加熱元件使用的材料及其失效原因

加熱元件用材

**電加熱元件**是一種將電能輸入轉換為熱能輸出的裝置。在設計加熱元件時，並沒有使用單一的金屬或非金屬元件。人們嘗試了不同的合金以獲得不同的溫度。各種加熱合金如下所示：

通常用於低溫及中溫服務的合金為：

• 鎳鉻合金，其中 Ni = 80% 和 Cr = 20%。鎳鉻合金適用於高達 1200 °C 的溫度。

• 鎳鉻鐵合金，其中 Ni = 65%，Cr = 15% 和 Fe = 20%。在合金中新增鐵可以降低氧化發生的溫度，從而降低產品成本。鎳鉻鐵合金適用於高達 850 °C 的溫度。

• 對於高於 1200 °C 的溫度，加熱元件由碳化矽、鉬、鎢和石墨製成。

下表列出了用作加熱元件的不同合金的名稱、成分及其安全工作溫度：

加熱元件失效原因

以下是導致加熱元件失效的因素：

機械失效

加熱元件的機械失效主要是由於產生過多的熱量。在合金化過程中，一部分可能具有較高電阻率成分的較高含量。元件的這部分將產生更多的熱量併發生故障。

氧化

加熱元件的最外層表面在高溫下會被氧化。在開關操作過程中，氧化層會剝落，使內表面暴露在空氣中。現在，對於進一步的操作，內表面會被氧化，因此，這些位置的有效橫截面積變得相對較小，導致形成熱點，最終導致故障。

熱點形成

在熱點形成的情況下，加熱元件的故障點是元件在操作過程中最亮的地方。這表明與元件的其餘部分相比，該特定位置的工作溫度相對較高。

腐蝕

如果加熱元件在工業操作過程中直接與化學煙霧接觸，這將腐蝕煙霧接觸元件區域的元件。元件的這部分最終會失效。

Manish Kumar Saini

更新於： 2022年3月16日

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