技术特征：
1.一种pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，该装置包括：电化学工作站、恒电位仪、固定端、力传感器、位移传感器、电解池、管线钢试样、pt电极、参比电极、石墨电极、工作台，具体结构如下：电解池内装有土壤浸出液，参比电极、石墨电极和pt电极插装于电解池上盖板，参比电极、石墨电极和pt电极的下端伸入电解池的土壤浸出液中；管线钢试样沿水平方向穿设于电解池，管线钢试样的两端露出电解池外，恒电位仪通过一组三条线路分别与pt电极的上端、参比电极的上端、管线钢试样的一端连接，电化学工作站通过另一组三条线路分别与石墨电极的上端、参比电极的上端、管线钢试样的另一端连接；管线钢试样的一端与固定端的一侧之间通过力传感器连接，管线钢试样的另一端直接与工作台的一侧连接，固定端与工作台之间安装位移传感器；工作台的另一侧水平安装滚珠丝杠，电机依次通过行星齿轮减速箱、一级蜗轮蜗杆、传动轴、二级蜗轮蜗杆与滚珠丝杠连接；其中，电机的输出端安装行星齿轮减速箱，行星齿轮减速箱的输出端安装一级蜗轮蜗杆，一级蜗轮蜗杆的输出端通过传动轴与二级蜗轮蜗杆的输入端连接，二级蜗轮蜗杆的输出端与滚珠丝杠的一端连接，滚珠丝杠的另一端与工作台另一侧安装的丝杠螺母连接。2.按照权利要求1所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，pid控制器设置于位移传感器之后，pid控制器的输入端与位移传感器相连，pid控制器的输出端与电机相连。3.按照权利要求1所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，电解池上盖板设置取/进样孔，取/进样孔的尺寸为仅供毛细管伸入。4.按照权利要求3所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，取/进样孔通过管路连接气瓶、储液瓶，气瓶、储液瓶并联于管路上，气瓶所在的管路上设置第一单向止通阀，储液瓶所在的管路上设置第二单向止通阀。5.按照权利要求1所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，电解池上盖板设置原位观测窗口，原位观测窗口处安装单晶蓝宝石窗片，单晶蓝宝石窗片的上方设置共聚焦显微拉曼光谱仪。6.按照权利要求1所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，在直流伺服电机上设置光电编码器，集成有行星齿轮减速箱和光电编码器的直流伺服电机为机械加载单元提供动力，设置行星齿轮减速箱的减速増扭。7.按照权利要求6所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，还包括控制系统，通过滤波器将交流电源220v连接到24v直流电源上，为力传感器放大器、位移传感器放大器、直流伺服电机驱动器和分压器模块供电；通过力传感器放大器和位移传感器放大器给力传感器和位移传感器供电，并且将传感器信号进行放大；通过分压器模块给限位开关供电，分压器模块的信号输入端与限位开关连接，分压器模块的信号输出端与数据采集卡连接；电机驱动器的输出端和光电编码器的输入端分别与电机的电源端和光电编码器的输出端连接，电机驱动器的控制端与数据采集卡连接。8.按照权利要求7所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，上位机的输出端与数据采集卡连接，采用数据采集卡采集力传感器、位移传感器、直流伺服电机转速三个电压模拟信号和限位开关的数字信号、直流伺服电机驱动器的转速
信号，由数据采集卡输出控制直流伺服电机的电压模拟信号。9.按照权利要求7所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，在工作台上设置限位开关，保证测试装置加载超出最大行程自动停止加载。10.按照权利要求7所述的pid控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置，其特征在于，数据采集卡采用外加设铜网方式屏蔽外界信号源干扰。
技术总结
本发明涉及土壤腐蚀试验领域，具体为一种PID控制的埋地管线钢可变速率拉伸应力腐蚀试验装置。该装置中，恒电位仪通过一组三条线路分别与Pt电极的上端、参比电极的上端、管线钢试样的一端连接，电化学工作站通过另一组三条线路分别与石墨电极的上端、参比电极的上端、管线钢试样的另一端连接；管线钢试样的一端与固定端的一侧之间通过力传感器连接，管线钢试样的另一端直接与工作台的一侧连接，固定端与工作台之间安装位移传感器，采用比例微分积分(PID)控制系统实现应力腐蚀过程中的应变速率控制。本发明用于研究阴极保护和微生物耦合作用下，管线钢动态载荷及慢应变应力腐蚀过程的力化效应和相电化学过程。力化效应和相电化学过程。
技术研发人员：许进 韦博鑫 才政 闫孟弟 覃清钰 付琦 孙成 王振尧
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2023/2/3