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腐蝕防護(hù)居然能降低鋼鐵碳排放80%以上！

2022-09-07 15:34:53 作者：中國(guó)科學(xué)雜志社來源：中國(guó)科學(xué)雜志社分享至：

自工業(yè)革命以來，化石燃料的廣泛使用導(dǎo)致CO2排放量逐年增加，造成氣候變暖，嚴(yán)重威脅人類生存。鋼鐵材料是人類工業(yè)文明的基礎(chǔ)，但同時(shí)也是碳排放的主要來源之一。因此對(duì)鋼鐵及相關(guān)行業(yè)的碳排放量進(jìn)行控制勢(shì)在必行。控制鋼鐵材料碳排放的關(guān)鍵，除了生產(chǎn)環(huán)節(jié)還有沒有別的重要影響因素呢？

西南石油大學(xué)碳中和研究院唐鋆磊課題組面向“碳達(dá)峰碳中和”這一國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和人類永續(xù)發(fā)展重大命題，在國(guó)內(nèi)外首次將腐蝕失效模型、腐蝕防護(hù)評(píng)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(qiáng)度）”之外，率先提出了另一個(gè)具有普適意義的強(qiáng)度性質(zhì)指標(biāo)“全生命周期年均碳排放（單位時(shí)間碳排放）”，該強(qiáng)度指標(biāo)可以從時(shí)間維度上約束鋼鐵材料的全生命周期碳足跡。課題組在國(guó)內(nèi)外首次明確了鋼鐵材料碳排放量與腐蝕防護(hù)效果的定量關(guān)系，致力于在腐蝕科學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展耐蝕減碳技術(shù)。

鋼鐵材料服役壽命對(duì)其碳排放的影響非常巨大。單位質(zhì)量鋼鐵材料服役時(shí)間越長(zhǎng)，在單位時(shí)間內(nèi)工業(yè)社會(huì)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(hù)的效果，雖然腐蝕防護(hù)工程必然會(huì)帶來額外的碳排放，但是根據(jù)腐蝕環(huán)境采用更先進(jìn)的腐蝕防護(hù)方法能夠極大地延長(zhǎng)鋼鐵材料的服役壽命，從而降低單位時(shí)間內(nèi)的鋼鐵材料總碳排放量。在具體的算例中，通過實(shí)施防腐蝕技術(shù)，鋼質(zhì)管道在某典型化工生產(chǎn)環(huán)境中可以減排60%以上，油氣田集輸環(huán)境中減排83%以上，油氣長(zhǎng)輸管線中減排50%以上，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中減排28%以上。通過定量對(duì)比不同腐蝕控制方法對(duì)碳排放的影響，可以幫助我們選擇更低碳和高效的防護(hù)技術(shù)。

圖1 鋼鐵材料腐蝕防護(hù)對(duì)于鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)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(huán)境（聯(lián)堿生產(chǎn)外冷器）中的各種鋼質(zhì)管道生命周期各階段碳排放量與年均碳排放量計(jì)算結(jié)果，以及不同防腐方法的減排貢獻(xiàn)對(duì)比

該研究對(duì)于發(fā)展低碳腐蝕控制方法和提高腐蝕防護(hù)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(dǎo)價(jià)值，為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)和工程實(shí)施提供了新的視角，為發(fā)展鋼鐵材料減碳技術(shù)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(duì)我國(guó)碳達(dá)峰碳中和及全球應(yīng)對(duì)氣候變化具有重要意義。該研究成果于近期在線發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》，西南石油大學(xué)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(xué)左禹教授為該文共同通訊作者，研究工作得到了中國(guó)工程院侯保榮院士的指導(dǎo)。

在后續(xù)的工作中，研究團(tuán)隊(duì)已開發(fā)出一款鋼鐵材料全生命周期碳排放計(jì)算軟件，可用于評(píng)價(jià)和選擇更低碳的耐蝕材料或腐蝕防護(hù)方法，指導(dǎo)鋼鐵材料、鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)提升防腐蝕設(shè)計(jì)水平和降低碳排放水平。

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