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Descriptions des thermocouples
Annexe C
Thermocouples de type N
Cette section décrit les thermocouples en alliage nickel-chrome-silicium et
alliage nickel-silicium-magnésium, appelés couramment thermocouples de
type N. Il s'agit du plus récent type de thermocouples désignés par une lettre.
Il offre une plus grande stabilité thermoélectrique à l'air au-dessus de
1 000 °C (1 832 °F) et une meilleure résistance air-oxydation que les
thermocouples de types E, J et K. Le thermoélément positif, NP, est un
alliage qui contient généralement environ 84 % de nickel, 14 à 14,4 % de
chrome, 1,3 à 1,6 % de silicium, ainsi que de petites quantités (ne dépassant
généralement pas environ 0,1 %) d'autres éléments tels que magnésium, fer,
carbone et cobalt. Le thermoélément négatif, NN, est un alliage qui contient
généralement environ 95 % de nickel, 4,2 à 4,6 % de silicium, 0,5 à 1,5 % de
magnésium, ainsi qu'une petite quantité d'impuretés de fer, cobalt,
manganèse et carbone, représentant environ 0,1 à 0,3 % de la composition
totale. Les alliages de type NP et NN étaient à l'origine [16] connus
respectivement sous le nom de nicrosil et nisil.
Les recherches décrites dans la monographie 161 du NBS montrent que le
thermocouple de type N peut être utilisé jusqu'àux températures de l'hélium
liquide (environ 4 °K), mais que son coefficient Seebeck devient très faible en
dessous de 20 °K. À 20 °K, il n'est que d'environ 2,5 μV/°K, ce qui représente
à peu près un tiers de celui des thermocouples de type E, les thermocouples
désignés par une lettre les mieux adaptés aux mesures jusqu'à 20 °K.
Néanmoins, les thermoéléments de type NP et NN présentent une
conductivité calorifique relativement basse et une bonne résistance à la
corrosion en atmosphère humide à basse température.
Les thermocouples de type N sont ceux qui conviennent le mieux à une
utilisation en atmosphères oxydantes ou inertes. Lorsqu'ils sont protégés par
des tubes fermés conventionnels, l' A STM [7] suggère une limite supérieure
de température à 1 260 °C (2 300 °F) pour des thermoéléments de 3,25 mm
de diamètre. La limite supérieure de température dépend de la température de
fusion des thermoéléments, qui est nominalement de 1 410 °C (2 570 °F)
pour le type NP et 1 340 °C (2 444 °F) pour le type NN [5]. La stabilité
thermoélectrique et la durée physique des thermocouples de type N utilisés à
l'air à température élevée dépendent de facteurs tels que la température, la
durée d'exposition à la température, le diamètre des thermoéléments et les
conditions d'utilisation. Burley [16], Burley et coll. [13, 44-47], Wang et
Starr [17,43,48,49], McLaren et Murdock [33], Bentley [19] et Hess [50]
ont étudié et comparé leur stabilité thermoélectrique et leur résistance à
l'oxydation à l'air à celles des thermocouples de type K.
En général, les thermocouples de type N sont soumis aux mêmes contraintes
d'environnement que ceux de types E et K. Ils ne sont pas recommandés pour
utilisation à haute température dans des atmosphères sulfureuses, réductrices
ou tour à tour oxydantes et réductrices, à moins qu'ils ne soient correctement
protégés par des tubes. Ils ne doivent pas non plus être utilisés sous vide (à
haute température) pendant des périodes prolongées, car le chrome et le
silicium du thermoélément positif, un alliage nickel-chrome-silicium,
s'évaporent et modifient le calibrage.
Publication Rockwell Automation 1769-UM004B-FR-P – Mars 2010
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