腐蚀寿命周期费用分析石油-1.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,概 述,在现实世界中，腐蚀问题普遍存在,尤其化工、石油、天然气工业、船舶、港口设施、码头设备、桥梁，海上构筑物如海洋固定钻井平台和辅助平台、海地油气输送管线等更为突出。,腐蚀过程不仅导致材料变质破坏，使设备构件丧失其局部或全部的技术体系功能,设备被迫停止生产，有的造成环境污染社会受损失，一些设施、设备由于没有充分考虑腐蚀问题，后期维护费用非常高，据资料报道世界各国每年的腐蚀损失费用平均占国民经济总值(,GDP)2%4%，1999,年澳大利亚总腐蚀损失占,GDP,的 4.2%费用，美国年腐蚀损失达1500亿元。总之，腐蚀造成的经济损失是惊人的。,随着工程的开发费用下降，维修费用指标减少，在竞争日益加剧的大环境下，各国积极引入,LCC,分析理念，把加强设备或设施的腐蚀防护作为经济战略举措，在项目工程阶段优化材料、优化腐蚀保护方法、加强质量控制和检测、早期阶段进行,LCC,评价等积极以减少后期的维护修复费用，节约资源，降低产品成本。把腐蚀费用放到整个设备/系统的,LCC,中进行考虑。,一,腐蚀寿命周期费用,腐蚀费用（,corrosion）,是指设施/装备在其寿命期内由于材料退化而发生的费用。费用包括腐蚀费用和相关的初始费用、使用费用以及由于腐蚀导致的减产费用。,腐蚀寿命周期费用计算公式：,其中：,CI,为初始费用，包括设计和建造费用；,C,OS,为使用费用，包括预防维修、事后维修、服务、能源消耗等项费用；,C,DP,为减产费用；,C,RD,退役处置费用,、,C,RV,为材料遗留值。,初始费用,C,I,初始费用设计费用建造费,设计费用,指对系统腐蚀进行全面观察和研究的费用，包括材料选择、表面保护、炭化保护和腐蚀监测等项费用和特殊材料的测试费用；,建造费用,是指相关的设备或材料的购置和建造等项费用。,包括：,相关材料安装和焊接等费用；,腐蚀费用（允许腐蚀限度材料的费用）；,购置和安装注入腐蚀抑制物以及氧化和其它化学方式来减少流体腐蚀的系统或装备的费用；,喷漆和涂层金属结构的费用，包括产品购置费用、表面准备、涂层、检测和保障如脚手架等的费用；,购置和安装腐蚀检测系统的费用，包括数据存储、处理和分析装备的费用；,购置和安装碳化保护系统的费用，包括数据存储、处理和分析装备的费用；,防止腐蚀的费用，这里的腐蚀是指发生在设备安装之后在工作或使用之前的腐蚀。不同设施初始费用中的建造费用可能并不完全相同，根据具体情况进行取舍。,使用维持费用,C,OS,包括：,预防维修费用，指维持和检测上述相关系统或装备的人时费用和计划停机费用，以及相关的备件和材料费用；,事后维修费用包括：对使用阶段发生腐蚀问题的失效分析和研究的费用，由于腐蚀导致设施失效而进行维修所需的人时费用，以及相关的备件和材料费用；,服务费用包括服务系统的人时费用和腐蚀检测费用，以及相关的后勤服务费用；,能源消耗费用包括上述相关系统或装备的能源消耗费用。,减产费用,C,DP,是指由于腐蚀导致设备的失效而引起的减产损失，同时对于导致环境污染受到的罚款也包括在内。,退役处置费,C,RD,报废材料拆卸处置费用。,材料遗留价值,C,RV,是指腐蚀报废的材料重新利用的价值。,二腐蚀寿命周期费用分析,腐蚀的,LCC,评估应该成为工程决策的一部分。,将腐蚀设计引入到工程设施的早期设计开发中。,在,LCC,分析时应聚焦于设计、寿命周期、材料选择、腐蚀控制和质量控制等因素。,腐蚀寿命周期费用相关计算,计算技术方案的腐蚀,LCC,时，,考虑的费用：初始投资费用;操作使用费用等。,利用寿命周期费用公式(现值)计算。,计算中注意的一些问题,确定基准年与折现率,首先确定基准年，将所有的费用都折现到基准年的值。,折现率计算公式为：,(2),延迟生产费用,CDP CDP=E P D L C,DP,其中：,E-,为每年平均发生重要失效的次数，,计算公式为,E=,C,8760,每小时重要损失效率一年的小时数；,P-,生产减产的概率,D-,为生产减产的持续时间；,L-,为每一时间单位生产损失的数量，依赖于评价单元的结构和系统中的位置；,C,DP-,为寿命期内每年中每一停机时间的费用。,能源消耗费用的计算公式为：,100%,Q,L .,Q,I,ECC,L=0,m,l1,m,ln,其中：,Q,L,为使用水平,L,上所需功率的装备（如泵）所需的功率；,Q,I,装备在使用水平,L,上的平均时间部分；,L,为在阶段中的使用水平从,0,到,100%,；,m,ln,为使用水平,L,上功率转换装备的效率（如开关等）；,C,为基于燃料消耗等的每功能的费用。,由于各种原因，当寿命周期内的功能需求变化时，计算公式是一样的，但须计算每年使用水平（,Q,I,）,的分布，并且注意折现。,2 风险分析与不确定性,材料选择的正确决策对整体风险分析很重要。当材料选择和初始费用矛盾时应进行经济上的风险分析。海底实施的材料失效对工程会初始重大影响。,潜在的新材料技术发展增加风险性。体现在工程项目工程发展中，技术方案和安装部件质量在整个项目阶段并不是最优的。,材料选择对人身健康、安全和环境污染的影响必须考虑。,3方案选择的标准,其中：,T,为总的标准离差；,e,为费用元素的标准离差。,在进行方案选择时，可根据下式进行选择，如果有,A、B,两个备选方案,A,优于,B,A,劣于,B,。,其中：,LCC,为方案的寿命周期费用；,为不确定性方差,总费用不确定性小,三 腐蚀费用分析举例,应用,LCC,对,海上石油平台,A、,平台,B,之间连接海底石油管线采用何种管材分析研究。,1 假设与约束条件：,平台,A,与平台,B,之间距离20公里;,管线设计寿命为20年；,优化研究建议管线采用直径10 英寸；,管线外部涂层，采用牺牲阳极办法进行腐蚀保护,；,预测腐蚀速率，没有腐蚀抑制物的碳化钢5.0,mm/,年，有腐蚀抑制物的碳化钢0.55,mm/,年,设90的腐蚀抑制物有效。,2 材料选择方案：,有金属涂层的碳化钢,双面不锈钢,13,Cr13,类型钢,三种方案主要费用元素,单位 ：,NOK,(10,6,),材料选择,费用元素,A,碳化钢,B,双面,不锈钢,C 13Cr13,类型钢,初,始,费,用,全不管线研究费用,0.3,0.3,2.0,工程合格费用（,腐蚀抑制物,测试费用）,0.5,0,3.0,材料费用,12.0,100.0,45.0,涂层费用,2.0,2.02.0,炭化保护费用,0.6,0.6,0.6,使,用,费,用,腐蚀抑制物设施的安装费用,0.3,/,年,腐蚀抑制物费用,2.1,/,年,监测费用,1.0,/,年,0.01,/,年,0.2,/,年,管线修理费用,20.0,减产费用,25.0,风险分析,假设：15年内管线发生泄漏需要修理的风险概率30，对碳化钢方案的腐蚀预测表明，腐蚀10,mm,是在设计寿命所允许范围内。,延迟生产费用,三种方案比较：,费用类型,使用费用,管线维修（15 年）,20 000 000,延迟生产费用（15 年）,25 000 000,方案,初始费用,使用费用,延迟生产费用,总费用,A,15 400 000,36 051,4 596 750,56 048 650,B,102 900 000,106035,0,103 006 035,C,52 600 000,2120700,0,54 720 700,例子2,LCC,分析用于维修工作中对采用钛钢管或316,L,不锈钢管的决策,。,2000年，某公司二回收车间酸氨汽管大修，对原来316,L,材质和钛钢做,LCC,分析，,计算银行贷款利率,I=7%,材料寿命取两种材料的最小公倍数（14年）。,有关费用项目和费用数据：,项目,不锈钢,钛钢,投资费用（万元）,114,310,运行维修年支出（万元）,4.5,0.8,回收金额（万元）,11.5,10.8,平均金额/年,27,LCC（,以14年后的终值计算）,1405.2,1288.3,由于两种材料管子的使用寿命不同，为了使方案具有可比性，可以两种管子寿命的最小公倍数(14年)作为计算周期，用终值法或现值法计算，更为方便是计算其寿命周期年均费用，所锝结论都是相同的。设银行利率,i=_7%，,现以寿命周期费用年均值作为评价指标。,计算公式：,不锈钢管：,钛管：,通过上面计算锝出，钛管的寿命周期费用低于不锈钢管。而不锈钢管2年就锝更换一次，钛管7年才更换一次，如果考虑大修更换管子时减产运行造成的损失，及环保要求选用钛管的经济效益就更为显著。该公司决定使用2194,mm,钛管替代原21910,mm316L,不锈钢管我们还可以看出，该项目对银行利率非常敏感。如果利率,i=10%,则,AC,T1,=64.709,万元，,AC,T2,=63.3386,万元，两方案的年均费用比较接近。如果利率再提高,i=12%,则,AC,T1,=66.52925,万元，,AC,T2,=66.6567,万元，出现相反结果。因此，对于一次性投资大，采用高息贷款的项目，应做寿命周期费用对利率变化的敏感性分析。,通过上面计算锝出，钛管的寿命周期费用低于不锈钢管。而不锈钢管,2,年就锝更换一次，钛管,7,年才更换一次，如果考虑大修更换管子时减产运行造成的损失，及环保要求选用钛管的经济效益就更为显著。该公司决定使用,219,4,mm,钛管替代原,219,10,mm316L,不锈钢管。,我们还可以看出，该项目对银行利率非常敏感。如果利率,i=10%,则,AC,T1,=64.709,万元，,AC,T2,=63.3386,万元，两方案的年均费用比较接近。如果利率再提高,i=12%,则,AC,T1,=66.52925,万元，,AC,T2,=66.6567,万元，出现相反结果。因此，对于一次性投资大，采用高息贷款的项目，应做寿命周期费用对利率变化的敏感性分析。,