CC BY
47
УДК 621.311.22(075.8)
ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АНТИКОРРОЗИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
В.Г.КИСЕЛЁВ, С.А.МЕДЯНЫЙ Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Рассмотрены основные способы оценки экономической эффективности антикоррозионных мероприятий и погрешности при их определении. Предложена единая расчетная формула для оценки эффективности антикоррозионных мероприятий и приведены примеры её использования для отдельных методов защиты от коррозии.
Ключевые слова: антикоррозионные мероприятия, экономическая эффективность, защита от коррозии.
Постановка проблемы
Коррозией металлов и сплавов называют их самопроизвольное разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с компонентами окружающей среды. В отдельных случаях на процесс коррозии оказывают влияние и другие факторы, например: наличие механических нагрузок, старение покрытий, рост микроорганизмов.
Многие продукты человеческой деятельности, в том числе основные производственные фонды, транспорт, здания и сооружения, в значительной степени состоят из металлов и их сплавов. Наличие большого металлического фонда, его постоянный рост, а также недостаточное внимание к антикоррозионным мероприятиям обусловливает наличие значительных потерь от коррозии. По данным И. В. Семеновой [1], ежегодные потери от коррозии в Соединённых Штатах Америки составляют 300 миллиардов долларов, что соответствует 6% национального дохода всей страны. Суммарно, по данным того же источника, в большинстве стран мира потери от коррозии составляют 4 - 6% национального дохода. В нашей стране проблема ещё более усугубляется по причине резкого старения оборудования и низкой степени обеспеченности основными средствами защиты от коррозии.
Поскольку экономика является общественной наукой, а учение о коррозии -прикладной, то экономическая оценка мер защиты от коррозии служит мостом между этими науками, позволяя получить стоимостную оценку проектов защиты, а значит и общих инженерных решений, что, в свою очередь, способствует увеличению предпринимательской прибыли и снижению хозяйственных затрат. Очевидно, что оценка стоимости проекта должна базироваться на знании объектов, функционирующих в агрессивных условиях, агрессивных свойств окружающей среды и методов защиты от коррозии при наличии соответствующего критерия эффективности.
Экономическую эффективность антикоррозионных мероприятий на строительных объектах можно оценить на основании «Методических рекомендаций по определению экономической эффективности защиты от коррозии в строительстве» [2]. В энергетике для решения схожих проблем на ТЭС можно использовать, например, «Методику экспресс-оценки экономической эффективности энергосберегающих мероприятий на ТЭС» [3]. В то же время организации и предприятия, имеющие в своем составе разнородное оборудование, соприкасающееся с агрессивными средами, испытывают сложность при оценке экономической эффективности антикоррозионных мероприятий как при замене оборудования, так и
при защите его от коррозии. Проблеме экспресс-оценки эффективности антикоррозионных мероприятий для объектов подобного типа и посвящена данная статья.
Оценка экономической эффективности антикоррозионных мероприятий
Мероприятия по совершенствованию защиты от коррозии вполне можно отнести к частному случаю создания образцов новой техники, работающей в агрессивных условиях. Тогда к ним можно применять соответствующую методику для оценки экономической эффективности, например, «Методику (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» [4]. В ней предлагается все объекты новой техники разбить на четыре группы и для каждой из них использовать свою расчетную формулу для определения экономической эффективности. Все они применяют нормативный коэффициент эффективности капиталовложений равный 0,15, который может быть изменён в специальных случаях. Часть используемых формул получаются довольно сложными, что, несомненно, затрудняет процесс анализа экономической эффективности новой техники, а следовательно, и антикоррозионных мероприятий.
«Методические рекомендации по определению экономической эффективности защиты от коррозии в строительстве» [1] используют лишь одну формулу для оценки эффективности защиты от коррозии для всех строительных объектов:
Пг =[31 - З2 ]А 2
(1)
где Пг - годовой экономический эффект, определяемый годовым объёмом внедрения
З
конструкций по предлагаемому (новому) варианту защиты; 1 - затраты, определяемые по формуле (2) для строительной конструкции с исходным вариантом
антикоррозионной защиты; 32 - то же, для конструкции с предлагаемым
А
(улучшенным) вариантом антикоррозионной защиты; 2 - годовой объем внедрения предлагаемого варианта антикоррозионной защиты.
Затраты 3, приведённые по фактору времени, для каждого из сравниваемых вариантов защиты определяют по формуле
С= С! — С^е, (2)
З
где н - затраты, осуществляемые до начала эксплуатации зданий и сооружений;
З
эк - то же, в процессе эксплуатации зданий и других строительных сооружений в течение срока их службы (функционирования).
Для учёта различий, вытекающих из разновремённости рассматриваемых в формуле (2) затрат, и приведения их к одному моменту времени (базе приведения)
используют коэффициент приведения а*, определяемый по формуле
а* = (1 + Е)*, (3)
где Е - норматив приведения (дисконтирования) разновремённых затрат, принимаемый по установленным нормам (ставкам) дисконта (Е обычно считают равным 0,1); * - время (в годах) между моментом осуществления затрат и базой приведения.
За базу приведения принимается начало первого года эксплуатации зданий и других строительных конструкций и сооружений. Затраты Зн приводят к базе приведения путём умножения на коэффициент а*, а эксплуатационные издержки
З
эк делятся на соответствующий им коэффициент а *. Все затраты и издержки (в денежных единицах) рассчитываются на единую натуральную единицу измерения, характеризующую сравниваемые строительные конструкции (шт., т, м2, м, и т. д.).
В "Методических рекомендациях..." даются подробные указания по вычислению как затрат, осуществляемых до начала эксплуатации зданий и сооружений, так и затрат, включающих прямые и косвенные потери от коррозии, в процессе эксплуатации.
Очевидно, что всё это, конечно с соответствующим расширением смысла буквенных обозначений в формулах, может быть использовано для оценки любых объектов предприятия или учреждения (за исключением готовой продукции).
В то же время "Методические рекомендации." не позволяют рассчитать величину годового экономического эффекта при выпуске новой продукции. В свою очередь «Методика (основные положения).» [4] имеет соответствующую расчетную формулу для расчёта годового экономического эффекта от производства продукции повышенного качества (с более высокой ценой):
Пг =[П - ЕнК ]А 2, (4)
где П - прибыль или прирост прибыли (П = П 2 П1) от реализации продукции повышенного качества; К - удельные капитальные вложения на производство новой продукции или удельные капитальные вложения, связанные с повышением качества
Е А-»
продукции; н - нормативный коэффициент эффективности (0,15); 2 - годовой
объём новой продукции или продукции повышенного качества в натуральных единицах.
Напрашивается вывод об объединении соответствующих формул. Очевидно, что в этом случае необходимо изменение смысла буквенных обозначений, так нас интересует не новая продукция вообще, а лишь её изменение, связанное с антикоррозионными мероприятиями. Кроме того, с целью унификации формул (1) и (4) необходимо несколько видоизменить и формулу (4), а именно, представить её, например, в следующем виде:
Пг =[(Ц2 - З2)-(Ц 1 - З1 )]А
2,
(5)
где Ц 2 и З 2 - оптовая цена (без налога с оборота) и себестоимость производства
единицы новой продукции; Ц1 и З1 - оптовая цена (без налога с оборота) и
А
себестоимость производства единицы заменяемой продукции; 2 - объём производства новой продукции.
Сравнение формул (1) и (5) показывает, что формула (1) по существу является частным случаем формулы (5). Действительно, если при выпуске новой продукции оптовая цена остаётся неизменной или мы рассматриваем объект как составную часть объектов производственного цикла, влияющую только на себестоимость
продукции, то (Ц 2 З 2 ) = 0 и формула (5) переходит в формулу (1). Таким образом, окончательно имеем
Пг =[(Ц 2- З 2 )(Ц1 - З1)], (6)
где Ц2 - оптовая цена (без налога с оборота) единицы новой продукции; З2 -затраты на производство единицы новой продукции или затраты (в соответствии с формулой (2)) на разработку внедрение и эксплуатацию объекта (нового) с
улучшенными антикоррозионными характеристиками; Ц1 - оптовая цена (без
налога с оборота) единицы заменяемой продукции; З1 - затраты на производство
единицы заменяемой продукции или затраты (в соответствии с формулой (2)) на
А
разработку, внедрение и эксплуатацию заменяемого объекта; 2 - объём производства новой продукции или годовой объем внедрения предлагаемого варианта антикоррозионной защиты (в натуральных единицах).
Погрешности оценки экономической эффективности антикоррозионных
мероприятий
Расчет экономической эффективности антикоррозионных мероприятий с помощью формулы (6) является скорее оценочным, чем абсолютно точным.
К основным источникам ошибок можно отнести следующие обстоятельства:
1. Погрешности при определении коэффициента приведения а *, равного
(1 + Е) , где е - норматив приведения (дисконтирования) разновремённых затрат, определяемый, обычно, путем экспертных оценок с учетом банковских процентов на вклады, инфляции, риска и др. Понятно, что определить изменение этих величин в течение всего периода функционирования объекта, который может составлять десятки лет, достаточно сложно, а это значит, что и выбранная величина коэффициента приведения оказывается отличной от фактической его величины. Всё это приводит к ошибкам в определении эффективности антикоррозионных мероприятий. Повышение точности оценки, связанное с учетом этого фактора, в значительной степени может быть обусловлено предсказуемостью развития экономики в целом.
2. Вторым источником ошибок является оценка срока службы сооружения.
З
Действительно, эксплуатационные затраты эк , в соответствии с "Методическими рекомендациями..." [1], для каждого из рассматриваемых объектов и их защиты от коррозии рассчитывают за проектный срок службы (функционирования) объекта.
Если в проекте нет данных о сроке службы объекта, то эксплуатационные затраты по сравниваемым вариантам строительных конструкций рассчитывают за срок службы Т (в годах), который определяется по формуле
Т = (100%)/Н (7)
где Н - нормативные амортизационные отчисления на полное восстановление (реновацию) объекта (% в год).
Очевидно, что определение срока службы объекта на основании бухгалтерских данных не выдерживает никакой критики, так как эти величины практически никак не связаны между собой.
В то же время, как определять фактический срок службы "Методические рекомендации." не говорят. Они указывают на наличие проектного срока службы, который, со всей очевидностью, должны указать проектировщики. Последние, в свою очередь, могут это сделать либо на основании опыта эксплуатации аналогичных объектов, либо используя некоторые модельные представления или экспертные оценки коррозионного разрушения объекта. Все эти методы, с учётом сегодняшнего уровня развития науки о коррозии, сопряжены со значительными погрешностями. Следовательно, повышение точности оценки требует дальнейшего развития как коррозионной науки в целом, так и модельных представлений, определяющих скорость коррозионного процесса.
3. Третьим источником ошибок при оценке эффективности антикоррозионных мероприятий являются эксплуатационные затраты. В понятие эксплуатационных затрат в соответствии с "Методическими рекомендациями." [1] входят:
1 затраты на приобретение оборудования (фондов) для проведения специальных видов защиты (например электрохимической) в процессе эксплуатации объекта;
2 затраты на капитальный ремонт (ремонты) объекта; затраты на восстановление антикоррозионной защиты;
3 затраты на текущий ремонт (ремонты) антикоррозионной защиты;
4 затраты на техническое содержание объекта и оборудования для специальных методов защиты;
5 потери от коррозии (прямые и косвенные). Очевидно, что более или менее точное определение этих параметров немыслимо без анализа опыта эксплуатации рассматриваемого или схожего с ним объекта.
4. И наконец, четвертым источником ошибок при оценке эффективности антикоррозионных мероприятий является прогнозирование затрат при создании или модернизации объекта с целью увеличения его коррозионной стойкости. По аналогии
с предыдущим пунктом понятно, что корректное определение этого параметра вряд ли возможно без всесторонней оценки опыта проектировщика в рассматриваемой сфере.
Резюмируя сказанное, можно утверждать, что корректная оценка эффективности антикоррозионных мероприятий возможна в период предсказуемого изменения параметров экономического развития на основании всестороннего анализа опыта эксплуатации рассматриваемых или схожих с ними объектов, с привлечением модельных представлений развития коррозионного процесса.
Примеры расчёта
Техническое руководство предприятием при замене или модернизации оборудования, работающего в агрессивной среде, вынуждено использовать какой-либо конкретный метод защиты от коррозии или их совокупность. Это означает, что оценку эффективности антикоррозионных мероприятий необходимо осуществлять, ориентируясь на конкретные методы защиты.
В силу многообразия как объектов, работающих в агрессивных условиях, так и методов защиты от коррозии, более детальное рассмотрение эффективности антикоррозионных мероприятий мы проведем на нескольких конкретных примерах без учёта разновремённости затрат.
При классификации методов защиты от коррозии обычно выделяют: легирование, использование покрытий, изменение состава окружающей среды, электрохимическую защиту, рациональное проектирование (в том числе и выбор коррозионно-стойких металлов и сплавов, их сочетаний, использование неметаллических материалов и т. д.), обработку поверхности и комбинированные методы защиты. Ориентируясь на эту классификацию, мы и построим дальнейшее изложение материала.
Легирование
Использование легирования как метода защиты при проектировании или модернизации какого-либо изделия по существу означает, что имеющиеся на рынке материалы и средства защиты от коррозии не могут удовлетворить соответствующую потребность заказчика в сырье для создания качественного готового изделия. Ситуация это возникает достаточно редко и малоинтересна для подавляющего большинства потребителей металлов и сплавов. Поэтому мы рассмотрим её достаточно схематично.
Пусть предприятие производит турбогенераторы и реализует их по оптовой цене 100 условных единиц (у. е.).
Наименее надёжной деталью являются турбинные лопатки, которые подвержены интенсивной газовой коррозии. Стоимость ремонтных работ, используемых материалов и потери от простоя при замене турбинных лопаток составляют 30 у. е.
Межремонтный период составляет 3 года.
Предприятие затратило на исследовательские работы по созданию нового сплава и изготовлению из него турбинных лопаток 20 у.е.
Стоимость ремонтных работ, используемых материалов и потери от простоя остались неизменными и по-прежнему составляют 30 у.е.
Межремонтный период увеличился до 6 лет.
Срок службы турбогенератора составляет 18 лет.
Все прочие условия и параметры остаются неизменными.
На какую величину предприятие может повысить оптовую цену на турбогенератор, так чтобы стоимость выработки электроэнергии у потребителя осталась неизменной?
Для расчета оптовой цены изделия исходя из затрат на его изготовление на
предприятии-изготовителе, при сохранении той же прибыли (Пг = 0), воспользуемся формулой (6):
0 = [(Ц 2 - 20)- (100 - 0) 1; Ц 2 = 120 у .е.
Без учета фактора времени экономическая эффективность антикоррозионного
мероприятия у потребителя в течение всего срока службы турбогенератора (последний ремонт не учитывается, т. к. он совпадает с окончанием срока службы турбогенератора), составит
Пг = [30 • (183 -1)- 30(18/6 -1)]. 1 = 150 - 60 = 90 у.е.
а общая эффективность, соответственно, (90 - 20) = 70 у. е.
Следовательно, оптовую цену на турбогенератор после проведения антикоррозионных мероприятий, при учёте неизменности стоимости выработки электроэнергии у потребителя, можно повысить до 170 у.е. (100 + 90 - 20).
При этом годовая экономическая эффективность антикоррозионного мероприятия у потребителя составит, соответственно, 90/18 = 5 у. е., а общая (с учётом дополнительных затрат на изготовление) - (90 - 20)/18 = 3,9 у. е.
Покрытия
Покрытия для защиты от коррозии используются очень давно. Принято различать металлические (анодные и катодные) и неметаллические (органические и неорганические) покрытия. Классификация может быть продолжена как по видам материала, так и по другим признакам, например по методам нанесения или срокам службы покрытия. Однако подход к рассмотрению их эффективности практически всегда остаётся одним и тем же, например таким, как это показано в предлагаемом примере.
Потребитель использует для защиты от коррозии краску по 100 у.е на изделие. Срок службы лакокрасочного покрытия составляет три года. После истечения трех лет необходима полная замена покрытия. Стоимость замены составляет 50 у.е на изделие. Срок службы изделия 15 лет.
На рынке появился новый краситель, стоимость которого на изделие равняется 150 у.е. Его полная замена требуется через 5 лет службы. Срок службы изделия остался прежним.
Годовой экономический эффект, в расчете на одно изделие при его А
эксплуатации ( 2 = 1) без учёта фактора времени, в этом случае определяем по формуле (1):
Пг =[ - З 2 ]А 2.
Без учета фактора времени экономическая эффективность антикоррозионного мероприятия, рассчитанная на одно изделие, в течение всего его срока службы (последний ремонт не учитывается, т. к. он совпадает с окончанием срока службы изделия) будет
Пг = {[100 + 50. (15/3 -1)]- [150 + 50 • (15/5 -1)]}. 1 = 300 - 250 = 50у.е.
Следовательно, годовая экономическая эффективность антикоррозионного мероприятия составит соответственно 50/15 = 3,3 у. е.
Изменение состава окружающей среды
Арсенал средств борьбы с коррозией, объединяемых общим термином «изменение состава окружающей среды», достаточно широк: это устранение деполяризатора (кислорода, ионов водорода, хлора и т. д.); вывод ионов активаторов (Ре3+, С^, С1-) из коррозионной среды; удаление растворителя, например воды, при атмосферной коррозии и др. Соответственно сильно отличается и аппаратурное оформление этих методов защиты. Поэтому трудно подобрать некоторый характерный образец расчёта эффективности антикоррозионных мероприятий для этой группы методов. Тем не менее, остановимся, например, на таком прогрессивном методе защиты, как введение в коррозионную среду замедлителей коррозии.
Потребитель использует металлическую емкость стоимостью 100 у. е. для хранения агрессивного раствора. Срок её службы составляет в среднем один год. После применения ингибитора, цена которого равна в пересчете на единицу хранения 10 у. е., срок службы металлической тары увеличился до десяти лет.
Для расчета экономической эффективности антикоррозионных мероприятий
можем воспользоваться формулой (1): Пг =[ - З 2 ]А 2
Без учета фактора времени годовая экономическая эффективность антикоррозионного мероприятия, рассчитанная на одно изделие, с учётом продления его срока службы, составит
Пг = [100 • 1 - (100 + 10)-110 ]• 1 = 100 -11 = 89 у .е.
Электрохимическая защита
Электрохимическую защиту от коррозии принято подразделять на анодную и катодную. Анодная защита наложенным током используется для защиты металлических поверхностей оборудования, работающего в агрессивных условиях. В соответствии с утверждением Бекмана и Швенка [5], основанном на анализе фактических материалов эксплуатации анодной защиты в химической промышленности, её стоимость составляет приблизительно 2% от стоимости защищаемого сооружения и, например, для оборудования, соприкасающегося со щелочным раствором, значительно меньше затрат на эффективное защитное покрытие или восстановительные работы. Стоимость годовой эксплуатации, по аналогии с катодной защитой [5], можно оценить в 1% от стоимости сооружения. Более точный анализ проблемы, в связи с её многофакторностью, в настоящее время затруднителен.
Рациональное проектирование
Рациональное в противокоррозионном отношении проектирование является действенным методом защиты от коррозии. Оно предполагает рациональный выбор: материалов, с учётом механических нагрузок и их совместимости в конструкции; геометрических форм и поверхностей и, с учётом перечисленных мероприятий и системы обслуживания (эксплуатации) объекта, методов защиты от коррозии. Оценка экономической эффективности данного метода защиты от коррозии, в силу многофакторности проблемы, представляет трудно разрешимую задачу и возможна в настоящее время в основном на уровне экспертных оценок.
Обработка поверхности
Обработка поверхности как метод защиты от коррозии может включать термическую обработку поверхности, химическое и электрохимическое полирование и механическую обработку поверхности (наклёп, ролики и т. д.). Эти операции изменяют структуру поверхностного слоя металла и, в какой-то степени, его химический состав. Следовательно, особенно на ранних стадиях коррозионного процесса (прежде всего за счёт снижения эффективности функционирования коррозионных элементов), снижают его скорость. Более точно оценить экономическую эффективность данного метода в настоящее время затруднительно, а прогноз повышения коррозионной стойкости изделия возможен только путём экспертных оценок.
Комбинированная защита
Наиболее распространённой является комбинированная защита от коррозии подземных металлических сооружений, прежде всего трубопроводов, включающая защитное покрытие и катодную защиту наложенным током (катодная защита с источником постоянного тока и анодным заземлением). Кратким рассмотрением этого варианта защиты мы и ограничимся. В соответствии с утверждением Бекмана и Швенка [5], основанном на анализе фактических материалов эксплуатации трубопроводов с защитным покрытием, использование электрохимической защиты позволяет увеличить срок их службы в два раза. При этом стоимость самой электрохимической защиты составляет ориентировочно 0,1% стоимости магистрального трубопровода с защитным покрытием, проложенного вне города. Стоимость годовой эксплуатации можно оценить в 0,5 % от стоимости сооружения [6]. Исходя из этих данных и принимая, что стоимость покрытия и его нанесения для
трубопроводов составляет ориентировочно 20% от его стоимости, можно утверждать, что использование комбинированной защиты экономически целесообразно. Более точный прогноз срока службы изделия возможен на основе экспертных оценок.
Выводы
1. На основании анализа нормативной документации и научно-технической литературы предложена единая формула экспресс-оценки эффективности антикоррозионных мероприятий.
2. Определены основные погрешности, которые могут возникать при оценке эффективности антикоррозионных мероприятий.
3. Приведены примеры применения единой формулы экспресс-оценки эффективности антикоррозионных мероприятий для расчёта отдельных их видов.
Summary
They Are Considered main ways of the estimation to cost-performance anticorrosive action and inaccuracy under their determination. The united accounting formula is Offered for estimation of efficiency anticorrosive action and cite an instance her use for separate methods of protection from corrosion.
Key words: anticorrosive action, protection from corrosion, cost-performance.
Литература
1. Семёнова И. В., Флорианович Г. М., Хорошилов А. В. Коррозия и защита от коррозии. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.
2. МДС 80-1.99. Методические рекомендации по определению экономической эффективности защиты от коррозии в строительстве. - ГОССТРОЙ РОССИИ. Изданы ГУЛ «НИИЖБ» по рекомендации Госстроя России и по согласованию с ГНЦ «Строительство».
3. РД 153-34.1-09.321-2002. Методика экспресс оценки экономической эффективности энергосберегающих мероприятий на ТЭС. М.: СПО ОРГРЭС, 2003.
4. Доркин А. И. Законодательство по изобретательству. Т. 2. М.: 1979. С. 198205.
5. W. v. Baeckmann und W. Schwenk. Handbuch des katodischen Korrosionsschutzes. Verlag Chemie. 1980. S.406,174, 403.
6. U. Bette und W. Vesper. Taschenbuch fur den katodischen Korrosionsschutz. Vulkan-Verlag Essen. 2005. S. 174.
Поступила в редакцию 28 августа 2008 г.
Киселёв Владимир Геннадьевич - д-р техн. наук кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (СПбГПУ). Тел.: (812)247-20-95; 8 (812) 297-49-90.
Медяный Сергей Александрович - аспирант кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. (СПбГПУ). Тел.: 8-921-792-70-96. E-mail: mserg82@mail.ru.
