Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (Новочеркасск, Россия)

Е. А. Яценко, заведующая кафедрой «Общая химия и технология силикатов», руководитель лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики», д-р техн. наук, профессор, e_yatsenko@mail.ru
А. И. Изварин, ассистент кафедры «Общая химия и технология силикатов», инженер-исследователь лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики», andre.izvarin@yandex.ru
А. В. Рябова, доцент кафедры «Общая химия и технология силикатов», старший научный сотрудник лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики», доцент, канд. техн. наук, annet20002006@yandex.ru
Б. М. Гольцман, доцент кафедры «Общая химия и технология силикатов», старший научный сотрудник лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики», доцент, канд. техн. наук, boriuspost@gmail.com
В. М. Курдашов, аспирант кафедры «Общая химия и технология силикатов», инженер лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики», viktorkurdashov@yandex.ru
В. Д. Ткаченко, аспирант кафедры «Общая химия и технология силикатов», инженер лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики», tkachenko.vadik2014@yandex.ru

Работа посвящена решению актуальной проблемы повышения надежности и долговечности стальных магистральных трубопроводов нефтегазового комплекса России. Показано, что коррозионные разрушения являются одной из ведущих причин аварий (48 % отказов), что обусловливает необходимость применения эффективных защитных покрытий. Проведен сравнительный анализ семи типов защитных покрытий: эпоксидных, полиуретановых, полиолефиновых, цинковых, никелевых, цементных и стеклоэмалевых. Установлено, что наибольшим потенциалом обладают стеклоэмалевые покрытия, превосходящие альтернативы по ключевым параметрам: срок службы превышает 50 лет, прочность сцепления достигает 70–150 МПа, температурный диапазон эксплуатации составляет от –60 до +400 °C при высокой химической стойкости к кислотам и щелочам. Выполнен детальный анализ химических составов стеклоэмалей в алюмоборосиликатной системе RO–R₂O–B₂O₃–Al₂O₃–SiO₂, определены оптимальные концентрации оксидов в данной системе. Систематизированы данные о влиянии модифицирующих добавок (ZrO₂, Na₃AlF₆, ZnO, молибдатов, оксидов Co и Ni) на химическую, коррозионную стойкость и адгезию. Показано, что диоксид циркония обеспечивает максимальный прирост химической (40–90 %) и коррозионной стойкости (30–60 %), тогда как криолит и оксиды никеля с кобальтом наиболее эффективно повышают адгезию (15–30 %). Улучшение свойств неизбежно сопровождается изменением технологических параметров: фториды, молибдаты, ZnO и Sb₂S₃ снижают температуру обжига (на 5–50 ^оC) и повышают растекаемость, тогда как оксиды Zr, Cr, Sr, Co, Ni, а также ZrSiO₄ и FeCr₂O₄ требуют повышения температуры обжига (на 5–60 ^оC) и снижают растекаемость. При выборе добавок необходимо учитывать экономический фактор: стоимость варьируется от низкой ((Na₃AlF₆, Na₂SiF₆, FeCr₂O₄, ZrSiO₄, ZnO) до очень высокой (CoO, Sb₂S₃). Перспективным направлением дальнейших исследований является создание многокомпонентных композиций, обеспечивающих комплексное улучшение характеристик. Реализация этих подходов позволит существенно сократить количество аварий, связанных с коррозией, и повысить безопасность и экономическую эффективность трубопроводного транспорта углеводородов.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-49-00002, https://rscf.ru/project/25-49-00002/ «Принципы модификации аморфизированных неорганических покрытий с улучшенной адгезией, теплопроводностью и коррозионной стойкостью для объектов энергетической инфраструктуры» (Руководитель Е. А. Яценко).

1. Abd El-Lateef H. M., Abbasov V. M., Aliyeva L. I., Ismayilov T. A. Corrosion protection of steel pipelines against CO2 corrosion-a review. Chemistry Journal. 2012. Vol. 2. pp. 52–63.
2. Sakson V. M., Sergeev A. B., Prokazin A. B. Diagnostics of steel pipelines using non-contact magnetometry. Mir izmereniy. 2012. No. 6. pp. 17–21.
3. Yatsenko E. A., Kurdashov V. M., Trofimov S. V., Smoliy V. A. Study of the influence of modifying additives on the technological properties of amorphized coating for steel pipelines. Mashinostroenie: setevoy elektronny nauchny zhurnal. 2025. Vol. 12. No. 2. pp. 62–66.
4. Gaurina-Međimurec N., Novak Mavar K., Simon K., Djerdji F. Accidents in oil and gas pipeline transportation systems. Energies. 2025. Vol. 18. pp. 4056.
5. Тагиров И. И., Нурутдинов А. А. К вопросу об обеспечении безопасности на объектах магистральных трубопроводов. Aktualnye issledovaniya. 2024. No. 26 (208). pp. 82–86.
6. Patnaik G., Rajput A. Safety assessment of underground steel pipelines with CFRP protection against subsurface blast loading. Structures. 2023. Vol. 54. pp. 1541–1559.
7. Alamri A. H. Localized corrosion and mitigation approach of steel materials used in oil and gas pipelines: An overview. Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 116. pp. 104735.
8. May Z., Alam M. K., Nayan N. A. Recent advances in nondestructive method and assessment of corrosion undercoating in carbon-steel pipelines. Sensors. 2022. Vol. 22. pp. 6654.
9. Popoola L. T., Grema A. S., Latinwo G. K. et al. Global annual corrosion costs amount to billions of dollars. International Journal of Industrial Chemistry. 2013. Vol. 4. pp. 35.
10. Al Madan A., Hussein A., Akhtar S. S. A review on internal corrosion of pipelines in the oil and gas industry due to hydrogen sulfide and the role of coatings as a solution. Corrosion Reviews. 2025. Vol. 43. pp. 189–208.
11. Chopra I., Ola S. K., Dhayal V., Shekhawat D. S. Recent advances in epoxy coatings for corrosion protection of steel: Experimental and modelling approach: A review. Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 62. pp. 1658–1663.
12. Al-Sabagh A. M., Abdou M. I., Migahed M. A. et al. Influence of ilmenite ore particles as pigment on the anticorrosion and mechanical performance properties of polyamine cured epoxy for internal coating of gas transmission pipelines. Egyptian Journal of Petroleum. 2018. Vol. 27. pp. 427–436.
13. Somarathna H., Raman S. N., Mohotti D. et al. The use of polyurethane for structural and infrastructural engineering applications: A state-of-the-art review. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 190. pp. 995–1014.
14. Ryndin V. V., Abdullina G. G., Abdullin A. T. Analysis of passive methods of protection from corrosion of main oil and gas pipelines. Nauka i tekhnika Kazakhstana. 2018. pp. 91–100.
15. Polyakov N. A., Botryakova I. G., Glukhov V. G. Formation and anticorrosion properties of superhydrophobic zinc coatings on steel. Chemical Engineering Journal. 2021. Vol. 421. pp. 127775.
16. Mirza M., Rasu E., Desilva A. Surface coatings on steel pipes used in oil and gas industries: A review. American Chemical Science Journal. 2016. Vol. 13. pp. 1–23.
17. Bardakjian H., McReynolds M., Hausmann D. Corrosion protection of large diameter welded steel pipelines with cement mortar coatings. Pipelines 2007: Advances and Experiences with Trenchless Pipeline Projects. 2007. pp. 1–10.
18. Medvedovski E., Leal Mendoza G. Enamel (glassy) coatings for steel protection against high temperature corrosion. Advances in Applied Ceramics. 2023. Vol. 122. No. 3–4. pp. 145–169.
19. Fan L., Tang F., Reis S. T. et al. Corrosion resistance of transmission pipeline steel coated with five types of enamels. Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2017. Vol. 30. pp. 390–398.
20. Yatsenko E. A., Klimova L. V., Smoliy V. A., Ryabova A. V., Goltsman B. M. Silicate enamel coating for internal protection of steel pipelines. Patent RF, No. 2769688. Applicant: Platov South-Russian State Polytechnical University (NPI). Applied: 06.02.2020. Published: 06.08.2021.
21. Kazak K. V., Sirotinsky A. A, Didenko V. V., Kazak A. K., Karamyan M. G. Enamel (variants). Patent RF, No. 2259328. Applicant: Scientific and Technical Firm Stavan-Komple. Applied: 18.11.2003. Published: 27.08.2005.
22. Ryabova A. V., Khoroshavina V. V., Klimova L. V., Velichko A. Yu. Glass-enamel coating for steel products. Applicant: Ryabova A. V., Khoroshavina V. V. Patent RF, No. 2668595. Applied: 16.12.2016. Published: 02.10.2018.
23. Novoselova N. S., Korol S. L., Kuleshov N. P., Goncha R. S. Protective coating for inner surface of steel pipes. Patent RF, No. 2698747. Applicant: Mining and Metallurgical Company «Norilsk Nickel», Norilsk Support Complex. Applied: 20.11.2018. Published: 29.08.2019.
24. Naimov S. H., Aripova M. Study of the effect of Co2O3 and CuO additives on ground enamel obtained in the SiO2–Al2O3–Na2O–K2O–CaO–B2O3–NiO system. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2024. No. 3–4. pp. 39–46.
25. Borovoy V. Y., Kazmina O. V., Shekhovtsov V. V., Skirdin K. V. Borosilicate enamel of increased chemical resistance for steel pipes. Glass and Ceramics. 2025. Vol. 82. pp. 160–164.
26. Izgagina D. A., Uglinskikh M. Y., Vlasova S. G. Composition development and property study of alkali-resistant enamel for the protection of chemical apparatus. Glass and Ceramics. 2018. Vol. 75. pp. 234–236.
27. Bachar A., Mabrouk A., Meneses D. D. S., Veron E. et al. Effect of thermal treatment on the property of enamel coating on steel substrate. Journal of Materials and Environmental Sciences. 2017. Vol. 8. pp. 3884–3891.
28. Tavgen V. V., Rodtsevich S. P., Minkevich T. S. Alkaline titanosilicate glasses for white glass enamels with increased corrosion resistance. Glass and Ceramics. 2005. No. 7. pp. 31–33.
29. Yatsenko E. A., Ryabova A. V., Klimova L. V., Kurdashov V. M. Influence of fluorine-containing additive on flowability of a glass enamel coating for steel pipelines. CIS Iron and Steel Review. 2025. Vol. 30. pp. 79–83.
30. Ryzhova O. P., Khokhlov M. A. Development of low-melting low-fluoride enamel coatings for low-carbon steel. Slovak international scientific journal. 2018. No. 21. pp. 48–54.
31. Yu Z., Chen M., Chen K. et al. Corrosion of enamel with and without CaF2 in molten aluminum at 750 °C. Corrosion Science. 2019. Vol. 148. pp. 228–236.
32. Ryabova A. V. Glass-enamel coatings for corrosion protection of equipment and pipelines in oil and liquid environments with a high content of H2S and CO2. Praktika protivokorrozionnoy zashchity. 2023. Vol. 28. pp. 43 – 51.
33. Rossi S., Zanella C., Sommerhuber R. Influence of mill additives on vitreous enamel properties. Materials & Design. 2014. Vol. 55. pp. 880–887.
34. Yatsenko E. A., Ryabova A. V., Kurdashov V. M., Tkachenko V. D. Study of methods for modifying amorphized inorganic coatings to increase the corrosion resistance of steel pipelines. Chernye Metally. 2025. No. 11. pp. 85– 90.
35. Bragina L. L. et al. Technology of enamel and protective coatings. Kharkov: NTU "KhPI", 2003. 484 p.
36. Vargin V.V., Antonova E. A., Gutorova L. L. Technology of enamel and metal enameling. Moscow : Stroyizdat. 1965. 316 p.
37. Yatsenko E. A., Ryabova A. V., Kurdashov V. M., Tkachenko V. D. Modification of protective amorphized glass-enamel coating for steel pipelines to increase adhesion to steel. Chernye Metally. 2025. No. 12. pp. 84–88.