Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

Е. И. Пряхин, заведующий кафедрой материаловедения и технологии художественных изделий (МиТХИ), докт. техн. наук, профессор, эл. почта: e.p.mazernbc@yandex.ru
А. В. Сивенков, доцент кафедры МиТХИ, канд. техн. наук, эл. почта: sivenkov@mail.ru
Д. В. Гареев, аспирант кафедры МиТХИ, эл. почта: denis.gareev.1998@mail.ru

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия¹ ; НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», Санкт-Петербург, Россия²
Н. А. Сердюк, старший преподаватель кафедры МиТХИ¹, старший научный сотрудник², канд. техн. наук, эл. почта: Serdiuk_NA@crism.ru

НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», Санкт-Петербург, Россия
Г. Ю. Калинин, доцент, докт. техн. наук

Обеспечение долговечности внутренних поверхностей трубных изделий, эксплуатируемых в агрессивных средах, является приоритетной задачей для машиностроительной и нефтегазовой отраслей. Представлены результаты исследования структуры и свойств диффузионного хромового покрытия, сформированного на внутренней поверхности трубы из стали 20 методом химико-термической обработки из расплавов легкоплавких металлов. Процесс обработки проводили в изотермическом режиме с использованием эвтектического расплава Pb – Bi, содержащего диффундирующий компонент – хром. Методами растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа установлено, что полученное покрытие обладает сплошностью и равномерной толщиной. Концентрация хрома на поверхности достигает 88 % (мас.). Рентгенофазовый анализ и измерения микротвердости (более 1500 HV0.05) подтвердили формирование в поверхностном слое твердых карбидных фаз. Коррозионные испытания в модельных средах (NaCl, KOH, H2SO4) продемонстрировали высокую защитную способность покрытия: скорость коррозии снизилась до 20 раз по сравнению с исходным металлом. Полученные данные подтверждают эффективность выбранного режима насыщения для создания износостойких и коррозионно-стойких защитных слоев на внутренних поверхностях труб.

1. Koch G. Cost of corrosion // Trends in oil and gas corrosion research and technologies. – 2017. – Р. 3–30.
2. Болобов В. И., Жуков В. С., Цветков А. С., Тигранян Г. А., Кондратьева В. М. Использование метода магнитной анизотропии для установления границ стресс-коррозионного поражения и профилактики водородных повреждений трубных сталей. // Черные металлы. 2025. № 4. C. 55–61.
3. Пряхин Е. И., Михайлов А. В., Сивенков А. В. Технологические особенности поверхностного легирования металлических изделий Cr-Ni комплексами в среде расплавов легкоплавких металлов // Черные металлы. 2023. № 2. С. 58–66.
4. Петкова А. П., Злотин В. А. Анализ эффективности снижения потерь водорода в трубопроводе из различных аустенитных коррозионно-стойких сталей //Черные металлы. 2024. №. 9. С. 50–54.
5. Shammazov I. A., Borisov A. V., Aleksandruk B. S., Lopatenko G. V., Nikitina V. Algorithmic models for determining the flow patterns of oil pipelines in gravity sections // International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2025. Vol. 38. P. 2476–2485. DOI: 10.5829/ije.2025.38.10a.22
6. Zhao W., Zhang T., Wang Y., Qiao J., Wang Z. Corrosion Failure mechanism of associated gas transmission pipeline // Materials. 2018. Vol. 11, Iss. 10. 1935. DOI: 10.3390/ma1110193
7. Askari M., Aliofkhazraei M., Afroukhteh S. A comprehensive review on internal corrosion and cracking of oil and gas pipelines // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2019. Vol. 71. 102971. DOI: 10.1016/j.jngse.2019.102971
8. Шапорин И. И., Васильев Г. Г. Анализ факторов, влияющих на эффективность защиты противокоррозионных покрытий трубопроводов от механических повреждений // Нефтяное хозяйство. 2025. № 2. С. 88–94. DOI: 10.24887/0028-2448-2025-2-88-94
9. Aginey R. V., Firstov A. A. Improving the method for assessment of bending stresses in the wall of an underground pipeline // Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 257. P. 744–754. DOI: 10.31897/PMI.2022.64
10. Литвиненко В. С., Двойников М. В. Методика определения параметров режима бурения наклонно прямолинейных участков скважины винтовыми забойными двигателями // Записки Горного института. 2020. Т. 241. С. 105–112. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.105
11. Shaposhnikov N. О., Golubev I. A., Khorobrov S. V., Kolotiy A. I., Ioffe A. V., Revyakin V. А. Autoclave modeling of corrosion processes occurring in a gas pipeline during transportation of an unprepared multiphase medium containing CO2 // Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 258. P. 915–923. DOI: 10.31897/PMI.2022.92

12. Ермаков Б. С., Ермаков С. Б., Вологжанина С. А., Хузнахметов Р. М. Влияние условий эксплуатации на формирование нано- и ультрадисперсных зернограничных дефектов в сварных соединениях // Цветные металлы. 2023. №. 8. С. 80–85.
13. Sørensen P. A. et al. Anticorrosive coatings: a review // Journal of coatings technology and research. 2009. Vol. 6, Iss. 2. P. 135–176. DOI: 10.1007/s11998-008-9144-2
14. Шутова А. Л., Прокопчук Н. Р., Потапчик А. Н., Сабадаха Е. Н. Эпоксидные лакокрасочные материалы для трубопроводов тепловых сетей // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2017. № 2(199). С. 96–101.
15. Atroshchenko V. A., Alexandrov V. I. Increasing the efficiency of the transport pipelines of the stowing complex with the application of a polyurethane coating // Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2022. No. 10-1. P. 25–38. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_25
16. Boshkov N. Galvanic Zn–Mn alloys—electrodeposition, phase composition, corrosion behaviour and protective ability // Surface and Coatings Technology. 2003. Vol. 172, Iss. 2-3. P. 217–226.
17. Yermolenko I. Y. et al. Composition, morphology, and topography of galvanic coatings Fe-Co-W and Fe-Co-Mo // Nanoscale research letters. 2017. Vol. 12, Iss. 1. 352.
18. Kumar S., Kumar R. Influence of processing conditions on the properties of thermal sprayed coating: a review // Surface Engineering. 2021. Vol. 37, Iss. 11. P. 1339–1372. DOI: 10.1080/02670844.2021.1967024
19. Соколов А. Г. Диффузионное поверхностное легирование конструкционных и инструментальных сталей в среде легкоплавких жидкометаллических растворов. – Краснодар : Издательский Дом – ЮГ, 2019. – 252 с.
20. Никитин В. И. Физико-химические явления при воздействии жидких металлов на твердые. – М. : Атомиздат, 1967. – 442 с.
21. Sokolov A. G., Bobylyov E. E. Diffusion saturation by titanium from liquidmetal media as way to increase carbide-tipped tool life // Solid State Phenomena. 2017. Vol. 265. P. 181–186. DOI: 10.4028/www. scientific.net/SSP.265.181
22. Sobolev V. Thermophysical properties of lead and lead-bismuth eutectic // Journal of Nuclear Materials. 2007. Vol. 362, No. 2-3. P. 235–247. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2007.01.144
23. Pang X., Gao K., Volinsky A. A. Microstructure and mechanical properties of chromium oxide coatings // Journal of Materials Research. 2007. Vol. 22. P. 3531–3537. DOI: 10.1557/JMR.2007.0445
24. ГОСТ 3778–98. Свинец. Технические условия. – Введ. 01.07.2001.
25. ГОСТ 10928–90. Висмут. Технические условия. – Введ. 01.01.1992.
26. Gong X. et al. Environmental degradation of structural materials in liquid lead-and lead-bismuth eutectic-cooled reactors // Progress in materials science. 2022. Vol. 126. 100920. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2022.100920
27. ГОСТ 5905–2004. Хром металлический. Технические требования и условия поставки. – Введ. 01.07.2005.
28. Бобылев Э. Э., Стороженко И. Д., Маторин А. А., Марченко В. Д. Особенности формирования Ni-Cr-покрытий, полученных диффузионным легированием из среды легкоплавких жидкометаллических растворов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2023. Т. 25. № 4. С. 232–243. DOI: 10.17212/1994-63092023-25.4-232-243
29. Пат. 2025136762 РФ. Способ нанесения диффузионного покрытия на внутреннюю поверхность трубы Сивенков А. В., Михайлов А. В., Пряхин Е. И., Гареев Д. В. ; заявл. 18.12.2025.
30. Шахназаров К. Ю., Рафиков А. Р. Влияние режимов упрочняющей термической обработки на сопротивление развитию трещины штамповой стали 5Х2СМФ // Frontier Materials & Technologies. 2025. № 2. C. 95–101. DOI: 10.18323/2782-4039-2025-2-72-8
31. Цуканов Д. В., Смирнова Д. Л., Петкова А. П., Штерцер В. В. Моделирование режима охлаждения при закалке крупногабаритнойзаготовки ротора из Cr - Ni - Mo - V-стали //  Черные металлы. 2024. № 9. С. 29–36.
32. ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. – Введ. 01.08.2007.
33. ГОСТ Р 9.905 -2007. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. – Введ. 19.09.2007.
34. Шатинский В. Ф., Нестеренко А. И. Защитные диффузионные покрытия. – Киев : Наукова думка, 1988. – 272 с.
35. Bobylyov E. E. et al. Corrosion protection of steel 30KhGSN2A in hydrogen sulphide-containing media using diffusion nickel coatings // CIS Iron and Steel Review. 2024. Vol. 28. Р. 80–85.
36. Fedrizzi L., Rossi S., Bellei F., Deflorian F. Wear-corrosion mechanism of hard chromium coatings // Wear. 2002. Vol. 253. P. 1173–1181. DOI: 10.1016/S0043-1648(02)00254-5