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Un four de frittage sous vide maintenu à 1 650 °C est bien au-delà des capacités d’un thermocouple de type K. Ses fils en nickel-chrome et en alliage nickel-aluminium fondent à près de 1 400 °C et la sortie dérive bien avant cela. Un Thermocouple de type B est conçu pour cette zone : il présente la température nominale continue la plus élevée de tous les thermocouples standard, 1 700 °C, avec une capacité à court terme jusqu'à 1 820 °C, et ses deux pattes en platine-rhodium résistent à la croissance des grains qui met fin prématurément aux capteurs en métal commun.
Qu'est-ce qu'un thermocouple de type B : composition et sortie
Un thermocouple de type B est un capteur de température en métal noble défini par sa paire de matériaux : une branche positive en platine à 30 % de rhodium et une branche négative en platine à 6 % de rhodium, normalisées selon les normes CEI 60584 et ASTM E230. Il produit une tension continue grâce à l'effet Seebeck ; à mesure que la jonction de mesure chauffe, la différence entre les deux pattes en alliage génère une CEM que les instruments convertissent en lecture de température.
Définition
Un thermocouple de type B est un capteur de température dont la branche positive est en platine-30 % de rhodium et dont la branche négative est en platine-6 % de rhodium ; c'est le seul type de thermocouple standard avec une plage pratique s'étendant jusqu'à 1 820 °C.
La construction est simple : deux fils sont soudés à la jonction de mesure, enfilés dans un isolant en alumine de haute pureté à deux trous et protégés par une gaine métallique ou céramique. La jonction peut être exposée pour une mesure rapide du gaz, mise à la terre pour une réponse modérée ou non mise à la terre pour une isolation électrique. La sortie suit une courbe non linéaire :
- 0°C : 0,000 mV
- 600°C : 1,792 mV
- 1000°C : 4,833 mV
- 1400°C : 8,952 mV
- 1800°C : 13,585 mV
La particularité est la zone plate à l'extrémité inférieure : entre 0°C et 42°C, la sortie reste inférieure à 3 µV.
Plage de température, CEM et précision du thermocouple de type B
Utilisez un thermocouple de type B de 600°C à 1 700°C pour un service continu, avec de courtes excursions jusqu'à 1 800-1 820°C acceptables. En dessous de 600°C, la sortie est si faible que l'incertitude de mesure augmente rapidement ; au-dessus de 1 700 °C, la migration du rhodium et la croissance des grains raccourcissent la durée de vie du fil.
Valeurs EMF approximatives du tableau de référence standard de type B, jonction à 0°C.
La précision dépend de la qualité. Les limites d'erreur standard sont généralement indiquées comme étant de ±0,5 % de la température mesurée ; une qualité spéciale resserre la tolérance à ±0,25 % de la lecture. Pour les travaux de qualification et d'étalonnage des fours, la spécification d'une qualité spéciale supprime la plupart des incertitudes du capteur de la chaîne de mesure.
Conséquence de conception : étant donné que la FEM à température ambiante est essentiellement nulle, un thermocouple de type B n'a pas besoin de compensation de soudure froide ni de bornier isotherme. Sur de longs câbles, un fil de cuivre standard peut remplacer un câble d'extension coûteux de type B à condition que les terminaisons restent inférieures à 50 °C.
Avantages et limites des thermocouples de type B
Le type B gagne sa place partout où un processus se déroule au-dessus de 1 400 °C, car il dure plus longtemps que tous les thermocouples en métal commun à ce niveau. Ses limites sont un faible rendement à des températures plus basses et un coût des matériaux plusieurs fois supérieur à celui du type N ou K.
Avantages
- Température nominale la plus élevée de tous les thermocouples standards : 1 700 °C en continu, 1 820 °C à court terme.
- Aucune compensation de soudure froide n'est nécessaire en dessous de 50°C.
- Les deux branches sont en alliage platine-rhodium, de sorte que la croissance des grains et la fatigue mécanique se développent plus lentement que dans la branche en platine pur des types R et S.
- Sortie stable et reproductible dans des atmosphères oxydantes.
- Longue stabilité d’étalonnage dans les services de verre, de céramique et de fours sous vide.
Limites
- Le coefficient Seebeck n'est que d'environ 5 à 6 µV/°C à 600°C, la précision en dessous de ce point est donc médiocre.
- Sa teneur élevée en rhodium en fait le type de thermocouple standard le plus cher.
- Les vapeurs de carbone, de silicium et de métal contaminent les fils ; les atmosphères réductrices et cémentantes nécessitent une protection étanche.
- Les fils durcissent et deviennent cassants après des cycles répétés à haute température.
- Le câble d'extension est coûteux lorsque l'extrémité de l'instrument dépasse 50°C.
Conclusion : au-dessus de 1 400 °C, le type B est l’option standard la plus fiable ; en dessous de 600°C, ce n'est pas le bon outil pour le travail.
Tapez B vs Tapez R et Tapez S : comparaison des familles de métaux nobles
Le type B est le spécialiste des hautes températures de la famille platine-rhodium. Les types R et S offrent une sensibilité plus élevée dans la plage de 0 à 1 400 °C, mais leurs pattes en platine pur plafonnent la limite utile proche de 1 600 °C et nécessitent une compensation de soudure froide.
| Propriété | Type B | Type R | Type S |
| Jambe positive | Pt-30%Rh | Pt-13% RH | Pt-10%Rh |
| Jambe négative | Pt-6% RH | Platine pur | Platine pur |
| Maximum continu | 1700°C | 1400°C | 1400°C |
| Maximum à court terme | 1820°C | 1600°C | 1600°C |
| CEM à 1000°C | 4,83 mV | 10,51 mV | 9,59 mV |
| Compensation de soudure froide | Non requis en dessous de 50°C | Obligatoire | Obligatoire |
| Meilleur ajustement | Au dessus de 1400°C | 0-1400°C haute précision | Étalonnage 0-1400°C |
Si le capteur vit la majeure partie de sa durée de vie au-dessus de 1 400 °C, le type B offre la durée de vie la plus longue et le câblage le plus simple. Si le processus se déroule entre 200°C et 1 300°C, le type R ou S fournit environ le double du rendement, ce qui se traduit par une meilleure résolution.
Thermocouple platine-rhodium types S, R et B pour températures élevées Le thermocouple Pt-Rh propose les types S, R et B pour les mesures à haute température jusqu'à 1 800 °C, le type B étant idéal pour les températures soutenues supérieures à 1 400 °C. Voir le produit → En bref, choisissez le type B pour une marge de température extrême et R ou S pour une sensibilité moyenne. Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd., un fabricant avec trois décennies d'expérience dans le chauffage électrique, fournit des thermocouples platine-rhodium S-B-R avec des gaines en céramique ou en métal réfractaire pour les trois étalonnages.
Sélection et installation d'un thermocouple de type B
Spécifiez le type B uniquement lorsque le processus l'exige : températures soutenues supérieures à 1 400 °C. Adaptez ensuite la gaine, l'isolation et le montage à l'atmosphère, car la contamination, et non la chaleur, est la cause habituelle d'une défaillance prématurée.
Définir la température maximale du processus , y compris le dépassement pendant la rampe et toute éventuelle défaillance du contrôle. Un four évalué à 1 600 °C avec une bande d'emballement jusqu'à 1 750 °C convient toujours au type B ; le même devoir détruit un Type R.
Identifiez l’atmosphère. L'air oxydant est sans danger avec des gaines en alumine ou en platine-rhodium ; le vide privilégie les gaines en molybdène ou en tantale ; les atmosphères de cémentation et d'hydrogène nécessitent un tube de protection en céramique étanche aux gaz.
Choisissez la configuration de jonction. Les jonctions exposées réagissent le plus rapidement aux flux de gaz ; les jonctions mises à la terre conviennent au verre liquide et au métal en fusion ; les jonctions non mises à la terre rejettent le bruit électrique.
Planifiez le câblage. Étant donné que la sortie en dessous de 50°C est presque nulle, le fil de cuivre vers l'instrument fonctionne lorsque la tête de connexion reste froide ; si la tête peut chauffer au-dessus de 50°C, utilisez une rallonge de type B.
Définissez le niveau de précision. Les limites d'erreur standard (0,5 % de la lecture) satisfont la plupart des boucles de contrôle ; une qualité spéciale (0,25 %) est requise pour la certification des fours et les normes d’étalonnage.
Note d'approvisionnement : un élément nu de type B est fragile ; un assemblage complet avec une gaine sertie, un filetage de montage et une tête de borne survit à la manipulation en usine. Confirmez la profondeur d’immersion et le matériau du tube de protection avant de commander.
Thermocouples en métaux communs de types K, E, J, T, N pour une gamme économique Propose des thermocouples K, E, J, T et N couvrant -200°C à 1 300°C, adaptés aux points de four inférieurs à 1 000°C avec un rendement plus élevé et une précision adéquate à moindre coût. Voir le produit → Pour les points de mesure inférieurs à 1 000 °C sur le même four, un thermocouple en métal commun maintient les coûts à un niveau bas : la gamme K/E/J/T/N couvre cette plage avec un rendement bien plus élevé et une précision adéquate.
Applications qui justifient le type B
Les thermocouples de type B sont le choix par défaut dans les processus où les types en métaux communs échouent en quelques jours et où les types R/S ne peuvent pas atteindre la température requise. Quatre cas d’usage se démarquent : le verre, les fours sous vide, le traitement thermique et l’étalonnage.
- Fusion et formage du verre : températures de cuve de 1450-1600°C, atmosphère de bain oxydante, campagnes mesurées en mois.
- Fours sous vide : cycles de frittage et de brasage à 1500-1800°C, avec des gaines en molybdène ou en tantale protégeant l'élément.
- Traitement thermique : le durcissement et le recuit de l'acier rapide et des alliages spéciaux, où la répétabilité cycle à cycle compte plus que le prix.
- Calibrage et recherche : comme étalon de comparaison pour vérifier les thermocouples à basse température et dans les systèmes d'analyse thermique.
1700°C évaluation continue
1820°C maximum à court terme
10-12µV/°C sensibilité supérieure à 1200°C
3 µV CEM de 0 à 42 °C
La même usine équipe d'ingénierie peut dimensionner un assemblage de type B pour un four spécifique : longueur d'immersion, matériau de la gaine, type de jonction et degré de précision.
Foire aux questions
Un thermocouple de type B peut-il mesurer de manière fiable des températures inférieures à 600 °C ?
Non. Entre 0 °C et 42 °C, la sortie est effectivement nulle et la sensibilité à 600 °C n'est que d'environ 5 à 6 µV/°C. En dessous d'environ 600°C, un thermocouple de type K, N ou J offre une meilleure résolution à une fraction du coût.
Un thermocouple de type B nécessite-t-il une compensation de soudure froide ?
Non. La CEM générée entre 0°C et 42°C est inférieure à 3 µV, soit en dessous du décalage zéro de la plupart des instruments industriels. C'est pourquoi les borniers isothermes et les références de bain de glace sont inutiles avec le type B.
Quelle est la température maximale pour un thermocouple de type B ?
1700°C en continu, avec des excursions de courte durée jusqu'à 1820°C. La durée de vie diminue rapidement au-dessus de 1700°C car le rhodium migre et la croissance des grains s'accélère dans le fil.
Un thermocouple de type B est-il adapté aux fours sous vide ?
Oui, avec la bonne gaine. Les fils nus platine-rhodium sont endommagés par les vapeurs métalliques ; sous vide, utilisez une protection au molybdène ou au tantale, et dans des atmosphères de carburation ou d'hydrogène, utilisez un tube de protection scellé en alumine.
