energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2026-69-3-263-275energy-2568Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGКомплексный анализ битумно-мастичных покрытий стальных подземных распределительных газопроводов. Часть 1 Характеристика применяемых покрытий и общий механизм структурной деградации битумных материаловComprehensive Analysis of Bitumen-Mastic Coatings on Steel Underground Distribution Gas Pipelines. Part 1. Characteristics of the Coatings Used and the General Mechanism of Structural Degradation of Bitumen MaterialsСтруцкийН. В.StrutskyN. V.

г. Минск

Minsk

РоманюкВ. Н.RomaniukV. N.

Адрес для переписки:Романюк Владимир НиканоровичБелорусский национальный технический университет просп. Независимости, 65/2,220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 293-92-16

pte@bntu.by

Address for correspondence:Romaniuk Vladimir N.Belаrusian National Technical University 65/2, Nezavisimosty Ave.,220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 293-92-16

pte@bntu.by

pte@bntu.byНИИ Белгипротопгаз; Белорусский национальный технический университетБеларусьState Enterprise Research Institute Belgiprotopgaz; Belarusian National Technical UniversityBelarusБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202611062026693263275Copyright © Струцкий Н.В., Романюк В.Н., 20262026Струцкий Н.В., Романюк В.Н.Strutsky N.V., Romaniuk V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2568

В соответствии с Концепцией Национальной стратегии устойчивого развития Республики Беларусь на период до 2035 г. основная задача в газовой сфере – поддержание производственных фондов на уровне, обеспечивающем безопасное энергоснабжение. Основу этих производственных фондов составляют газораспределительные сети, непосредственно газопроводы. Известно, что фактором, несущим наибольшую угрозу для технического состояния стальных подземных распределительных газопроводов, является коррозия. Для компенсации глобального коррозионного фактора стальные подземные газопроводы оснащаются специальными антикоррозионными средствами, в число которых входят защ263-275итные изолирующие покрытия. Битумно-мастичные изоляционные покрытия (БМИП) – наиболее распространенные в отечественной газораспределительной системе покрытия, которые раньше других начали использоваться в производственной практике защиты от коррозии. В статье проведен комплексный анализ БМИП в части их конструкции, применяемых материалов, эволюции покрытий от битумно-минеральных к битумнорезиновым и далее к битумно-полимерным. Представлен краткий обзор развития теоретических положений о строении, физико-химических свойствах и компонентном составе битума. Показан общий механизм структурной деградации битумных материалов, характеризующийся постепенным нарастанием внутренних напряжений, повышением вязкости и хрупкости, вплоть до полного и необратимого разрушения. В зависимости от температурных условий и связанной с ними интенсивности окислительных процессов выделены автоокисление (низкотемпературное, малоинтенсивное) и термическое (высокотемпературное, интенсивное) окисление углеводородных соединений битума. Показано место автоокисления и термического окисления на предэксплуатационном (технологическом) и эксплуатационном этапах жизненного цикла битумных материалов, а также влияние температурных воздействий, полученных материалом покрытия на технологическом этапе, выражающееся в увеличении неоднородности исходного состояния покрытия до начала его эксплуатации.

In accordance with the Concept of the National Strategy for Sustainable Development of the Republic of Belarus for the period up to 2035, the main objective in the gas sector is to maintain production assets at a level that ensures safe energy supply. The basis of these production assets are gas distribution networks, directly gas pipelines. It is known that the factor that poses the greatest threat to the technical condition of steel underground gas distribution pipelines is corrosion. To compensate for the global corrosion factor, steel underground gas pipelines are equipped with special anticorrosive agents, including protective insulating coatings. Bitumen-mastic insulating coatings (BMIC) are the most common coatings in the domestic gas distribution system, which were used earlier than others in industrial practice for corrosion protection. The article provides a comprehensive analysis of BMIC in terms of their design, materials used, and the evolution of coatings from bitumen-mineral to bitumen-rubber and further to bitumen-polymer. A brief overview of the development of theoretical provisions on the structure, physico-chemical properties and component composition of bitumen is presented. The general mechanism of structural degradation of bituminous materials is shown, characterized by a gradual increase in internal stresses, increased viscosity, and brittleness, leading to complete and irreversible destruction. Depending on the temperature conditions and the associated intensity of oxidative processes, autooxidation (low-temperature, low-intensity) and thermal (high-temperature, intensive) oxidation of bitumen hydrocarbon compounds are distinguished. The place of autooxidation and thermal oxidation at the pre-operational (technological) and operational stages of the life cycle of bitumen materials is shown, as well as the influence of temperature effects on the coating material at the technological stage, manifested in an increase in the heterogeneity of the initial state of the coating before its operation.

стальной подземный газопроводзащита от коррозиибитумно-мастичные покрытиябитумное вяжущеетипология внутренней структурыокислениестарение материаловsteel underground gas pipelinecorrosion protectionbitumen-mastic coatingsbitumen binderinternal structure typologyoxidationmaterial agingReferencesСтруцкий, Н. B. Организация электрохимической защиты стальных подземных трубопроводов от коррозии в газораспределительной отрасли Республики Беларусь / Н. B. Струцкий, В. Н. Романюк // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 3. С. 257–267. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-3-257-267Strutsky N. V., Romaniuk V. N. (2024) Organization оf Electrochemical Protection оf Steel Underground Pipelines Against Corrosion in the Gas Distribution Industry of the Republic of Belarus. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 67 (3), 257–267 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-3-257-267.Струцкий, Н. В. Некоторые вопросы обеспечения полноты и достоверности эксплуатационных данных, получаемых в ходе приборного обследования стальных подземных газопроводов / Н. В. Струцкий, В. Н. Романюк // Наука и техника. 2024. Т. 23, № 1. С. 58–66. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-1-58-66Strutsky N. V., Romaniuk V. N. (2024) Some Issues of Ensuring Completeness and Reliability of Operational Data Obtained. Nauka i tehnika = Science and Technology, 23 (1), 58–66 (in Russian). https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-1-58-66.Исследование ресурса эксплуатации защитных мастичных покрытий подземных газопроводов по энергии активации термоокислительной деструкции / Н. Р. Прокопчук, В. А. Седнин, А. А. Абразовский [и др.] // Энергетическая стратегия. 2024. № 4 (100). С. 58–62.Prokopchuk N. R., Sednin V. A., Abrazovsky A. A., Strutsky N. V., Gorichenko S. F. (2024) Study of the Service Life of Protective Mastic Coatings of Underground Gas Pipelines Based on the Activation Energy of Thermo-Oxidative Destruction. Energeticheskaya strategiya = Energy Strategy, 100 (4), 58–62 (in Russian).Оценка ресурса эксплуатации мастичных защитных покрытий подземных газопроводов по результатам измерения переходного электрического сопротивления / В. А. Седнин, А. А. Абразовский, Н. В. Струцкий, С. Ф. Гориченко // Энергетическая стратегия. 2024. № 5 (101). С. 48–51.Sednin V. A., Abrazovskiy A. A., Strutskiy N. V., Gorichenko S. F. Assessment of the Service Life of Mastic Protective Coatings of Underground Gas Pipelines Based on Transition Electrical Resistance Measurements. Energeticheskaya strategiya = Energy Strategy, 101 (5). 48–51 (in Russian).Прокопчук, Н. Р. Новый подход к оценке долговечности изоляционных битумных покрытий стальных газопроводов подземного залегания / Н. Р. Прокопчук, Л. А. Ленартович, А. Т. Рудковский // Нефтегазохимия-2025: материалы VIII Междунар. науч.-техн. форума по химическим технологиям и нефтегазопереработке. Минск: БГТУ, 2025. С. 212–214.Prokopchuk N. R., Lenartovich L. A., Rudkovsky A. T. (2025) A New Approach to Assessing the Durability of Bitumen Insulation Coatings of Steel Underground Gas Pipelines. Neftgazokhimiya – 2025: materialy VIII Mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo foruma po khimicheskim tekhnologiyam i neftegazopererabotke [Oil and Gas Chemistry – 2025: Proceedings of the VIII International Scientific and Technical Forum on Chemical Technologies and Oil and Gas Processing]. Minsk, BSTU, 212–214 (in Russian).Струцкий, Н. В. Анализ сохранения целостности битумно-мастичной изоляции распределительных газопроводов в процессе эксплуатации / Н. В. Струцкий, В. Н. Романюк // Инновации в образовательном процессе: сб. трудов ХХI Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 160-летию со дня рождения академика А. Н. Крылова. Чебоксары: Политех, 2023. С. 140–144.Strutsky N. V., Romanyuk V. N. (2023) Analysis of the Integrity Preservation of BitumenMastic Insulation of Distribution Gas Pipelines During Operation. Innovatsii v obrazovatel'nom protsesse: sbornik trudov XXI Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 160-letiyu so dnya rozhdeniya akademika A. N. Krylova [Innovations in the Educational Process: Collection of Works of the XXI International Scientific and Practical Conference Dedicated to the 160th Anniversary of the Birth of Academician A. N. Krylov]. Cheboksary, Politekh Publ., 140–144 (in Russian).Единая система защиты от коррозии и старения. Подземные сооружения. Общие технические требования: ГОСТ 9.015–74. Введ. 01.01.1975. М.: Изд-во стандартов, 1974. 86 с.State Standard 9.015–74. Unified System of Corrosion and Aging Protection. Underground Structures. General Technical Requirements. Moscow, Publishing standards, 1974. 86 (in Russian).Защита подземных металлических сооружений от коррозии: справ. / под ред. Н. И. Рябцева. М.: Изд-во М-ва коммун. хозяйства РСФСР, 1959. 743 с.Ryabtsev N. I. (ed.) (1959) Protection of Underground Metal Structures from Corrosion. Moscow, Ministry of Communal Economy of the RSFSR Publ. 743 (in Russian).Кулаков, Н. Г. Справочник по газоснабжению / Н. Г. Кулаков, И. А. Бережнов. Киев: Будивельник, 1968. 320 с.Kulakov N. G., Berezhnoy I. A. (1968) Gas Supply: Reference Textbook. Kiev, Budivelnyk Publ. 320 (in Russian).Струцкий, Н. В. Эволюция битумно-мастичных защитных покрытий стальных подземных распределительных газопроводов / Н. В. Струцкий // Архитектурно-строительный комплекс: проблемы, перспективы, инновации: электрон. сб. ст. VII Междунар. науч. конф. Новополоцк: Полоц. гос. ун-т им. Евфросинии Полоцкой, 2026. С. 167–171. URL: https://elib.psu.by/handle/123456789/49779?mode=full (дата обращения 12.04.2026).Strutsky N. V. (2026) Evolution of Bitumen-Mastic Protective Coatings of Steel Underground Distribution Gas Pipelines. Arkhitekturno-stroitel'nyy kompleks: problemy, perspektivy, innovatsii: elektron. sb. st. VII mezhdunar. nauch. konf. [Architectural and Construction Complex: Problems, Prospects, Innovations: Electronic Collection of Articles of the VII International Scientific Conference]. Novopolotsk, Polotsk State University named after Euphrosyne of Polotsk Publ., 167–171. Available at: https://elib.psu.by/handle/123456789/49779?mode=full (accessed 12 April 2026) (in Russian).Колесникова, Л. Г. Органические вяжущие вещества и материалы на основе битумов: учеб. пособие для вузов / Л. Г. Колесникова, М. В. Мокрова, Т. А. Иванова. Казань: Бук, 2022. 78 с.Kolesnikova L. G., Mokrova M. V., Ivanova T. A. (2022) Organic Binder Substances and Bitumen-Based Materials. Kazan, Buk Publ. 78 (in Russian).Косарева, М. А. Основные технологии переработки нефтегазового сырья: учеб. пособие / М. А. Косарева, С. Г. Стахеев, Н. А. Третьякова. Екатеринбург: Изд-во Урал. унта, 2022. 110 с.Kosareva M. A., Stakheev S. G., Tretyakova N. A. (2022) Main Technologies for Processing Oil and Gas Raw Materials. Ekaterinburg, Ural University Publ. 110 (in Russian).Битумные вяжущие: учеб. пособие / А. И. Абдуллин, Е. А. Емельянычева, Т. Ф. Ганиева, М. Р. Идрисов. Казань: Изд-во КНИТУ, 2012. 100 с.Abdullin A. I., Emel'yanycheva E. A., Ganieva T. F., Idrisov M. R. (2012) Bitumen Binders. Kazan, KNITU Publ. 100 (in Russian).Тарамов, Ю. Х. Влияние состава битума на эксплуатационные свойства / Ю. Х. Тарамов, П. С. Цамаева, А. А. Эльмурзаев // Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2022. Т. XVIII, № 1 (27). С. 54–62.Tarimov Yu. Kh., Tsamaeva P. S., Elmurzaev A. A. (2022) Influence of Bitumen Composition on Performance Properties. Vestnik GGNTU. Tekhnicheskiye nauki = Herald of GSTOU. Engineering Sciences, XVIII (27), 54–62 (in Russian).Руденская, И. М. Нефтяные битумы / И. М. Руденская. М.: Высш. шк., 1964. 43 с.Rudenskaya I. M. (1964) Petroleum Bitumens. Moscow, Vysshaya shkola Publ. 43 (in Russian).Гун, Р. Б. Нефтяные битумы / Р. Б. Гун. М.: Химия, 1973. 432 с.Gun R. B. (1973) Petroleum Bitumens. Moscow, Khimiya Publ. 432 (in Russian).Галимова, Г. А. Состав, свойства, структура и фракции асфальтенов нефтяных дисперсных систем / Г. А. Галимова // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Том 18, № 20. С. 60–64.Galimova G. A. (2015) Composition, Properties, Structure and Fractions of Petroleum Asphaltenes in Disperse Systems. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta = Herald of Technological University, 18 (20), 60–64 (in Russian).Колбановская, А. С. Дорожные битумы / А. С. Колбановская, В. В. Михайлов. М.: Транспорт, 1973. 261 с.Kolbanovskaya A. S., Mikhailov V. V. (1973) Road Bitumens. Moscow, Transport Publ. 261 (in Russian).Пыриг Я. И. Методы оценки качества дорожных битумов: возникновение, развитие и современные возможности использования: учеб. пособие / Я. И. Пыриг, В. А. Золотарев. Харьков: Форт, 2013. 64 с.Pyrig Ya. I., Zolotarev V. A. (2013) Methods for Evaluating Road Bitumen Quality: Origin, Development and Modern Application Possibilities. Kharkov, Fort Publ. 64 (in Russian).Майданова, Н. В. Структурообразование компонентов нефтяных битумов / Н. В. Майданова // Автомобильные дороги. 2015. № 1. С. 81–86.Maydanova N. V. (2015) Structure Formation of Petroleum Bitumen Components. Avtomobilʹnye dorogi [Automobile Roads], (1), 81–86 (in Russian).Производство нефтяных битумов / А. А. Гуреев, Е. А. Чернышева, А. А. Коновалов, Ю. В. Кожевникова. М.: Нефть и газ, 2007. 102 с.Gureev A. A., Chernysheva Ye. A., Konovalov A. A., Kozhevnikova Yu. V. (2007) Production of Petroleum Bitumens. Moscow, Neft’ i gaz Publ. 102 (in Russian).Ковалев, Я. Н. Дорожно-строительные материалы и изделия: учеб.-метод. пособие / Я. Н. Ковалев, С. Е. Кравченко, В. К. Шумчик. Минск: Новое знание, 2013. 630 с.Kovalev Ya. N., Kravchenko S. Ye., Shumchik V. K. (2013) Road Construction Materials and Products. Minsk, Novoe znanie Publ. 630 (in Russian).Бах, А. Н. О роли перекисей в процессах медленного окисления / А. Н. Бах // Журнал русского физико-химического общества. 1897. Вып. 6, № 29. С. 373–398.Bakh A. N. (1897) On the Role of Peroxides in Slow Oxidation Processes. Zhurnal Russkogo fiziko-khimicheskogo obshchestva = Journal of the Russian Physical-Chemical Society, 6 (29), 373–398 (in Russian).Семенов, Н. Н. О некоторых проблемах химической кинетики / Н. Н. Семенов. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 686 с.Semyonov N. N. (1958) On Some Problems of Chemical Kinetics. Moscow, USSR Academy of Sciences Publ. 686 (in Russian).Изменения битума при автоокислении и термоокислительном воздействии, стабилизация свойств / В. П. Киселев, А. А. Ефремов, Н. Г. Максимов [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений. Строительство. 2021. № 8. С. 13–24.Kiselev V. P., Efremov A. A., Maksimov N. G., Ivanova L. A., Kemenev N. V. (2021) Changes in Bitumen During Autooxidation and Thermo-Oxidative Exposure, Stabilization of Properties. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel’stvo = News of Higher Educational Institutions. Construction, (8), 13–24 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.