Ảnh hưởng của hiện tượng "green rot" đến cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K

“Green rot” còn được gọi là “sự mục xanh”, là một dạng oxy hóa bên trong các hợp kim crom-niken, nó là một trong những nguyên nhân gây hư hỏng một số thiết bị quá trình, trong đó có cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K.

Hình 1. "Green rot" là một trong những nguyên nhân gây hư hỏng cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K

“Green rot” là gì?

“Green rot” là hiện tượng xảy ra trong trường hợp tồn tại một lượng carbon hóa và oxy hóa đồng thời của vật liệu và thường có xu hướng phổ biến hơn ở các hợp kim có chứa niken từ 65% trở lên.

Thermocouple loại K gồm 2 dây Chromel® và Alumel®. Chromel® gồm 90% niken và 10% crom; Alumel® là hợp kim bao gồm 95% niken, 2% mangan, 2% nhôm và 1% silic. Chromel® là dây dương, Alumel® là dây âm. Trong dây Chromel®, crom bị oxy hoá, trong khi niken thì không.

Hiện tượng có hại này ban đầu tạo ra một lớp oxit bảo vệ bên ngoài, một mặt tạo ra một kết tủa oxit bên trong có hại, bên cạnh đó khi thermocouple loại K hoạt động trên 700 °C được làm nguội nhanh chóng, sự làm mát này làm cho các trạng thái nhất định trong cấu trúc tinh thể (bậc ngắn) đóng băng, những yếu tố này dẫn đến nứt gãy.

Khi thiết bị hư hỏng do “green rot”, bề mặt hư hỏng có màu xanh lá, gây ra bởi các chất kết tủa oxit bên trong (thường là crom oxit Cr2O3). Do đó nên có tên là “green rot”.

Hình 2. Quá trình carbon hóa và oxy hóa bên trong inox ở 700 độ C

Thermocouple loại K hoạt động ở nồng độ oxy thấp gây ra sự oxy hóa ưu tiên của crom trong dây dương tạo ra các sai lệch điện áp đầu ra lớn nhất lên đến 0.8mV. “Green rot” rất bất thường vì nó có thể xảy ra rất nhanh và gây ra những hư hỏng nguy hiểm. Nó xảy ra thường xuyên nhất trong các lĩnh vực như lò xử lý nhiệt được giữ nóng ở nhiệt độ khoảng 816 đến 1038 °C (1500 đến 1900 °F) trong một khoảng thời gian dài. Tất nhiên, nó cũng có thể xảy ra trong bất kỳ lĩnh vực nào khác mà vật liệu có thể xảy ra carbon hóa và oxy hóa đồng thời như máy hút lạnh hoặc lò luyện ủ sáng.

Hình 3. Hình ảnh thermocouple loại K bị ảnh hưởng “green rot”

Để ngăn ngừa “green rot”, điều quan trọng là đảm bảo vật liệu được lựa chọn không bị oxy hóa bên trong. Do đó, lựa chọn vật liệu là rất quan trọng khi làm việc trong môi trường có thể xảy ra “green rot”. Bên cạnh đó, việc thông gió hoặc bít kín ống bảo vệ thermocouple loại K có thể ngăn ngừa hoặc giảm nhẹ tình trạng này. Tuy nhiên, tin tốt là “green rot” thì rất hiếm và chỉ xảy ra trong những trường hợp rất cụ thể.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài chia sẻ. Mong nhận được sự góp ý của các bạn.

Chúc bạn thành công!

Chịu trách nhiệm nội dung

Đoàn Hữu Thắng

Kỹ sư Điện công nghiệp