Сегодня мы поговорим о термопаре «нихросил-нисил», она же тип N по IEC 60584 и ТНН по ГОСТ 8.585, которая предназначена для измерения температур от -200 до 1250 ⁰ С.
Мы ранее писали о термопреобразователе ТХА, тип К . Хромель-алюмель широко распространена и сейчас, несмотря на ее недостатки. В той статье мы о них упоминали. Если вкратце: у ТХА со временем растет ошибка измерения – так называемый «дрейф термоЭДС». Также хромель подвержен «зеленой гнили» – особому типу коррозии, которая возникает при содержании в атмосфере 2-3 % О2. Добавим в этот список коррозию термоэлектродов под воздействием оксидов серы и «дрейф термоЭДС» в восстановительной атмосфере. Все это ухудшает точность показаний термопары и уменьшает срок ее службы.
Поэтому в 60-х годах ученые и в СССР, и в странах западного мира начали работы по улучшению свойств термопары хромель-алюмель, экспериментируя с составом проволоки. В итоге материаловеды из Австралии создали «суперТХА», добавив в термоэлектроды кремний, в алюмель – магний и увеличив содержание хрома в хромеле. Новую термопару назвали NiCrSi-NiSi (нихросил-нисил). В СССР создали похожую термопару «сильх-силин», но заметного распространения она не получила.
Нихросил-нисил ТНН по сравнению с ТХА обладает лучшей стабильностью термоЭДС и большей стойкостью к окислению. У этой термопары отсутствует временная нестабильность. При высоких температурах – выше 1050 °C – тип N показывает гораздо лучшие результаты (см. график).
Это данные, полученные разработчиками – австралийцами. Эксперимент проводили с НН и ХА, с термоэлектродами диаметром 3,2 мм. Термопары выдерживали при постоянных температурах 1077 °C и 1202 °C в течение 80 часов. На графике можно увидеть, как быстро начинает «врать» ТХА по сравнению с ТНН. Но этот эксперимент проводили с термопарами, ничем не защищенными от высокотемпературной воздушной среды.
Гораздо лучшие результаты показывают термопары, защищенные от воздействия внешней среды. Например, датчики на основе КТМС.
Датчики ДТПN на основе КТМС – другой уровень измерений и стабильности
О КТМС и вообще плюсах этой конструкции мы писали тут. Они подтверждены многочисленными экспериментами. Вот данные одного из них – от компании Nicrobell Pty все из той же Австралии. Сравнивались дрейфы ТЭДС кабельных термопар типов N и К диаметрами 6,4 мм и 8 мм. Оболочки КТМС были сделаны из жаростойкого сплава Nicrobell-B. Температуры выдержки составляли 1200 °C и 1280 °C . Эксперимент проводил сам изобретатель ТНН – доктор Ноэл Берли.
На этих графиках видно, насколько стабильнее термопары тип N по сравнению с типом К. После 1100 часов непрерывной выдержки при 1280 °C погрешность ТНН составляла чуть более 1 °C , в то время как все ТХА уже вышли из строя уже после 300-500 часов эксперимента.
Мы рекомендуем на температуры выше 1050-1100 °C применять именно термопреобразователи типа N на основе КТМС. Кстати говоря, компания ОВЕН только такие и выпускает.
Если в атмосфере агрегата или печи, где будет измеряться температура, содержатся агрессивные вещества – оксиды серы. углерода и т.д. – желательно применять датчики с дополнительной «толстой» арматурой из жаростойких и коррозионностойких сплавов или керамики. Ресурс таких датчиков гораздо выше, чем термопреобразователей с «голым» КТМС. Но каждый случай среды и применения следует рассматривать отдельно. К сожалению, бывают случаи неверного подбора датчиков, что ведет к их преждевременному выходу из строя, браку продукции и простоям оборудования.
Для примерного подбора арматуры термопар под среду рекомендуем пользоваться таблицей на сайте ОВЕН.
При написании статьи использованы данные из следующих источников:
1. N.A.Burley Nicrosil\Nisil type N Thermocouple, Measurements & Control, April 1989, pp.130-133.
2. И . Л . Рогельберг , В . М . Бейлин . Сплавы для термопар. Справочник, М., Металлургия, 1983.
Автор статьи: Алексей Сидорцев
Еще статьи о термопарах на нашем канале:
ТЖК – универсальная, но недооцененная термопара типа J
ТПП (S) – что в этих термопарах особенного?
ТХА, тип К – особенности, достоинства и недостатки этой термопары
ТХК, тип L – отличная термопара на невысокие температуры родом из СССР
Бескорпусные бюджетные термопары
Об удобных термопарах с вилками
О “платиновых” термопреобразователях ТПП в защитных чехлах
Принцип действия – термопары из КТМС