PE 管材热老化程度的超声非线性表征

张世玮，侯怀书，李宇翔，陈朝雷，2，余晓东

[1.上海应用技术大学，上海物理气相沉积(PVD)超硬涂层及装备工程技术研究中心，上海 201418；2.上海理工大学，能源与动力工程学院，上海 200093； 3.榆林市特种设备检验检测院，陕西榆林 719000]

聚乙烯是一种热塑性高分子材料，其化学性质稳定、易加工成型，已成为生产、生活等领域的重要材料，由于聚乙烯管材具有力学性能优异、轻质、耐磨等优良特性，在输水管和燃气管等诸多场合已逐步取代钢管[1–2]。然而，聚乙烯管材在使用过程中由于温度、光照、氧气、水分等外界环境的影响会发生不同程度的老化，导致管道力学性能逐渐变差，严重影响聚乙烯管道的使用寿命。

目前，试样分析法和无损检测法是评估材料损伤的两种主要方式。试样分析法是指从被检测构件上截取部分材料，进行微观结构、力学性能等分析，从而评估材料的损伤状态。无损检测法是指利用超声、射线等技术实现对材料缺陷、损伤状态的检测评估。然而，传统的无损检测方法只能检测材料中的宏观缺陷，如裂纹、夹杂、气孔等，对于材料早期损伤阶段形成的组织结构变化并不敏感[3]。研究表明，非线性超声能够克服传统无损检测方法的不足，有效表征材料微观结构的变化，可用于材料早期性能退化的检测[4]。目前，国内普遍缺乏有效的聚乙烯管道老化无损评估技术。因此，基于超声检测技术对聚乙烯管道老化程度的研究就显得极为迫切。

笔者以PE80 管材为研究对象，通过不同热老化状态聚乙烯管材的冲击强度试验，分析热老化后聚乙烯材料的力学性能；……