程玉峰院士团队：二氧化碳封存系统材料腐蚀失效最新成果发表在中国工程院院刊Engineering
发布时间：
2025年05月16日
二氧化碳捕集与封存 (CCS) 是目前唯一成熟且能够大规模商业化的技术用于控制温室气体排放，对降低地球的二氧化碳水平可产生立竿见影的影响。将捕集的二氧化碳进行陆地/海洋长期封存在国外已经实践超过四十年，这种方法对地表的生态环境影响小，安全性高。然而，封存的二氧化碳以超临界状态存在，在特殊的地质-生物-化学环境中，钢质管与水泥套管可发生腐蚀、开裂，引发封存系统失效，从而导致二氧化碳泄漏，这些二氧化碳会返回到地面上，显著增加局部地区的温室效应。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料全国重点实验室程玉峰院士长期致力于二氧化碳管道输送与封存系统的腐蚀科学研究和防护技术发展，他指导学生聚焦于二氧化碳地质封存系统中材料腐蚀失效问题，系统分析了目前国际CCS技术的发展现状与趋势，及其对于传统的石油天然气工业实现能源转型与减碳减排的重大意义。在详细了解二氧化碳封存环境呈现的特殊地质-生物-化学特性基础上，深入剖析了钢质管发生的主要腐蚀形式及其机理，涵盖均匀腐蚀、小孔腐蚀、电偶腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀开裂等，同时讨论了水泥套管开裂失效的主要原因。
程院士进一步明确指出了当前二氧化碳封存系统材料腐蚀研究存在的热点以及控制腐蚀失效的实际可行的技术对策，这包括：
（1）建立标准化的精确模拟超临界二氧化碳封存系统腐蚀环境的方法，
（2）定量确定系统中存在的杂质气体对超临界二氧化碳腐蚀的影响，
（3）发展机理型的、综合考虑多因素耦合效应的腐蚀（尤其是局部腐蚀）生长速率预测模型，
（4）开发高性能的超临界二氧化碳腐蚀控制技术，重点发展绿色长效缓蚀剂，提高其现场服役性能。这些研究将为CCS技术可靠运行与二氧化碳高效减排系统材料服役安全提供坚实的理论基础与技术支撑。
来源：海洋能源材料与装备服役安全团队
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该成果近日发表于中国工程院院刊Engineering（IF 10.1，CiteScore 19.2，分区排名2/179）。
文章链接：X. Fan, Q. Hu, Y. Frank Cheng, Corrosion and Material Degradation in Geological CO2Storage: A Critical Review. (2025). Engineering, 48, 41-58.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809925001742
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