هزینه های خوردگی و روش های جلوگیری از آن در كشورهای صنعتی

[P O U R I A]

تحقیقات نشان داده است كه خوردگی بسیار پر هزینه است و روی اقتصاد كشورهای صنعتی تاثیر مهمی دارد. نتایج تحقیقی كه به تازگی منتشر شد، نشان می دهد تنها در آمریكا هزینه خوردگی تقریباً 70 میلیارد دلار است كه 2/4 درصد تولید ناخالص ملی را تشكیل می دهد. هزینه كلی خوردگی در سال 1975 تقریباً 300 میلیارد دلار بوده است. در تمام بخش های صنعتی كه این مقاله به مطالعه آنها پرداخته است، هزینه های مستقیم خوردگی، تعیین شده اند. هزینه های غیر مستقیم بیشتر توسط افرادی غیر از مالك یا متصدی سازه به وجود می آیند. اندازه گیری و قیمت گذاری هزینه های غیر مستقیم معمولاً به سختی انجام می شود و برای ارزیابی هزینه های غیر مستقیم، از چند روش متفاوت استفاده می شود. روكش كردن حفاظتی، تركیبات مقاوم به خوردگی، مواد جلوگیری كننده از خوردگی، پلیمرها، آندها، حفاظت كاتدی، تجهیزات كنترل و نظارت بر خوردگی از روش های كنترل خوردگی هستند. خدمات مبتنی بر قرارداد (خدمات به افراد غیر مالك/ غیر متصدی)، تحقیق و توسعه خوردگی، آموزش و كارآموزی از هزینه های مستقیم خوردگی در ستا هستند كه در ان گزارش به آنها اشاره شده است.


روكش حفاظتی
برای حفاظت پی های فلزی در مقابل خوردگی از هر دو نوع روكش آلی و فلزی استفاده می شود. طول عمر این پی فلزی كه بیشتر از جنس فولاد است در غیاب روكش كاهش پیدا كرده و در نتیجه قسمت فولادی قطعه، خوردگی پیدا می كند. كل هزینه سالانه روكش حفاظتی آلی و فلزی 6/108 میلیارد دلار است. در آمریكا، در سال 1997، 56/5 لیتر مواد روكش آلی به قیمت 56/16 میلیارد دلار در این كشور فروخته شده است. در یك برآورد كلی یك بخش این محصولات،تحت نام روكش های ضد خوردگی طبقه بندی شدند كه ارزش آن ها 7/6 میلیارد دلار برآورد شده است. توجه به این نكته مهم است كه هزینه مواد خام تنها یك قسمت از پروژه كاربرد روكش است كه از 4 تا 20 درصد كل هزینه این پروژه را به خود اختصاص می دهد. هنگامی كه این درصدها را جزء هزینه مواد خام در نظر می گیریم، هزینه كلی سالانه استفاده از روكش بین 5/32 میلیارد تا 5/167 میلیارد دلار تغیر می كند (میانگین 5/100 میلیارد دلار).
در آمریكا، در سال 1997 حدود 6/8 میلیون تن فولاد گالوانیزه شده به روش خیساندن داغ و 8/2 میلیون تن فولاد الكترولیتی در این كشور تولید شده است. كل فروش محصولات روكش شده با فلز و محصولات گالوانیزه شده در آمریكا 4/1 میلیارد دلار برآورد می شود.


تركیبات مقاوم به خوردگی
هنگامی كه شرایط خودگی مانع استفاده از فولاد می شود و روكش محافظ، حفاظت كافی به عمل نمی آورد یا از لحاظ اقتصادی استفاده از این نوع روكش، عملی نیست، از تركیبات مقاوم به خوردگی استفاده می كنند. فولاد ضد زنگ، تركیبات نیكل و تركیبات تیتانیوم نمونه ای از تركیبات مقاوم به خوردگی هستند. در سال 1998 هزینه ملی مصرف فلزات ضد خوردگی و تركیبات آنها 7/7 میلیارد دلار برآورد شده است.


مواد جلوگیری كننده از خوردگی
این ها موادی هستن كه وقتی به مقدار كم به محیطی اضافه شوند، میزان خوردگی فلز در معرض خوردگی را به طور چشمگیری كاهش می دهند. به جای فولاد ضد زنگ و تركیبات آن و به جای روكش یا كامپوزیت های غیرفلزی، از لوله ها و مخازن فولادی استفاده می كنند تا با هزینه كم تری از خوردگی جلوگیری شود. یكی از فوائد خاص روش جلوگیری از خوردگی این است كه بدون ایجاد وقفه در یك فرآیند، می توان از بروز خوردگی جلوگیری كرد. صنایع مهمی كه از مواد چلوگیری كننده از خوردگی استفاده می كنند عبارتند از: اكتشاف و تولید نفت و گاز، پالایش نفت، تولید مواد شیمیایی، تولیدات سنگین، تصفیه آب و صنایع محصولات افزودنی. از سال 1982 تا 1998 كل مصرف مواد جلوگیری كننده از خوردگی در آمریكا دو برابر شده و از 600 میلیون دلار به 1/1 میلیارد دلار رسیده است.



منبع: موسسه كامپوزیت ایران- نشریه كامپوزیت

 

[P O U R I A]

تخمین نسبت پلاستیك به كار رفته در كنترل خوردگی مشكل است، زیرا در موارد زیادی پلاستیك و كامپوزیت به دلایل متعددی مثل كنترل خوردگی، سبكی وزن، مقرون به صرفه بودن، نسبت استحكان به وزن و خواص منحصر به فرد دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. با وجودیكه كنترل خوردگی برای بسیاری از پلیمرها بازار خوبی دارد، پلیمرهیا خاصی وجود دارند كه بیشترین كاربرد آنها در كنترل خوردگی ها می باشد. بازارهای مهم كنترل خوردگی توسط پلیمرها عبارتند از: بازار كامپوزیت ها (در درجه اول رزین های گرمانرم تقویت شده با شیشه)، لوله های پلی وینیل كلراید (PVC)، لوله های پلی اتیلن و پلیمرهای فلوئور. سهم پلیمرها در كنترل خوردگی 8/1 میلیارد دلار تخمین زده می شود.


حفاظت كاتدی و آندی
هزینه حفاظت كاتدی و آندی سازه های فلزی كه در معرض خوردگی قرار می گیرند می تواند به هزینه مواد و هزینه نصب و راه اندازی تقسیم شود. بیشترین سهم بازار حفاظت كاتدی مربوط به آندهای قربانی شونده است كه 60 میلیون دلار را به خود اختصاص داده اند و در میان آن ها منیزیم بیشترین سهم بازار را دارا می باشد. قسمت اعظم بازار آندهای قربانی شونده، بازار آبگرمكن ها و بازار مخازن زیرزمینی است. هزینه نصب قطعات مختلف حفاظت كاتدی برای سازه های زیرزمینی، بسته به محل و جزئیات خاص سازه، به طور قابل توجهی متغیر است. در سال 1998، میانگین هزینه نصب سیستم های حفاظت كاتدی معادل 98/0 میلیارد دلار برآورد شده بود (كه بین 73/0 تا 22/1 میلیارد دلار متغیر بود). كل هزینه جایگزین كردن كردن آندهای قربانی شونده در آبگرمكن ها و جایگزینی های مربوط به خوردگی در آبگرمكن ها، سالانه 24/1 میلیارد دلار تخمین زده شده است. بنابراین كل هزینه حفاظت كاتدی و آندی، سالانه 22/2 میلیارد دلار برآورد شده است.


خدمات كنترل خوردگی
هزینه های این بخش با احتساب شركت ها و افرادی كه خدمات كنترل خوردگی را ارائه می دهند، مهندسین و دانشمندان محقق در این حوزه محاسبه می شود كه حدود 2/1 میلیارد دلار برآورد شده بود.


مجموع
كل هزینه مستقیم خوردگی با احتساب هزینه روش های كنترل خوردگی و خدمات پس از آن سالانه 121 میلیارد دلار برآورد شده است كه در سال 1998، 38/1 درصد تولید ناخالص داخلی بوده و معادل 79/8 تریلیون دلار برآورد شده است. قسمت اعظم این هزینه (3/88 درصد) به گروه روكش های آلی اختصاص دارد كه معادل 2/107 میلیارد دلار است.

زیرساخت
هزینه مستقیم خوردگی در گروه زیر ساخت، سالانه 6/22 میلیارد دلار برآورد شده است.

پل بزرگراه ها
تقریباً 15 درصد این پل ها، ساختاری دارند كه در درجه اول به دلیل خوردگی در فولاد و فولاد تقویت شده، كارآمد نیستند. هزینه مستقیم خوردگی در پل بزرگراه ها 3/8 میلیارد دلار است كه ظرف 10 سال آینده 8/3 میلیارد دلار آن صرف جایگزین كردن پل هایی می شود كه از لحاظ ساختاری كارایی لازم را ندارند، 2 میلیارد دلار آن صرف سازه های فرعی سیمانی (عرشه های فرودی) می شود، 5/0 میلیارد دلار آن مختص رنگ آمیزی پل های فولادی است كه موجب نگهداری آنها می شود. خوردگی، بر استفاده كنندگان از این پل ها، هزینه های غیر مستقیمی وارد می كند كه علت آن كندی تردد و از بین رفتن بهره وری است و این هزینه 10 برابر هزینه مستقیم خوردگی، تعمیر و احیا است.


خطوط انتقال گاز و مایعات:
بیش از 528،000 كیلومتر خطوط انتقال و جمع آوری گاز، 119،000 كیلومتر خطوط لوله جمع آوری و انتقال نفت خام و 132،000 كیلومتر خطوط اظطراری انتقال مایع وجود دارد. در سا 1998 برای تمام خطوط گاز طبیعی، 1/63 میلیارد دلار سرمایه گذاری شد و كل درآمد حاصل از آن 6/13 میلیارد دلار بود. برای خطوط انتقال مایعات، 2/30 میلیارد دلار سرمایه گذاری شد و 9/6 میلیارد دلار عایدی داشت. هزینه جایگزینی لوله ها 643،800 دلار در هر كیلومتر است كه در ایالات متحده، هزینه جایگزینی خطوط لوله انتقال 541 میلیارد دلار است، بنابراین سرمایه گذاری زیاد، كاری مخاطره آمیز است، زیرا خوردگی به عنوان یك عامل اصلیروی كاهش عمر سازه تاثیر می گذارد. میانگین هزینه سالانه مربوط به خوردگی 7 میلیارد دلار است كه 38 درصد آن صرف سرمایه گذاری می شود، 52 درصد آن صرف اجرا و نگهداری و 10 درصد آن صرف شكست طرح می شود.

راه های آبی و بنادر:
در آمریكا تقریباً 5/8 میلیون مخزن زمینی و زیرزمینی برای ذخیره مواد خطرناك وجود دارد. این سازه ها نشان دهنده سرمایه گذاری قابل توجهی در زمینه مخازن هستند و آنطور كه دلخواه صاحبان این مخازن است از آنها نگهداری می شود. كل هزینه مستقیم خوردگی در سال برای ذخیره مواد خطرناك در آمریكا، 7 میلیارد دلار است كه به 5/4 میلیارد دلار برای مخازن ذخیره زمینی و 5/2 میلیارد دلار برای مخازن زیرزمینی تفكیك می شود.

فرودگاه ها:
زیر ساخت عادی فرودگاه، پیچیده است و سازه هایی از آن كه در معرض خوردگی قرار می گیرند عبارتند از: سیستم توزیع گاز طبیعی، ذخیره سوخت جت و سیستم توزیع آن، ذخیره ضد یخ و سیستم توزیع آن، سیستم سوخت رسانس وسائط نقلیه، تغذیه كننده های گاز طبیعی، خطوط حریق خشك، پاركینگ ها و روشنایی باند فرودگاه. عموماً هر یك از این سیستم ها در تملك سازمان ها یا شركت های مختلفی هسنمد یا توسط آنها اداره می شوند، بنابراین تاثیر خوردگی در فرودگاه كاملاً مشخص نیست یا مستند نمی باشد.

تسهیلات زندگی
كل هزینه های مستقیم خوردگی در گروه تسهیلات زندگی 9/47 میلیارد دلار برآورد می شود.

شبكه توزیع گاز
در سیستم توزیع، تقریباً 55 میلیون تاسیسات وجود دارد. درصد زیادی از شبكه اصلی توزیع و تاسیساتی از فولاد، چدن یا مس ساخته می شوند كه در معرض خوردگی قرار دارند. كل هزنه مستقیم خوردگی در سال، تقریباً 5 میلیرد دلار برآورد شده است.

سیستم های آب آشامیدنی و فاضلاب
كل هزینه مستقیم خوردگی در سیستم آب آشامیدنی كشور سالانه 36 میلیارد دلار برآورد شده است. این هزینه شامل جایگزینی زیرساخت های كهنه و هزینه ناخواسته نشست آب، مواد جلوگیری كننده از خوردگی، ملات استر داخلی، روكش خارجی و حفاظت كاتدی می باشد.

خدمات برق رسانی
كارخانه های تولید برق را می توان به هفت نوع كلی تقسیم كرد: كارخانه های سوخت فسیلی، هسته ای، هیدروالكتریك، تولید برق و گرما، كارخانه های وابسته به حرارت مركزی زمین، كارخانه های وابسته به انرژِ خورشیدی و كارخانه های وابسته به انرژی باد. در آمریكا قسمت اعظم انرژی الكتریكی از سوخت فسیلی و سوخت هسته ای تامین می شود. در سال 1998 كل هزینه مستقیم خوردگی در صنعت برق، سالانه 9/6 میلیارد دلار برآورد شده است كه قسمت قابل توجهی از آن معادل 2/4 میلیارد دلار صرف انرژی هسته ای شده و 9/1 میلیارد دار آن به سوخت فسیلی اختصاص یافته و مقدار كمتری از آن معادل 15/0 میلیارد دلار به سوخت هیدرولیك و صورت های دیگر انرژی اختصاص یافته و برای حمل و نقل و شبكه توزیع هم 6/0 میلیارد دلار صرف شده است.

حمل و نقل
بخش حمل و نقل شامل وسائط نقلیه و تجهیزات آنها است، نظیر اتومبیل ها، هواپیماها، واگن های راه آهن و واگن های حمل مواد خطرناك كه همگی از بزرگراه ها، راه های آبی، راه آهن و فرودگاه های آمریكا استفاده می كنند. هزینه سالانه خوردگی در بخش حمل و نقل 7/29 میلیارد دلار برآورد می شود.

اتومبیل:
كل هزینه مستقیم خوردگی در سال 4/23 میلیارد دلار برآورد شده است كه به سه جزء زیر سرشكن می شود: 1- افزایش هزینه ساخت به دلیل به كارگیری مهندسی مهندسی خوردگی و استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی (56/2 میلیارد دلار در سال) 2- تعمیر و نگهداری كه به دلیل خوردگی الزامی می باشد (45/6 میلیارد دلار در سال) 3- كاهش بهای اتومبیل به دلیل خوردگی (46/14 میلیارد دلار در سال)

هواپیما
در سال 1998 ناوگان هوایی تجاری كه توسط خطوط هوایی آمریكا راه اندازی شده بود، بیش از 7000 هواپیما داشت. در آغازعصر به كارگیری جت (دهه 1950 تا 1960)، به خوردگی و كنترل خوردگی هیچ توجهی نمی شد یا توجه كمی می شد. یكی از موارد در خور توجه، كهنه شدن تدریجی هواپیماها زودتر از عمر مفید 20 ساله آنها است. فقط جدیدترین طرح ها (نظیر بوئینگ 777 و جدیدترین هواپیماهای مدل 737) در زمینه جلوگیری از خوردگی و كنترل طرح هواپیما و روش ساخت آن، به طور چشمگیری پیشرفت كرده اند. كل هزینه مستقیم خوردگی در صنعت هوایی آمریكا، 2/2 میلیارد دلار برآورد شده است كه شامل هزینه طراحی و ساخت (2/0 میلیارد)، نگهداری در مقابل خوردگی (7/1 میلیارد دلار) و مدت تعطیلی كارخانه (3/0 میلیارد دلار) می باشد.
واگن ها
كل هزینه مستقیم خوردگی در سال، 5/0 میلیارد دلار برآورد شده است كه به صورت روكش خارجی (25/0 میلیارد دلار) و روكش داخلی و آستركشی (25/0 میلیارد دلار) سرشكن می شود.

حمل و نقل مواد خطرناك:
طبق گزارش سازمان حمل و نقل آمریكا، سالانه بیش از 1/3 میلیارد تن مواد خطرناك از طریق 300 میلیون ناوگان حمل و نقل جابه جا می شوند. كامیون های تانكردار، واگن های راه آهن و ظرف های مخصوص داخل وسائط حمل و نقل، وظیفه حمل و نقل جاده ای را برعهده دارند. روی دریا، ظرف های مخصوص، مخازن و سیلندرها توسط كشتی حمل می شوند. برای حمل مقدار كم مواد خطرناك با كامیون و هواپیما باید از بسته بندی های خاصی استفاده كرد. كل هزینه مستقیم خوردگی در رابطه با انتقال مواد خطرناك، بیش از 9/0 میلیرد دلار در سال، برآورد شده است. ریز هزینه سالانه خوردگی عبارت است از: هزنه خودروهای حمل مواد (4/0 میلیارد دلار در سال)، بسته بندی هیا مخصوص (5/0 میلیارد دلار در سال) و هزینه های مستقیم و غیر مستقیم نشت اتفاقی و حوادث مربوط به خوردگی كه در حین حمل و نقل مواد، رخ می دهد.

تولید و ساخت:
این گروه شامل صنایعی است كه به تولید و ساخت محصولاتی می پردازند كه در اقتصاد آمریكا و در استاندارد زندگی در این كشور، از اهمیت زیادی برخوردارند. این صنایع عبارتند از: تولید نفت، استخراج معدن، تصفیه نفت، محصولات شیمیایی و داروسازی، محصولات كشاورزی و محصولات غذایی، هزینه مستقیم خوردگی در تولید و ساخت، سالانه 6/17 میلیارد دلار برآورد شده است.

صنایع شیمیایی، پتروشیمی و داروسازی
صنعت شیمیایی شامل ساخت تجهیزاتی است كه از واكنش بین مواد آلی و / یا مواد غیر آلی، رسوب یا تركیبات خاصی تولید می كنند. صنعت پتروشیمی شامل تجهیزاتی است كه از مواد هیدروكربنی خام نظیر نفت خام و گازهای طبیعی، موادی را تولید می كند. صنعت داروسازی، به فرموله كردن، ساخت محصولات دارویی از مواد خام و عمل آوری این محصولات می پردازد. كل هزینه مستقیم خوردگی در این بخش صنعتی، 7/1 میلیارد دلار (8 درصد كل هزینه های عمده) در سال برآورد می شود. هزینه های غیر مستقیم وقفه در تولید یا توقف كامل آن، محاسبه نشده اند. هزینه به كاراندازی و نگهداری مربوط به خوردگی به آسانی در دسترس نمی باشد، بلكه مطالعه ای همه جانبه روی اطلاعات تك تك شركت ها می توان به این هزینه ها دست یافت.

محصولات كشاورزی:
فعالیتهای كشاورزی شامل پرورش دام و تولید محصولات كشاورزی است. طبق آمار وزارت كشاورزی آمریكا، در این كشور حدود 9/1 میلیون مزرعه وجود دارد. براساس سرشماری مزارع در سال 1997، كل ارزش ماشین آلات كشاورزی و تجهیزات آن، سالانه حدود 15 میلیارد دلار بوده است. به دو دلیل ماشین آلات یا تجهیزات را جایگزین می كنند، یكی به دلیل نو كردن تجهیزات كهنه و دیگری به علت جایگزین كردن قطعاتی كه در معرض ساییدگی یا خوردگی قرار گرفته اند. طبق نظر كارشناسان این بخش از صنعت، هزینه خوردگی، 5 تا 10 درصد ارزش تمام تجهیزات است. بنابراین، كل هزینه مستقیم خوردگی در صنعت كشاورزی، سالانه 1/1 میلیارد دلار برآورد شده است.

دفاع:
طی سال های متمادی، خوردگی در تجهیزات و تاسیسات نظامی، مشكلی با اهمیت و همیشگی بوده است و با كاهش به كارگیری تجهیزات جدید، مشكلات مربوط به خوردگی، اهمیت بیشتری پیدا می كنند. اطلاعات جمع آوری شده توسط نیروی انتظامی (ارتش، نیروی هوایی، نیروی دریایی و تفنگداران دریایی) مبین این واقعیت است كه اساسا در سراسر عمر این تجهیزات، خوردگی، عامل شماره یك ایجاد هزینه می باشد. كل هزینه مستقیم خوردگی كه در این بخش روی سیستم ها و زیرساخت به وجود آمده است، حدود 20 میلیارد دلار برآورد شده است.

ذخیره ضایعات هسته ای:
ضایعات هسته ای از سوخت هسته ای مصرف شده، قطعات جدا شده از سلاح های هسته ای و پرتوهایی كه در داروسازی مورد استفاده قرار می گیرند، تولید می شوند. بهترین روش ذخیره ضایعات هسته ای، جلوگیری از تشعشع آنها است. در طراحی بشكه هایی كه برای ذخیره سازی دائمی ضایعات هسته ای به كار می روند و طول عمری معادل چندین هزار سال دارند، خوردگی مسئله مهمی است. كل هزینه دوره عمر كه توسط وزارت نیرو برای انهدام دائمی ضایعات هسته ای در شهر یوكا مانتن، نوادا در سال 1998 برآورد شد، كل هزینه انبارداری را در سال 2002، 9/4 میلیارد دلار برآورد كرد، در حالیكه میانگین هزینه سالانه (از سال 1999 تا 2116)، 205 میلیون دلار برآورد شده است. 2/42 میلین دلار از این هزینه به خوردگی مربوط می شود.

خلاصه هزینه كلی:
هزینه خوردگی برای هر یك از بخش های اقتصادی فوق الذكر برآورد شده است. كل هزینه بر اساس تاثیر خوردگی بر بخش هایی كه به تحلیل آنها پرداختیم، معادل 9/137 میلیارد دلار در سال برآورده شده است. از آنجا كه تمام بخش های اقتصادی بررسی نشده اند، مجموع هزینه های برآورد شده در بخش هایی كه به تحلیل آنها پرداخته ایم، بیانگر كل هزینه خوردگی تمامی اقتصاد آمریكا نمی باشد. با برآورد درصد تولید ناخالص داخلی آمریكا، برای بخش هایی كه هزینه های خوردگی در آنها تعیین شده است و با مقایسه این ارقام با كل اقتصاد آمریكا، كل هزینه خوردگی، 276 میلیارد دلار برآورو شده است. این رقم، نشان می دهد كه تاثیر خوردگی تقریباً 1/3 درصد تولید ناخالص داخلی است. از آنجا كه در این مطالعه، فقط از هزینه های مستند استفاده شده است، این هزینه محافظه كارانه محاسبه شده است. از هزینه های دیگر خوردگی، كه در بخش های خصوصی مورد بحث قرار گرفته اند (ولی برآورد نشده اند)، به دلیل نبود مدرك صرفه نظر شده است.
هزینه غیر مستقیم خوردگی با هزینه مستقیم مساوی است كه معادل 552 میلیارد دلار می باشد (6 درصد تولید ناخالص داخلی). شواهد هزینه های غیر مستقیم بالا عبارتند از : 1- از دست رفتن بهره وری به دلیل قطع برق، تاخیر، نقص و منزعه قضایی 2- مالیات ها و هزینه های كلی بخش خورده شده كالا و خدمات و 3- هزینه غیر مستقیم فعالیت های بدون مالك/ناظر.



منبع: موسسه كامپوزیت ایران- نشریه كامپوزیت