o reacție continuă de oxidare la temperatură-înaltă, formând straturi de oxid pe suprafața firului. Stratul de oxid modifică coeficientul termoelectric inițial al aliajului, rezultând o reducere treptată a potențialului termoelectric și o abatere negativă a datelor de măsurare a temperaturii. Mediul cu temperatură ridicată accelerează, de asemenea, creșterea granulelor interne a materialelor aliaje, distruge structura uniformă a materialului și reduce și mai mult stabilitatea conversiei termoelectrice.
Termocuplurile din metale prețioase precum Tipul S și Tipul B au mecanisme diferite de îmbătrânire. Materialele din aliaj de platină-rodiu au o rezistență la oxidare extrem de puternică, iar îmbătrânirea la temperatură-înaltă se manifestă în principal prin difuzia elementului de rodiu și segregarea componentelor. Funcționarea pe termen lung la temperatură ultra{{5}înaltă provoacă o distribuție neuniformă a componentelor interne ale aliajului, rezultând o abatere liniară a semnalelor termoelectrice și o atenuare lentă a preciziei de măsurare. Deși viteza de îmbătrânire este mult mai mică decât cea a termocuplurilor din metal de bază, o degradare ireversibilă a performanței va avea loc în continuare după o funcționare continuă pe termen lung-.
Parametrii mediului de lucru afectează direct durata de viață a termocuplului, inclusiv temperatura de funcționare, intervalul de fluctuație a temperaturii, mediul atmosferic și intensitatea vibrațiilor. Cu cât este mai mare-temperatura de funcționare pe termen lung, cu atât viteza de îmbătrânire este mai rapidă; ciclurile frecvente de creștere și scădere a temperaturii accelerează îmbătrânirea prin oboseală termică; atmosferele oxidative și corozive agravează daune materiale; vibrația mecanică continuă promovează slăbirea structurii și atenuarea performanței. Datele statistice industriale arată că termocuplurile de tip K care lucrează la 1000 de grade au o durată de viață efectivă de aproximativ 8000 de ore, în timp ce durata de viață este scurtată la mai puțin de 3000 de ore în medii cu cicluri frecvente de temperatură.
Se pot stabili mecanisme științifice de predicție a duratei de viață și de avertizare timpurie pe baza regulilor de îmbătrânire. Urmărirea periodică a datelor de calibrare poate evalua gradul de îmbătrânire al termocuplurilor: atunci când eroarea de măsurare depășește de două ori standardul inițial de precizie, componentele au intrat în stadiul de defecțiune a îmbătrânirii și trebuie înlocuite la timp. Combinat cu orele de funcționare a echipamentului și parametrii de mediu, ciclul de înlocuire a diferitelor tipuri de termocupluri poate fi prezis cu precizie pentru a realiza întreținerea predictivă.
Înțelegerea mecanismelor de îmbătrânire a termocuplurilor la temperatură înaltă-și implementarea întreținerii predictive poate evita în mod eficient erorile de control al temperaturii cauzate de eșecul îmbătrânirii, poate menține funcționarea precisă și stabilă-pe termen lung a echipamentelor de încălzire industrială și poate reduce fluctuația calității producției și pierderile economice.
