Co powoduje przedwczesną awarię termopary?

Termopary są urządzeniami wykorzystującymi stopy metali, które wytwarzają prąd elektryczny pod wpływem ciepła - pomiar tego prądu pozwala na wykorzystanie go jako miernika temperatury. Na przykład termopary są często stosowane jako regulatory w piecach domowych. Jako urządzenia półprzewodnikowe termopary są stosunkowo sprężyste; przedwczesna awaria zazwyczaj wynika z kombinacji problemów.

Ponieważ zmiana temperatury powoduje niewielkie zmiany wielkości w dłuższych okresach czasu, te stałe cykle ekspansji a skurcz może powodować „zmęczenie metalu”. Innymi słowy, termopara staje się coraz mniej odporna, aż w końcu pęknie. Proces ten można wykryć, monitorując termoparę pod kątem nietypowych odczytów, zwłaszcza jeśli znajduje się w środowisku, w którym podlega powtarzalnym obciążeniom cieplnym lub ekstremalnym temperaturom.

Jeśli termopara jest szczelnym środowiskiem, tak jak jest to stosowane w urządzeniach do monitorowania bardzo wysokiej temperatury, wszelkie wystawienie na działanie atmosfery może zaostrzyć naturalne procesy rozpadu, prowadząc do przedwczesnej termopary niepowodzenie. Tlen w otoczeniu reaguje z czystym metalem termopary, przez co druty są cieńsze i potencjalnie bardziej kruchy: wraz ze wzrostem utleniania narasta coraz więcej termopary atak. Nawet niewielka ilość tlenu może powodować problemy, dlatego w szczelnie zamkniętej termoparę należy regularnie sprawdzać otoczenie, aby upewnić się, że nie została naruszona.

Nawet jeśli termopara nie jest bardzo wrażliwa na ingerencję atmosferyczną (podobnie jak termopary wypełnione helem), może zostać przedwcześnie uszkodzona przez zanieczyszczenia. Siarka jest szczególnie problematyczna w przypadku termopar wykonanych z czystego niklu; w wysokich temperaturach reaguje z niklem, tworząc siarczek niklu. Wiele problemów prowadzących do przedwczesnej awarii termopary - w tym zmęczenie metalu - może być zaostrzone przez zanieczyszczenia w termoelementie, spowodowane albo podczas procesu produkcyjnego, albo przez błąd użytkownika podczas instalacji lub obsługi urządzenie.

Jedną z głównych przyczyn przedwczesnej awarii termopary jest po prostu słaba instalacja, która może znacznie pogorszyć każdy inny problem. Termopary muszą być precyzyjnie umieszczone i zabezpieczone. W przeciwnym razie mogą być poddawane naprężeniom przekraczającym tolerancje projektowe lub mogą mieć kontakt z chemikaliami, które zmniejszają skuteczność lub wytrzymałość ich materiałów. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku termopar domowych, które często umieszcza się w pomieszczeniach pieców, w których brakuje czystości i jednorodności laboratorium naukowego.