Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова, кафедра «Общая химия и технология силикатов», Новочеркасск, Россия:
Е. А. Яценко, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой, эл. почта: e_yatsenko@mail.ru
Б. М. Гольцман, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: boriuspost@gmail.com
А. В. Рябова, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: annet20002006@yandex.ru

Для защиты стальных трубопроводов от различного рода коррозии используют покрытия, изолирующие стальную поверхность от разрушающего воздействия агрессивной среды. Выбор материала покрытия определяется конкретными условиями строительства и эксплуатации трубопроводов, долговечностью и стоимостью материалов, технологичностью процесса нанесения покрытия и т. д. Анализ всех представленных защитных покрытий позволил выявить наиболее оптимальный — это стеклокомпозиционные покрытия, обладающие высокой коррозионной стойкостью, долговечностью и способные защитить внутреннюю и внешнюю поверхность трубопроводов. В ходе ранее проведенных исследований были синтезированы стеклокомпозиционные покрытия для защиты стальных трубопроводов: для внутренней поверхности — стеклоэмалевое, для внешней — пеностекольное. Определены оптимальные составы стеклокомпозиционных покрытий, а также их технико-эксплуатационные и физико-химически свойства. Целью данной работы было исследование фазового состава и микроструктуры синтезированных покрытий и описание физико-химических процессов, происходящих при их синтезе. Изучена структура контактного слоя сталь – стеклоэмалевое покрытие. Установлено, что толщина эмалированного слоя составляет около 0,3 мм, причем в структуре эмали присутствуют поры диаметром до 150 мкм. Контактный слой имеет развитую структуру, образующуюся при взаимодействии расплава эмали со сталью и частичного растворения стали в эмали. Химический анализ контактного слоя, показавший наличие оксида железа, углерода и небольшого количества кремния и марганца. Разработанные пеностекольные материалы оптимального состава также были подвергнуты микроструктурному анализу. Установлено, что стенки макропор пронизаны микропорами размером 20–100 мкм. По фазовому составу синтезированные пеностекольные материалы состояли на 75–77,5 % из аморфной стеклофазы, а кристаллическая фаза была представлена в основном α-кварцем. Применение синтезированных силикатных материалов позволит повысить надежность и долговечность нефтепроводной системы, а также снизить издержки при ее эксплуатации.

Работа выполнена в ЮРГПУ (НПИ) при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках соглашения № 18-19-00455 «Разработка технологии комплексной защиты трубопроводов для нефти и газа, эксплуатируемых в условиях Дальнего Востока России» (руководитель — Яценко Е. А.).

1. Revie R. W., Uhlig H. H. Corrosion and Corrosion Control: An Introduction to Corrosion Science and Engineering, Fourth Edition / John Wiley & Sons, Inc., Hoboken New Jersey. 2008. — 490 p.
2. Казак К. В. Наша цель — надежность // Инновации. 2009. № 7. С. 28–31.
3. Mezinskis G., Pavlovska I., Malnieks K., Bidermanis L., Onufrijevs P. et al. Sol-gel coated enamel for steel: 250 days of continuous hightemperature stability // Ceramics International. 2017. Vol. 43, Iss. 3. P. 2974–2980.
4. Kim M. T., Chang S. Y., Won J. B., Park H. W. Effect of hot isostatic pressing on the microstructure and mechanical properties of vitreous enamel coatings on low carbon steel // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 201, Iss. 6. P. 3281–3288.
5. Rossi S., Zanella C., Sommerhuber R. Influence of mill additives on vitreous enamel properties // Materials & Design. 2014. Vol. 55. P. 880–887.
6. Ковтунов А. И., Алексеев Н. С., Плахотный Д. И., Танасов О. В. Сварка труб с силикатно-эмалевым покрытием // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 3-1 (33-1). С. 60–67.
7. Технология эмали и защитных покрытий: учеб. пособие / под ред. Л. Л. Брагиной, А. П. Зубехина. — Харьков : НТУ «ХПИ»; Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2003. — 484 с.
8. Жакипбаев Б. Е., Есимов Б. О., Бессмертный В. С. Получение пеностекла на основе кремнистых пород Южно-Казахстанской области республики Казахстан // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2011. № 2. С. 43–46.
9. Zhimalov A. A., Bondareva L. N., Igitkhanyan Yu. G., Ivashchenko Yu. G. Use of Amorphous Siliceous Rocks — Opokas to Obtain Foam Glass with Low Foaming Temperature // Glass and Ceramics. 2017. Vol. 74, Iss. 1-2. P. 13–15.
10. Manevich V. E., Subbotin R. K., Nikiforov E. A., Senik N. A., Meshkov A. V. Diatomite — siliceous material for the glass industry // Glass and Ceramics. 2012. Vol. 69, Iss. 5-6. P. 168–172.
11. Kaz’mina O. V., Vereshchagin V. I. Physicochemical modeling of composition of foam glass-crystal materials // Glass Physics and Chemistry. 2015. Vol. 41, Iss. 1. P. 122–126.
12. Демидович Б. К. Пеностекло. — Минск : Наука и техника, 1975. — 248 с.
13. Barcova K., Mashlan M., Zboril R., Filip J., Podjuklova J. et al. Phase composition of steel–enamel interfaces: Effects of chemical pretreatment // Surface and Coatings Technology.2006. Vol. 201, Iss. 3-4. P. 1836–1844.
14. Yatsenko E. A., Goltsman B. M., Ryabova A. V., Smoliy V. A. Peculiarities of the use of siliceous raw materials of the Russian Far East in the integrated pipeline protection // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 242, Iss. 8. 01016.
15. Yatsenko E. A., Gol’tsman B. M., Smolii V. A., Gol’tsman N. S., Yatsenko L. A. Study on the Possibility of Applying Organic Compounds as Pore-Forming Agents for the Synthesis of Foam Glass // Glass Physics and Chemistry. 2019. Vol. 45. P. 138–142.
16. Liu H. H., Shueh Y., Yang F. S., Shen P. Microstructure of the Enamel-Steel Interface: Cross-Sectional TEM and Metallographic Studies // Materials Science Engineering A. 1992. Vol. 149, Iss. 2. P. 217–224.
17. Yang X., Jha A., Brydson R., Cochrane R. C. An Analysis of the Microstructure and Interfacial Chemistry of Steel-Enamel Interface // Thin Solid Films. 2003. Vol. 443, Iss. 1-2. P. 33–45.