La plage d’utilisation des thermocouples de type K (NiCr-Ni) est entre 0ºC et 1 200ºC en fonction du type de construction à réaliser. Pour les thermocouples avec sortie câble, la température maximale recommandée est de 300ºC ; celle-ci est très conditionnée au type de câble de rallonge qui sera utilisé. Dans le cas des thermocouples avec tête de raccordement, la limitation est donnée par les types de gaines de protection utilisées, ainsi que par les atmosphères oxydantes, réductrices ou par les types de métaux fondus desquels on souhaite mesurer la température. On utilise différents types de gaines de protection métalliques, les plus habituelles étant en acier inoxydable, acier réfractaire et Inconel 600. Lorsque la température à mesurer est très haute ou que le milieu le requiert, on utilise des protections céramiques essentiellement en alumine avec différents degrés de pureté en fonction de l’application. Dans certaines constructions, il est nécessaire d’utiliser des thermocouples chemisés où le fil de thermocouple, simple ou double, est isolé de la protection métallique extérieure par de l’oxyde de magnésium soumis à un pressage. Les matériaux habituels de ces protections sont les aciers inoxydables et les aciers réfractaires.
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