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电弧喷涂涂层的寿命周期成本
作者:华涂2 来源: 时间:2020-06-02

       对于钢铁结构或零件来说,无论是考虑制备表面涂层的目的(耐磨损、防腐蚀或耐 热抗氧化等),还是选取涂层制备的方法(热喷涂、涂料涂装、热浸镀、电镀等),都 应该以寿命周期成本(life cycle cost)为甚础。对于大部分钢结构工程,涂料和电弧喷 涂都可以用来做腐蚀防护涂层。由于电弧喷涂防腐涂装的初期投资费用比涂料防腐涂 装要高一些•因此电弧喷涂有时会被忽视。事实上,涂层设计工程师必须平衡竞争需 要并且以寿命周期成本为驻础,不能总是选择初期投资低的廉价涂层。选择电弧喷涂 涂层应以适用目标为基础,对于--些特定的条件,如湍急的充满冰块和杂物的水体环 境和高温环境下最适合应用电弧喷涂涂层。由于涂料对空气的污染较重(VOC排放), 对于一些法规要求严格而不能使用涂料的大气环境条件下,可以选择釆用电弧喷涂涂 层。对于其他的应用,是选择电弧喷涂涂层还是选择涂料涂层,应以寿命周期成本为 基础进行考虑。
       涂层的寿命周期成本可定义为首次涂层涂装成本与寿命期内全部的涂层维护费用的 总和,再分摊到寿命期内,就可计算出舒命期内的年均成本,这就为不同涂层体系的 经济性比较提供了参照。在计算寿命周期成本时,涂层体系的初始投资成本和它的期 望寿命必须知道。对于业主来说,首次涂层涂装成本就是涂层承包商的报价•这包含 了实际的涂层涂装成本、税费和承包商的利润。比较不同涂层体系的寿命周期成本时, 除了应该考虑涂层的初始成本,还要考虑涂层在设计使用寿命期内的维修成本。但是, 对将来的维修成本一般都难以精确预料,而且随着人工成本和材料成本的不断高涨, 日后的涂层维修成本将十分昂贵。因此,在选择防护涂层体系时,要充分考虑到曰后 进行涂层维修的可能性、便利性、维修次数和每次的维修成本。在有些情况下,由于 地理上、空间位置上或其他原因的限制,会造成涂层维修难以进行或维修成本特别高。 为了涂层维修工作的需要,冇时还会出现必须封闭某些重要的建筑或正在使用的交通 设施(如桥梁或交通干线)的情况,此时的涂层维修工作可能很少考虑维修成本,而 更多的是考虑是否对社会经济和人们生活产生十分重要的影响。在无法保证涂层维修 质量或难以进行涂层维修的情况下,设计防护涂层体系时就应该选择防腐蚀寿命长和 维修次数最少的涂层体系。

        近年来,西方发达国家开始把经济分析和评判作为工程建设投资决策的先决条件,并使 用了一些可行的办法。最常用的方法是所谓“费用现值(CPVCOS)法,,和“差额投资净现值(ANPV)法”。费用现值(CPVCC)S)法就是将工程项目设计寿命期间内的年防腐及维护成本,以基准 收益率或给定的折现率折现为现值,再与工程项目的初始防腐投资现值相加(若有残值,应 扣除残值的现值),以求得工程项目防腐总费用的现值。这是一种动态评价方法,它不考虑 投资方案的收益,只考虑其投资、经营成本或残值的现值,当各方案的产出相同或产出不易 计算时,用这种方法来比较各方案的费用现值。以喷锌/铝等金属涂层+有机封闭的电弧喷 涂长效防腐复合涂层方案和富锌底漆+中间漆+面漆的重防腐蚀涂层方案为例,虽然这两种 涂层体系的防腐蚀寿命长短有别,但它们的产出基本相同,因此可以采用费用现值(CPV- cos)法来比较这两个方案的经济性。
费用现值的计算公式为
 
        费用现值(CPVCOS)法适用于两个及两个以上方案的经济性比较。运用该方法 选择方案时,其前提是各方案的产出相同或提供相同的服务,计算和比较的只是总 费用。这时应注意相互比较的各方案的寿命期是否相同,若不相同,则应用最小公 倍数法将其寿命期调整一致后方可计算。其判别准则是:以费用现值最小的方案为 最佳方案。
       美国联邦公路管理局(FHWA)在1997年比较了一些涂层体系的性能,其中包括涂料 和热喷涂。涂层体系防护寿命的期望值是以在恶劣的海洋大气环境下或者中等腐蚀环境下涂 层的性能为基础进行评估的。在每个暴露的腐蚀环境下,对每个涂层体系的初始成本和寿命 周期成本都进行了计算。年均寿命周期成本的计算是基于60年的钢结构寿命。FHWA的研 究报告指出,对于腐蚀严重的海洋大气暴露环境,热喷涂锌、铝和85-15锌铝合金涂层是最 有成本效益的涂层。
        许多文献都提供了关于热喷涂锌、铝涂层的使用寿命可以很长的实例。热喷涂涂层的使 用寿命依赖于涂层的厚度和所处的环境。通过不同的工艺(如电弧喷涂、线材火焰喷涂和粉 末火焰喷涂)所形成的热喷涂涂层在长期使用时,涂层性能上不会出现很大的差别。热喷涂 锌涂层的厚度达到250fun时,可以在大气暴露环境中使用超过40年。实例表明,在水箱上 喷涂锌涂层已经达到了 40年以上的使用寿命。美国还有铁路桥梁采用热喷涂锌涂层有效防 护寿命达到60年以上的应用实例FHWA (1997年〉的报告认为:85-丨5锌铝合金热喷涂 层(150/』m)在严重腐蚀的海洋大气环境和中等腐蚀大气环境中的使用寿命可分别达到30 年和60年以上。



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