美國能源部的國家實驗室（National Energy Technology Laboratory，NETL）結構材料團隊的研究人員通過添加稀土元素(REE)鈰來制造更堅固的鋼合金，生產了一種更堅固的管道材料，用于輸送氫氣和捕獲的二氧化碳(CO?)。
這一成就同時解決了美國能源部的兩個重要優先事項:發展脫碳所需的基礎設施和改善關鍵礦產供應鏈。
研究人員解釋說，添加的鈰與鋼制造過程中引入的氧和硫雜質發生反應，消除了這些雜質的負面影響，從而生產出在使用壽命期間不易開裂的鋼。NETL的測試表明，在X90管道鋼中添加鈰可以將夏比沖擊韌性(衡量鋼吸收能量和抵抗裂紋擴展能力的指標)提高50%。
“這種改進對于新管道來說非常重要，因為在新管道中，運行韌性斷裂是一個主要問題，比如二氧化碳的輸送。這些結果顯示出希望，需要更多的研究來確定鈰對其他重要鋼性能(如可焊性)的影響。NETL研究科學家Richard Oleksak說。
“更好的鋼材并不是唯一的潛在好處，”他補充說，“鈰是國內傳統和非常規原料中最豐富的稀土元素，目前是開采更有價值的稀土的主要未使用的副產品。這意味著我們可以看到鈰的應用，以滿足工業需求。”
他說，全球鋼鐵產量每年為20億噸，將少量的鈰納入該行業將大大增加其需求。通過開發鈰的大批量應用，提高了國內稀土生產的價值主張，從而加強了這些關鍵礦物的供應鏈。
稀土在煉鐵和煉鋼方面有著悠久的歷史。具體來說，自20世紀50年代以來，鈰、鑭和鈰/富鑭合金以某種形式被使用。自從20世紀中期在煉鐵和煉鋼中涉及鈰和鑭元素的主要工作以來，鈰和鑭的成本已經顯著下降。
成本降低的一個主要驅動因素與所謂的稀土平衡問題有關。也就是說，在常規和非常規的國內原料中，鈰和鑭都與其他稀土元素(如釹)共存。由于各種清潔能源技術對釹和其他稀土元素的高需求，以及在全球脫碳時代對這些技術的需求可能會增加，未來幾十年很可能會產生大量未使用的鈰和鑭。
Oleksak說:“這為重新考慮這些稀土元素提供了一個極好的機會，使其成為煉鋼中有前途且價格低廉的合金添加劑?！薄癗ETL在開發鈰增強鋼合金方面的成功是一個例子，說明利用這些機會可以帶來潛在的經濟和環境效益?！?/p>
預計未來幾年將有重大的新管道基礎設施改善，這可以幫助國家實現脫碳目標，包括專門為二氧化碳和氫氣運輸設計的管道。這兩種用途都帶來了獨特的挑戰，并增加了對鋼鐵產品完整性的依賴。
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