(1)高溫合金行業(yè)概況
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基體元素,與其他金屬或非金屬元素熔合而成的,在600-1,200℃的超高溫及應(yīng)力作用下具備長時(shí)間強(qiáng)度保持和高抗蠕變、抗腐蝕、抗氧化能力。常規(guī)合金材料通常應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、石油化工等領(lǐng)域,而高溫合金由于能夠適應(yīng)高壓、高溫、高強(qiáng)度等惡劣工作條件,并具備高性能、長壽命、高可靠性等特點(diǎn),因而多應(yīng)用于航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)、導(dǎo)彈等高端裝備領(lǐng)域。
根據(jù)基體元素的不同,高溫合金可分為鎳基、鐵基和鈷基高溫合金;根據(jù)成型方式的不同,高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和新型高溫合金。
相較普通合金,高溫合金材料塑性差、組織結(jié)構(gòu)與形態(tài)復(fù)雜多樣,化學(xué)成分和組織形態(tài)等對材料在一定溫度下的強(qiáng)度、硬度、疲勞和蠕變等性能有較大的影響,成形制造過程中組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)的控制難度大,常出現(xiàn)混晶、組織不均勻、相組成難以調(diào)控等難題,因此高溫合金制造對材料的認(rèn)知和理解的要求高,需要掌握材料變形條件與組織性能關(guān)系,進(jìn)而開發(fā)可靠的塑性成形工藝。
同時(shí),由于高溫合金主要面向軍工企事業(yè)單位銷售,故產(chǎn)品具有典型的多品種、多規(guī)格、定制化的特點(diǎn),不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)差異較大,需要企業(yè)具備大量的專業(yè)化技術(shù)員工,在生產(chǎn)過程中精確控制各項(xiàng)技術(shù)參數(shù),以保證產(chǎn)品質(zhì)量。
由于高溫合金主要用于航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)等高端制造領(lǐng)域,具有很強(qiáng)的戰(zhàn)略價(jià)值及商業(yè)價(jià)值,歐美俄等發(fā)達(dá)國家的重點(diǎn)企業(yè)已在高溫合金領(lǐng)域進(jìn)行了幾十年的研究,并對于核心制備技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格保密。
目前,我國從事高溫合金研發(fā)及制備的企業(yè)及研究所等單位共有十余家,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破,但仍存在較多問題,包括部分關(guān)鍵技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)突破、重要材料依賴進(jìn)口、缺乏自主研制的先進(jìn)設(shè)備、返回料再利用的技術(shù)與機(jī)制尚未完善等??傮w來看,我國的高溫合金行業(yè)從產(chǎn)業(yè)到技術(shù)等各方面較國際先進(jìn)水平仍存在較大差距。
在需求與供給方面,根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)的數(shù)據(jù),我國高溫合金需求量迅速增長,從2017 年的 30,000 噸增至 2022 年的 70,000 噸,年均復(fù)合增長率為 18.47%。產(chǎn)量方面,我國高溫合金產(chǎn)量從 2017 年的 18,800 噸增至 2022 年的 42,000 噸,年均復(fù)合增長率為17.44%。從需求和產(chǎn)量差異角度來看,我國高溫合金仍具有較大缺口,存在一定的進(jìn)口依存度。
近年來高溫合金行業(yè)的市場需求始終大于供給,且呈逐年擴(kuò)大的趨勢。由于一方面國內(nèi)高溫合金生產(chǎn)仍然難以滿足日益增長的下游需求,另一方面美國等西方國家主要高溫合金企業(yè)技術(shù)水平更高,國外產(chǎn)品相較國內(nèi)部分企業(yè)產(chǎn)品在純凈度、一致性及成本上更具優(yōu)勢,因而目前國內(nèi)高溫合金的進(jìn)口依存度仍有接近 50%,高溫合金市場的供給缺口超 2 萬噸。
供需缺口擴(kuò)大一方面是由于高溫合金行業(yè)壁壘高、行業(yè)產(chǎn)能增長以現(xiàn)有廠商擴(kuò)產(chǎn)為主,另一方面是由于其生產(chǎn)工藝復(fù)雜、下游認(rèn)證周期長導(dǎo)致產(chǎn)能擴(kuò)張速度較為緩慢。未來在軍用和民用領(lǐng)域的雙重拉動(dòng)下,高溫合金的需求量有望進(jìn)一步提升。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)測,到 2026 年我國高溫合金市場規(guī)模將增長到 342 億元。
(2)高溫合金循環(huán)再生應(yīng)用情況
高溫合金在加工流程中會(huì)產(chǎn)生大量返回料,以高溫合金的尖端應(yīng)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例,由于需要充分考慮強(qiáng)度、空氣動(dòng)力、減重等要求,零件加工環(huán)節(jié)多、形狀復(fù)雜、精度要求高,導(dǎo)致材料有效利用率非常低,一般情況下超過 90%的材料會(huì)成為返回料。高溫合金循環(huán)再生應(yīng)用指在高溫合金的制造過程中使用加工流程中產(chǎn)生的返回料,通過嚴(yán)格的牌號分級管理、分選清洗,再重新經(jīng)過真空提純、重熔、鍛鑄造等精加工流程形成高溫合金材料的制備模式。
國際方面,美國從 20 世紀(jì) 70 年代起開展高溫合金返回料的再生利用,目前已形成技術(shù)成熟、體系完善、返回料嚴(yán)格分類回收和再生利用的全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)模式,在高溫合金生產(chǎn)過程中返回料使用比例達(dá)到 70%-90%。
返回料經(jīng)過多次真空提純和精煉,再生利用后的純凈度水平和各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定性均優(yōu)于礦冶新料,使得再生材料的質(zhì)量和穩(wěn)定性水平大幅提升,同時(shí)還可降低成本 30%以上。比如,美國 Allegheny TechnologiesIncorporated(“ATI”)公司即表示更愿意使用返回料,生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量更好,生產(chǎn)更簡捷。波音、洛克希德?馬丁、羅爾斯羅伊斯、通用電氣等終端用戶均建立相應(yīng)制度對供應(yīng)商的返回料回收標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量等提出明確要求。
國內(nèi)方面,我國高溫合金行業(yè)經(jīng)歷了從仿制到自主創(chuàng)新的歷程,已初步建立完整的高溫合金研制體系,但與世界領(lǐng)先水平相比,我國高溫合金在產(chǎn)品雜質(zhì)元素控制、均勻性、穩(wěn)定性、成本控制等方面仍存在一定差距。以變形高溫合金典型牌號 GH4169 為例,國外同牌號產(chǎn)品成本相較國內(nèi)更低,且材料的夾雜物控制更好、穩(wěn)定性更強(qiáng)、晶粒度級差更小。
形成上述差異的部分原因是因?yàn)閲庖呀?jīng)建立了完整的返回料回收體系及配套分級管理系統(tǒng),而我國在這方面仍然缺失技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),一定程度上限制了我國高溫合金制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí),返回料缺乏統(tǒng)一的管理,大部分返回料僅能降級利用,部分返回料存在出口處理的情況,還存在泄密隱患,可能涉及相關(guān)的裝備信息、材料參數(shù)等關(guān)鍵戰(zhàn)略信息安全。綜上,做好高溫合金返回料的再生應(yīng)用,對于提高我國高溫合金的質(zhì)量和穩(wěn)定性、降低成本、保障戰(zhàn)略資源安全具有重要意義。
(3)高溫合金下游應(yīng)用情況
長期以來,高溫合金核心應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域,近幾年已逐步延伸至許多民用領(lǐng)域。軍用領(lǐng)域方面,高溫合金一直是現(xiàn)代航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件關(guān)鍵材料中不可替代的主角,可以說沒有高溫合金就沒有現(xiàn)代航空事業(yè)。目前鎳基高溫合金是現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航天器和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以及艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵熱端部件材料(如渦輪葉片、導(dǎo)向器葉片、渦輪盤、燃燒室等),也是核反應(yīng)堆、化工設(shè)備、煤轉(zhuǎn)化技術(shù)等方面需要的重要高溫結(jié)構(gòu)材料。
民用領(lǐng)域方面,高溫合金的應(yīng)用涉足石油化工、電力、核工程等多個(gè)工業(yè)行業(yè),如工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、車用渦輪增壓器、石油化工能源轉(zhuǎn)換裝置等,近年來耐高溫耐腐蝕合金在石油化工、玻璃和玻纖以及機(jī)械制造等行業(yè)的應(yīng)用呈現(xiàn)明顯突破,高溫合金的使用正在逐步替代傳統(tǒng)的不銹鋼,行業(yè)發(fā)展前景廣闊。
1)高溫合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r
①航空領(lǐng)域
高溫合金最初的研制主要為了滿足新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求,但由于其良好的耐高溫,耐腐蝕等性能,逐漸被應(yīng)用到電力、船艦、汽車、冶金、玻璃制造、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。根據(jù)《工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片用鑄造高溫合金研究及應(yīng)用進(jìn)展》等資料,目前高溫合金下游最大的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇蘸教煊冒l(fā)動(dòng)機(jī),占比超過 50%。
在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中,高溫合金材料用量占到發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量的 40%-60%,主要應(yīng)用于四大熱端部件,燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤,此外還用于機(jī)匣、加力燃燒室和尾噴口等部件。根據(jù)工作溫度不同,航空發(fā)動(dòng)機(jī)以燃燒室前后為界限,分為冷端和熱端兩部分。
提高噴出氣體的能量是增加發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的最主要方式,要求發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度提升,因此對熱端部件,尤其是渦輪部件的材料提出了較高要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件工作溫度超過 1,000 攝氏度,同時(shí)渦輪部件在高速旋轉(zhuǎn)中承受較大機(jī)械載荷,因此需要高溫合金材料在高溫下保持優(yōu)異機(jī)械性能。
高溫合金在航空領(lǐng)域發(fā)展前景尚好,軍用航空方面,根據(jù)《World Air Forces 2024》數(shù)據(jù)顯示,截至 2023 年末,世界各國擁有的各類軍用飛機(jī)(各類飛機(jī)和直升機(jī))總數(shù)在 53,401 架左右,美國擁有全世界最強(qiáng)大的空中力量,截至 2023 年末,美國軍用飛機(jī)總數(shù)達(dá) 13,209 架,占世界軍用飛機(jī)總數(shù)的 24.74%;俄羅斯擁有 4,255 架各類飛機(jī)和直升機(jī),占世界軍用飛機(jī)總數(shù)的 7.97%;我國擁有軍用飛機(jī)總數(shù)為 3,304 架,占世界軍用飛機(jī)總數(shù)的 6.19%。
我國軍用飛機(jī)數(shù)量雖然總數(shù)排名靠前,但絕對數(shù)量上同世界頂尖水平相比仍有一定差距。隨著我國周邊國家安全問題的復(fù)雜化以及我國新形勢下軍事戰(zhàn)略方針和改革強(qiáng)軍戰(zhàn)略要求,為國防工業(yè)提供重要軍工裝備的國家使命日益重要。為了滿足國防建設(shè)對航空武器裝備現(xiàn)代化提出的迫切要求,預(yù)計(jì)“十四五”期間我國軍用航空裝備市場總體上保持增長態(tài)勢,下游軍用航空市場發(fā)展空間的增長將帶動(dòng)上游高溫合金等材料的需求增加。
同時(shí),未來 5-10 年內(nèi)基于存量發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量的增加,還會(huì)迎來后續(xù)的換發(fā)和維修高峰期,高溫合金在軍用航空領(lǐng)域的需求穩(wěn)定性將得到雙重保障。民用航空方面,根據(jù)中國民用航空局 2023 年 5 月發(fā)布的《2022 年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》,截至 2022 年末,我國民航全行業(yè)運(yùn)輸飛機(jī)(包含客運(yùn)飛機(jī)及貨運(yùn)飛機(jī))期末在冊架數(shù)為 4,165 架,同比增長 2.74%。
根據(jù)中國商飛發(fā)布的《中國商飛公司市場預(yù)測年報(bào)(2021-2040)》,預(yù)計(jì)未來 20 年,全球?qū)⒂谐^ 41,429 架新機(jī)交付,中國航空市場將接收 50 座級以上客機(jī) 9,084 架。隨著我國民航業(yè)及制造業(yè)的發(fā)展,及民航業(yè)飛機(jī)需求的提升,中國自主研發(fā)的民航飛機(jī)(如 ARJ21、C919 等)也有望批量生產(chǎn)并投入運(yùn)營,高溫合金、耐蝕合金等材料在國內(nèi)民航領(lǐng)域的市場也將會(huì)逐步打開。未來,隨著 CR929 等新一代機(jī)型的逐步研發(fā),民用航空市場有望成為高溫合金材料需求的新增長點(diǎn)。
②航天領(lǐng)域
高溫合金是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件燃燒室和渦輪泵的關(guān)鍵用材。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要由燃燒室和噴管、渦輪泵和活門自動(dòng)器三大部分組成,其中燃燒室和噴管容納推進(jìn)劑燃燒,產(chǎn)生 3,000℃以上的高溫和 30-200 個(gè)大氣壓的高壓氣體并高速從噴管噴出,形成強(qiáng)大的推力;渦輪泵的作用是對氧化劑和燃燒劑提高壓力,以便注入燃燒室。
目前我國火箭基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,但由于發(fā)展較晚、早期工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面同發(fā)達(dá)國家的差距仍然明顯:我國新一代運(yùn)載火箭長征 5 號助推器采用 8 臺液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī) YF 100,其真空推力僅為美國宇宙神 V 型火箭引進(jìn)的俄羅斯 RD 180型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力的 1/3,是俄羅斯質(zhì)子號 RD 253 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力的 70%;
長征 5 號芯一級采用 2 臺液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī) YF 77,其真空推力僅為歐洲阿麗亞娜 V 火箭Vulcain 2 發(fā)動(dòng)機(jī)推力的 50%,也落后于日本 LE 7A 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)性能落后的主要原因之一是高溫合金性能的差距:火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室需承受 3,000-4,000℃高溫、20MPa 高壓和 2,500-5,000m/s 高流速燃?xì)鉀_刷,對高溫合金材料要求極高;液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)最核心的部件——高性能渦輪泵則需承受超低溫液氧和燃料的沖刷,且轉(zhuǎn)速高、壓力大、密封性要求更高。
我國航天事業(yè)發(fā)展離不開火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的追趕超越,勢必將對國產(chǎn)高溫合金原材料及制造工業(yè)提出更高要求。隨著我國航天技術(shù)的不斷發(fā)展,對于衛(wèi)星發(fā)射的需求不斷提升,我國運(yùn)載火箭的發(fā)射次數(shù)也逐年提升。2021 年中國航天共實(shí)施宇航發(fā)射任務(wù) 55 次,首次達(dá)到“50+”并再度位居世界第一。2022 年中國航天全年完成發(fā)射任務(wù) 64 次,占世界總發(fā)射任務(wù) 34%,再創(chuàng)歷史新高。2023 年中國航天全年完成發(fā)射任務(wù) 67 次,占世界總發(fā)射任務(wù) 30%。
未來隨著我國工業(yè)基礎(chǔ)逐漸升級,航天事業(yè)將有更大的發(fā)展空間,對火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的需求將進(jìn)一步擴(kuò)大,我國火箭發(fā)射的數(shù)量和質(zhì)量將迎來廣闊的發(fā)展空間,對高溫合金的需求也將隨之增長。
2)高溫合金在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r
燃?xì)廨啓C(jī)裝置是一種以空氣及燃?xì)鉃榻橘|(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動(dòng)機(jī),結(jié)構(gòu)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)相似。燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件組成,機(jī)組啟動(dòng)成功后,壓氣機(jī)連續(xù)不斷從外界大氣中吸入大氣并增壓,噴入燃燒室的燃料與空氣混合后點(diǎn)火燃燒,高溫高壓燃?xì)庠跍u輪中膨脹做功,2/3 左右被用來帶動(dòng)壓氣機(jī),其余通過機(jī)組的傳輸軸帶動(dòng)外界的各種負(fù)荷,如發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、螺旋槳、泵等。燃?xì)廨啓C(jī)可以看作由燃?xì)獍l(fā)生器和動(dòng)力渦輪兩大部分組成,用來帶動(dòng)壓氣機(jī)和附件的稱為燃?xì)獍l(fā)生器渦輪,用來帶動(dòng)減速器、螺旋槳或其他外負(fù)荷—專做功率輸出的稱為動(dòng)力渦輪。
目前燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、船舶動(dòng)力、機(jī)車動(dòng)力、管道增壓等領(lǐng)域,全世界1/5 發(fā)電量來自于燃?xì)廨啓C(jī),燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)熱效率可以到達(dá) 60%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般火電站使用的超臨界燃煤系統(tǒng)的 40%;在船舶動(dòng)力方面,歐美艦艇燃?xì)廨啓C(jī)裝配率在 50%以上。
燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件燃燒室、連接導(dǎo)管、導(dǎo)向葉片、工作葉片和渦輪盤大多采用高溫合金材料制備,這一點(diǎn)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)類似,此外燃?xì)廨啓C(jī)工作環(huán)境還需要承受高硫燃?xì)夂秃K}分的腐蝕,設(shè)備通常工作壽命要求達(dá)到 50,000-100,000 小時(shí)、渦輪盤工轉(zhuǎn)數(shù)接近 10,000 轉(zhuǎn)分鐘、材料耐用溫度超過 600℃,為滿足上述設(shè)備要求,部件材料必須使用具備耐高溫、高蠕變強(qiáng)度特性的高溫合金材料,目前國內(nèi)外燃?xì)廨啓C(jī)制造普遍采用鎳基高溫合金,相關(guān)需求難以替代。
根據(jù)中國機(jī)械業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)資料顯示,在 2019 到 2021 年中國燃?xì)廨啓C(jī)需求量呈快速上漲趨勢,2019-2021 年復(fù)合年增長率達(dá) 40.84%,2021 年中國燃?xì)廨啓C(jī)需求量達(dá) 789.6萬千瓦時(shí),較 2020 年增長了 237.5 萬千瓦時(shí)。燃?xì)廨啓C(jī)是能源系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,是先進(jìn)的動(dòng)力機(jī)械裝備,屬于高新技術(shù)密集型產(chǎn)品。
作為高科技的載體,燃?xì)廨啓C(jī)是國家高技術(shù)水平和科技實(shí)力的重要代表,具有十分突出的戰(zhàn)略地位。目前,僅有英、美、俄等少數(shù)發(fā)達(dá)國家具有完全獨(dú)立研制燃?xì)廨啓C(jī)的能力,我國燃?xì)廨啓C(jī)早期受經(jīng)濟(jì)和工業(yè)水平影響發(fā)展較為緩慢,近年來國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展有所突破,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)某型號燃?xì)廨啓C(jī)的國產(chǎn)化。
未來,通過“兩機(jī)專項(xiàng)”重大戰(zhàn)略的實(shí)施,我國將在重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運(yùn)行維護(hù)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)上力爭實(shí)現(xiàn)突破,在國內(nèi)基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)體系,國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的市場有著廣闊的增長空間,并將促進(jìn)高溫合金材料需求的增長。
船舶作為燃?xì)廨啓C(jī)的主要應(yīng)用場景之一,對高溫合金有極大的需求空間。軍用艦船方面,由于近期地緣關(guān)系急劇緊張,亞太局勢日趨復(fù)雜,臺海、南海局勢不斷緊張,海軍將成為未來國防發(fā)展的重中之重;我國不斷部署新型艦船列裝部隊(duì),目前已具備了較強(qiáng)的軍用船舶研發(fā)和多艦艇建造的能力。
從未來發(fā)展方向上看,美國現(xiàn)有 11 艘航母服役,中國目前僅 2 艘服役,仍有極大發(fā)展空間,航母編隊(duì)需配置相應(yīng)的護(hù)衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦、登陸艦和補(bǔ)給艦等艦船,將帶來較大的艦隊(duì)購置投入。高溫合金材料作為軍用艦船燃?xì)廨啓C(jī)的重要部件原材料,市場空間拓展可期。
民用艦船方面,“十四五規(guī)劃”提出,要立足產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢、配套優(yōu)勢和部分領(lǐng)域先發(fā)優(yōu)勢,鞏固提升船舶等領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力,從符合未來產(chǎn)業(yè)變革方向的整機(jī)產(chǎn)品入手打造戰(zhàn)略性全局性產(chǎn)業(yè)鏈。交通運(yùn)輸部和科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合印發(fā)的《交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新中長期發(fā)展規(guī)劃綱要(2021-2035 年)》提出,要強(qiáng)化船舶等裝備動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)攻關(guān),突破高效率、大推力/大功率發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)大功率船舶渦輪增壓器等核心零部件,到 2035 年交通運(yùn)輸科技創(chuàng)新水平總體邁入世界前列。
2023 年,我國造船三大指標(biāo):造船完工量、新接訂單量、手持訂單量,以載重噸計(jì)分別占世界總量的 50.20%、66.60%和 55.00%。我國造船完工量長期保持高位,2021年、2022 年及 2023 年,我國手持船舶訂單量較去年同期分別增長 34.78%、10.15%及32.00%。
在海洋強(qiáng)國和制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的引領(lǐng)下,民用船艦市場的發(fā)展有著強(qiáng)有力的政策支撐。高溫合金材料作為民用艦船中燃?xì)廨啓C(jī)的重要原材料,超高強(qiáng)合金、耐蝕合金、精密合金等也是艦船的緊固件、軸、連桿等部件的重要原材料,擁有廣闊的市場空間。
3)高溫合金在核工程及石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r
核工程工業(yè)主要包括軍用核工程和民用核電領(lǐng)域,其使用的高溫合金包括燃料元件包殼材料、結(jié)構(gòu)材料和燃料棒定位格架,高溫氣體爐熱交換器等,這些部件在工作時(shí)需要承受 600-800℃的高溫,需要較高的蠕變強(qiáng)度,均是其他材料難以滿足的。中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國核能發(fā)展報(bào)告》顯示,我國在運(yùn)核電機(jī)組裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)步提升,截至 2023 年 9 月,我國在建核電機(jī)組 22 臺,總裝機(jī)容量超過 2,500 萬千瓦。
該報(bào)告同時(shí)指出,“十四五”及中長期我國核電將在確保安全的前提下向積極有序發(fā)展的新階段轉(zhuǎn)變。在碳達(dá)峰、碳中和的背景下,我國能源電力系統(tǒng)清潔化、低碳化轉(zhuǎn)型進(jìn)程將進(jìn)一步加快,核能作為近零排放的清潔能源,將具有更加廣闊的發(fā)展空間,預(yù)計(jì)保持較快的發(fā)展態(tài)勢,我國自主三代核電會(huì)按照每年 6-8 臺的核準(zhǔn)節(jié)奏,實(shí)現(xiàn)規(guī)模化批量化發(fā)展。
根據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì),到 2025 年,我國核電在運(yùn)裝機(jī) 7,000 萬千瓦左右,在建約 5,000 萬千瓦;到 2030 年,核電在運(yùn)裝機(jī)容量達(dá)到 1.2 億千瓦,核電發(fā)電量約占全國發(fā)電量的 8%。核電建設(shè)將帶動(dòng)高溫合金材料的需求,在核電較快的發(fā)展建設(shè)態(tài)勢下,高溫合金材料在核電市場將擁有更大的市場規(guī)模。
石油化工行業(yè)是重要的基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè),該行業(yè)所使用的各類機(jī)械設(shè)備一般運(yùn)行環(huán)境惡劣,大多在高溫、腐蝕性環(huán)境中運(yùn)行,對于設(shè)備制造材料的要求較高,核心零部件多采用高溫合金材料制造。石油化工的固定資產(chǎn)投資呈現(xiàn)明顯的周期性,盡管 2020 年行業(yè)投資大幅收縮,但隨后化工行業(yè)需求提升,帶動(dòng)行業(yè)整體加快擴(kuò)張步伐,2021 年固定資產(chǎn)投資完成額再創(chuàng)新高。
我國是世界第一大石油進(jìn)口國和第二大石油消費(fèi)國,石油化工市場規(guī)模龐大,相關(guān)設(shè)備的換代更新將對應(yīng)著龐大的高溫合金材料需求。此外,近年來隨環(huán)保政策的嚴(yán)格執(zhí)行和工業(yè)水平的升級,化工產(chǎn)品的制造逐漸向綠色化、高端化發(fā)展,相關(guān)化工裝備也將隨之升級換代,這也將促進(jìn)高溫合金材料需求的增長。