西南石油大学化学化工学院近日在Environmental Impact Assessment Review期刊发表题为《Combining the life cycle model and corrosion model to analyze the impact of corrosion on carbon emissions of steel pipelines》文章，第一作者为西南石油大学化学化工学院博士生颜安，通讯作者为唐鋆磊教授，共同作者包括任宏洋教授、李琋副教授、王兵教授等。该研究原创性地将生命周期模型与腐蚀模型相结合，以钢质管道为例系统分析了腐蚀与防护措施对钢铁材料碳排放的动态影响，旨在为钢铁及其相关的大型民用和工业设施实现深度减碳提供理论支撑与方法路径，为全球政府制订相关领域的法律法规、政策和标准提供决策依据，为腐蚀、材料、工程、能源等相关领域研究者提供碳计量方法参考。

本研究成果是化工学科和环境学科教师合作进行交叉领域研究的典型案例。

期刊简介：

Environmental Impact Assessment Review是国际知名的跨学科期刊，收录于SSCI（社会科学引文索引），涉及战略环境评估、社会影响评估、健康影响评估、可持续性评估等领域，2023年影响因子为9.8，在中科院分区中，大类学科为社会学1区（小类学科为环境研究1区），JCR分区为环境研究Q1区。期刊除了关注研究的原创性外，还特别强调研究成果对社会问题的影响及其实用价值。

研究背景：

钢铁产业占中国碳排放的15%、全球的5%，钢铁材料是工业和民用设施的主要耗材之一，是碳减排关键领域。现有技术研究和政策研究均集中于生产环节减排，而材料服役寿命对长期碳排放的影响被忽视。全球15–33%金属年产量因腐蚀损失，其中10%不可回收。腐蚀缩短钢铁寿命，导致提前更换或废弃，间接增加碳排放总量，实质上增加了全球年碳排放量。

本研究是在团队2022年发表于《中国科学：技术科学》上的成果《腐蚀防护对钢铁材料降低碳排放的重要影响：以钢质管道全生命周期碳排放计量研究为例》（第一作者：颜安，通讯作者：唐鋆磊）基础上的重要系统化理论进展。

研究意义：

团队在全球首创提出“全生命周期年均碳排放”这一新的碳计量指标，从时间维度上评估钢铁材料的碳足迹，明确指出腐蚀控制不仅不是成本负担，更是推动碳中和目标实现的战略性投资。通过优化防腐蚀措施，可将钢质管道的年均碳排放降低83%以上。一句话价值：延长1吨钢铁的寿命，胜过减排1吨生产阶段的CO?——因为它避免了未来N次高碳生产的重复发生。

图1 典型环境下钢制管道的全生命周期各阶段碳排放及年均碳排放

研究方法：

本研究建立了考虑腐蚀控制工程的钢铁材料全生命周期碳排放计算模型，涵盖制造、运输、安装、服役、回收五大阶段，最终得出动态环境下钢铁材料全生命周期碳排放的计算公式。此外，研究还打破传统材料腐蚀研究中“恒定服役环境”的假设，针对动态腐蚀环境建立了一套实验与模拟相结合的寿命预测方法，为材料腐蚀的碳计量提供了技术基础。

图2 管道寿命预测流程

图3 钢铁材料的生命周期

研究内容：

在油田开发设施、化工生产设施、大型民用设施等的全生命周期视角下，耐腐蚀性能较差的钢铁材料会面临更换的问题，进而产生大量的碳排放。因此本研究提出“腐蚀年碳排放贡献值”新指标，用于定量评估腐蚀在动态环境中引发的额外碳排放负担。首次揭示了腐蚀进程随时间推移而加剧所引发的碳排放放大效应，指导设计阶段的材料选择。例如油气田开发后期，含水率上升使碳钢管道更换频率显著提高，导致碳排放急剧增加。

图4 油田开发周期下油管的实际碳排放与碳排放贡献值

图5 油田开发周期下套管的实际碳排放与碳排放贡献值

讨论与建议：

在许多工业和民用场景中，腐蚀环境随时间恶化，需在设计阶段通过科学选材和腐蚀防护措施综合应用去匹配设备设施的全生命周期需求。应建立基于碳足迹控制的全生命周期完整性管理框架，涵盖环境表征、寿命评估、材料选型，为不同基础设施制定腐蚀防护标准，平衡寿命与碳排放。该研究将腐蚀管理系统性地纳入钢铁行业及其相关大型工业和民用基础设施设计、建设和维护的碳中和战略，不仅能够提升钢铁材料使用效率，还能显著降低生命周期碳足迹，实现“安全+减碳”的双赢路径。这一“材料寿命管理+碳减排”融合模式，为全球钢铁、建筑、交通等工业和民用领域提供了有效的碳减排解决方案。

图6 基于碳足迹的全周期完整性管理框架

论文通讯作者唐鋆磊教授为国家重大人才工程青年学者，中国腐蚀与防护学会常务理事、中国石油学会新能源专委会副秘书长，率领团队聚焦油气能源与氢能融合发展战略与关键技术、氢能材料与装备技术、能源装备与材料腐蚀与防护、碳中和战略等领域的学科交叉研究，近年来在材料化工、装备制造、人工智能、社会学等多学科领域发表学术论文130余篇，在学术会议大会、分会作邀请报告20余次，承担国家重点研发计划“氢能技术”重点专项项目等国家重大科技攻关任务。

论文第一作者颜安同学本科毕业于北京化工大学化工专业，在西南石油大学化学工程与技术专业硕博连读，主要研究方向为油气开发与氢能开发的“环境-技术-经济”模型与碳计量方法研究。

近年来，学院牵头建设学校碳中和科学与工程交叉学科博士点，作为主要学院之一推动学校在传统能源学科优势的基础上，以天然气清洁开发、油气与新能源融合发展、氢能、光伏、CCUS为新学科增长点，构建了能源特色突出的“技术攻关—平台建设—产业转化—政策赋能”的碳中和研究体系，并为国家和地方政府、能源行业提供智库服务。

论文原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eiar.2025.108027