Коррозия и защита изделий и конструкций

 
 
 
 
 
 
 
 
В.М. Кушнаренко, Е.В. Пояркова, Ю.А Чирков, 
Е.В. Кушнаренко 
 
 
 
 
 
 
 
КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА  
ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ 
 
Учебное пособие 
 
 
2-е издание, стереотипное 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 
2023 

УДК 620.197:620193 
ББК  34.661  
 К60 
Рецензент  
д-р техн. н., проф. Б.В. Перунов 
Кушнаренко В.М. 
К60      Коррозия и защита изделий и конструкций: учебное пособие / 
В.М. Кушнаренко, Е.В. Пояркова, Ю.А. Чирков, Е.В. Кушнаренко. – 
2-е изд., стер. – Москва : ФЛИНТА, 2023. – 312 с.: ил. – ISBN 978-59765-5355-2. – Текст : электронный.
В учебном пособии представлены основные виды коррозии материалов 
и причины коррозионных повреждений изделий и конструкций. Изложены 
методы защиты материалов от коррозии с учетом вида коррозии материалов и 
конструктивных особенностей изделий. Приведены современные методы и 
средства коррозионных испытаний материалов и коррозионного мониторинга. 
Пособие 
предназначено 
для 
обучающихся 
по 
образовательным 
программам 
высшего 
образования 
– 
программе 
подготовки 
научнопедагогических кадров высшей квалификации по направлению 18.06.01 
Химическая технология (профиля − Технология электрохимических процессов 
и защита от коррозии) и научной специальности 2.6.9 Технология 
электрохимических процессов и защита от коррозии, а также для научных 
работников и специалистов, занимающихся проектированием и эксплуатацией 
оборудования, 
трубопроводов 
и 
конструкций, 
контактирующих 
с 
коррозионными средами. 
УДК 620.197:620193 
ББК  34.661 
ISBN 978-5-9765-5355-2               
         Кушнаренко В.М., Пояркова Е.В., 
           Чирков Ю.А., Кушнаренко Е.В., 2023 
       Издательство «ФЛИНТА», 2023

Содержание 
Введение ............................................................................................................................... 5 
1 Коррозионные повреждения материалов....................................................................... 6 
1.1 Коррозия и коррозионная стойкость ....................................................................... 6 
1.2  Химическая коррозия ............................................................................................. 10 
1.3 Электрохимическая коррозия ................................................................................ 19 
1.4 Атмосферная коррозия ........................................................................................... 23 
1.5 Морская коррозия .................................................................................................... 25 
1.6 Подземная или почвенная коррозия ...................................................................... 27 
1.7 Эрозия ....................................................................................................................... 29 
1.8 Кавитационная эрозия (гидроэрозия) .................................................................... 33 
1.9 Язвенная коррозия металла трубопровода ........................................................... 45 
1.10 Межкристаллитная коррозия ............................................................................... 49 
1.11 Питтинговая коррозия .......................................................................................... 59 
1.12 Коррозионное растрескивание металлов и сплавов .......................................... 63 
1.13 Коррозионное растрескивание стальных трубопроводов ................................. 67 
1.14 Коррозионная усталость ....................................................................................... 75 
1.15 Биокоррозия ........................................................................................................... 77 
1.16 Подшламовая коррозия ......................................................................................... 86 
1.17 Коррозия в бескислородной среде, содержащей углекислоту ......................... 88 
1.18 Щелочная хрупкость стали .................................................................................. 91 
1.19 Контактная коррозия ............................................................................................. 99 
1.20 Электрокоррозия ................................................................................................. 100 
1.21 Коррозия стальных конструкций при воздействии сероводородсодержащих 
сред ......................................................................................................................... 102 
1.22  Разрушение конструкций в сероводородсодержащих средах ....................... 106 
1.23 Механизм сероводородного растрескивания стальных конструкций ........... 142 
2 Защита материалов от коррозии ................................................................................. 150 
2.1 Подбор коррозионно-стойкого материала .......................................................... 150 
2.2  Ингибиторы коррозии .......................................................................................... 158 

2.3 Защитные покрытия .............................................................................................. 165 
2.4 Изоляционные покрытия трубопроводов ........................................................... 175 
2.5 Электрохимическая защита .................................................................................. 183 
2.6 Основные способы защиты изделий и конструкций в зависимости от вида 
коррозии ................................................................................................................. 184 
3 Методы и средства коррозионных испытаний материалов ...................................... 194 
3.1 Анализ методов испытаний материалов на коррозионное растрескивание ... 194 
3.2 Оборудование для испытаний на коррозионное растрескивание .................... 198 
3.3 Методика испытаний сталей на сероводородное растрескивание ................... 214 
3.4 Методика испытания металла разъемных С-колец на коррозионное 
растрескивание ...................................................................................................... 221 
3.5 Методика испытаний на коррозионное растрескивание при постоянной 
деформации изогнутого образца ......................................................................... 226 
3.6 Методика гидроиспытаний запорной арматуры коррозионной средой .......... 233 
3.7 Методика стендовых гидроиспытаний конструкций, подвергнутых 
воздействию коррозионных сред ......................................................................... 238 
3.8 Методика стендовых испытаний ингибиторов коррозии и защитных   
покрытий ................................................................................................................ 247 
3.8.1 Оборудование для стендовых испытаний ............................................... 249 
3.8.2 Стендовые испытания  ингибиторов коррозии ....................................... 256 
3.8.3 Стендовые испытания защитных покрытий ........................................... 265 
3.9 Приемочные стендовые коррозионные испытания трубной продукции ........ 278 
3.10  Методы и средства коррозионного мониторинга оборудования и 
трубопроводов ....................................................................................................... 285 
3.10.1 Требования, устанавливаемые к  рабочей зоне узлов контроля 
коррозии ................................................................................................... 286 
3.10.2 Оборудование коррозионного мониторинга ГУП «ИПТЭР» .............. 287 
3.10.3 Приборы коррозионного мониторинга ЗАО «КОРМАКО» ................ 296 
3.10.4 Оборудование коррозионного мониторинга ООО НПП "СОНАР" .... 301 
Список использованных источников ............................................................................ 308 

Введение 
Коррозия 
– 
процесс 
разрушения 
металлов 
вследствие 
химического, 
электрохимического или биохимического взаимодействия их с окружающей средой. 
Коррозия протекает самопроизвольно согласно законам кинетики возможных 
термодинамических реакций и приводит к понижению свободной энергии металла, 
в результате чего образуются более устойчивые в термодинамическом отношении 
соединения. Термин «коррозия» произошел от латинского слова «corrosio» – 
разъедание.  
Наибольшее распространение имеет электрохимическая коррозия, которая 
объединяет следующие виды коррозионных процессов: почвенная (коррозия 
подземных металлических конструкций под воздействием почвенного электролита), 
атмосферная (коррозия металлов в атмосфере воздуха или другого газа, 
содержащего пары воды), контактная (коррозия металлов в присутствии воды, 
вызванная непосредственным контактом двух металлов.), биокоррозия (коррозия, 
вызванная жизнедеятельностью микроорганизмов, вырабатывающих вещества, 
ускоряющие коррозионные процессы;), электрокоррозия (коррозия металлических 
сооружений под воздействием блуждающих токов) и коррозия в электролитах 
(коррозия металлов в жидких средах, проводящих электрический ток). 
На скорость коррозии влияют неоднородность состава материала, состав 
рабочей коррозионной среды и условия эксплуатации изделий и конструкций.  
Коррозия материалов – процесс неизбежный, однако исследования механизма 
коррозионных процессов и причин коррозионных повреждений изделий и 
конструкций, а также оценка сопротивления материалов коррозии и эффективности 
методов защиты материалов от коррозии, позволяют обеспечить надежность и 
безопасность 
эксплуатации 
оборудования, 
трубопроводов 
и 
конструкций, 
контактирующих с коррозионными средами. 
 
 

1 Коррозионные повреждения материалов  
1.1 Коррозия и коррозионная стойкость 
Коррозия металлов – это разрушение металлов вследствие химического или 
электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Для процесса 
коррозии следует применять термин "коррозионный процесс", а для результата 
процесса - "коррозионное разрушение". 
Коррозионная 
стойкость 
– 
способность 
металла 
сопротивляться 
коррозионному 
воздействию 
среды. 
Коррозионная 
стойкость 
определяется 
качественно и количественно (скоростью коррозии в данных условиях, группой или 
баллом стойкости по принятой шкале). Коррозионная стойкость, может быть 
оценена:  изменением веса металла в результате коррозии, отнесенным к единице 
поверхности и единице времени; объемом выделившегося водорода (или 
поглощенного кислорода) в процессе коррозии, отнесенным к единице поверхности 
и единице времени;  уменьшением толщины металла вследствие коррозии, 
выраженным в линейных единицах и отнесенным к единице времени;  изменением 
какого-либо 
показателя 
механических 
свойств 
за 
определенное 
время, 
коррозионного процесса, выраженным в процентах, или временем до разрушения 
образца заданных размеров;  изменением отражательной способности поверхности 
металла за определенное время коррозионного процесса, выраженным в процентах;  
плотностью тока, отвечающей скорости данного коррозионного процесса;  временем 
до появления первого коррозионного очага на образце заданных размеров или 
числом коррозионных очагов на образце по истечении заданного времени. 
Наиболее часто скорость коррозии количественно выражается массовым 
показателем К, который определяет количество растворившегося металла с единицы 
поверхности за установленный период времени, например 0,4 г/(м2·ч). ГОСТ 1381968 [7] предусматривается оценка скорости коррозии глубинным показателем 
коррозии П, выражающим глубину коррозионного поражения в единицу времени.  
Зависимость 
между 
величинами 
П 
и 
К 
линейная: 
П=8,76·К/γ,  
(К - массовый показатель, г/(м2·ч); γ - плотность металла, г/см3. 

ГОСТ 13819-68 [7] рекомендована десятибалльная шкала коррозионной 
стойкости металлов и приведена в таблице 1.1. Относительная оценка коррозионной 
устойчивости некоторых металлов в различных средах дана в таблице 1.2. 
Таблица 1.1 – Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов  
 Группа стойкости 
Глубинный показатель коррозии, мм/год 
Балл 
Совершенно стойкие 
Менее 0,001 
1 
Весьма стойкие 
0,001–0,005 
0,005–0,01 
2 
3 
Стойкие 
0,01–0,05 
0,05–0,1 
4 
5 
Пониженно-стойкие 
0,1–0,5 
0,5–1,0 
6 
7 
Малостойкие 
1,0–5,0 
5,0–10,0 
8 
9 
Нестойкие 
Более 10,0 
10 
 
Таблица 1.2 – Оценка коррозионной устойчивости металлов в различных средах  
Металл 
Влажный 
воздух, не 
содержащий 
солей 
Морская вода 
NaOH 
H2SO4 
HCI 
HNO6 
холодная 
горячая 
холодная 
горячая 
холодная 
горячая 
холодная 
горячая 
Углеродистая сталь 
2 
2 
4 
4 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
Нержавеющая сталь 
4 
4 
4 
4 
2 
2 
2 
2 
4 
2 
Алюминий 
3 
2 
1 
1 
2 
1 
1 
1 
3 
3 
Бронза 
3 
3 
3 
2 
2 
1 
2 
1 
1 
1 
Хром 
4 
4 
4 
4 
3 
3 
1 
1 
4 
4 
Никель 
4 
4 
3 
2 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
Цинк 
4 
2 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
Медь 
2 
2 
4 
3 
2 
1 
2 
1 
1 
1 
Латунь 
2 
2 
3 
2 
2 
1 
2 
1 
1 
1 
Свинец 
4 
3 
2 
1 
4 
3 
3 
2 
1 
1 
Олово 
4 
4 
2 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
Серебро 
4 
4 
4 
4 
4 
3 
4 
3 
2 
1 
Золото 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
Платина 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
4 
Условные обозначения: 1 – разрушается, растворяется; 2 – корродирует; 3 – 
медленно корродирует; 4 – стоек. 

Коррозия, как правило, протекает неравномерно и часто носит местный 
(точечный) или межкристаллитный характер. Коррозионное разрушение происходит 
обычно на участках поверхности, имеющих неоднородную структуру или 
характеризующихся наличием разнородных частиц, например частиц феррита и 
цементита в углеродистых сталях. 
На скорость коррозии оказывают большое влияние состав среды, ее 
электропроводность, а также электродные потенциалы металлов или каких-либо 
частиц, находящихся в контакте с металлами. Электродный потенциал возникает на 
металле каждый раз, как только металл попадает в жидкую электропроводную 
среду, т. е. в воду, в которой растворены какие-либо вещества (соли, кислоты, 
щелочи). В результате перехода металла в раствор в виде ионов или же адсорбции 
металлом 
ионов 
из 
раствора 
металл 
приобретает 
электрический 
заряд, 
обусловливающий возникновение на нем электрического потенциала. 
Для оценки свойств металла, определяющих его поведение в процессах 
коррозии, можно пользоваться значением стандартного электродного потенциала, 
который возникает при погружении металла в раствор его соли, содержащей один 
грамм-ион данного металла в литре раствора. Значения стандартных электродных 
потенциалов приведены в таблице 1.3. 
Коррозию относят к поверхностным явлениям и классифицируют по тем 
изменениям, которые происходят с поверхностью металла в результате протекания 
процесса коррозии. При взаимодействии всей поверхности металла с окружающей 
средой наблюдается общая, или сплошная, коррозия, а при взаимодействии части 
поверхности – местная, или локальная. Различают два вида общей коррозии – 
равномерную и неравномерную. Общая, или сплошная, коррозия характерна для 
стали, алюминия, цинковых и алюминиевых защитных покрытий в любых средах, в 
которых коррозионная стойкость данного материала или металла покрытия 
недостаточно 
высока. 
Этот 
вид 
коррозии 
характеризуется 
относительно 
равномерным по всей поверхности постепенным проникновением вглубь металла с 
уменьшением толщины сечения элемента или толщины защитного металлического 
покрытия. 

Таблица 1.3 – Стандартные электродные потенциалы металлов в водных растворах 
при 298 К 
Металл 
Электрод 
Потенциал, 
В 
Металл 
Электрод 
Потенциал, 
В 
Калий 
К/К+ 
-2,92 
Никель 
Ni/ Ni2+ 
-0,25 
Барий 
Ва/Ва2+ 
-2,90 
Олово 
Sn/Sn2+ 
-0,14 
Кальций 
Са/Са2+ 
-2,87 
Олово 
Sn/Sn4+ 
+0,007 
Натрий 
Na/Na+ 
-2,71 
Свинец 
Pb/ Pb2+ 
-0,13 
Магний 
Mg/ Mg2+ 
-2,36 
Водород 
1/2Н2/Н+ 
0,00 
Алюминий 
Al/Al3+ 
-1,66 
Висмут 
Bi/Bi3+ 
+0,21 
Титан  
Ti/Ti2+ 
-1,63 
Сурьма 
Sb/ Sb3+ 
+0,24 
Титан 
Ti/Ti3+ 
-1,21 
Медь 
Cu/Cu2+ 
+0,34 
Марганец  
Mn/Mn2+ 
-1,18 
Медь 
Cu/Cu+ 
+0,52 
Хром 
Сr/Cr2+ 
-0,91 
Ртуть 
2Hg/Hg+ 
+0,79 
Хром 
Сr/Cr3+ 
-0,74 
Ртуть 
Hg/Hg2+ 
+0,85 
Цинк 
Zn/Zn2+ 
-0,76 
Серебро 
Ag/ Ag+ 
+0,80 
Железо  
Fe/Fe2+ 
-0,44 
Палладий 
Pd/Pd2+ 
+0,99 
Железо 
Fe/Fe3+ 
-0,037 
Платина 
Pt/ Pt2+ 
+1,88 
Кадмий 
Cd/Cd2+ 
-0,40 
Золото 
Au/Au3+ 
+1,50 
Индий 
In/In3+ 
-0,34 
Золото 
Au/Au+ 
+1,69 
Кобальт 
Со/Со2+ 
-0,28 
 
 
 
 
При коррозии в нейтральных, слабощелочных и слабокислых средах элементы 
конструкций 
покрываются 
видимым 
слоем 
продуктов 
коррозии, 
после 
механического удаления которого до чистого металла поверхность конструкций 
оказывается шероховатой, но без очевидных язв, точек коррозии и трещин; при 
коррозии в кислых (а для цинка и алюминия и в щелочных) средах видимый слой 
продуктов коррозии может не образоваться. Наиболее подверженными этому виду 
коррозии участками, как правило, являются узкие щели, зазоры, поверхности под 
головками болтов, гайками, другие участки скопления пыли, влаги по той причине, 
что на этих участках фактическая продолжительность коррозии больше, чем на 
открытых поверхностях. При общей неравномерной коррозии вся поверхность 
металла покрыта продуктами коррозии, под которыми имеются более глубокие 
поражения - каверны. К этому же виду коррозии относится и структурноизбирательная коррозия, когда один из компонентов сплава растворяется с большей 
скоростью, 
чем 
другой. 
 
Местная 
(локальная) 
коррозия 
характеризуется 

разрушением отдельных участков поверхности металла, причем она бывает 
нескольких видов:  
- коррозия пятнами, когда диаметр пятна значительно превышает глубину 
проникновения коррозии;  
- язвенная коррозия, при которой диаметр пораженного участка соизмерим с 
глубиной проникновения;  
- точечная (питтинговая) коррозия, когда диаметр пораженного участка 
значительно меньше глубины проникновения;  
- межкристаллитная коррозия, когда разрушение сосредоточено по границам 
зерен.  
Местная коррозия более опасна, чем общая, так как при сравнительно 
небольших потерях металла полностью выходят из строя дорогостоящие 
конструкции. Механические воздействия на металл (внешние и внутренние 
напряжения, вибрация) ускоряют коррозионный процесс; в таких случаях 
наблюдаемое разрушение конструкций называют коррозией под напряжением 
(коррозионное растрескивание) и коррозионной усталостью. Разрушение металлов 
может протекать по границам кристаллитов или транскристаллитно. В зависимости 
от условий контактирования металла с коррозионно-активными растворами 
различают коррозию при полном погружении; при неполном погружении; при 
периодическом погружении; струйную. В зависимости от механизма коррозионного 
процесса коррозия бывает химическая, электрохимическая, биохимическая, 
фреттинг-коррозия [1, 6, 26, 27, 41, 48, 49, 50].  
 
1.2  Химическая коррозия  
Химическая коррозия металлов – это процесс взаимодействия металла с 
коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление 
окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. 
Продукты коррозии образуются непосредственно на корродируемых участках. К 
этому же виду коррозии относится газовая коррозия - окисление металлов при