1、壓力容器行業(yè)概況
壓力容器行業(yè)屬于裝備制造業(yè)，裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，其發(fā)展水平是一個國家綜合國力的重要體現(xiàn)，國家重大裝備制造更是事關(guān)國家經(jīng)濟安全、國防安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。
壓力容器作為現(xiàn)代制造業(yè)工藝流程中的關(guān)鍵過程裝備，一般指用于完成反應(yīng)、換熱、吸收、萃取、分離和儲存等生產(chǎn)工藝過程，并能承受一定壓力的密閉容器，屬于靜設(shè)備類，廣泛應(yīng)用于石油化工、煤化工、精細化工、新能源、新材料等多個領(lǐng)域。壓力容器通常是指工作壓力大于或等于 0.1Mpa 的密閉容器，壓力容器形式多樣、種類繁多，常見分類方法有多種。
根據(jù)安裝方式可將其分為固定式壓力容器和移動式壓力容器；根據(jù)壓力等級可分為低壓容器、中壓容器、高壓容器和超高壓容器；根據(jù)用途可劃分為反應(yīng)器、換熱器、分離器和儲存器。近年來，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展以及國家對高端裝備制造業(yè)的高度重視和大力扶持，我國壓力容器市場需求也保持著持續(xù)的增長態(tài)勢。
根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局統(tǒng)計信息，自 2005 年以來我國壓力容器保有量呈持續(xù)上升態(tài)勢，截至 2023 年末，我國壓力容器保有量為 533.92萬臺，期間實現(xiàn)年均復(fù)合增長率 7.22%。
壓力容器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中，是保障安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率的核心裝置，對于推動一國的工業(yè)發(fā)展水平具有重要的積極作用。根據(jù)前瞻研究院數(shù)據(jù)，壓力容器行業(yè)中換熱器規(guī)模占比約為 80%，換熱器是保證介質(zhì)控溫達標(biāo)、工藝實現(xiàn)、節(jié)約能源的關(guān)鍵設(shè)備。以換熱器在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用為例，根據(jù)普華有策數(shù)據(jù)，在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，換熱器的投資大約占設(shè)備總投資的 30%，在煉油廠中其占比可高達 40%1。
根據(jù)傳熱方式的不同，通常可以將換熱器分為間壁式、混合式、蓄熱式等幾種主要類型，其中，間壁式換熱器因可設(shè)計性強、性能指標(biāo)提升空間大在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。管殼式換熱器憑借傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便等優(yōu)勢是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的間壁式換熱器，根據(jù)國元證券發(fā)布的研究報告，管殼式換熱器占換熱器產(chǎn)值的 54%。
換熱器下游應(yīng)用主要集中在石油化工、電力、冶金等領(lǐng)域，石油化工行業(yè)所需換熱器產(chǎn)品約占換熱器行業(yè) 30%的市場份額，其次為電力和冶金兩大行業(yè)，所需的換熱器約占換熱器市場 17%的份額。
2、壓力容器行業(yè)發(fā)展歷程
從全球范圍看，美國、歐洲和日本等發(fā)達國家的壓力容器制造業(yè)起步較早，技術(shù)及工藝水平具有一定的先發(fā)優(yōu)勢，主要生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)的中高端產(chǎn)品。我國壓力容器行業(yè)起步于上世紀(jì)五十年代，至今已有約 70 年的發(fā)展歷程。
1956 年，南京永利寧廠機械分廠（南化機前身）試制成功中國第一臺多層包扎式高壓容器；上世紀(jì)六十年代，我國的中小型化肥廠、各種化工廠及煉油廠所用的壓力容器，除部分由蘇聯(lián)和東歐等國引進外，其余部分基本實現(xiàn)了自主制造；
七十年代中期，我國從國外引進成套大型化肥、石油化工裝置，使我國的壓力容器制造安裝水平有了大幅提高；
八十年代，蘭州石油化工機器廠率先取得了我國第一張壓力容器制造許可證，各地的壓力容器取證工作如雨后春筍般地發(fā)展起來，加上相關(guān)法規(guī)的陸續(xù)頒布，我國壓力容器制造業(yè)逐步地走上規(guī)范化道路，產(chǎn)品制造質(zhì)量得到了大幅提高。
改革開放后經(jīng)過多年的發(fā)展，由于國內(nèi)壓力容器制造業(yè)在人力、原材料成本等方面優(yōu)勢明顯，全球壓力容器的制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移，特別是在東南沿海一帶，其相對便利的交通條件更便于產(chǎn)品的后期運輸安裝。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國壓力容器制造業(yè)在技術(shù)水平、裝備能力、產(chǎn)品質(zhì)量、市場規(guī)模等方面有了飛速的提升，一大批制造廠陸續(xù)取得美國 ASME U 和 U2 制造許可證，已發(fā)展成為全球金屬壓力容器設(shè)備重要供應(yīng)國，不僅在企業(yè)數(shù)量、產(chǎn)品產(chǎn)量以及產(chǎn)值規(guī)模上位居世界前列，在技術(shù)和工藝水平上也逐步縮小與先進國家的差距。
“十三五”期間，我國的壓力容器制造向大型化、高端化邁進，但當(dāng)前我國壓力容器制造行業(yè)仍以中小企業(yè)居多，其基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、管理制度落后，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能制造方面距離世界強國仍有一定的距離。
3、壓力容器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
A、上游材料供應(yīng)
壓力容器產(chǎn)業(yè)鏈的上游是原材料和部件供應(yīng)，原材料主要包括不銹鋼、碳鋼等普通鋼材以及鎳、鈦等特殊金屬材料，部件主要包括工藝管道、閥門、電氣設(shè)備以及各類配套儀器等。壓力容器的主要上游原材料為金屬材料，其中鋼材占據(jù)絕大數(shù)的份額，因此原材料采購價格波動與鋼材市場價格波動具有較強關(guān)聯(lián)性。隨著壓力容器應(yīng)用場景逐漸增多，功能趨于多樣化，壓力容器原材料也變得愈加豐富。
B、中游生產(chǎn)制造
壓力容器制造商位于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，主要進行壓力容器相關(guān)的技術(shù)研發(fā)、工藝設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)與制造以及裝配等，為下游客戶提供技術(shù)產(chǎn)品或解決方案，是整個產(chǎn)業(yè)鏈中的核心環(huán)節(jié)。
C、下游應(yīng)用
壓力容器作為諸多行業(yè)中的基礎(chǔ)設(shè)備，其下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括但不限于化工、新能源、電力、核能、新材料、醫(yī)藥等行業(yè)。壓力容器產(chǎn)品的需求與下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資密切相關(guān)，下游行業(yè)景氣度的提高將會帶動相關(guān)固定資產(chǎn)的增加，進而帶動壓力容器需求的增長。
4、壓力容器行業(yè)市場規(guī)模
在全球范圍，壓力容器行業(yè)亦呈現(xiàn)良好的發(fā)展前景。根據(jù)全球行業(yè)分析公司Global Industry AnalystsInc（GIA）估算，預(yù)計到 2030 年全球壓力容器市場規(guī)模將達到 2,677 億美元，2022 年至 2030 年年復(fù)合成長率為 5.5%，市場預(yù)計將保持穩(wěn)定增長。根據(jù)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2023 年全球壓力容器市場規(guī)模達到 1,839 億美元。
近年來，隨著“制造興國”“碳達峰、碳中和”等一系列戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，我國陸續(xù)出臺了多項支持能源轉(zhuǎn)型、推動制造業(yè)升級的產(chǎn)業(yè)政策。《中國制造 2025》提出：到 2025 年，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的高端裝備市場占有率能夠得到大幅的提升，核心技術(shù)對外依存度明顯下降，基礎(chǔ)配套能力顯著增強，重要領(lǐng)域裝備達到國際領(lǐng)先水平；同時加強財政資金對制造業(yè)的支持，重點投向高端裝備等制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵領(lǐng)域，為制造業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好的政策環(huán)境。
基于良好的發(fā)展環(huán)境，中國壓力容器市場規(guī)模逐年上升，其在國民經(jīng)濟中的重要性持續(xù)增強。根據(jù)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，我國壓力容器市場規(guī)模從 2016 年的 1,444 億元增長至 2023 年的 2,311 億元，預(yù)計 2026 年我國壓力容器市場規(guī)模有望突破 2,600 億元。
壓力容器下游應(yīng)用主要集中在油氣和化工領(lǐng)域，二者合計占比達到 58%，與此同時，在光伏行業(yè)快速發(fā)展的帶動下，新能源行業(yè)占比達 10%，在壓力容器下游應(yīng)用中占據(jù)重要地位。
5、壓力容器行業(yè)技術(shù)水平
壓力容器產(chǎn)品多在高溫、高壓、腐蝕等環(huán)境下長期運行，涉及介質(zhì)常為易燃、易爆、劇毒、有害物質(zhì)，對產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、安全性及運行有效性要求極高。我國壓力容器制造業(yè)是在引進、消化、吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，經(jīng)過多年積累，相關(guān)技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝臻于成熟，核心技術(shù)對外依存度明顯下降。
近年來，隨著我國制造產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術(shù)的不斷進步，特別是計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，使得我國壓力容器行業(yè)得到了高質(zhì)量的快速發(fā)展。壓力容器生產(chǎn)過程中涉及的主要工藝技術(shù)水平如下：
A、設(shè)計技術(shù)壓力容器制造廠商
根據(jù)設(shè)計院或工程公司提供的工藝包，對壓力容器的材料、結(jié)構(gòu)、可靠性等方面進行設(shè)計，以實現(xiàn)工藝包的技術(shù)要求。壓力容器設(shè)計是實現(xiàn)工藝包轉(zhuǎn)化的必要過程，其設(shè)計水平和能力的高低是衡量壓力容器企業(yè)創(chuàng)新能力和競爭力的重要因素之一。
為使壓力容器各項指標(biāo)參數(shù)達到設(shè)計要求，通常需要反復(fù)的計算和試驗來尋求各因素之間的平衡，這就要求設(shè)計單位擁有先進的設(shè)計軟件、試驗設(shè)備及豐富的設(shè)計經(jīng)驗。我國壓力容器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，經(jīng)歷了從最初的“手工計算、計算尺或計算器計算+繪圖板繪圖”，到“計算機輔助計算+二維繪圖”，再到目前的“計算機輔助計算+部分參數(shù)化繪圖及三維可視化繪圖”等幾個階段，壓力容器設(shè)計效率相較以往有了大幅提升。
當(dāng)前國內(nèi)壓力容器設(shè)計還主要處在“計算機輔助計算+二維繪圖”階段，僅有少數(shù)企業(yè)部分實現(xiàn)了“計算機輔助計算+參數(shù)化繪圖或三維可視化繪圖”，設(shè)計工作對于壓力容器設(shè)計工程師的依賴性依然較高，設(shè)計效率有待進一步提升。
隨著計算機技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能及其應(yīng)用場景的發(fā)展，壓力容器未來將朝著智能化設(shè)計方向發(fā)展，即借助壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計過程中形成或確定的規(guī)則（例如統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)接口）、模板、數(shù)據(jù)庫等，通過人工智能及深度學(xué)習(xí)工具，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化條件輸入、自動化成圖輸出。
B、焊接技術(shù)焊接技術(shù)
是壓力容器制造過程中最為關(guān)鍵的技術(shù)，它對于提高壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低壓力容器產(chǎn)品的人工成本起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)焊接技術(shù)存在錯邊、不良形變、裂紋等問題，工作人員如果操作不當(dāng)，則焊接質(zhì)量無法得到保障。
隨著我國焊接工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，一些新型的焊接技術(shù)可以針對不同的焊接構(gòu)件和焊接厚度提供質(zhì)量保障，使焊接產(chǎn)生的形變相對較小，減小壓力容器表面出現(xiàn)裂紋的可能性，如手工電弧焊、氣體保護焊、等離子焊、雙脈沖 MIG 焊在壓力容器焊接技術(shù)上得到有效應(yīng)用，不僅能夠有效提高焊接工作效率，還能夠有效提高壓力容器設(shè)備焊接的可靠性。近年來隨著新型焊接技術(shù)的發(fā)展，摩擦焊接技術(shù)、激光復(fù)合焊接技術(shù)、全位置焊接機器人等先進的焊接技術(shù)在壓力容器制造中得到越來越多的應(yīng)用。
C、無損檢測技術(shù)
無損檢測是在專業(yè)的設(shè)備下，利用物理或化學(xué)方法，保證檢測對象不被損壞的同時，對檢測對象表面的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部、性質(zhì)以及狀態(tài)按照規(guī)定的技術(shù)要求進行檢查和測試，并分析和評價檢測結(jié)果的過程。無損檢測技術(shù)的充分運用可以有效地發(fā)現(xiàn)壓力容器部件缺陷，進而對安全隱患進行相應(yīng)的消除，對壓力容器安全運行起到重要的保障作用。
隨著無損檢測技術(shù)的發(fā)展，目前有多種檢測技術(shù)均應(yīng)用到壓力容器檢測中，主要有基于超聲、射線、電磁渦流、磁粉等介質(zhì)的無損檢測技術(shù)。此外，隨著技術(shù)的進步，為了滿足各種不同類型、不同結(jié)構(gòu)形式和特點的壓力容器焊縫無
損檢測的需求，超聲相控陣技術(shù)、非接觸超聲技術(shù)、超聲導(dǎo)波技術(shù)、射線成像技術(shù)和機器人輔助檢測技術(shù)等前沿技術(shù)得到了廣泛研究和應(yīng)用。
6、壓力容器行業(yè)發(fā)展趨勢
隨著“雙碳”目標(biāo)的提出及相關(guān)政策的陸續(xù)出臺，石化、電力、冶金等行業(yè)正面臨深度的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，開始向清潔能源、節(jié)能減排方向轉(zhuǎn)型升級；與此同時，國家正大力鼓勵新能源、新材料、環(huán)保、核電等戰(zhàn)略新興行業(yè)的發(fā)展，受益于下游需求和政策的影響，壓力容器行業(yè)的發(fā)展主要呈現(xiàn)出向高效節(jié)能化、清潔化、智能化、設(shè)備大型化、裝置長周期運行的方向發(fā)展，具體如下：
A、向高效節(jié)能化、清潔能源方向發(fā)展
近年來，我國頒布一系列針對節(jié)能技術(shù)和裝備的支持政策，《中國制造 2025》中提出“加大先進節(jié)能環(huán)保技術(shù)、工藝和裝備的研發(fā)力度，加快制造業(yè)綠色改造升級”“大力研發(fā)推廣余熱余壓回收”“加快應(yīng)用清潔高效鑄造、鍛壓、焊接、表面處理、切削等加工工藝，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)”。
隨著石油化工等下游行業(yè)節(jié)能減排力度的不斷加強，高效節(jié)能化工設(shè)備將逐漸替代節(jié)能效率低的傳統(tǒng)設(shè)備。發(fā)展低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為全球各國的共識，國際間各主要經(jīng)濟體和工業(yè)化國家都在大力發(fā)展核電、天然氣、太陽能等清潔能源。
在我國的能源安全策略中，發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為未來戰(zhàn)略的重中之重，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布的“十三五”及“十四五”能源規(guī)劃要求建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系并提出相關(guān)舉措。作為能源行業(yè)未來的主要發(fā)展方向，清潔能源行業(yè)景氣程度的提高將會帶動相關(guān)固定資產(chǎn)投資的增加，而金屬壓力容器是核電、天然氣開采及運輸以及太陽能發(fā)電領(lǐng)域的核心的設(shè)備之一，未來的需求增長情況持續(xù)向好。
B、向智能化方向發(fā)展
從“十三五”起，我國裝備制造業(yè)加快推進實施《中國制造 2025》戰(zhàn)略，重點推進高端裝備制造、綠色制造與智能制造，其中智能制造是企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級、提高產(chǎn)品質(zhì)量的主攻方向。中國工程院在智能制造發(fā)展戰(zhàn)略研究中，將智能制造形象地分為三個階段。
第一階段以數(shù)字化為特征，其特點是部分生產(chǎn)工藝裝備具備了數(shù)字感知、控制與執(zhí)行，生產(chǎn)流程的柔性增大，管理系統(tǒng)實現(xiàn)信息化；第二階段指的是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化制造，其特征是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通技術(shù)，不同企業(yè)間協(xié)同設(shè)計制造，與用戶構(gòu)建交互平臺，開展遠程運維、故障診斷等服務(wù)；第三階段指新一代智能制造，指的是新一代信息技術(shù)、新一代人工智能技術(shù)與先進制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，其特征是具備深度學(xué)習(xí)能力，可以實現(xiàn)信息智能獲取、人機交互、智能決策調(diào)控與優(yōu)化運行。
當(dāng)前行業(yè)領(lǐng)先的壓力容器廠商基本實現(xiàn)了數(shù)字化下料切割與成形、自動焊接與熱處理、無損檢測數(shù)字化等，整體上還處于智能制造的第一階段，未來我國壓力容器產(chǎn)業(yè)將加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征智能制造方向邁進，如智能化設(shè)計、3D 打印、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造與智能工廠、智能運行與維護將是壓力容器智能制造技術(shù)發(fā)展的重要方向。
C、向設(shè)備大型化方向發(fā)展
石化煉廠規(guī)模和煉油裝置大型化具有明顯的經(jīng)濟效益，是世界煉油發(fā)展的一個重要趨勢。早在 20世紀(jì) 60年代初期，世界上煉油業(yè)發(fā)達的國家就已開始逐漸進行煉油廠的大型化，到了 20世紀(jì) 80年代后期，煉油廠大型化趨勢逐步得到各國關(guān)注。
由于制造成本、占地面積、管線閥門、生產(chǎn)效率等諸多因素的影響，與較小的單元設(shè)備相比，使用大型化的單元設(shè)備具有明顯的綜合經(jīng)濟效益；其次，石化設(shè)備大型化也有利于制造單位提高年產(chǎn)值，節(jié)約投資和費用，降低成本與增加經(jīng)濟效益。石化裝置大型化推動壓力容器朝著大型化、重型化方向發(fā)展，對壓力容器的材料、設(shè)計、制造、檢驗、運輸和安裝都提出了新的要求。
D、向裝置高穩(wěn)定、長周期運行方向發(fā)展
能源、化工行業(yè)壓力容器設(shè)備安全、穩(wěn)定、長周期運行是企業(yè)安全生產(chǎn)的、降本增效的有效手段，是企業(yè)設(shè)備管理水平的直接體現(xiàn)。石化設(shè)備檢維修水平提升，裝置檢修周期延長，可有效降低檢維修費用和裝置開、停工物料損失。根據(jù)思瀚統(tǒng)計，以中國石化 2.7 億噸/年原油加工能力測算，同“一年一修”相比，石油煉廠整體實現(xiàn)“三年一修”和“四年一修”分別可避免加工能力放空 1,600 萬噸/年和2,000萬噸/年。
從上世紀(jì)六、七十年代的“一年一大修、大修保一年”到十三五時期的“四年一修”，我國煉油和化工生產(chǎn)裝置運行水平大幅提升，十四五期間，隨著國家煉化一體化戰(zhàn)略的大力推進，我國石化裝置運行水平將向“五年一修”的國際先進水平挺進。
