Индукционное время (OIT) часто рассматривается как ключевой показатель долговечности геомембран из полиэтилена высокой плотности (HDPE). Однако на практике даже при высоком OIT наблюдаются случаи хрупкого разрушения сварных швов. Почему это происходит и как избежать таких дефектов?
1. OIT показывает только часть картины
OIT (Oxidation Induction Time) характеризует стойкость полиэтиленовой композиции к термоокислительной деградации, то есть насколько долго антиоксиданты способны защищать материал при повышенной температуре. Но этот параметр не отражает способности материала сопротивляться медленному росту трещин (SCR — Stress Crack Resistance), который является основной причиной разрушения швов в процессе эксплуатации.
Даже если геомембрана имеет высокий OIT, низкая устойчивость к медленному растрескиванию может привести к хрупким разрушениям в зоне сварного шва, особенно в областях, подверженных длительным механическим напряжениям и воздействию химических агентов.
2. Что определяет устойчивость к растрескиванию
Основным фактором, влияющим на SCR, является молекулярная структура полиэтиленовой композиции — прежде всего, тип и содержание сомономера (обычно 1-бутен, 1-гексен или 1-октен).
Сомономер формирует короткие боковые ветви в цепи полиэтилена, уменьшая его кристалличность и повышая пластичность. Если содержание сомономера недостаточно или распределено неравномерно, материал становится излишне жёстким и склонным к хрупкому разрушению, особенно после термического воздействия при сварке.
3. Почему шов — самая уязвимая зона
Во время сварки экструзионным или клиновым способом материал в зоне шва подвергается локальному перегреву и повторной кристаллизации. В этой зоне (так называемой HAZ — Heat-Affected Zone) может произойти:
-
выгорание антиоксидантов;
-
снижение содержания сомономера в кристаллических областях;
-
рост внутренних напряжений из-за неравномерного охлаждения.
В результате даже материал с отличными исходными характеристиками по OIT и прочности может потерять стойкость к растрескиванию именно в сварной зоне.
4. Рекомендации отрасли и пороговые значения SCR
Признавая критичную роль SCR в предотвращении хрупких швов, отрасль обновила стандарты и рекомендации:
-
GRI GM13 и ASTM D5397. Минимальное значение SCR (по ASTM D5397/SP-NCTL) было повышено с 200 ч до 300 ч, а с 2014 года — до 500 ч. Сегодня это базовый критерий для перехода между пластичностью и хрупкостью.
-
Современные требования. Ведущие производители предлагают исходное «High Stress-Crack Resistant» сырьё с SCR > 5 000–10 000 ч.
-
ASTM D1693 (bent strip). Этот тест больше не считается надёжным для геомембран, так как даёт завышенные значения.
-
Рекомендации экспертов. Ведущие специалисты отрасли (такие как, Ian Peggs, Robert Koerner, Grace Hsuan, Kerry Rowe и др.) рекомендуют для критичных объектов SCR > 1 000 ч, а для особо ответственных — > 2 000 ч. Также Ian Peggs настаивает на HP-OIT > 1 000 мин (против минимума 400 мин в GM13).
-
Монтаж. Важно избегать излишнего натяжения, точечных нагрузок, перегрева при сварке и использовать совместимый сварочный пруток.
Консенсус отрасли: долговечность обеспечивается только сочетанием высокого SCR + высокого OIT + строгого контроля сварки.
5. Главный вывод
Высокий OIT сам по себе не гарантирует долговечность сварных швов. Ключевое значение имеет устойчивость к медленному растрескиванию (SCR), зависящая от состава и структуры полиэтиленовой композиции, а также от правильного режима сварки.
Именно сочетание оптимальных свойств материала и контроля технологических параметров монтажа позволяет обеспечить долговечность противофильтрационного экрана и избежать преждевременных отказов.
📌 Основано на публикации GeoKonect — “Brittle HDPE Geomembrane Welds Despite High OIT: Causes and Prevention”, LinkedIn, 21 марта 2025.