1、高溫合金行業(yè)概況
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在 600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工 作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞 性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組 織穩(wěn)定性和使用可靠性。
基于上述性能特點(diǎn)，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為“超合金”，是廣泛應(yīng) 用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來分，高溫合金又分 為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達(dá)到 750~780℃，對 于在更高溫度下使用的耐熱部件，則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。鎳基高溫合金 在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來制造航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、各種工 業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)最熱端部件。高溫合金的生產(chǎn)工藝因產(chǎn)品種類繁多而各不相同，但總體來看，其主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)為 熔煉、鑄錠、熱加工。生產(chǎn)工藝對高溫合金材料力學(xué)性能影響重大，一項(xiàng)新工藝的引入， 往往使高溫合金的性能獲得一個(gè)飛躍。一批新型高溫合金的發(fā)展，往往推動(dòng)一代航空發(fā) 動(dòng)機(jī)和航空飛機(jī)的發(fā)展，此外老型號(hào)的合金也可以通過改善工藝達(dá)到材料性能的提高。熔煉是高溫合金生產(chǎn)過程中的重要一步。其技術(shù)方法與設(shè)備也在不斷地創(chuàng)新和進(jìn)步 中。目前，國內(nèi)外的熔煉方式有三種，包括單聯(lián)、雙聯(lián)和三聯(lián)工藝。熔煉的設(shè)備包括真 空感應(yīng)爐、電渣爐、電子束爐、真空自耗爐以及等離子電弧爐等，使用比較廣泛的為真 空感應(yīng)爐、真空自耗爐和電渣爐。高溫合金生產(chǎn)的技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，成分、設(shè)備與工藝。首先，成分直接決定熔煉結(jié)果及后續(xù)工序，這也是開發(fā)新產(chǎn)品的重要性所在。高溫合金一般會(huì)含有多 種稀有金屬，這對后續(xù)產(chǎn)品加工的方法工藝提出了不同要求。可通過定向凝固柱晶合金 和單晶合金工藝技術(shù)提高材料的高溫強(qiáng)度，可采用粉末冶金方法減少合金元素的偏析和提高材料強(qiáng)度?？偟膩碚f，高溫合金的成分要求主要有三點(diǎn)：材料純凈度、晶粒細(xì)化和 均勻化、防止宏觀偏析。第二，生產(chǎn)設(shè)備在高溫合金的生產(chǎn)工藝中也十分重要，設(shè)備對應(yīng)的加工條件影響最 終材料的微觀結(jié)構(gòu)，越是尖端、先進(jìn)材料越是如此，對設(shè)備的操作熟練度也十分關(guān)鍵；高溫合金的生產(chǎn)設(shè)備眾多，如真空感應(yīng)爐、真空電弧爐、真空自耗爐、電渣爐、水壓機(jī)、 精鍛機(jī)等，國內(nèi)外設(shè)備先進(jìn)程度存在不小差距。最后，工藝對高溫合金的性能影響逐漸加大。特別是在新興工藝方面，定向凝固、 單晶合金、粉末冶金、機(jī)械合金化、陶瓷過濾、等溫鍛造等新興工藝的研發(fā)對高溫合金 性能產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
變形高溫合金主要通過真空冶煉、均勻化處理等工序制成渦輪盤和葉片毛坯。該種 高溫合金生產(chǎn)工藝的核心在于以下兩點(diǎn)，第一，提高純凈度，降低高溫合金中氣體、陶 瓷夾雜物及有害元素的含量；第二，獲得均勻致密的內(nèi)部組織，消除或降低合金凝固時(shí) 產(chǎn)生的疏松、孔洞、成分偏析等。能否達(dá)到上述兩點(diǎn)要求將成為變形高溫合金產(chǎn)品的競 爭關(guān)鍵。高溫合金可以按基體組織材料劃分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。研發(fā)應(yīng)用中，現(xiàn)在一般按制備工藝劃分成鑄造高溫合金、變形高溫合金和其他幾類新型 高溫合金，例如，粉末冶金高溫合金、彌散強(qiáng)化高溫合金 ODS 等。變形高溫合金是指可以進(jìn)行冷、熱變形加工，工作溫度范圍-253~1320°C，具有良 好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)韌性指標(biāo)，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金，主要 為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)提供結(jié)構(gòu)鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、 帶材和絲材。
鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金，其具有更寬的 成分范圍，由于可不必兼顧其變形加工性能，合金的設(shè)計(jì)可以集中考慮優(yōu)化其使用性能。此外，相比變形高溫合金，它有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點(diǎn)，可 根據(jù)零件的使用需要，設(shè)計(jì)、制造出具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。根據(jù)鑄 造合金的使用溫度，可以分為三類。
2. 供不應(yīng)求局面將持續(xù)較長時(shí)間
近年來，我國高溫合金總體產(chǎn)量維持震蕩，并未出現(xiàn)明顯上升趨勢。根據(jù)特鋼協(xié)會(huì) 統(tǒng)計(jì)，2019 年特鋼會(huì)員企業(yè)高溫合金鋼材產(chǎn)量 8499 噸。2018、2019 年產(chǎn)量均較 2017 年 產(chǎn)量大幅提升，但并未達(dá)到 2014、2015 年的接近一萬噸的水平。除上述企業(yè)外，未納入?yún)f(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的企業(yè)還包括：科研院所類的鋼研高納（估算 3000 噸左右）、航材院（621 所）（不到 500 噸）、民營企業(yè)類圖南股份（1400 噸）、廣大特材 （500 噸左右）、西部超導(dǎo)（不到 500 噸），因此估計(jì)國內(nèi)高溫合金產(chǎn)量實(shí)際上在 1.4 萬 噸左右。綜合來看，自 2014 年至今，國內(nèi)高溫合金產(chǎn)量處于震蕩階段，部分增長主要 來自于民營企業(yè)圖南股份、廣大特材等。我們認(rèn)為總體上還是因?yàn)楦邷睾辖鸬母弑趬尽?高技術(shù)要求，一方面新進(jìn)入者難以規(guī)模化，另一方面老企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)的難度也較大，比如寶 鋼特鋼、長城特鋼等企業(yè)產(chǎn)量基本上十年無增長。
目前對于高溫合金的消費(fèi)數(shù)據(jù)和需求分布，國內(nèi)尚無權(quán)威的統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)和口徑。不同 機(jī)構(gòu)對于國內(nèi)高溫合金需求各有不同表述。
根據(jù)我們前文的估算，2019 年納入特鋼協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)量有 8499 噸，未納入的大概 5500 噸，因此國內(nèi)高溫合金產(chǎn)量實(shí)際在 1.4 萬噸左右?？紤]到國內(nèi)高溫合金國內(nèi)自給率 40-42%的歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（過去幾年國內(nèi)高溫合金產(chǎn)量增長緩慢，上面經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠）， 我們估算國內(nèi)高溫合金實(shí)際需求量在 3.4 萬噸左右。通過對下游行業(yè)細(xì)分需求的增長預(yù)測與統(tǒng)計(jì)，我們預(yù)計(jì)高溫合金行業(yè) 2020-2030 年 下游需求總量 61.70 萬噸，年均復(fù)合增長率 9.88%。其中，2025 年和 2030 年高溫合金 用量分別為 54433 噸和 86097 噸。我國未來 10 年高溫合金下游需求增量主要來自軍用 航空發(fā)動(dòng)機(jī)，約占總需求的 35.5%；此外，民用領(lǐng)域中汽車和石化的需求用量貢獻(xiàn)率較 高。從目前來看，由于高溫合金行業(yè)技術(shù)門檻較高，我國生產(chǎn)高溫合金材料的企業(yè)數(shù)量 有限。產(chǎn)量最高的為撫順特鋼，其次為鋼研高納、廣大特材等。圖南股份、西部超導(dǎo)等 公司由于涉及高溫合金業(yè)務(wù)時(shí)間相對更短，產(chǎn)能、產(chǎn)量相對較低。從主要生產(chǎn)企業(yè)的歷 年產(chǎn)量和收入情況來看，高溫合金產(chǎn)量在 2015-2017 年有所下降，2018 年開始反彈，營 收同樣從 2017 年開始有較大提升。近年來許多公司募集資金建設(shè)高溫合金擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)入高溫合金行業(yè)，項(xiàng)目建成后我 國高溫合金行業(yè)產(chǎn)能、產(chǎn)量得到大幅度提升，預(yù)計(jì)年產(chǎn)高溫合金產(chǎn)能增加 8528 噸，市場 供給能力將大大提高，緩解供不應(yīng)求的局面，且加速國產(chǎn)替代進(jìn)程；與此同時(shí)，行業(yè)競 爭也加大。
3. 軍用航發(fā)多點(diǎn)支持高溫合金需求 ?
空軍作為戰(zhàn)略性兵種，對保衛(wèi)國家安全、支撐國家軍事戰(zhàn)略意義重大，來自內(nèi)外部 的雙重動(dòng)力大大刺激了我國高端軍事裝備尤其是空軍高性能軍機(jī)的需求。為盡早完成 “空天一體、攻防兼?zhèn)洹斌w系的建設(shè)，迅速提升裝備質(zhì)量和作戰(zhàn)能力，我國空軍未來將 加速淘汰老舊機(jī)型，從而催生大量三代/四代戰(zhàn)斗機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)以及特種作戰(zhàn)飛機(jī)訂單。據(jù)英國權(quán)威媒體《WorldAirforces2019》數(shù)據(jù)，2019 年人民解放軍現(xiàn)役軍機(jī) 3187 架， 其中戰(zhàn)斗機(jī) 1624 架，包括二代戰(zhàn)機(jī) 561 架、三代戰(zhàn)機(jī) 651 架、四代機(jī) 10 架、戰(zhàn)斗轟炸 機(jī)/轟炸機(jī) 254 架，強(qiáng)擊機(jī) 148 架。二代機(jī)占比達(dá) 34.5%。對標(biāo)亞洲地區(qū)重要空軍力量駐日韓美軍戰(zhàn)機(jī)序列中三/四代及以上戰(zhàn)斗機(jī)100%換裝 率，二代戰(zhàn)斗機(jī)顯然不能滿足我國空軍所承擔(dān)的在西太平洋地區(qū)壓制潛在戰(zhàn)爭威脅，進(jìn) 行區(qū)域介止/反制的作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)需求。假設(shè)到 2030 年，我國空軍將會(huì)完全退役 561 架殲 7、殲-8 戰(zhàn)機(jī)換裝成更加先進(jìn)的第三/四代戰(zhàn)斗機(jī)甚至第五代戰(zhàn)斗機(jī)，考慮到我國空 軍的作戰(zhàn)任務(wù)由國土防空轉(zhuǎn)向攻防兼?zhèn)?，需要更多大載荷的雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)，假定用于 替換老舊戰(zhàn)機(jī)的新機(jī)型中有 70%為雙發(fā)動(dòng)機(jī)配置的重型戰(zhàn)斗機(jī)、30%為單發(fā)動(dòng)機(jī)配置的 輕型戰(zhàn)斗機(jī)，則制造這批戰(zhàn)機(jī)將產(chǎn)生約 957 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)需求，假設(shè)每年換裝數(shù)量相等，則 每年產(chǎn)生約 87 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)需求。根據(jù)《WorldAirforces2019》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，被部署在亞太地區(qū)的各國戰(zhàn)斗機(jī)總量已達(dá)到 5097 架，占全球所有已部署戰(zhàn)斗機(jī)的 34.38%，其中，部署的四代機(jī)更是占全部四代機(jī) 總量的 14.3%，隨著美國持續(xù)向亞太地區(qū)國家交付第四代戰(zhàn)斗機(jī) F-35A/B，中國空軍將 面對更大的挑戰(zhàn)。從長線來看，我國空軍戰(zhàn)機(jī)需要量質(zhì)同升。鑒于國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)陸續(xù)取得重大技術(shù) 突破，我們預(yù)測未來我國新機(jī)型擴(kuò)編速度將高速增長，參照過去五年軍機(jī) 2%左右的年 平均增長率，我們預(yù)測 2020-2030 年增速為 3.6%，則 2025 年我國主力戰(zhàn)機(jī)數(shù)量預(yù)計(jì)增 至 2009 架，新增戰(zhàn)斗機(jī) 385 架。若 385 架戰(zhàn)斗機(jī)中雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)占比 70%，單發(fā)輕 型戰(zhàn)斗機(jī)占比 30%，則新增戰(zhàn)機(jī)出廠時(shí)可產(chǎn)生 655 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)需求。在此基礎(chǔ)上，假設(shè)戰(zhàn) 機(jī)擴(kuò)編速度維持不變，從 2026-2030 年間，我國將繼續(xù)擴(kuò)編更加先進(jìn)的機(jī)型以替代相對 老舊的 J-11B/Su-27/30/33/35，主力戰(zhàn)斗機(jī)規(guī)模將達(dá)到 2399 架，由此產(chǎn)生 662 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī) 需求。因此 2020-2030 年，我們預(yù)測戰(zhàn)機(jī)擴(kuò)編數(shù)量為 775 架，發(fā)動(dòng)機(jī)需求為 1317 臺(tái)。以目前廣泛列裝空軍的國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī) WS-10、WS-10B 為例，前者工作壽命 1200 小 時(shí)，后者工作壽命達(dá) 2000 小時(shí)以上，假設(shè)我國戰(zhàn)斗機(jī)日常訓(xùn)練升空時(shí)長 5 小時(shí)，且不 考慮過載使用以及工況，估算每一架換裝 WS-10 的單發(fā)戰(zhàn)機(jī)殲-10B/C 一年將要消耗 1.52 臺(tái) WS-10 發(fā)動(dòng)機(jī)，或 0.9 臺(tái) WS-10B 發(fā)動(dòng)機(jī)；雙發(fā)重型戰(zhàn)機(jī)殲-11BH、殲-15 一年要消 耗約 3 臺(tái) WS-10 發(fā)動(dòng)機(jī)；換裝 WS-10B 的殲-16、殲-20 戰(zhàn)機(jī)每年將消耗 1.83 臺(tái) WS-10B 發(fā)動(dòng)機(jī)。由《WorldAirforces2019》測算數(shù)據(jù)，我國海空軍裝備殲-10 戰(zhàn)機(jī) 260 架、殲-11/15/16 以及蘇-27/30/33/35 戰(zhàn)機(jī)合計(jì) 391 架、殲-20 戰(zhàn)機(jī) 10 架，計(jì)算出目前我國空軍主力戰(zhàn)機(jī) 每年消耗約 1373 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，假設(shè)我國其他型號(hào)軍機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)平均一年一換產(chǎn)生維 護(hù)需求約 2050 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，則 2019 年產(chǎn)生的維護(hù)需求約為 3423 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，我們假設(shè)前文估測的用于換裝二代戰(zhàn)機(jī)的 561 架新型戰(zhàn)機(jī)的單雙發(fā)戰(zhàn)機(jī)比例 3：7，以及未來更高訓(xùn)練量帶來更加頻繁的發(fā)動(dòng)機(jī)更換，假設(shè)維護(hù)需求的增速為 10.5%， 則預(yù)計(jì)到 2025 年，中國軍用航發(fā)年維護(hù)需求將達(dá)到 6246 臺(tái)/年，到 2030 年中國軍用航 發(fā)年維護(hù)需求將達(dá)到 10068 臺(tái)/年。由上文假設(shè)及預(yù)測，2020-2030 年我國軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的換裝總需求為 957 臺(tái)、擴(kuò) 編總需求為 1317 臺(tái)、維護(hù)總需求為 70784 臺(tái)，最終可以計(jì)算得出 2020-2030 年我國軍 機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求總量為 73058 臺(tái)，2021-2030 年間的年均復(fù)合增長率為 10.26%。
3.2. 軍用航發(fā)高溫合金需求量預(yù)測航空發(fā)動(dòng)機(jī)是高性能軍機(jī)的核心部件，而用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫合金則是核心 中的核心。高溫合金由于其在高溫、高燃?xì)飧g條件下良好地力學(xué)性能而被廣泛運(yùn)用于 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。
依照中國金屬學(xué)會(huì)高溫合金分會(huì)認(rèn)可的國外數(shù)據(jù)，每臺(tái)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金用 量占全重的 40%-60%，在頂尖航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)超過 50%，考慮到技術(shù)進(jìn)步帶來的比例提 升，我們以 60%為準(zhǔn)。同時(shí)，考慮到高溫合金在制備流程復(fù)雜加工難度大，其成材率要 遠(yuǎn)低于其他品類的特鋼，我們推算高溫合金流程成材率約為 20%-40%，參照 WS-10 與 WS-10B 的發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量 1.7 噸，預(yù)計(jì)制造一臺(tái)戰(zhàn)斗機(jī)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫合金用量約為 3 噸。據(jù)此，我們粗略估計(jì)我國軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求將在 2025 年達(dá)到 1.94 萬噸 /年，在 2030 年達(dá)到 3.09 萬噸/年。預(yù)計(jì) 2021-2030 年之間我國將產(chǎn)生總計(jì) 21.92 萬噸軍 用航發(fā)高溫合金需求，年均復(fù)合增長率為 10.26%。
4. 民用高溫合金增長空間大
我國民航機(jī)隊(duì)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，但增速有所放緩。根據(jù)中國民航局歷年公報(bào)，2015- 2019 年我國民航運(yùn)輸飛機(jī)期末在冊架數(shù)共增加 1168 架，年均復(fù)合增長率 10%。截至 2019 年底，各航空公司運(yùn)輸飛機(jī)共計(jì) 3818 架，同比增長 5%，增速只有去年同期的一 半。目前中國民航業(yè)已經(jīng)形成了以東方航空、中國國航和南方航空三大航空公司為主， 多家航空公司并存的競爭格局。根據(jù)三家公司 2019 年年報(bào)中披露的 2020-2023 年飛機(jī) 引進(jìn)與退出規(guī)劃，2020、2021、2022 年三大公司新增飛機(jī)總量分別為 169、132、77 架， 其中國產(chǎn) ARJ21 占引進(jìn)飛機(jī)平均比例分別為 7%、23%、49%。目前，我國國產(chǎn)商用飛 機(jī)主要采用進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，但國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作已取得階段性成果。據(jù)中國航發(fā) 商發(fā)官網(wǎng)，我國研發(fā)的首個(gè)民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的驗(yàn)證機(jī)于 2017 年 12 月完成整 機(jī)裝配，預(yù)計(jì)于 2025 年服役。我們假設(shè)新增運(yùn)輸飛機(jī)均為雙發(fā)，分別對民航飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的新增需求和換裝需求進(jìn) 行預(yù)測，得出 2020-2030 年我國民航發(fā)動(dòng)機(jī)需求總量為 1449 臺(tái)。參考波音 787 GEnx 發(fā) 動(dòng)機(jī) 5.4 噸的單重，按照高溫合金占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量 60%的比重和高溫合金 30%的成材率 估算，一臺(tái)民用航發(fā)需要約 10.8 噸高溫合金，對應(yīng) 2020-2030 年民航領(lǐng)域高溫合金需求 為 15649 噸，年均復(fù)合增長率為 14.4%。預(yù)測過程如下：基于三大航空公司數(shù)據(jù)，我們假設(shè) 2020、2021、2022 年全行業(yè)新增運(yùn)輸飛機(jī)數(shù)量 分別為 141、136、70 架，2022 年之后以 2%的年均增長率擴(kuò)張。假設(shè)民用航發(fā)的國內(nèi)供 貨率 2020、2021、2022 年為 6%、6%、10%，之后逐漸提升，2025 年之后維持在 30%。由此可以得出，2025 年、2030 年國內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)新增需求分別為 66、92 臺(tái)，到 2030 年累 計(jì)新增 637 臺(tái)，年均復(fù)合增速 18%。三大航空公司年報(bào)給出的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命 3-15 年不等，截至 2019 年底，三家公司航空 機(jī)隊(duì)平均機(jī)齡 6.7 年。綜合考慮，我們假設(shè)商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的更換周期為 6 年，國內(nèi)供 貨率與上文保持一致，預(yù)測得出 2025 年、2030 年國內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)換裝需求分別為 90、77 臺(tái)， 到 2023 年累計(jì)增加 811 臺(tái)，年均復(fù)合增速 11%。4.2. 燃?xì)廨啓C(jī)需求預(yù)測燃?xì)廨啓C(jī)是一種復(fù)雜的先進(jìn)成套動(dòng)力機(jī)械裝備，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的衍生物，隨著燃?xì)廨啓C(jī)需求的專業(yè)化程度不斷提高，研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，燃?xì)廨啓C(jī)最終從航空發(fā)動(dòng) 機(jī)研發(fā)體系中獨(dú)立出來。燃?xì)廨啓C(jī)由于具有體積小、重量輕、冷卻消耗小等一系列優(yōu)點(diǎn)， 燃?xì)廨啓C(jī)被廣泛的運(yùn)用在電力、油氣輸送、船舶制造、重型機(jī)車制造等領(lǐng)域。
高溫合金主要用于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪動(dòng)葉片以及渦輪盤等部位，是 建造燃?xì)廨啓C(jī)的重要材料之一。高溫合金葉片的核心技術(shù)長久以來難以攻克，進(jìn)口依賴 性較強(qiáng)，供應(yīng)商包括 GE、西門子等。但隨著國內(nèi)技術(shù)不斷取得突破，國產(chǎn)替代需求有 望釋放。燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用主要是艦船領(lǐng)域，此外，隨著使用時(shí)間增加，需要定期更換高溫合金 葉片，維修需求。根據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究中心數(shù)據(jù)，正常運(yùn)行燃機(jī)每年共需要 170 片高溫合 金葉片，且更換周期約為 2~3 年。在汽車領(lǐng)域，高溫合金可用于汽車渦輪增壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管、內(nèi)燃機(jī)的閥座、鑲 塊、進(jìn)氣閥、密封彈簧、火花塞、螺栓以及熱發(fā)生器等裝置零部件，其中以渦輪增壓器 為主要應(yīng)用場景。2019 年工信部發(fā)布《乘用車燃料消耗量限值》和《乘用車燃料消耗量 評價(jià)方法及指標(biāo)》征求意見稿，以確保實(shí)現(xiàn)我國乘用車新車平均燃料消耗量水平在 2025 年下降至 4 L/100km，對應(yīng)二氧化碳排放約為 95 g/km 的國家總體節(jié)能目標(biāo)。而汽車渦 輪增壓器通過改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，減少發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中顆粒物和氮氧化物等有害成分 的排量，是經(jīng)濟(jì)有效的“節(jié)能減排”技術(shù)，同時(shí)還能提升動(dòng)力性能，滿足終端用戶對車 輛駕駛性能的要求。
我們預(yù)測 2025 年汽車領(lǐng)域高溫合金總需求約 1.79 萬噸，2030 年達(dá) 3.25 萬噸，年 均復(fù)合增長率 12.3%，2020-2030 年汽車領(lǐng)域高溫合金總需求預(yù)計(jì)約 21.2 萬噸。汽車產(chǎn)量：2019 年，我國汽車產(chǎn)量 2572 萬輛，近十年年均復(fù)合增速 6.43%， 保持快速增長趨勢。根據(jù)后文對乘用車和商用車年產(chǎn)量的估算結(jié)果，預(yù)計(jì) 2020 年我國汽車總產(chǎn)量約 2485 萬輛，未來 10 年年均復(fù)合增速 3.99%。渦輪增壓器配置率：霍尼韋爾發(fā)布的《全球渦輪增壓市場預(yù)測》報(bào)告顯示，2016 年，我國渦輪增壓器配置率為 32%，同期北美、歐洲、印度、韓國、日本等地 區(qū)和國家的平均配置率為 40.83%，其中歐洲地區(qū)的配置率達(dá) 73%。報(bào)告預(yù)測2021 年全球市場將有 48%的新車配有渦輪增壓器。參考霍尼韋爾公司預(yù)估的 全球 6.47%年復(fù)合增長率，且考慮到中國市場具有更大的上升空間，我們估測 2019 年渦輪增壓器在中國新銷售車輛中的配置率為 41%，未來 10 年將以 8% 的年均復(fù)合增長率提升。渦輪增壓器高溫合金用量：圖南股份招股說明書中透露，2018 年每萬輛汽車渦 輪增壓器高溫合金用量約 3.5 噸，依據(jù)上文估測的配置率可估測出未來每年每 萬輛汽車渦輪增壓器高溫合金用量，以此值乘以汽車產(chǎn)量便可得出每年汽車領(lǐng) 域的高溫合金需求。
核電具有環(huán)保、穩(wěn)定和自主可控等優(yōu)點(diǎn)，是符合我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展要求的一類清潔 能源。2019 年 12 月 30 日，國家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于做好 2020 年電力中長期合同簽訂工 作的通知》，鼓勵(lì)用水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電、核電等清潔能源發(fā)電機(jī)組替代常規(guī)火電機(jī) 組發(fā)電。同時(shí)，隨著“十四五”期間中部地區(qū)核電布局的推進(jìn)，核電項(xiàng)目建設(shè)將迎來新 一輪發(fā)展期，以 “華龍一號(hào)”、“國和一號(hào)”等自主化三代核電為主開展規(guī)?；团炕?建設(shè)。高溫合金在核電領(lǐng)域多有應(yīng)用，是燃料元件包殼材料、結(jié)構(gòu)材料和燃料棒定位格架 和高溫氣體爐熱交換器等部件的關(guān)鍵材料，且具有不可替代性。根據(jù)鋼研高納公告信息， 核電站堆芯對蒸發(fā)器 U 形傳熱管、核燃料包套管和不銹鋼精密管等各類核級用管的需 求約為 10 噸/萬千瓦。根據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，我國核電機(jī)組運(yùn)營數(shù)量一直維持上漲趨勢，近三年平均增速 10%。截至 2019 年底，我國運(yùn)行核電機(jī)組達(dá)到 47 臺(tái) （不含臺(tái)灣地區(qū)），總裝機(jī) 容量為 4875 萬千瓦，位列全球第三。在建工程穩(wěn)步推進(jìn)，截至 2019 年底，我國在建核 電機(jī)組 13 臺(tái)；預(yù)計(jì)到 2020 年底，我國大陸地區(qū)在運(yùn)核電機(jī)組達(dá)到 51 臺(tái)、在建核電機(jī) 組 17 臺(tái)以上。
中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長張延克表示，我國目前具備年產(chǎn) 8-10 臺(tái)大型先進(jìn)核電站 的裝備制造能力，且第三代“華龍一號(hào)”和“國和一號(hào)”的國產(chǎn)率可以達(dá)到 85%。根據(jù) 各核電廠的建設(shè)規(guī)劃和開工情況，預(yù)計(jì) 2020 年在建核電組約 18 臺(tái)，包括中國核電 10 臺(tái)（含中俄合建項(xiàng)目）和中國廣核 6 臺(tái)。除此之外仍有 30 臺(tái)核電組處于規(guī)劃中，因此 “十四五”期間，我國核電建設(shè)有望按照每年 6-8 臺(tái)的節(jié)奏穩(wěn)步推進(jìn)。
2019 年平均每臺(tái)核電機(jī)組用電量 103.72 萬千瓦；我國核電機(jī)組從開工到投入商運(yùn) 需要 5-7 年時(shí)間，假設(shè)建設(shè)建設(shè)周期為 6 年且國產(chǎn)率為 85%。我們估計(jì)，2015-2020 年 核電用高溫合金總需求為 18670 噸，平均每年需求為 2645 噸，因此 2020 年高溫合金需 求量為 2645 噸。假設(shè)規(guī)劃中的 30 臺(tái)核電機(jī)組在未來 10 年建設(shè)完成，每臺(tái)機(jī)組發(fā)電量 與 2019 年持平，則平均每年高溫合金需求量為 3791 噸。
5. 相關(guān)企業(yè)分析
5.1. 撫順特鋼：老牌特鋼企業(yè)，變形高溫合金龍頭撫順特鋼是國防科工局列入民口配套核心骨干單位名錄的唯一特鋼企業(yè)，被譽(yù)為 “中國特殊鋼的搖籃”。我國第一顆原子彈、氫彈、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈，各類中程遠(yuǎn)程運(yùn)載 火箭，“神舟”系列載人飛船和“嫦娥”探月衛(wèi)星，第一代國產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)到當(dāng)代最先進(jìn)的戰(zhàn) 斗機(jī)，甚至 2019 年國慶閱兵中展示的新式武器，核心關(guān)鍵的特鋼材料均由撫鋼提供。目前，公司形成了以“三高一特”（高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、高檔工模具鋼、特種不 銹鋼）為核心，擁有七大類重點(diǎn)品種的產(chǎn)品體系。公司擁有 5400 多個(gè)牌號(hào)的特殊鋼材 料生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器、核電、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，覆蓋六大 洲、30 多個(gè)國家和地區(qū)。公司素以生產(chǎn)“高、精、尖”和“奇、難、特”產(chǎn)品著稱，高 端產(chǎn)品市場占有率達(dá)到 60%。除了高端產(chǎn)品以外，公司齒輪鋼覆蓋了國內(nèi)主要汽車生產(chǎn) 企業(yè)，市場占有率為 10-25%；公司軸承鋼市占率 18%左右，產(chǎn)量居全國特鋼企業(yè)第二 位。
公司目前擁有粗鋼產(chǎn)能 100 萬噸，鋼材產(chǎn)能 60-70 萬噸。其中高溫合金產(chǎn)能 1 萬噸、 合金結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)能 50 萬噸、高強(qiáng)鋼產(chǎn)能 1 萬噸，不銹鋼 10 產(chǎn)能萬噸和合金工模具鋼產(chǎn)能 10 萬噸。此外，公司還投資超 5 億元建設(shè)高溫合金項(xiàng)目，預(yù)計(jì)未來產(chǎn)能將進(jìn)一步擴(kuò)張。
重視新產(chǎn)品、新技術(shù)研發(fā)儲(chǔ)備：公司長期承擔(dān)國家重大科研課題，是航空、航天、 核電、模具領(lǐng)域特殊鋼和合金材料的傳統(tǒng)供應(yīng)商。2019 年，公司研發(fā)支出共計(jì) 3.02 億 元，專注于航空、航天、核能、模具、機(jī)械、汽車等行業(yè)用高端合金和特殊鋼新材料研 發(fā)；同年公司獲批國家科研課題 7 項(xiàng)，在研國家科研課題共計(jì) 41 項(xiàng)；與科研院校簽 訂橫向聯(lián)合科研課題 4 項(xiàng)；公司還獲得國家、省市級獎(jiǎng)項(xiàng) 7 項(xiàng)，其中包括中國冶金科 學(xué)技術(shù)一等 獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)，遼寧省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)各 1 項(xiàng)，金杯優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品 獎(jiǎng) 3 項(xiàng)；獲得 4 項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，主持起草的 3 項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。公司是國內(nèi)高端和新型高溫材料領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，由鋼鐵研究總院高溫材料研究所 轉(zhuǎn)型而來，于 2002 年成立有限責(zé)任公司，2004 年完成股份制改革，2009 年成功登陸深 圳證券交易所創(chuàng)業(yè)板。2018 年，公司加入國資委“雙百行動(dòng)”，有序推進(jìn)國企改革。公 司控股股東為中國鋼研科技集團(tuán)有限公司，是隸屬國務(wù)院國資委的重點(diǎn)大型科技企業(yè)， 擁有 5000 余項(xiàng)科研成果，股東背景實(shí)力雄厚。
2019 年公司合金材料產(chǎn)量合計(jì) 10114 萬噸，同比增長 70.79%；銷量合計(jì) 10035 噸， 同比增長 77.60%，產(chǎn)銷比達(dá)到 99.22%，銷售情況良好。主要生產(chǎn)高溫合金材料及制品， 擁有以軍品母合金、航天彈用發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金結(jié)構(gòu)件和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)用單晶葉片為特色的 產(chǎn)品線，涵蓋國內(nèi)高溫合金 80% 以上牌號(hào)，年產(chǎn)高品質(zhì)高溫合金母合金 2000 噸，各 類高溫合金精鑄件 15000 件。2018 年公司收購青島新力通后，可生產(chǎn)用于石化、冶金、 玻璃、熱處理等領(lǐng)域的裂解爐爐管和轉(zhuǎn)化爐爐管、連續(xù)退火線（連續(xù)鍍鋅線）爐輥和輻 射管、玻璃輸送輥和耐高溫耐磨鑄件，產(chǎn)品體系再度完善。1）高端產(chǎn)品占據(jù)市場主位：公司屬于鑄造高溫合金領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，也是最早開 發(fā)和生產(chǎn)粉末高溫合金制品、ODS 合金和 Ti-Al 系金屬間化合物等產(chǎn)品的廠商，生產(chǎn)的 高溫母合金約占市場三分之一的份額，航天彈用發(fā)動(dòng)機(jī)用關(guān)鍵鑄造高溫合金精鑄件產(chǎn)品 的市占率超過 90%。在新型高溫合金方面，2018 年 GH4169 系列合金產(chǎn)品市場占有率穩(wěn) 居第一，2019 年完成 170 公斤 Ti2AlNb 棒料制粉工作。2）核心技術(shù)打造護(hù)城河：公司具有約 60 年的高溫合金技術(shù)儲(chǔ)備，擁有研究成果 300 余項(xiàng)，2019 年新增 21 項(xiàng)專利。公司研發(fā)掌握了鑄造高溫合金的熱控制凝固、真空離心 鑄造、多場耦合成形控制技術(shù)，突破了大型復(fù)雜薄壁機(jī)匣鑄件、中小型復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)件、 尾噴口結(jié)構(gòu)件及條件片等關(guān)鍵技術(shù)，并形成了專用生產(chǎn)規(guī)范，多項(xiàng)技術(shù)取得突破，鞏固 了核心競爭力，同時(shí)公司生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)，交付保障可靠3）建設(shè)青島產(chǎn)業(yè)基地，提高交付能力：2020 年，公司將聯(lián)合子公司河北德凱在青 島投資建設(shè)平度產(chǎn)業(yè)基地，包括青島高溫材料研究院的建設(shè)以及高溫合金精鑄件和鋁鎂 鈦輕質(zhì)合金精鑄件項(xiàng)目建設(shè)。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)兩年后建成，并有望在投產(chǎn)兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)。青島產(chǎn)業(yè)基地將擁有年產(chǎn) 187.5 噸鋁鎂鈦航空熔模鑄件和年產(chǎn)航空高溫合金精密鑄件 950 臺(tái) /套的生產(chǎn)能力，預(yù)計(jì)新增銷售收入合計(jì) 61644 萬元，同時(shí)為公司開拓國際宇航 業(yè)務(wù)提供交付能力方面的保障。5.3. 久立特材：深耕高端制造，產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張公司是江浙地區(qū)具有代表性的民營高端制造企業(yè)。主營高端不銹鋼及特種合金管道， 建有世界先進(jìn)的不銹鋼、耐蝕合金、鈦合金、高溫合金無縫管生產(chǎn)線，致力于為高端制 造（油氣、能源、核電、化工）等提供高性能原材料，產(chǎn)銷量多年位居國內(nèi)首位。在超 級雙相不銹鋼、大型換熱器用焊管、海水淡化用鋼、核電 U690 管等尖端產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)進(jìn) 口替代。公司多個(gè)新項(xiàng)目投產(chǎn)在即，業(yè)績增量可觀。由于訂單飽滿，公司自 2018 年開始擴(kuò) 廠產(chǎn)能。預(yù)期收益 3 億元的募投項(xiàng)目（年產(chǎn) 5500KM 核電半導(dǎo)體醫(yī)藥儀器儀表等領(lǐng)域用 精密管材項(xiàng)目、年產(chǎn) 1000 噸航空航天材料及制品項(xiàng)目、工業(yè)自動(dòng)化與智能制造項(xiàng)目） 即將進(jìn)入投產(chǎn)期；預(yù)期利潤 6201 萬元的年產(chǎn) 5000 噸特種合金管道預(yù)制件及管維服務(wù)項(xiàng) 目已經(jīng)開始建設(shè)；此外今年公司參股兄弟公司永興材料 10%股權(quán)，相應(yīng)投資收益預(yù)計(jì)在 4000 萬元/年。預(yù)計(jì)上述項(xiàng)目將支持公司未來三年業(yè)績持續(xù)增長。
Inconel 690 是一種主要用于壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管材料的合金，是蒸汽發(fā)生 器的核心技術(shù)。公司近年深入推進(jìn)、高溫合金及鎳基合金等高端產(chǎn)品開發(fā)，目前已具備核電 蒸發(fā)器用鎳基高溫合金 inConel690 的加工能力。公司已成為世界上第三甲能生產(chǎn)核電蒸汽 發(fā)生器用 800U 型傳熱管生產(chǎn)的企業(yè)；公司核電用管的總產(chǎn)能為 500 噸，除去其它核二、三 級材料，690U 型管的年產(chǎn)能在 250 噸左右。
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