加热元件使用的材料及其失效原因

加热元件用材

**电加热元件**是一种将电能输入转换为热能输出的装置。在设计加热元件时，并没有使用单一的金属或非金属元件。人们尝试了不同的合金以获得不同的温度。各种加热合金如下所示：

通常用于低温及中温服务的合金为：

• 镍铬合金，其中 Ni = 80% 和 Cr = 20%。镍铬合金适用于高达 1200 °C 的温度。

• 镍铬铁合金，其中 Ni = 65%，Cr = 15% 和 Fe = 20%。在合金中添加铁可以降低氧化发生的温度，从而降低产品成本。镍铬铁合金适用于高达 850 °C 的温度。

• 对于高于 1200 °C 的温度，加热元件由碳化硅、钼、钨和石墨制成。

下表列出了用作加热元件的不同合金的名称、成分及其安全工作温度：

加热元件失效原因

以下是导致加热元件失效的因素：

机械失效

加热元件的机械失效主要是由于产生过多的热量。在合金化过程中，一部分可能具有较高电阻率成分的较高含量。元件的这部分将产生更多的热量并发生故障。

氧化

加热元件的最外层表面在高温下会被氧化。在开关操作过程中，氧化层会剥落，使内表面暴露在空气中。现在，对于进一步的操作，内表面会被氧化，因此，这些位置的有效横截面积变得相对较小，导致形成热点，最终导致故障。

热点形成

在热点形成的情况下，加热元件的故障点是元件在操作过程中最亮的地方。这表明与元件的其余部分相比，该特定位置的工作温度相对较高。

腐蚀

如果加热元件在工业操作过程中直接与化学烟雾接触，这将腐蚀烟雾接触元件区域的元件。元件的这部分最终会失效。

Manish Kumar Saini

更新于： 2022年3月16日

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