Contexte : retour d’une canne pyrométrique défectueuse
Dans le cadre de la maintenance d’une usine d’incinération, un client nous a rapporté un capteur dit « canne pyrométrique », de type TGM (thermocouple à gaine métallique) de type K, diamètre 3 mm, ayant servi pendant trois mois dans une torchère.
Ce capteur est conçu pour mesurer des températures élevées dans des environnements industriels sévères et possède une gaine en acier réfractaire AISI310, un isolant en céramique et un point chaud (soudure) protégé à l’intérieur.
Problématique : quelles anomalies pourraient expliquer la casse de la canne ?
À la réception du capteur, plusieurs anomalies ont été constatées :
- La gaine en acier réfractaire, normalement fermée, était cassée
- L’isolant en céramique interne était endommagé
- Le point chaud du thermocouple avait éclaté
- Des traces de corrosion et dépôts chimiques étaient visibles sur les éléments métalliques et la céramique
L’exploitation particulière de la torchère, utilisée seulement quelques heures par jour, générait des cycles de montée et descente de température fréquents, créant des contraintes thermiques inhabituelles et néfastes pour le capteur.
Analyse technique des raisons de la casse
Après inspection et diagnostic technique, plusieurs facteurs ont été identifiés :
- L’élément a été utilisé au-delà de sa température maximale de conception (1100 °C)
- Des gaz corrosifs et agressifs, provenant de la combustion de déchets inhabituels (ex. : cartouches de protoxyde d’azote), ont provoqué des attaques chimiques et mécaniques
- Les cycles thermiques fréquents ont accentué la fatigue thermique de la gaine et des isolants
Ces éléments combinés expliquent la rupture de la gaine, l’éclatement du point chaud et la dégradation de l’isolant.
Solutions proposées pour un process sécurisé
Pour répondre à cette problématique, deux solutions techniques ont été proposées :
Proposition 1 – Thermocouple à Gaine Métallique type N
- Manchon en Kanthal pour une meilleure résistance aux températures élevées et aux attaques chimiques
- Isolateurs en alumine pour prolonger la durée de vie du thermocouple
- Température nominale : 1280 °C
- Avantages : solution robuste, adaptée aux cycles thermiques plus fréquents et aux conditions sévères
Proposition 2 – Thermocouple à Gaine Céramique type S
- Gaine étanche aux gaz en alumine avec manchon en acier réfractaire
- Isolateurs en céramique pour une résistance maximale aux températures extrêmes
- Température nominale : 1500 °C
- Avantages : solution haute performance pour les environnements très exigeants, offrant durabilité et précision, même en présence de gaz corrosifs
La proposition 2 a été retenue par notre client qui est ravi de la solution apportée.
L’importance de choisir un thermocouple adapté
Ce cas met en lumière l’importance de choisir un thermocouple adapté à la fois aux températures maximales et aux conditions spécifiques de fonctionnement (cycles thermiques, agressions chimiques, atmosphère corrosive).
Une conception renforcée du capteur peut s’avérer nécessaire pour assurer fiabilité, précision et longévité, tout en réduisant le risque de maintenance imprévue.
Et vous, comment anticipez-vous les contraintes extrêmes dans vos mesures de température industrielles ?