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腐蝕防護居然能降低鋼鐵碳排放80%以上！

2022-09-07 15:34:53 作者：中國科學雜志社來源：中國科學雜志社分享至：

自工業革命以來，化石燃料的廣泛使用導致CO2排放量逐年增加，造成氣候變暖，嚴重威脅人類生存。鋼鐵材料是人類工業文明的基礎，但同時也是碳排放的主要來源之一。因此對鋼鐵及相關行業的碳排放量進行控制勢在必行。控制鋼鐵材料碳排放的關鍵，除了生產環節還有沒有別的重要影響因素呢？

西南石油大學碳中和研究院唐鋆磊課題組面向“碳達峰碳中和”這一國家重大戰略需求和人類永續發展重大命題，在國內外首次將腐蝕失效模型、腐蝕防護評估引入鋼鐵材料的全生命周期碳足跡模型，在“單位GDP碳排放（碳排放強度）”之外，率先提出了另一個具有普適意義的強度性質指標“全生命周期年均碳排放（單位時間碳排放）”，該強度指標可以從時間維度上約束鋼鐵材料的全生命周期碳足跡。課題組在國內外首次明確了鋼鐵材料碳排放量與腐蝕防護效果的定量關系，致力于在腐蝕科學的基礎上發展耐蝕減碳技術。

鋼鐵材料服役壽命對其碳排放的影響非常巨大。單位質量鋼鐵材料服役時間越長，在單位時間內工業社會需要消耗的鋼鐵材料總量就越低，鋼鐵材料總的碳足跡就越小。絕大部分鋼鐵材料的使用壽命取決于腐蝕防護的效果，雖然腐蝕防護工程必然會帶來額外的碳排放，但是根據腐蝕環境采用更先進的腐蝕防護方法能夠極大地延長鋼鐵材料的服役壽命，從而降低單位時間內的鋼鐵材料總碳排放量。在具體的算例中，通過實施防腐蝕技術，鋼質管道在某典型化工生產環境中可以減排60%以上，油氣田集輸環境中減排83%以上，油氣長輸管線中減排50%以上，城市燃氣管網中減排28%以上。通過定量對比不同腐蝕控制方法對碳排放的影響，可以幫助我們選擇更低碳和高效的防護技術。

圖1 鋼鐵材料腐蝕防護對于鋼質結構的碳排放總量和年均碳排放量的影響分析與頻繁更換的油氣集輸管線

圖2 典型化工環境（聯堿生產外冷器）中的各種鋼質管道生命周期各階段碳排放量與年均碳排放量計算結果，以及不同防腐方法的減排貢獻對比

該研究對于發展低碳腐蝕控制方法和提高腐蝕防護水平，控制鋼鐵材料全生命周期碳排放總量和年均碳排放量具有重要指導價值，為鋼質結構的腐蝕防護設計和工程實施提供了新的視角，為發展鋼鐵材料減碳技術提供了新的思路，為降低鋼鐵材料碳排放提供了一種重要策略，對我國碳達峰碳中和及全球應對氣候變化具有重要意義。該研究成果于近期在線發表于《中國科學：技術科學》，西南石油大學唐鋆磊教授和碩士研究生顏安為該文第一、二作者，唐鋆磊教授與北京化工大學左禹教授為該文共同通訊作者，研究工作得到了中國工程院侯保榮院士的指導。

在后續的工作中，研究團隊已開發出一款鋼鐵材料全生命周期碳排放計算軟件，可用于評價和選擇更低碳的耐蝕材料或腐蝕防護方法，指導鋼鐵材料、鋼質結構提升防腐蝕設計水平和降低碳排放水平。

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