Ocena življenjskega cikla nerjavečega jekla v primerjavi z ogljikovim jeklom: 50-letna primerjava skupnih stroškov

Nerjaveče jekloskoraj vedno stane več kot ogljikovo jeklo v trenutku nakupa - pogosto dvakrat do štirikrat več na kilogram. Samo po tej številki je ogljikovo jeklo videti kot ekonomična izbira. Vendar nakupna cena ni strošek življenjskega cikla in v 50-letnem obdobju storitev lahko premazi, pregledi, izpadi in zamenjave v srednji življenjski dobi, ki jih običajno zahteva ogljikovo jeklo, vrzel v celoti zapolnijo ali odpravijo. Ta vodnik se sprehaja skozi strukturirano primerjavo stroškov življenjskega cikla nerjavečega jekla v primerjavi z ogljikovim jeklom, pri čemer prikazuje, kje posamezen material zmaga, za koliko in pod kakšnimi pogoji dejansko pride do prehoda.

Kaj je analiza stroškov življenjskega cikla in zakaj je pomembna za izbiro materiala?

Analiza stroškov življenjskega cikla (LCCA) sešteje vse stroške, ki jih ima material v svoji celotni življenjski dobi - začetni nakup, namestitev, vzdrževanje, pregled, izpadi in morebitna zamenjava ali vrednost reševanja - namesto samo vnaprejšnje nabavne cene, in je pomembna, ker odločitve o materialu, sprejete samo na podlagi prvih stroškov, rutinsko podcenjujejo dejanske 50-letne stroške cenejše možnosti.

Naročilo zajame točno en trenutek v življenju strukture ali sistema: dan nakupa. Vse, kar se zgodi pozneje - ponovna prevleka korodirajočega držala, zaustavitev proizvodne linije za zamenjavo zarjavele cevi, pregled rezervoarja zaradi izgube sekcije - je resničen strošek, ki ga prva-primerjava stroškov preprosto izpusti. Analiza stroškov življenjskega cikla to popravi tako, da sešteje vse stroške v določenem obdobju analize, ki so običajno diskontirani na sedanjo vrednost, tako da se stroški, nastali mnogo let v prihodnosti, ustrezno ponderirajo s stroški, ki nastanejo danes.

Za izbire materialov z življenjsko dobo, merjeno v desetletjih - strukturno jeklo, procesne cevi, rezervoarji za shranjevanje, zunanje gradbene komponente - je 50-letno obdobje standardno, upravičljivo obdobje analize, saj obsega več vzdrževalnih ciklov in vsaj en verjeten scenarij zamenjave-srednje življenjske dobe za možnost nižje vzdržljivosti.

Kakšna je razlika v začetnih stroških med nerjavnim jeklom in ogljikovim jeklom?

Nerjaveče jeklo običajno stane približno dva- do štirikrat več kot ogljikovo jeklo na kilogram ob prvem nakupu, pri čemer je natančen večkratnik odvisen od kakovosti, tržnih doplačil za zlitine in oblike izdelka, in ta vnaprejšnja vrzel je največja in najbolj vidna številka v kateri koli primerjavi -, kar je ravno razlog, zakaj prevladuje pri odločitvah o nakupu, ki se ustavijo pri prvi ceni.

Pribitek na ceno izhaja predvsem iz vsebnosti zlitin: krom, nikelj in molibden so dražji za rudarjenje, rafiniranje in predelavo kot železo in ogljik, ki sestavljata navadno ogljikovo jeklo, njihove tržne cene pa so lahko tudi bolj spremenljive, kar doda komponento doplačila, ki niha glede na svetovne trge surovin. Standardni avstenitni razredi (304/304L, 316/316L) imajo običajno zmernejšo premijo kot dupleksni ali visoko-nikljevi razredi, zato je sama izbira razreda pomemben vzvod za obvladovanje vnaprejšnjih stroškov v okviru nerjavne specifikacije. Ta premija je resnična in je nikoli ne bi smeli zavreči - vprašanje, na katerega odgovori analiza življenjskega cikla, ni, ali premija obstaja, ampak ali je v celoti ali delno izravnana z nižjimi stroški v vsaki kategoriji, od namestitve do odlaganja.

Kakšni so stroški vzdrževanja in premazov v primerjavi s 50-letno življenjsko dobo?

Ogljikovo jeklo v večini zunanjih ali korozivnih okolij zahteva ponavljajočo se površinsko zaščito - barvanje, pocinkanje-ali obnovo prevleke - običajno vsakih 8 do 15 let, medtem ko pravilno določeno nerjavno jeklo na splošno sploh ne potrebuje površinskega vzdrževanja-povzročenega korozijo, zaradi česar so stroški vzdrževanja ena največjih kumulativnih vrzeli med obema materialoma v več-desetletju obzorje.

Sistem prevleke iz ogljikovega jekla ne odpove naenkrat; postopoma se razgradi zaradi izpostavljenosti UV-žarkom, odrgnine in kemičnih napadov, kar zahteva pregled, popravilo na kraju samem in morebitni popolni ponovni premaz, da ohrani osnovno jeklo zaščiteno. V 50-letnem obdobju to običajno pomeni tri do pet polnih ali delnih ciklov ponovnega premazovanja, od katerih vsak vključuje pripravo površine (pogosto največje posamezno gonilo stroškov, zlasti za zmanjšanje svinčenih-barv ali težaven dostop), materiale in stroške dela – stroške, ki se ponavljajo ne glede na to, kako dobro je bil prvotni premaz nanesen.

Odpornost nerjavnega jekla proti koroziji izhaja iz samo{0}}plasti pasivnega oksida in ne nanesenega premaza, zato v večini servisnih okolij sploh ne spada v to kategorijo ponavljajočih se stroškov; njegovo vzdrževanje se mora namesto tega preusmeriti k mehanskemu pregledu-neoporečnosti zvarov, ki je običajno cenejši in redkejši od celotnega programa obnove premaza.

Kako vpliva-na korozijo nedelovanje in stroški zamenjave?

Zamenjava med-življenjsko dobo sta pogosto največji, najmanj predvidljivi kategoriji stroškov v primerjavi, saj lahko nenačrtovani izpad, ki ga povzroči okvara zaradi korozije, stane veliko več zaradi izgube proizvodnje ali motnje v storitvi kot sam material - in to tveganje je asimetrično in nesorazmerno pada na ogljikovo jeklo v agresivnih okoljih.

Korodirana komponenta iz ogljikovega jekla običajno ne napove svoje okvare vnaprej; izguba na odseku se kopiči, dokler puščanje, strukturna pomanjkljivost ali ugotovitev inšpekcijskega pregleda ne povzroči nenačrtovanega popravila ali zamenjave. V predelovalnih industrijah stroški samega izpada - izgubljene proizvodnje, nujnih stopenj dela, hitrega pridobivanja materiala - pogosto močno presegajo neposredne stroške materiala in namestitve popravka.

To je kategorija, v kateri se primerjava življenjskega cikla najbolj razlikuje od preproste primerjave cen materiala: višja nakupna cena nerjavečega jekla dejansko kupi manjšo verjetnost tega dragega, motečega dogodka, in v aplikacijah, kjer so nenačrtovani izpadi izjemno dragi - neprekinjeni procesni obrati, kritična infrastruktura -, lahko samo zmanjšanje tveganja upraviči premijo za nerjavno jeklo, še preden se upoštevajo druge kategorije stroškov.

Kakšni so skupni stroški lastništva: nerjavno jeklo v primerjavi z ogljikovim jeklom v 50 letih?

Ko se vsaka stroškovna kategorija - začetni strošek, prevleka, pregled, verjetno-utežena zamenjava in-vrednost odpadkov ob koncu-življenjske dobe - sešteje v 50-letnem obdobju, nerjavno jeklo pogosto doseže nižje ali primerljive skupne stroške lastništva glede na prevlečeno ogljikovo jeklo v zmerno-do močno korozivnih okoljih, čeprav njegova začetna cena ostaja vseskozi bistveno višja.

Spodnja tabela razčlenjuje vsako kategorijo stroškov vzporedno:

Tabela 1. Primerjava kategorije stroškov življenjskega cikla, nerjavno jeklo v primerjavi s prevlečenim ogljikovim jeklom, v 50-letnem obdobju analize.

Ilustrativni 50{1}}letni skupni stroški, indeksirani na začetne stroške materiala iz ogljikovega jekla kot izhodišče 100 enot, prikazuje, kako se te kategorije združujejo:

Tabela 2. Ilustrativna 50-letna primerjava indeksiranih stroškov. Številke so smerni približki za zmerno-do-močno korozivno okolje, namenjene ponazoritvi oblike primerjave in ne služijo kot ocena-posebnega projekta; dejanske številke se močno razlikujejo glede na okolje, izbiro razreda, trg dela in obseg projekta, zato jih je treba razviti z LCCA, specifičnim za projekt.

Kako okolje in resnost aplikacije spremenita točko prehoda?

Okolje je največja spremenljivka, ki vpliva na to, ali se uresniči stroškovna prednost življenjskega cikla nerjavečega jekla: v blagih, suhih, dobro-nadzorovanih okoljih do prehoda morda ne bo nikoli prišlo v 50 letih, medtem ko se lahko v okoljih z morskimi-procesi, visoko-vlažnostjo ali-odmrzovalno{4}}soljo prehod zgodi precej pred mejo 50 let.

Stroški vzdrževanja in zamenjave ogljikovega jekla so skoraj v celoti odvisni od stopnje korozije, ki se zelo razlikuje glede na okolje - pri uporabi v suhi, podnebno-nadzorovani notranjosti so lahko stopnje korozije dovolj nizke, da en sam premazni sistem zdrži desetletja z minimalnim posegom-, medtem ko lahko pri uporabi, izpostavljeni obalni, kemikaliji ali razledenitve-soli-, pride do okvare premaza in izgube odsekov v času nekaj let brez agresivnega programa vzdrževanja.

Zato primerjava stroškov življenjskega cikla nikoli ni enoten univerzalen odgovor; je-odvisen od okolja in aplikacije-izračun. Praktični razponi za ocenjevanje resnosti vključujejo kategorijo atmosferske izpostavljenosti (podeželsko, mestno, industrijsko, morsko), kemično izpostavljenost (pH, vsebnost kloridov, temperatura) in delovni cikel (neprekinjeno vlaženje proti občasni izpostavljenosti) -, kar vse spremeni tako pogostost vzdrževanja ogljikovega jekla kot tudi verjetnost, da nenačrtovana zamenjava nerjavnega jekla postane nepotrebna.

Kako vrednost ob koncu--življenjske dobe vpliva na skupne stroške?

Višja vrednost odpadkov iz nerjavečega jekla ob koncu življenjske dobe zagotavlja večjo izravnavo stroškov kot vrednost odpadkov iz ogljikovega jekla, s čimer se skromno zmanjša vrzel v neto stroških življenjskega cikla, ker odpadki iz nerjavečega jekla ohranijo vrednost zaradi vsebnosti kroma in niklja na način, kot ga navadni odpadki iz ogljikovega jekla ne.

Oba materiala je mogoče reciklirati in oba imata pozitivno vrednost odpadka, vendar ima odpadno nerjavno jeklo bistveno višjo ceno na kilogram, ker pretalilniki cenijo vsebnost zlitin, ki jih je mogoče obnoviti, medtem ko vrednost odpadnega ogljikovega jekla odraža predvsem vsebnost železa. V 50-letnem obzorju je ta-boniteta ob izteku življenjske dobe sorazmerno majhen del slike skupnih stroškov v primerjavi z vzdrževanjem in izpadi, vendar je resničen, smerno dosleden dejavnik, ki daje prednost nerjavnemu jeklu in bi ga bilo treba vključiti v model stroškov celotnega življenjskega cikla, namesto da bi ga zaradi poenostavitve izpustili.

Kdaj ogljikovo jeklo ostaja bolj ekonomična izbira?

Ogljikovo jeklo ostaja bolj ekonomična izbira življenjskega cikla za kratke življenjske dobe, blaga ali dobro-nadzorovana okolja, aplikacije, kjer je načrtovana zamenjava že načrtovana zaradi razlogov, ki niso korozija, in primere, kjer je robusten, dobro{1}}vzdrževan premaz ali program galvanizacije realno vzdržljiv za celotno obdobje servisiranja.

Primer življenjskega cikla nerjavečega jekla je najmočnejši tam, kjer so tveganje korozije, stroški izpadov ali težave pri dostopu za vzdrževanje visoki - ni univerzalno priporočilo, da povsod navedete nerjavno jeklo. Aplikacije z resnično kratko življenjsko dobo (začasne konstrukcije, oprema z načrtovano tehnološko-pogonsko zamenjavo precej preden korozija postane omejujoča), benigna notranja ali podnebno-nadzorovana okolja in situacije, kjer sta dostop do vzdrževanja in proračun za premazni program zanesljivo na voljo v celotni življenjski dobi, so vsi primeri, kjer lahko nižji prvi stroški ogljikovega jekla ostanejo kot boljša skupna-stroškovna odločitev celo v celotni 50-letno obzorje. Namen okvira življenjskega cikla ni razglasiti enega materiala za univerzalno boljšega, ampak narediti primerjavo dovolj eksplicitno, da odločitev temelji na skupnih stroških in tveganju in ne zgolj na nabavni ceni.

Hitra presejalna vprašanja za izbiro materiala

• Kakšna je realna resnost korozije servisnega okolja in kako zanesljiva je ta klasifikacija?
• Koliko dejansko stane nenačrtovan izpad ali okvara v tej aplikaciji - samo neposredno popravilo ali tudi izgubljena proizvodnja in varnostno tveganje?
• Ali obstaja verodostojen, financiran načrt za vzdrževanje sistema premazov za celotno obdobje analize, vključno z dostopom za ponovno nanašanje premaza?
• Kakšna je dejanska zahtevana načrtovana življenjska doba in ali presega točko, ko bi prevleka ali komponenta iz ogljikovega jekla verjetno potrebovala večji poseg?

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali je nerjavno jeklo v 50 letih vedno cenejše od ogljikovega jekla?

Ne. Prednost življenjskega cikla je močno odvisna od okolja in uporabe; v blagih, dobro{1}}nadzorovanih okoljih s trajnostnim programom vzdrževanja prevleke lahko ogljikovo jeklo ostane možnost z nižjimi skupnimi{2}}stroški tudi v 50-letnem obdobju.

Kako se analiza stroškov življenjskega cikla razlikuje od preprostega izračuna vračila?

Izračun vračila običajno primerja dve možnosti in najde točko, kjer se kumulativni stroški križajo, medtem ko popolni LCCA upošteva tudi časovno vrednost denarja (diskontira prihodnje stroške na sedanjo vrednost) in verjetno-tehtano tveganje dogodkov, kot je nenačrtovana napaka, kar daje popolnejšo in zanesljivejšo osnovo za primerjavo.

Ali cinkanje zapolni stroškovno vrzel med ogljikovim in nerjavnim jeklom?

Galvansko pocinkanje znatno podaljša obdobje brez vzdrževanja-ogljikovega jekla v primerjavi s samim barvanjem in zmanjša vrzel v številnih okoljih, vendar ni enakovredno nerjavnemu jeklu v agresivnih kemikalijah ali okoljih z visoko-kloridom, kjer se cinkova prevleka lahko relativno hitro porabi, zato je treba primerjavo še vedno izvajati posebej v-okolju in ne domnevati.

Kakšno diskontno stopnjo je treba uporabiti pri LCCA iz nerjavečega jekla v primerjavi z ogljikovim jeklom?

Univerzalne figure ni; diskontna stopnja mora odražati lastnikove dejanske stroške kapitala ali stopnjo, določeno z ustreznimi smernicami za javno naročanje ali ekonomiko inženiringa, končno razvrstitev materiala pa je treba preveriti glede občutljivosti na razumen razpon diskontnih stopenj, namesto da bi se zanašala na eno samo predpostavljeno vrednost.

Ali se 50-letna primerjava spremeni za nikljeve zlitine v primerjavi s standardnimi vrstami nerjavnega jekla?

Da - nikljeve zlitine imajo višjo začetno premijo kot standardne avstenitne nerjavne vrste, zato je njihov življenjski cikel odvisen od še strožjega delovnega okolja (visoka-temperatura, zelo korozivni pogoji ali visoki-kloridi), da upravičijo to dodatno premijo z izognjenimi okvarami in izpadi.