腐蚀防护居然能降低钢铁碳排放80%以上！

2022-09-07 15:34:53 作者：中国科学杂志社来源：中国科学杂志社分享至：

自工业革命以来，化石燃料的广泛使用导致CO2排放量逐年增加，造成气候变暖，严重威胁人类生存。钢铁材料是人类工业文明的基础，但同时也是碳排放的主要来源之一。因此对钢铁及相关行业的碳排放量进行控制势在必行。控制钢铁材料碳排放的关键，除了生产环节还有没有别的重要影响因素呢？

西南石油大学碳中和研究院唐鋆磊课题组面向“碳达峰碳中和”这一国家重大战略需求和人类永续发展重大命题，在国内外首次将腐蚀失效模型、腐蚀防护评估引入钢铁材料的全生命周期碳足迹模型，在“单位GDP碳排放（碳排放强度）”之外，率先提出了另一个具有普适意义的强度性质指标“全生命周期年均碳排放（单位时间碳排放）”，该强度指标可以从时间维度上约束钢铁材料的全生命周期碳足迹。课题组在国内外首次明确了钢铁材料碳排放量与腐蚀防护效果的定量关系，致力于在腐蚀科学的基础上发展耐蚀减碳技术。

钢铁材料服役寿命对其碳排放的影响非常巨大。单位质量钢铁材料服役时间越长，在单位时间内工业社会需要消耗的钢铁材料总量就越低，钢铁材料总的碳足迹就越小。绝大部分钢铁材料的使用寿命取决于腐蚀防护的效果，虽然腐蚀防护工程必然会带来额外的碳排放，但是根据腐蚀环境采用更先进的腐蚀防护方法能够极大地延长钢铁材料的服役寿命，从而降低单位时间内的钢铁材料总碳排放量。在具体的算例中，通过实施防腐蚀技术，钢质管道在某典型化工生产环境中可以减排60%以上，油气田集输环境中减排83%以上，油气长输管线中减排50%以上，城市燃气管网中减排28%以上。通过定量对比不同腐蚀控制方法对碳排放的影响，可以帮助我们选择更低碳和高效的防护技术。

图1 钢铁材料腐蚀防护对于钢质结构的碳排放总量和年均碳排放量的影响分析与频繁更换的油气集输管线

图2 典型化工环境（联碱生产外冷器）中的各种钢质管道生命周期各阶段碳排放量与年均碳排放量计算结果，以及不同防腐方法的减排贡献对比

该研究对于发展低碳腐蚀控制方法和提高腐蚀防护水平，控制钢铁材料全生命周期碳排放总量和年均碳排放量具有重要指导价值，为钢质结构的腐蚀防护设计和工程实施提供了新的视角，为发展钢铁材料减碳技术提供了新的思路，为降低钢铁材料碳排放提供了一种重要策略，对我国碳达峰碳中和及全球应对气候变化具有重要意义。该研究成果于近期在线发表于《中国科学：技术科学》，西南石油大学唐鋆磊教授和硕士研究生颜安为该文第一、二作者，唐鋆磊教授与北京化工大学左禹教授为该文共同通讯作者，研究工作得到了中国工程院侯保荣院士的指导。

在后续的工作中，研究团队已开发出一款钢铁材料全生命周期碳排放计算软件，可用于评价和选择更低碳的耐蚀材料或腐蚀防护方法，指导钢铁材料、钢质结构提升防腐蚀设计水平和降低碳排放水平。

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