許多用戶對(duì)熱電偶的使用壽命沒有概念，甚至業(yè)內(nèi)許多人對(duì)此印象也極其模糊。我國標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)穩(wěn)定性有要求。即規(guī)定在某一溫度下經(jīng)200h，使用前后熱電動(dòng)勢的變化。但是，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)使用壽命有規(guī)定。日本有關(guān)熱電偶使用壽命的判斷，是依據(jù)日本JIS（C-1602-1995）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的熱電偶連續(xù)使用時(shí)間。對(duì)B、R、S 型熱電偶而言為2000h，K、E、J、T 型熱電偶為10000h。

在實(shí)際使用時(shí)，裝配式熱電偶的熱電極絲外通常有保護(hù)管，只有在特殊情況下才裸絲使用。因此，在多數(shù)場合下，保護(hù)管的壽命決定了熱電偶?jí)勖?。?duì)熱電偶的實(shí)際使用壽命的判斷，必須是通過長期收集、積累實(shí)際使用狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，才有可能給出較準(zhǔn)確的結(jié)果。

1 貴金屬熱電偶的劣化

貴金屬熱電偶與廉金屬熱電偶相比，具有熔點(diǎn)高、抗氧化、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此，廣泛用于高溫領(lǐng)域。但是貴金屬在高溫下同樣也要發(fā)生劣化。

1.1

使用溫度當(dāng)t﹥1400℃時(shí)，鉑將發(fā)生再結(jié)晶，不僅使偶絲抗拉強(qiáng)度下降。而且，會(huì)增加氣體沿晶粒間

界污染的可能性。因此，對(duì)S 型熱電偶而言，長期使用溫度不宜超過1400℃。

1.2

使用氣氛1）在清潔空氣、NO2 及CO2 等場合，可安全使用。2）在高溫真空條件下S 型熱電偶的鉑極受銠蒸氣污染引起熱電動(dòng)勢降低，是其主要問題。因此在高溫真空條件下，不能用裸絲形式長期使用。必須加保護(hù)管，才勉強(qiáng)用于真空?qǐng)龊稀?nbsp;3）還原性氣氛①由于H2 的原子半徑很小，滲透力*。在高溫下幾乎可以滲透所有的保護(hù)管，既可以使Pt 發(fā)生氫脆，又能同鉑反應(yīng)，降低其熔點(diǎn)。②碳或碳化物的存在，可與鉑反應(yīng)生成碳化鉑等鉑的碳化物而變脆。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，將被還原性氣體還原，并同Pt 生成化合物或低熔點(diǎn)合金。致使Pt 迅速變脆或斷線。貴金屬熱電偶同劣質(zhì)耐火材料接觸，將由于上述原因被玷污。而且，溫度越高，反應(yīng)越激烈?？晌廴綪t 的金屬還有：Ni、Fe、Cu、Co、Cr、Mn 等，它們將影響貴金屬熱電偶的熱電勢，其方向隨金屬而各異。作者曾發(fā)現(xiàn)沈陽冶煉廠鉛反射爐用S 型熱電偶，因被硒玷污而在低溫下熔斷的事實(shí)。鹵族元素同F(xiàn)2、Cl 2、Br 2 氣體及堿金屬氯化物激烈反應(yīng)液化石油氣（LPG）在高溫下發(fā)生氣體滲碳，并與CO 生成羰基而變脆Cu 可與Cu 形成合金降低熔點(diǎn)，并使熱電動(dòng)勢極大地減少Rh 急速降低熔點(diǎn)而斷線，或形成金屬間化合物鉑鐒合金而脆化斷線Zn 、Cd 形成很脆的低熔點(diǎn)合金而斷線，滲透性強(qiáng)即使是雙層保護(hù)管也能透過AL 在高溫還原氣氛中，同Pt 形成很脆的低熔點(diǎn)合金而斷線As 極少量的As 存在，將形成低熔點(diǎn)化合物而揮發(fā)，并使合金變脆Ca 在高溫還原性氣氛中，因合金化而玷污Pt，對(duì)純Pt 而言其電動(dòng)勢將增大Si在還原氣氛及高溫空氣中，Si 同Pt 形成非常脆的Pt5 Si2 低熔點(diǎn)化合物，因其熔點(diǎn)低而斷線。

2 廉金屬熱電偶的劣化

 K 型熱電偶的劣化與Ni-Cr 極的表面狀態(tài)關(guān)系極大，因此，可根據(jù)表面狀態(tài)的不同，分為正常劣化與異常劣化兩種。劣化原因不同，對(duì)熱電動(dòng)勢的影響也不同，方向恰好相反。正常劣化的方向?yàn)檎惓Ａ踊较驗(yàn)樨?fù)。

 2.1 正常劣化

Ni-Cr 熱電極絲表面形成致密的Cr2O3 保護(hù)膜，對(duì)其內(nèi)部合金具有很好的保護(hù)作用，劣化進(jìn)程很緩慢，使其熱電動(dòng)勢向正方向變化，即溫度示值向偏高方向發(fā)展。

 2.2 異常劣化

由熱電偶生產(chǎn)工藝不當(dāng)引起的劣化，沒能在表面全部生成Cr2O3 保護(hù)膜，而生成部分具有尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物NiCr2O4，NiCr2O4 與Cr2O3 相比，組織較疏松與熱電極絲的結(jié)合也不牢固，因此，在高溫下使用時(shí)，氧化速度很快。而且，在升降溫過程中，氧化膜也將發(fā)生龜裂或剝離脫落，從而進(jìn)一步促進(jìn)氧化。結(jié)果在極短時(shí)間內(nèi)通過zui高點(diǎn)，向負(fù)的方向變化，即向溫度偏低方向變化。

2.3 使用條件不適引起的劣化

 2.3.1 鉻的選擇性氧化，在氧分壓較低的情況下，鎳鉻極中的鉻會(huì)發(fā)生選擇性氧化，使表面出現(xiàn)綠色的氧化層，通常稱為“綠蝕”。在高溫下，鉻的正極發(fā)生擇優(yōu)氧化。這種鉻含量的降低而引起的熱電勢偏差，已成為K型熱電偶長期使用的限制因素。如果采用的氣體很純，由于系統(tǒng)中不含氧，可以延長熱電偶的使用壽命。但是，如果熱電偶絲的表面上已有氧化層時(shí)，仍會(huì)為鉻的選擇性氧化提供足夠的氧。因此，在非氧化性氣氛中應(yīng)用時(shí)，要采用干凈、拋光的偶絲。同時(shí)，應(yīng)盡可能避免在帶有微量氧的惰性氣體或氧分壓很低的空氣中使用。當(dāng)保護(hù)管的長度與管徑的比值較大時(shí)（即保護(hù)管較細(xì)時(shí)），由于空氣循環(huán)不良，造成缺氧狀態(tài)，其殘存的氧仍可為鉻的選擇性氧化提供條件。為此，可采用增大保護(hù)管直徑或采用吸氣劑來防止氧化。作者采用實(shí)體化密封結(jié)構(gòu)也可以達(dá)到上述目的。

2.3.2 選擇性氧化的判斷。K型熱電偶正極發(fā)生選擇性氧化與否，可通過如下現(xiàn)象很容易作出判斷 1)正常熱電極絲表面具有銀灰色金屬光澤（未進(jìn)行氧化處理）。氧化后在表面或表層下有綠色鱗片生成。2)如果彎曲熱電極絲，因選擇性氧化部分變脆，其表面將產(chǎn)生龜裂。3)正極本無磁性，氧化后也帶有磁性。4)熱電動(dòng)勢在很短時(shí)間內(nèi)，將產(chǎn)生10～100℃的負(fù)偏差。

2.3.3 還原性氣氛的影響。有人把直徑0.5mm 的K 型熱電偶放入還原性氣氛（80%H2、15%CO、5%CO2）中，在溫度為900℃下，試驗(yàn)1500 小時(shí)，結(jié)果表明，在高溫下滲碳和鎳鉻極選擇性氧化而導(dǎo)致的鉻濃度降低，是K 型熱電偶劣化的主要原因。在此還原性氣氛中，鎳鉻極表面因游離碳析出，而發(fā)生龜裂和表層脫落，內(nèi)部氧化也隨著迅速進(jìn)行，鉻的濃度明顯降低，并使偶絲變脆，只經(jīng)500 小時(shí)就產(chǎn)生斷線。

以上僅代表個(gè)人觀點(diǎn)，如有不同看法歡迎批評(píng)指正一起討論學(xué)習(xí)。