Ó÷åáíîå ïîñîáèå

Ðåêîìåíäîâàíî â êà÷åñòâå ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ äëÿ ñòóäåíòîâ
òåõíè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé îáðàçîâàòåëüíûõ ó÷ðåæäåíèé
âûñøåãî îáðàçîâàíèÿ

ÊÎÐÐÎÇÈß È ÇÀÙÈÒÀ
ÌÀÒÅÐÈÀËÎÂ

ÌÎÑÊÂÀ
2015

À.Ñ. Íåâåðîâ, Ä.À. Ðîä÷åíêî,
Ì.È. Öûðëèí

ÓÄÊ 620.193/.199(075.8)
ÁÁÊ 30.37ÿ73
Í40

Ð å ö å í ç å í ò û :
äîêòîð õèìè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð, çàâåäóþùèé êàôåäðîé
òåõíîëîãèè íåôòåõèìè÷åñêîãî ñèíòåçà è ïåðåðàáîòêè
ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ Áåëîðóññêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî
òåõíîëîãè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà, ÷ëåí-êîððåñïîíäåíò ÍÀÍ
Áåëàðóñèè, Í.Ð. Ïðîêîï÷óê;
äîêòîð õèìè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð, ãëàâíûé íàó÷íûé
ñîòðóäíèê Áåëîðóññêîãî íàó÷íî-èññëåäîâàâòåëüñêîãî
è ïðîåêòíîãî èíñòèòóòà íåôòè ÐÓÏ
«ÏÎ "Áåëîðóñüíåôòü"» À.Â. Ìàêàðåâè÷

Íåâåðîâ À.Ñ., Ðîä÷åíêî Ä.À., Öûðëèí Ì.È.
Í40
Êîððîçèÿ è çàùèòà ìàòåðèàëîâ / À.Ñ. Íåâåðîâ, Ä.À. Ðîä÷åíêî,
Ì.È. Öûðëèí. — Ì. : ÔÎÐÓÌ : ÈÍÔÐÀ-Ì, 2015. — 224 ñ. —
(Âûñøåå îáðàçîâàíèå).

ISBN 978-5-91134-733-8 (ÔÎÐÓÌ)
ISBN 978-5-16-006640-0 (ÈÍÔÐÀ-Ì, print)
ISBN 978-5-16-102407-2 (ÈÍÔÐÀ-Ì, online)

Ðàññìîòðåíû ìåõàíèçìû ðàçðóøåíèÿ ìàòåðèàëîâ ïîä âîçäåéñòâèåì ôàê-
òîðîâ îêðóæàþùåé ñðåäû è îñíîâíûå ìåòîäû è ñðåäñòâà, èñïîëüçóåìûå äëÿ
çàùèòû îò ðàçðóøåíèÿ. Èçëîæåíû ïðîáëåìû äèñòðóêöèè íå òîëüêî ìåòàë-
ëîâ, íî è íåìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ (áåòîíà, äðåâåñèíû, ïîëèìåðîâ).
Äëÿ ñòóäåíòîâ è áàêàëàâðîâ òåõíè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé âóçîâ. Áóäåò
ïîëåçíî íàó÷íûì ðàáîòíèêàì, ìàãèñòðàì, àñïèðàíòàì, ñïåöèàëèñòàì ïðåä-
ïðèÿòèé è îðãàíèçàöèé, çàíèìàþùèõñÿ ïðîáëåìàìè çàùèòû îò êîððîçèé.

ÓÄÊ 620.193/.199(075.8)
ÁÁÊ 30.37ÿ73

ISBN 978-5-91134-733-8 (ÔÎÐÓÌ)
ISBN 978-5-16-006640-0 (ÈÍÔÐÀ-Ì, print)
ISBN 978-5-16-102407-2 (ÈÍÔÐÀ-Ì, online)

© Íåâåðîâ À.Ñ., Ðîä÷åíêî Ä.À.,
Öûðëèí Ì.È., 2012
© Èçäàòåëüñòâî «Âûøýéøàÿ
øêîëà», 2012
© Èçäàòåëüñòâî «ÔÎÐÓÌ», 2013

ПРЕДИСЛОВИЕ

Коррозия – широко распространенный вид разрушения метал
лов и других материалов, приносящего огромные убытки народно
му хозяйству. Они складываются из многих отдельных затрат,
удельный вес каждой из которых ежегодно возрастает в связи с по
стоянно увеличивающимся вводом металлоизделий в эксплуата
цию. В сумме этих затрат стоимость безвозвратно разрушенного ме
талла составляет лишь незначительную часть. Поэтому для специа
листа технического профиля, призванного работать в сфере матери
ального производства, особое значение приобретает овладение
теорией и практикой антикоррозийной защиты материалов.
Данное учебное пособие написано в соответствии с требовани
ями Государственного образовательного стандарта и программой
курса «Коррозия и защита металлов» для строительных и маши
ностроительных специальностей вузов.
Наиболее остро проблема защиты материалов от коррозии
стоит в таких материалоемких отраслях, как транспорт, маши
ностроение и строительство. В ряде случаев это обусловило ха
рактер изложения материала с опорой на соответствующие при
меры, а также введение разделов, характеризующих специфику
коррозии и антикоррозионной защиты материалов, применяе
мых в данных отраслях.
Построение учебного пособия, по мнению авторов, должно
способствовать его использованию студентами в самостоятель
ной работе. В связи с этим основное внимание уделяется тем по
нятиям и закономерностям, которые составляют «ядро химиче
ских знаний», необходимое для понимания сути процессов, про
текающих при разрушении материалов. Для более полного изу
чения соответствующего материала можно воспользоваться
дополнительной литературой, список которой приводится в кон
це книги.
Встречая в научной и технической литературе слово «корро
зия», мы привычно ассоциируем его с металлом. Причина оче
видна: на протяжении многих столетий именно металл служит
основным машиностроительным материалом. И до сих пор науч
ная дисциплина «Материаловедение» фактически представляет
собой металловедение. В большинстве учебников и учебных посо
бий, касающихся этого предмета, неметаллическим материалам
уделяется незначительное внимание. Однако в настоящее время
одна из основных тенденций развития техники – замена металла
во многих ответственных деталях и узлах машин химически бо
лее стойкими, легкими, технологичными и экономичными плас
тическими массами, керамикой и другими неметаллическими
материалами. Несмотря на очевидные достоинства этих материа

лов, и они со временем выходят из строя, разрушаются под дей
ствием агрессивных факторов окружающей среды. При этом во
многих случаях имеет место полная аналогия процессам, проте
кающим при коррозийонном разрушении металлов. С учетом
этого оправдано изучение общих механизмов явлений, лежащих
в основе процессов естественной и техногенной деструкции раз
личных материалов.
Несомненно, обобщение опыта борьбы за увеличение эксплуата
ционной надежности и долговечности изделий, накопленного в раз
личных разделах материаловедения, может быть полезным при
разработке новых методов защиты металлических и неметалличе
ских материалов от агрессивного воздействия окружающей среды.
В настоящее время изучение механизма деструкции материа
лов и факторов, ее вызывающих, проводится в рамках различ
ных учебных дисциплин. Для металлов это «Материаловедение»
и «Коррозия и защита металлов»,  деструкция бетона и керамики
рассматривается в «Технологии вяжущих веществ», разрушение
древесины изучает «Химия древесины» и «Древесиноведение»,
атмосферостойкость и долговечность полимеров – «Физическая
химия полимеров». Собрание под одной обложкой столь «разно
шерстной» компании обусловливает определенные затруднения,
связанные с названием учебного пособия. Поскольку термин
«коррозия» применим не только к металлам (в специальной ли
тературе говорят, в частности, о «коррозии бетона»), авторы счи
тают целесообразным использовать его как обобщающее наиме
нование процессов деструкции, протекающих в различных мате
риалах под воздействием окружающей среды.
Авторы выражают искреннюю благодарность рецензентам –
коллективу кафедры технологии нефтехимического синтеза и пере
работки полимерных материалов Белорусского государственного
технологического университета, особенно ее заведующему члену
корреспонденту НАН Беларуси доктору химических наук, профес
сору Н.Р. Прокопчуку, и главному научному сотруднику Белорус
ского научноисследовательского и проектного института нефти
РУП «ПО “Белоруснефть”» доктору химических наук, профессору
А.В. Макаревич, а также проректору Белорусского государственно
го университета транспорта доктору технических наук, профессору
В.Я. Негрею и сотрудникам кафедры химии Белорусского государ
ственного университета транспорта за поддержку данной работы и
высказанные замечания, советы и ценные указания, которые по
зволили существенно улучшить ее содержание.

Авторы

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОРРОЗИИ 
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1. ÎÁÙÈÅ ÑÂÅÄÅÍÈß Î ÊÎÐÐÎÇÈÈ 
ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈÎÍÍÛÕ ÌÀÒÅÐÈÀËÎÂ

1.1. Ïðîáëåìà êîððîçèè

Коррозия – самопроизвольное разрушение материа
лов вследствие их физикохимического взаимодействия
с окружающей средой (агрессивной атмосферой, мор
ской водой, растворами кислот, щелочей, солей, различ
ными газами и т.п.).
Под действием агрессивной среды большинство метал
лов, обладающих в реальных условиях эксплуатации тер
модинамической нестабильностью, способны самопроиз
вольно разрушаться, переходя в окисленное состояние.
В ряде случаев протекание коррозионного процесса
приводит к более серьезным последствиям, чем потеря
массы металла. К наиболее опасным последствиям, обу
словливаемым коррозией, относится потеря металлом
важных 
технологических 
и 
физикомеханических
свойств: механической прочности, пластичности, твер
дости, отражательной способности и т.п. В связи с этим
при оценке потерь от коррозии необходим комплексный
подход, включающий рассмотрение всех возможных
последствий, вызываемых ею.
Потери от коррозии можно разделить на прямые и
косвенные. 
Прямые потери – это стоимость заменяемых прокор
родировавших изделий (машин, механизмов, трубопро
водов, кровельных материалов и т.д.), затраты на защит
ные мероприятия (гальванические и лакокрасочные
покрытия, использование ингибиторов, строительство
складских помещений для хранения техники и т.п.) и
безвозвратные потери металла (распыление его вслед
ствие коррозии). По подсчетам специалистов, безвозврат

I

ные потери металла составляют около 10–15% мировой
продукции стали.
Косвенные потери гораздо труднее поддаются под
счету, но даже по приближенной оценке они исчисляют
ся миллиардами долларов. Приведем примеры косвен
ных потерь.
1. Простои. Замена прокорродировавшей трубы неф
теперегонной установки стоит несколько сотен долла
ров, но недовыработка продукции за время простоя мо
жет принести убыток до 20 тыс. долларов в час. Замена
поврежденного коррозией котла или конденсатора на
крупной электростанции может вызвать недовыработку
электроэнергии на 50 тыс. долларов в день. Общая стои
мость недовыработки электроэнергии в США изза кор
розионных простоев составляет десятки миллионов дол
ларов в год.
2. Потери готовой продукции. В межремонтный пе
риод происходят утечки нефти, газа и воды вследствие
коррозионных повреждений технических систем; корро
зия автомобильного радиатора ведет к потере антифриза,
а утечка газа из поврежденной трубы может привести к
взрыву.
3. Потеря мощности. Изза отложения продуктов
коррозии ухудшается теплопроводность поверхностей
теплообмена. Уменьшение проходных сечений трубо
проводов изза отложения ржавчины требует повышения
мощности насосов. Подсчитано, что увеличение мощнос
ти насосов водопроводных систем обходится в миллионы
долларов в год. В автомобильных двигателях внутренне
го сгорания, где поршневые кольца и стенки цилиндров
постоянно корродируют под действием газообразных
продуктов сгорания и конденсатов, потери от увеличе
ния потребления бензина и масла сравнимы с потерями
от механического износа, а иногда превышают их. По
тенциальные потери этого типа в системах преобразова
ния энергии оцениваются в несколько миллиардов дол
ларов в год.
4. Загрязнение продукции. Небольшое количество ме
ди, поступившее в систему в результате коррозии медно
го трубопровода или латунного оборудования, может
испортить целую партию мыла. Соли меди ускоряют ста
рение и порчу мыла и тем самым уменьшают срок его
хранения. Примеси металлов могут изменить цвет кра

сителей. Свинцовое оборудование нельзя использовать
для приготовления и хранения пищевых продуктов из
за токсичности солей свинца. Мягкая вода, проходящая
по свинцовым трубопроводам, небезопасна для питья.
К этой же группе потерь относится порча продуктов пи
тания изза ржавления металлических емкостей. Один
из заводов, где консервируют фрукты и овощи, терпел
убытки около миллиона долларов в год до тех пор, пока
не были выявлены и устранены факторы, приводившие
к локальной коррозии. Другое предприятие, использо
вавшее металлические крышки на стеклянных консерв
ных банках, теряло 0,5 млн долларов в год изза точеч
ной коррозии крышек, что приводило к бактериальному
заражению продукции.
5. Допуски на коррозию. Этот фактор является обыч
ным при проектировании реакторов, паровых котлов,
конденсаторов, насосов, подземных трубопроводов, ре
зервуаров для воды и морских конструкций. В случаях,
когда скорость коррозии неизвестна, а методы борьбы с
ней неясны, проектирование таких конструкций значи
тельно усложняется. Надежные данные о скорости кор
розии позволяют более точно оценить срок эксплуатации
оборудования и упрощают его проектирование. Типич
ным примером допусков на коррозию может служить
выбор толщины стенок подземных нефтепроводов. Рас
четная толщина стенки трубопровода диаметром 200 мм
и длиной 362 км составляет 8,18 мм (с учетом коррозии),
а применение соответствующей защиты от коррозии по
зволяет уменьшить ее до 6,35 мм, что приводит к эконо
мии 3700 т стали и увеличению полезного объема тру
бопровода на 5%.
Очевидно, что косвенные потери составляют сущест
венную часть общих коррозионных потерь. Однако под
счет косвенных потерь представляет собой трудную зада
чу даже в пределах одной отрасли промышленности.
В ряде случаев потери вообще не могут быть выраже
ны в денежных единицах. К таким случаям относятся
аварии, связанные со взрывами, разрушением химиче
ского оборудования, или вызванные коррозией катаст
рофы самолетов, поездов, автомобилей и других транс
портных средств, приводящие к потере здоровья или ги
бели людей.

С развитием промышленного потенциала во всех стра
нах темп роста коррозионных потерь стал превышать
темп роста металлического фонда. Это обусловлено дву
мя основными причинами:
1) изменением структуры областей использования ме
талла. Раньше металл потреблялся преимущественно
железнодорожным транспортом, коммунальным хо
зяйством и станкостроением. Сейчас возрос удельный
вес металлов в отраслях, использующих их в агрессив
ных средах (химическая, нефтехимическая, целлюлоз
нобумажная промышленность, энергетика, автомоби
лестроение, авиация, морской флот и т.п.);
2) значительным повышением агрессивности атмо
сферы и естественных вод вследствие их загрязнения
промышленными выбросами.
Таким образом, проблема коррозии – это проблема по
вышения эксплуатационнотехнической надежности и
долговечности металлов и других конструкционных ма
териалов, экономически выгодного использования при
родных ресурсов и материальных средств. Она имеет
глобальный характер.
Решением проблемы коррозии человечество занима
ется с давних пор. Еще в Древнем Египте металлы
покрывали минеральными красками, а в Китае и Япо
нии использовали лаковые покрытия. Первую обосно
ванную (и, с современных позиций, правильную) теорию
коррозии предложил А. деля Рив в 1830 г. (теория мик
роэлементов). Значительный вклад в разработку этой
теории внесли Т.П. Хоар, Г.В. Акимов и др. Кинетику
электрохимических процессов и их механизм изучали
Ю. Тафель, А.Н. Фрумкин, И.А. Изгарышев, М. Фоль
мер, В.А. Кистяковский, Н.Д. Томашов, Я.М. Колотыр
кин и многие другие. В области борьбы с коррозией
осуществляется широкая программа международного
сотрудничества.

1.2. Êîððîçèÿ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ 
íà òðàíñïîðòå

Один из основных потребителей продукции металлур
гических предприятий – железная дорога, поэтому про

блема коррозии металлов и других материалов стоит
здесь чрезвычайно остро.
Основная задача эксплуатации верхнего строения же
лезнодорожного пути, средств автоматизации и сигнали
зации, постов и сооружений – обеспечение удобного и бе
зопасного движения, для чего необходимы постоянный
уход и наблюдение за их состоянием, своевременное
устранение возникающих повреждений и дефектов.
В процессе эксплуатации дорожные сооружения под
вергаются воздействию различных факторов, постепен
но снижающих их прочность и надежность. К ним отно
сятся природные факторы, зависящие от географическо
го местоположения участков железной дороги (перемен
ные во времени температура и влажность воздуха,
частота атмосферных осадков, солнечная радиация
и др.). К природным факторам присоединяются механи
ческие нагрузки, вибрация, которые сооружения вос
принимают от движущихся железнодорожных составов.
Влияние указанных факторов учитывается теорией
надежности при проектировании, строительства и экс
плуатации железнодорожного полотна и других сооруже
ний. По мере развития химической и галургической про
мышленности возникает еще одна группа факторов, обу
словливающих воздействие на транспортные сооружения
агрессивных в коррозионном отношении продуктов.
Транспортировка агрессивных веществ часто сопровож
дается их проливанием или рассыпанием на железнодо
рожное полотно и другие вспомогательные сооружения,
что ведет к значительному снижению эксплуатационной
надежности последних. Экономические затраты на устра
нение воздействия факторов этой группы до последнего
времени почти не учитывались, так как отсутствовали
обоснованные данные о скорости снижения прочностных
свойств сооружений под воздействием агрессивных про
дуктов.
На Белорусской железной дороге примером такого
воздействия на сооружения может служить участок же
лезнодорожного пути Солигорск – Слуцк – Осиповичи,
на котором осуществляется транспортировка больших
объемов продукции Солигорского калийного комбината.
Изза некачественной герметизации грузовых вагонов
на этом участке наблюдается просыпание сильвинита
(продукта галургической промышленности) на полотно

железной дороги, стальные и железобетонные мосты,
что вызывает интенсивную коррозию металлических и
железобетонных конструкций, снижая их эксплуатаци
онную надежность.
Основные конструкционные материалы верхнего
строения пути, мостов и труб – сплавы на основе железа,
железобетон, дерево. Конструкции, выполненные из
различных материалов, в эксплуатационном отношении
неравноценны. Дерево имеет ограниченный срок эксплуа
тации изза низких прочностных свойств и возможности
загнивания. Стальные конструкции более долговечны.
Однако со временем сталь теряет свои прочностные
свойства, главным образом вследствие коррозии, с кото
рой приходится вести постоянную борьбу.
Сравнительно низкая устойчивость сплавов железа к
развитию коррозии объясняется следующими причинами:
 легкостью восстановления кислорода воздуха на
поверхности сплавов железа, что обеспечивает окисле
ние самого металла;
 окислительными свойствами не только кислорода,
но и ржавчины, которая может служить переносчиком
кислорода и тем самым облегчать протекание коррози
онного процесса;
 наличием в сталях, содержащих графит и углерод
ные соединения, участков, на которых идут процессы
восстановления кислорода и ионов железа; 
 низкими защитными свойствами продуктов корро
зии железа;
 легкостью возникновения дифференциальной аэра
ции, что инициирует коррозию в узких зазорах;
 слабой пассивируемостью в атмосферных и водных
средах, т.е. в естественных условиях.
Сопротивляемость сталей коррозии снижается в при
сутствии ионов хлора, брома и йода. Эти ионы разруша
ют оксидные пленки на анодных участках, переводя ок
сиды в хорошо растворимые продукты, и тем самым уве
личивают скорость окисления железа.
Наиболее долговечны каменные, бетонные и железо
бетонные конструкции. Однако и эти материалы подвер
жены коррозии. Коррозия бетона всегда начинается с це
ментного камня, стойкость которого обычно меньше,
чем каменных заполнителей.