Процена животног циклуса нерђајућег челика у односу на угљенични челик: 50-годишње поређење укупних трошкова

Нерђајући челикскоро увек кошта више од угљеничног челика у тренутку куповине - често два до четири пута више по килограму. Судећи само по том броју, угљенични челик изгледа као економичан избор. Али набавна цена није трошак животног циклуса, и током периода од 50- година сервисирања, премази, инспекције, застоји и замене у средњем веку које обично захтевају угљенични челик могу у потпуности да затворе јаз или га преокрену. Овај водич пролази кроз структурирано поређење трошкова животног циклуса нерђајућег челика у односу на угљенични челик, показујући где сваки материјал побеђује, у којој мери и под којим условима се укрштање заправо дешава.

Шта је анализа трошкова животног циклуса и зашто је важна за избор материјала?

Анализа трошкова животног циклуса (ЛЦЦА) збраја сваки трошак материјала током свог пуног радног века - почетне куповине, инсталације, одржавања, прегледа, застоја и евентуалне замене или вредности спасавања -, а не само унапред набавну цену, а важна је јер одлуке о материјалу донете само на основу прве цене рутински потцењују стварну цену јефтиније опције за 50 година.

Наруџбеница обухвата тачно један тренутак у животу структуре или система: дан када је купљен. Све што се дешава након тога - поновно премазивање кородирајућег рукохвата, гашење процесне линије ради замене кородираног калема цеви, провера резервоара за губитак секције - је прави трошак који прво-поређење трошкова једноставно изоставља. Анализа трошкова животног циклуса коригује ово сумирањем свих трошкова током дефинисаног периода анализе, обично дисконтованих на садашњу вредност, тако да се трошкови настали много година у будућности на одговарајући начин пондеришу у односу на трошкове који су настали данас.

За избор материјала са животним веком који се мери деценијама - конструкциони челик, процесни цевоводи, резервоари за складиштење, спољашње грађевинске компоненте - хоризонт од 50- година је стандардни, одбрањив период анализе, пошто обухвата више циклуса одржавања и најмање један вероватан сценарио замене средњег-животног века за опцију мање издржљивости.

Која је разлика у трошковима унапред између нерђајућег челика и угљеничног челика?

Нерђајући челик обично кошта отприлике два до четири пута више од угљеничног челика по килограму при почетној куповини, са тачним вишеструким бројем у зависности од квалитета, тржишних додатака на легуру и облика производа, а овај претходни јаз је највећи и највидљивији број у било ком поређењу -, што је управо разлог зашто доминира одлукама о куповини које се заустављају на прву цену.

Премијум у цени потиче првенствено од садржаја легуре: хром, никл и молибден су скупљи за копање, рафинацију и обраду од гвожђа и угљеника који чине обични угљенични челик, а њихове тржишне цене такође могу бити променљивије, додајући компоненту доплате која флуктуира са глобалним тржиштима роба. Стандардни аустенитни слојеви (304/304Л, 316/316Л) обично имају умеренију премију од дуплекс или високог{5}}никла, тако да је сам избор разреда значајна полуга за управљање почетним трошковима у оквиру спецификације од нерђајућег челика. Ова премија је стварна и никада је не треба одбацити - питање на које анализа животног циклуса одговара није да ли премија постоји, већ да ли је у потпуности или делимично надокнађена нижим трошковима у свакој категорији, од инсталације до одлагања.

Како се упоређују трошкови одржавања и премаза током 50-годишњег радног века?

Угљенични челик у већини спољашњих или корозивних окружења захтева понављајућу површинску заштиту - фарбање, галванизацију-поправку-или обнављање премаза - обично сваких 8 до 15 година, док правилно специфицирани нерђајући челик уопште не захтева одржавање површине изазвано корозијом-, што чини трошкове одржавања једним од највећих размака између два{6 размака{6 размака} материјала.

Систем премаза од угљеничног челика не отказује одједном; постепено се разграђује услед излагања УВ зрачењу, абразије и хемијског напада, што захтева инспекцију, поправку на месту и евентуално потпуну превлаку како би се челик који лежи испод заштитио. Током периода од 50- година, то обично значи три до пет пуних или делимичних циклуса поновног премаза, од којих сваки укључује припрему површине (често највећи покретач трошкова, посебно за смањење олова-боје или отежан приступ), материјале и рад – трошкови који се понављају без обзира на то колико је оригинални премаз добро примењен.

Отпорност нерђајућег челика на корозију потиче од само{0}}слоја пасивног оксида који се самоизлечи, а не од нанетог премаза, тако да у већини сервисних окружења уопште не носи ову категорију трошкова која се понавља; његово одржавање се уместо тога треба померити ка механичкој инспекцији{1}}интегритета завара, што је обично мање скупо и ређе од програма пуне обнове премаза.

Како корозија{0}}застоји и трошкови замене утичу на?

Застоји и замена у средини-су често највеће, најмање предвидљиве категорије трошкова у поређењу, јер непланирани прекид рада изазван корозионим кваром може коштати много више због губитка производње или прекида услуге него сам материјал -, а овај ризик је асиметричан и пада непропорционално на угљенични челик у агресивном окружењу.

Кородирана компонента од угљеничног челика обично не најављује свој отказ унапред; Губитак секције се акумулира све док цурење, структурални недостатак или инспекцијски налаз не приморају непланирану поправку или замену. У процесним индустријама, цена самог квара - изгубљена производња, цене рада у хитним случајевима, убрзани извор материјала - често премашују директне трошкове материјала и инсталације поправке за велику маржу.

Ово је категорија у којој поређење животног циклуса најоштрије одступа од једноставног поређења цена материјала: виша набавна цена нерђајућег челика ефективно купује нижу вероватноћу овог скупог, ометајућег догађаја, а у апликацијама у којима је непланирани застој изузетно скуп - постројења континуираног процеса, критична инфраструктура - која само смањењем ризика може оправдати премију од нерђајућег челика чак и пре него што се друге категорије трошкова сматрају.

Колики је укупни трошак власништва: нерђајући челик наспрам угљеничног челика преко 50 година?

Када се свака категорија трошкова - почетни трошак, премаз, инспекција, вероватно-пондерисана замена и--вредност отпада - сабере у периоду од 50- година, нерђајући челик често постиже нижу или упоредиву укупну цену поседовања, у односу на умерени угљенични челик{7} умерено окружење са премазом{7} иако је његов почетни трошак и даље знатно виши.

Доња табела рашчлањује сваку категорију трошкова упоредо:

Табела 1. Поређење категорија трошкова животног циклуса, нерђајући челик наспрам обложеног угљеничног челика, током 50-годишњег периода анализе.

Илустративни збир трошкова за 50- година, индексиран са почетном ценом материјала од угљеничног челика као основном линијом од 100 јединица, показује како се ове категорије комбинују:

Табела 2. Илустративно поређење индексираних трошкова за 50- година. Бројке су усмерене апроксимације за умерено-до-тешко корозивно окружење, намењене да илуструју облик поређења, а не да служе као-специфична процена пројекта; стварне бројке значајно варирају у зависности од окружења, избора разреда, тржишта рада и обима пројекта и требало би да се развијају са ЛЦЦА специфичним за пројекат.

Како окружење и озбиљност апликације мењају тачку укрштања?

Окружење је највећа једина варијабла у томе да ли се предност у трошковима животног циклуса нерђајућег челика материјализује: у благим, сувим, добро-контролисаним окружењима укрштање се можда никада неће десити у року од 50 година, док у морским, хемијским-процесима, високој-влажности или одлеђивању{4}}окружењима са солима – година пре прелаза 5 може да се деси много пре 5. године.

Трошкови одржавања и замене угљеничног челика су скоро у потпуности вођени стопом корозије, која веома варира у зависности од окружења - сува, клима{1}}унутрашња примена може имати довољно ниске стопе корозије да један систем премаза траје деценијама са минималним дорадом-док обални, хемијски или} одељак за одмрзавање може да примети губитак{4} наношења премаза{4} неколико година без агресивног програма одржавања.

Због тога поређење трошкова животног циклуса никада није јединствен универзални одговор; то је прорачун -специфичан за окружење и{1}} за апликацију. Практични опсеги за процену озбиљности обухватају категорију атмосферске изложености (рурална, урбана, индустријска, морска), излагање хемикалијама (пХ, садржај хлорида, температура) и циклус рада (континуирано влажење наспрам повременог излагања) -, што све мења и учесталост одржавања угљеничног челика и вероватноћу да непланирана замена буде нерђајући челик.

Како крај{0}}животне вредности{1}}утиче на укупне трошкове?

Већа вредност отпада од нерђајућег челика на крају животног века обезбеђује већи компензацију трошкова од вредности отпада од угљеничног челика, скромно додатно сужавајући нето јаз у трошковима животног циклуса, јер нерђајући отпад задржава вредност од свог садржаја хрома и никла на начин на који то не чини обичан отпад од угљеничног челика.

Оба материјала се могу рециклирати и оба имају позитивну вредност отпада, али отпад од нерђајућег челика има значајно вишу цену по килограму јер претопитељи вреднују садржај легуре који се може повратити, док вредност отпада од угљеничног челика одражава првенствено његов садржај гвожђа. Током 50-годишњег хоризонта, овај кредит на крају-животног века је релативно мали део слике укупних трошкова у поређењу са одржавањем и застојима, али је стварни, усмерено доследан фактор који фаворизује нерђајући челик и требало би да буде укључен у модел трошкова целог животног циклуса уместо да се изостави ради једноставности.

Када угљенични челик остаје економичнији избор?

Угљенични челик остаје економичнији избор животног циклуса за кратке дизајнерске векове, благе или добро{0}}контролисане средине, апликације у којима је планирана замена већ планирана из других разлога осим корозије и случајеве у којима је робустан, добро{1}}одржаван програм премаза или галванизације реално одржив током целог сервисног периода.

Случај животног циклуса за нерђајући челик је најјачи тамо где су ризик од корозије, трошкови застоја или тешкоћа приступа одржавању високи - није универзална препорука да се нерђајући челик наведе свуда. Примене са заиста кратким пројектним веком (привремене конструкције, опрема са планираном заменом-покренутом технологијом много пре него што корозија постане ограничавајућа), бенигна окружења у затвореном простору или{3}}контролисана климом, и ситуације у којима су приступ одржавању и буџет за програм премаза поуздано доступни током пуног века трајања су сви случајеви у којима угљенични челик може да задржи{4} укупну цену чак и при нижој првој цени. 50-годишњи хоризонт. Сврха оквира животног циклуса није да прогласи један материјал универзално супериорним, већ да учини поређење довољно експлицитним да се одлука заснива на укупним трошковима и ризику, а не само на куповној цени.

Брзи преглед питања за избор материјала

• Која је реална озбиљност корозије радног окружења и колико је та класификација поуздана?
• Колико непланирани прекид рада или квар заправо кошта само директну поправку ове апликације - или такође ризик од губитка производње и безбедности?
• Да ли постоји кредибилан, финансиран план за одржавање система премаза током целог периода анализе, укључујући приступ за поновно наношење премаза?
• Колики је стварни потребни пројектни век и да ли он прелази тачку у којој би премазу или компоненти од угљеничног челика вероватно била потребна већа интервенција?

Често постављана питања

Да ли је нерђајући челик увек јефтинији од угљеничног челика преко 50 година?

Не. Предност животног циклуса у великој мери зависи од окружења и примене; у благим, добро{1}}контролисаним окружењима са одрживим програмом одржавања премаза, угљенични челик може остати опција са нижим укупним-опцијом чак и током периода од 50 година.

Како се анализа трошкова животног циклуса разликује од једноставног израчунавања поврата?

Обрачун отплате обично пореди две опције и проналази тачку где кумулативни трошкови прелазе, док пуна ЛЦЦА такође узима у обзир временску вредност новца (дисконтујући будуће трошкове на садашњу вредност) и вероватно{0}}пондерисани ризик од догађаја као што је непланирани неуспех, дајући потпунију и одбрањиву основу за поређење.

Да ли галванизација затвара јаз у трошковима између угљеничног челика и нерђајућег челика?

Галванизација значајно продужава интервал{0}}без одржавања угљеничног челика у поређењу са само бојом и сужава јаз у многим окружењима, али није еквивалентно нерђајућем челику у агресивним хемикалијама или окружењима са високим-хлоридима, где се сам премаз цинка може потрошити релативно брзо, тако да би поређење пре требало да се изводи у одређеном окружењу{2.

Коју дисконтну стопу треба користити у ЛЦЦА од нерђајућег челика у односу на угљенични челик?

Не постоји универзална фигура; дисконтна стопа треба да одражава стварни трошак капитала власника или стопу наведену релевантним упутствима за јавну набавку или инжењерску економију, а коначно рангирање материјала треба проверити да ли је осетљивост на разуман опсег дисконтних стопа уместо да се ослања на једну претпостављену вредност.

Да ли се 50-годишње поређење мења за легуре никла у односу на стандардне врсте нерђајућег челика?

Да, - легуре никла имају већу почетну премију у односу на стандардне аустенитне нерђајуће класе, тако да њихов животни циклус зависи од још озбиљнијег радног окружења (високе-температуре, високо корозивне или-хлоридне услове) да би оправдале ту додатну премију избегавањем кварова и застоја.