雙相不銹鋼與低碳鋼的LCA比較

與經(jīng)涂覆處理的低碳鋼相比，雙相不銹鋼在主要的服役環(huán)境下具有明顯優(yōu)勢(shì)。

橫跨芬蘭沿海城市土爾庫(kù)奧拉河的Myl l ysil t a大橋，重建于2011年11月。奧拉河是微咸水河，其除冰鹽廣泛用于冬季的路面，所以大橋的覆層必須高度耐腐蝕。在100年的設(shè)計(jì)壽命中，所用的材料要求維護(hù)的次數(shù)越少越好。在這樣嚴(yán)酷的環(huán)境下，含鉬3.1%的2205級(jí)（EN1.4462）雙相不銹鋼依然表現(xiàn)出了高性能、使用周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。

不銹鋼中的鉬起到了提高耐腐蝕性的作用，尤其在一些含氯化物濃度較高的地區(qū)和使用除冰鹽的地區(qū)，鉬在抗點(diǎn)蝕和裂縫腐蝕方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

效益評(píng)價(jià)

在一個(gè)生命周期評(píng)價(jià)（LCA）范圍內(nèi)測(cè)試了雙相不銹鋼與覆層低碳鋼對(duì)環(huán)境的影響，其中低碳鋼涂覆具有耐蝕性的富鋅環(huán)氧漆。

生命周期評(píng)價(jià)對(duì)兩種材料在五個(gè)不同的環(huán)境影響下的表現(xiàn)進(jìn)行了對(duì)比：加快全球變暖、土地酸化、富營(yíng)養(yǎng)化、光催化臭氧產(chǎn)物以及不可再生資源的消耗。生命周期評(píng)價(jià)也包括了后期維護(hù)及必要的替代品，并對(duì)到達(dá)使用壽命期限的鍍層做了回收之后所帶來(lái)的影響也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

數(shù)據(jù)與假設(shè)

歐洲的一家生產(chǎn)商提供了生命周期評(píng)價(jià)所需的82噸雙相不銹鋼對(duì)環(huán)境的影響數(shù)據(jù)，這家工廠采用電弧爐冶煉，平均會(huì)加入61%不銹廢鋼。世界鋼鐵協(xié)會(huì)基于歐盟的平均生產(chǎn)水平給出了生命周期評(píng)價(jià)所需的同樣質(zhì)量的低碳鋼數(shù)據(jù)，其冶煉采用的是高爐冶煉，平均加入11%的廢鋼。

對(duì)于低碳鋼，先假定噴涂三層富鋅環(huán)氧涂料，這些涂料具有一定的耐腐蝕性，但其使用壽命僅有20年，達(dá)到使用壽命以后，需要將涂層去除后再重新噴涂。但是這種去除及重新噴涂會(huì)使材料的耐蝕性逐漸惡化，因此我們假設(shè)鍍層可以更換兩次。

上述歐洲鋼鐵生產(chǎn)商和國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)分別提供了回收不同覆層材料對(duì)環(huán)境的影響數(shù)據(jù)，由于這些鋼中有95%是在歐洲報(bào)廢后循環(huán)使用的，這種情況反映了對(duì)原始資源的需求減少，并節(jié)省了產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中本來(lái)就需要的能源。

就雙相不銹鋼而言，這種循環(huán)再生利用具有非常重要的意義。生產(chǎn)建造大橋用的不銹鋼對(duì)環(huán)境的影響實(shí)際上是很小的。但是，由于循環(huán)使用情況是基于歐洲平均標(biāo)準(zhǔn)，它接近（并且其中一個(gè)指標(biāo)超過(guò)了）某個(gè)特定生產(chǎn)者對(duì)環(huán)境的實(shí)際影響。覆層低碳鋼也實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，盡管它不如不銹鋼那么意義重大。

結(jié)論

生命周期評(píng)價(jià)對(duì)橋梁覆層的評(píng)估表明，與覆層低碳鋼相比，雙相不銹鋼在所有對(duì)環(huán)境的主要影響類別中都有明顯的優(yōu)勢(shì)：

1）降低全球變暖潛能的35%左右：由于回收利用率相對(duì)較高，并且維護(hù)或更換頻率較小，使得碳排放量顯著減少；

2）降低大約34%的潛在富營(yíng)養(yǎng)化；

3）產(chǎn)生光化學(xué)臭氧的可能性極小（1%），而覆層低碳鋼由于防腐涂料中的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量高，所以光化學(xué)煙霧形成的可能性要大得多；

4）減少大約63%的主要能源需求（不可再生能源）。

就Myl l ysil ta大橋而言，含鉬雙相不銹鋼表現(xiàn)出了顯著的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。在嚴(yán)酷的沿海環(huán)境中，減少了生命周期內(nèi)的維護(hù)，這也就避免了高成本、施工復(fù)雜性，并提高了安全性。