热电偶常见故障原因及对策分析

热电偶常见故障原因及对策分析[典型故障1] S型铂铑热电偶使用温度1100-1150℃，使用寿命1个月，断线。

[检查与分析] 在测量端附近，因绝缘管与偶丝扭曲而断线。

[产生原因] 因绝缘管过度振动，结果对偶丝施加扭曲力而断线。

[对策] 在绝缘管上加工凹槽，让贵金属热电偶偶丝焊接端缩入绝缘管内，抑制振动发生。

[典型故障2] 6芯R型石英保护管热电偶在1200-1250℃温度下断续使用，使用2个月后一支断裂。

[检查与分析] 测量端断线，发现偶丝有明显损伤及机械作用痕迹。

[产生原因] 当热电偶与绝缘物反复热膨胀、收缩时，对偶丝施加作用力，及石英管与Al2O3绝缘物的热膨胀、收缩不同，相互摩擦作用很大，使偶丝受压力等机械作用。

[对策] 将Al2O3绝缘物换成石英绝缘物，或者将石英管换成Al2O3管，使二者热膨胀系数一致。

[典型故障3] R型热电偶(双层保护管、外层金属保护管、内层刚玉保护管)使用3个月后，热电动势显著降低。

[产生原因] 昌晖仪表质检部用X射线检查发现陶瓷保护管破损，热电偶已经劣化[检查与分析] 因陶瓷保护管破损，致使热电偶丝受金属管保护管的金属蒸汽污染，特别是铁的影响尤为显著。

[对策] 安装时务请注意，防止陶瓷管破损。

[典型故障4] R型热电偶(双层保护管、外层金属保护管、内层刚玉保护管)在400-1500℃的热循环条件下使用1-3个月后，随着接线板破损而断线[检查与分析] 在双层保护管开口部位，有内层陶瓷保护管顶出，经昌晖仪表X射线检查分析，发现在外层金属保护管底部有大量氧化物堆积。

[产生原因] 在热循环条件下，外金属管内壁因显著氧化而剥离，沉积在管底部，堆积在陶瓷和金属管端部间隙内，当降温时，伴随外管收缩，使中间的堆积氧化物将内管向上推，碰到接线板，使其破损。

[对策] 在双层管的开口端，将其内外层间隙密封，抑制金属管内壁氧化。

[典型故障5] K型装配式热电偶使用温度900℃，使用时间20天产生-11℃误差。

[检查与分析] NiCr极表面氧化呈绿色并带有磁性。

[产生原因] 因保护管细长，管内空气供应不充分，致使NiCr极中的Cr发生选择性氧化生产绿色氧化物。

[对策] 缩短或加粗保护管。

[典型故障6] K型装配式热电偶使用温度900℃，使用时间10天发生断线。

[检查与分析] NiCr极表面氧化呈绿色并带有磁性。

同时变脆并有6处断线。

[产生原因] 因采用氨分解装置，氢气将透过保护管，同保护管内氧结合，使保护管内氧分压降低，NiCr极中的Cr发生选择性氧化而断线。

[对策] 在保护管内添加吸气剂。

[典型故障7] 使用中的K型装配式热电偶经用户检查超差。

[检查与分析] 装配式热电偶返厂复检无异常所见。

[产生原因] 检查方法与插入深度不同。

[对策] 热电偶厂家与用户统一检定条件[典型故障8] K型装配式热电偶保护管破损[检查与分析] 在保护管表面发现有茶褐色污染物附着及孔蚀，而且在保护管与法兰盘的焊接处沿着圆周有裂纹。

[产生原因] 由于金属保护管的孔蚀推测，保护管破损时应力腐蚀裂纹与机械冲击共同作用的结果。

如果因流速引起的弯曲应力及共振而引起的破损，那么因附着物的存在将增大弯曲应力。

[对策] 法兰与保护管连接部位为复合管时，应尽量提高其机械强度。

如果保护管发生孔蚀，应更换保护管材质。

[典型故障9] K型装配式热电偶使用温度750℃，在测量端200mm附近，镍铝极断线。

[检查与分析] 昌晖仪表采用金相显微检查结果发现，断线截面周边部分晶粒脱落，并有晶界侵蚀的孔洞，而且断面处晶粒也长大，还可以看到折弯表面有多处裂纹产生。

[产生原因] 因硫或硫化物作用引起高温硫化腐蚀而断线，NiAl极为高镍合金耐硫腐蚀性能差。

[对策] 偶丝及保护管内部，不应含有含硫的油等附着物，应改善清洁方法。

[典型故障10] 钨铼热电偶在真空炉中温度为1500℃，使用5h后断线。

[检查与分析] 热电偶测量端部因氧化而断线，整个偶丝几乎全变脆易折。

试验发现在密封焊接部位漏汽，用限位镜观察发现正极(WRe5)沿偶丝有轴向龟裂纹。

[产生原因] 截断WRe偶丝之际，因刀具不快，致使偶丝轴向产生龟裂纹，密封后使空气沿裂纹侵入，将热电偶氧化而断线。

[对策] 截断偶丝易发生沿偶丝轴向裂纹，因此截断后要将其断面研磨，以消除龟裂或者密封部分推荐采用补偿导线。

[典型故障11] K型φ1.6mm铠装热电偶从室温至1000℃使用30h，10次热循环后断线。

[检验与分析] 经昌晖仪表质检部X射线检查结果发现该铠装热电偶有多处偶丝断线。

[产生原因] 当超过铠装热电偶外径常用温度上限时，在热循环的使用条件下，由于铠装热电偶套管材料、绝缘物(MgO)及热电偶丝热膨胀系数的差异，致使热电偶丝过渡伸缩而断线。

[对策] 增加铠装热电偶直径，改变同保护管间距离，流出随温度变化的空间，使热电偶丝受力减少。

[典型故障12] K型φ6.4mm铠装热电偶使用温度800℃，20天，炉内气氛为N2为40%；CO 为21%；H2为39%，示值异常低下(-100℃)。

[检验与分析] 热电偶导通，绝缘电阻检查无异常现象。

在800℃下检查结果与用户测量结果相同。

[产生原因] 虽然热电偶丝外层有金属套管保护与气氛完全隔绝，但是H2可以通过套管壁与管内残存氧反应，使其套管内氧浓度恰好可供镍铬合金发生选择性氧化而脱铬，引起热电动势大幅度降低。

[对策] 采用五氧化膜的光亮偶丝，组装成带保护管的热电偶并具有防氧化结构或者添加氧的吸气剂钛。

推荐使用有钛吸气剂的铠装热电偶。

[典型故障13] K型φ4.8mm铠装热电偶使用温度470℃，30h，产生+4.6℃误差[检验与分析] 在400℃下检查，其误差为+4.1℃[产生原因] 因K型热电偶短程有序转变现象，如果处于特定的温度范围450-600℃，那么在短时间内，由液晶学的影响(原子排列变化)使其热电动势变化。

该现象是可逆的，通过900℃以上的热处理，可恢复原来的校正值，这是K型热电偶的特征。

[对策] 短程有序转变是材料自身的特性，不可避免，推荐使用受其影响小的N型热电偶。

[典型故障14] K型φ8.0mm铠装热电偶用户定期检查，改变热电偶在检定炉插入深度，从355mm至380mm，误差有很大变化。

[检验与分析] 插入400SSD下的盐槽内，插入深度从250-390mm范围内进行测量，结果发现有变化。

[产生原因] 当插入深度为250mm时，因热电偶的劣化部分，处于槽内与槽外(大气)间具有温度梯度的部位，故产生很大误差。

当插入深度为390mm时，热电偶劣化部分处于槽内加热区域，不受劣化影响。

[对策] 插入检定炉内部分热电偶发生劣化，已到达使用寿命，建议更换热电偶。

[典型故障15] 带法兰的铠装热电偶使用寿命一年，在法兰盘焊接处出现铠装热电偶断裂。

测量体系中有铬酸及磷酸蒸汽存在。

[检验与分析] 显微分析发现，在铠装热电偶破断部分，有贯通管壁的裂纹。

裂纹形态为穿晶型的贯通晶体。

[产生原因] 被测气体在法兰下凝结，因焊接时产生残余应力，使其出现腐蚀裂纹。

[对策] 在法兰上安装插座，将铠装热电偶固定。

[典型故障16] K型φ8.0mm铠装热电偶外套管材质为因科内尔，使用温度980℃，使用3个月后，温度指示出现摇摆，时通时断。

如果温度过高，呈断线状态。

当温度下降是，则有示值。

[检验与分析] X射线检测发现有一处偶丝断裂，用显微镜观察断面，发现晶粒粗大，有脆性断裂痕迹。

[产生原因] 铠装热电偶在测温时处于很大的温度梯度下，因铠装热电偶丝与套管的热膨胀系统不同，致使偶丝受过大的应力。

由于在高温部分及低温部分的晶粒成长速度不同，因此产生沿晶脆性断裂。

[对策] 安装铠装热电偶时增加支撑管，用以降低铠装热电偶所处的温度梯度。

[典型故障17] 铠装热电偶安装前不导通[检验与分析] 发现接线端子部分芯线包皮有严重损伤而引起断线。

[产生原因] 在接线或去掉芯线包皮时，出现损伤所致。

[对策] 加强教育，提高操作者素质。

[典型故障18] K型φ3.2mm铠装热电偶与显示控制仪接通后显示温度偏低[检查与分析] 温度特性检验无异常所见[产生原因] 热电偶正、负极性接反[对策] 改变连接极性[典型故障19] 带金属保护管的铠装热电偶安装在室外用于气体温度测量，铠装热电偶套管破损，使用温度150℃。

[检查与分析] 对保护管破损部位、管内附着物进行显微分析检验[产生原因] 发现有孔蚀、应力腐蚀及龟裂现象，并有大量CL-及SO2-离子存在。

[对策] 安装热电偶时，注意保护，防止进雨水。

[典型故障20] K型φ1.6mm铠装热电偶测量高温高压水温(400℃，10MPa)，使用时间2-3个月，铠装热电偶出现裂纹。

[检查与分析] 用电子显微镜观察裂纹断面[产生原因] 确认为一般奥氏体不锈钢与氯离子有关的穿晶型应力腐蚀引起的裂纹。

[对策] 推荐采用耐腐蚀性能优异的镍含量高的Ni-Cr-Fe系材质[典型故障21] 铠装热电偶使用6个月后，温度示值摇摆不定，绝缘电阻下降[检查与分析] 热电偶部分管壁减薄，出现裂纹，并在裂纹附近发现有绝缘物脱落。

[产生原因] 在振动环境下，温度测量装置与铠装热电偶间，因振动产生摩擦，使铠装热电偶壁厚减薄，蒸汽从其破损部位浸入铠装内部同绝缘材料反应，引起体积膨胀，因其内压力增大，扩展成二次裂纹。

[对策] 安装固定螺纹，防止铠装热电偶振动。

[典型故障22] T型铠装热电偶在80-90℃使用中出现绝缘降低[检查与分析] 电子显微镜观察发现铠装热电偶有裂纹。

[产生原因] 铠装热电偶有部分应力腐蚀裂纹，并有疲劳断面存在。

[对策] 善铠装热电偶固定方法。

[典型故障23] 铠装热电偶显示仪表示值不稳，显示仪表无故障[检查与分析] 经检查，铠装热电偶接线盒内有腐蚀，对折损部分进行显微观察及附着物分析。

[产生原因] 接线盒内接线端子用小螺钉发生破断，其形态为应力腐蚀裂纹，附着物多为Cl。

[对策] 拧紧热电偶接线盒盖，防止有害气体从其缝隙进入。

[典型故障24] 铠装热电偶热电势超差[检查与分析] 对铠装热电偶与补偿导线连接及现场安装进行检查，无异常所见。

[产生原因] 铠装热电偶与补偿导线连接处温度超出温度补偿范围。

[对策] 增加铠装热电偶长度，使其参考端温度处于室温范围。