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高溫合金行業(yè)未來(lái)前景分析
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 鋼研高納    2024-06-20

目前，國(guó)內(nèi)從事高溫合金材料及制品生產(chǎn)的企業(yè)可主要分為三大類。第一類是包括鋼研高納、北京航材院、中科院金屬所（及子公司中科三耐）在內(nèi)的三家科研單位，在實(shí)行市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)以后逐步由研發(fā)向自主生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，主要生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高端產(chǎn)品，具備較強(qiáng)的高溫合金材料自主研發(fā)能力以及母合金熔煉能力。

第二類是中國(guó)航發(fā)下屬發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠和中航工業(yè)、中航科技等集團(tuán)內(nèi)部從事精密鑄造或鍛造業(yè)務(wù)的相關(guān)企業(yè)，主要為各大主機(jī)廠和其他集團(tuán)單位提供配套服務(wù)，其普遍擁有由國(guó)防科工委統(tǒng)一設(shè)定的企業(yè)代號(hào)。

第三類是以西部超導(dǎo)、圖南股份、應(yīng)流股份、三角防務(wù)、江蘇永瀚、無(wú)錫透平等為代表的新興冶金企業(yè)或金屬加工企業(yè)，多數(shù)為民營(yíng)背景，近年來(lái)業(yè)務(wù)拓展至高溫合金領(lǐng)域，由于起步時(shí)間較晚，技術(shù)積累相對(duì)薄弱，因此市場(chǎng)份額占比較小。

①航空航天

高溫合金材料屬于航空航天材料中的重要成員，是制造航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的關(guān)鍵材料，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、渦輪盤(pán)、燃燒室、導(dǎo)向器及部分機(jī)匣和封嚴(yán)件。在先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金部件占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的 40%-60%以上，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能水平在很大程度上取決于高溫合金材料的性能水平。

A、航空

我國(guó)飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)目前以滿足國(guó)防需求為主。近年來(lái)，兩機(jī)專項(xiàng)、飛發(fā)分離、航發(fā)成立等為我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予了強(qiáng)力支持，以某型號(hào)為代表的國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸成熟，我國(guó)航空裝備進(jìn)入快速列裝期，新機(jī)型換裝和升級(jí)換代需求迫切。

從數(shù)量上看，根據(jù)《World Air Forces 2020》，2019 年我國(guó)國(guó)防航空飛機(jī)總數(shù)為 3,210 架，是美國(guó)的 24.2%；從結(jié)構(gòu)上看，我國(guó)國(guó)防航空飛機(jī)二代戰(zhàn)機(jī)、小噸位直升機(jī)和運(yùn)輸機(jī)占比仍然較高，信息化程度高、綜合性能強(qiáng)的新機(jī)型配備不足。以戰(zhàn)斗機(jī)為例，美國(guó)的三代機(jī)占比 78.23%，四代機(jī)占比 21.77%；而我國(guó)二代機(jī)占比依然較高，四代機(jī)僅少量列裝。

未來(lái)隨著新一代飛機(jī)的陸續(xù)批產(chǎn)，我國(guó)航空裝備具備了換裝的基礎(chǔ)，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)將步入發(fā)展加速期。

除了國(guó)內(nèi)航空飛機(jī)的加速列裝的增量市場(chǎng)外，國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)還存在存量維修換裝市場(chǎng)。我國(guó)在役主要機(jī)型仍使用相當(dāng)比例的俄制發(fā)動(dòng)機(jī)，未來(lái)將陸續(xù)進(jìn)入大修周期。同時(shí)，未來(lái)單機(jī)的年平均飛行小時(shí)數(shù)及維修次數(shù)將隨之增加。

發(fā)動(dòng)機(jī)維修市場(chǎng)以葉片、噴嘴、盤(pán)、機(jī)匣、封嚴(yán)為主，這些部件多數(shù)由高溫合金、少數(shù)由鈦合金制備。預(yù)計(jì)我國(guó)未來(lái) 5 年航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)較為可觀。同時(shí)，伴隨國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的逐步成熟，國(guó)內(nèi)民航市場(chǎng)的高溫合金需求量也在不斷增長(zhǎng)。

根據(jù)《中國(guó)商飛 2019-2038 年民用飛機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè)年報(bào)》，未來(lái) 20 年中國(guó)航空市場(chǎng)預(yù)計(jì)將接收 50 座以上客機(jī) 9,205 架，對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)空間 2.54 萬(wàn)億元，平均每年約 1,272 億元，從而帶來(lái)每年 763 億元的高溫合金需求。若考慮全球市場(chǎng)，未來(lái) 20 年預(yù)計(jì)將有 45,459 架新機(jī)交付，對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值約 11.87 萬(wàn)億元，平均每年約 5,934 億元，帶來(lái)每年 3,560 億元的高溫合金零部件的需求量。

B、航天

航天領(lǐng)域中，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?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室需承受高溫（3,000~4,000℃）、高壓（20MPa）和高流速（2,500-5,000m/s）燃?xì)鉀_刷，對(duì)高溫合金材料要求極高；高性能渦輪泵需承受超低溫液氧和燃料的沖刷，且轉(zhuǎn)速高、壓力大、密封性要求高，是液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)最核心的部件，對(duì)高溫合金原材料及制造工業(yè)提出了很高的要求。

我國(guó)未來(lái)主力運(yùn)載火箭長(zhǎng)征七號(hào)采用的某液氧-煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)質(zhì)量為 1.9 噸，每枚火箭采用 6 臺(tái)某火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，每枚火箭渦輪泵及燃燒室總質(zhì)量，即每枚長(zhǎng)征七號(hào)火箭所用高溫合金部件質(zhì)量約為 2.88 噸，若假設(shè)高溫合金部件成材率為 30%，則每枚長(zhǎng)征七號(hào)所需高溫合金質(zhì)量為 9.6 噸。在維持每年航天發(fā)射 20 次的情況下，預(yù)計(jì)未來(lái) 15 年我國(guó)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金需求達(dá) 2,880 噸，年均需求量約 192噸。

②能源電力

A、燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)又稱內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)，是高溫合金的另一個(gè)主要應(yīng)用。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)，主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件組成，結(jié)構(gòu)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)基本一致。

天然氣發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)方面，市場(chǎng)空間較大。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2019 年全國(guó)新增燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)容量為 629 萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng) 7.5%；按照單臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī) 30 兆瓦計(jì)算，2019 年氣電燃?xì)廨啓C(jī)共需 210 臺(tái)，高溫合金材料用量約為 1.3 萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模約為 40 億元。按此計(jì)算，假設(shè)未來(lái) 20 年每年新增氣電裝機(jī)容量 600 萬(wàn)千瓦，未來(lái) 20 年氣電燃?xì)廨啓C(jī)共需 4,000 臺(tái)，高溫合金材料用量約為 25 萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模約為 750 億元。

管道用燃?xì)廨啓C(jī)方面，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委和能源局印發(fā)的《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》，到 2025 年，全國(guó)油氣管網(wǎng)規(guī)模達(dá)到 24 萬(wàn)公里，其中天然氣管道里程 16.3萬(wàn)公里。截至 2018 年底，中國(guó)建成運(yùn)行的長(zhǎng)輸天然氣管線總里程 7.6 萬(wàn)公里，2019-2020 年仍需建設(shè)約 2.8 萬(wàn)公里；預(yù)計(jì)未來(lái) 20 年我國(guó)天然氣管道建設(shè)將達(dá)到15 萬(wàn)公里。

通常情況下，天然氣管線每 100-200 公里設(shè)有一個(gè)壓氣站，每個(gè)壓氣站平均裝備 2 臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)。據(jù)此計(jì)算，天然氣管線所用燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)在 2019-2020年平均每年需用高溫合金材料約 1.2 萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模約為 35 億元；未來(lái) 20 年共需高溫合金材料 12.5 萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模約為 375 億元。

B、核電裝備

核電工業(yè)使用的高溫合金主要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。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)估計(jì)，未來(lái) 20 年核電使用將維持增長(zhǎng)，裝機(jī)容量增長(zhǎng)將主要來(lái)自中國(guó)、俄羅斯等國(guó)家。根據(jù)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020 年）》，到 2020 年，全國(guó)在運(yùn)核電規(guī)劃裝機(jī)容量達(dá)到 5,800 萬(wàn)千瓦，在建 3,000 萬(wàn)千瓦。截至 2019 年末，我國(guó)共有47 臺(tái)運(yùn)行核電機(jī)組，總裝機(jī)容量為 4,875.12 萬(wàn)千瓦，2020 年需投入運(yùn)行 925 萬(wàn)千瓦。假設(shè)未來(lái) 20 年核電在建機(jī)組數(shù)量維持在 10 座，每座裝機(jī)容量為 100 萬(wàn)千瓦，平均每年高溫合金需求量約為 2,000 噸，市場(chǎng)規(guī)?？傆?jì)約為 80 億元。

③石化冶金

A、石化

乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的 75%以上，世界上已將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。乙烯裂解爐是乙烯生產(chǎn)裝置的核心設(shè)備，主要作用是把天然氣、煉廠氣、原油及石腦油等各類原材料加工成裂解氣，并提供給其它乙烯裝置，最終加工成乙烯、丙烯及各種副產(chǎn)品。

乙烯裂解爐的生產(chǎn)能力及技術(shù)的高低，直接決定了整套乙烯裝置的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)。乙烯作為全球體量最大的化工產(chǎn)品，重資產(chǎn)屬性明顯，一輪景氣周期一般在10 年左右；本輪景氣周期始于 2015 年，在油化工、氣化工和煤化工三大工藝路線的疊加驅(qū)動(dòng)之下，擴(kuò)能幅度較顯著。

增量市場(chǎng)方面，2020 至 2022 年國(guó)內(nèi)新增產(chǎn)能 1,915 萬(wàn)噸，增量約 11%；一般一臺(tái) 10 萬(wàn)噸產(chǎn)能的乙烯裂解爐中裂解爐管為 60 噸左右，對(duì)應(yīng)年 3,830 噸的裂解管需求。存量市場(chǎng)方面，根據(jù)《石化和化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020 年）》，2019 年底國(guó)內(nèi)乙烯產(chǎn)能約 2,052 萬(wàn)噸，乙烯生產(chǎn)設(shè)備每 5-6 年左右需進(jìn)行一次大修，因此每年約 373 萬(wàn)噸以上存量乙烯設(shè)備存在備件需求，對(duì)應(yīng)年 2,238 噸的裂解管需求。

制氫爐是以天然氣為原料制成氫氣，用于煉油環(huán)節(jié)（含油品升級(jí)）或化肥、甲醇的生產(chǎn)過(guò)程中，是煉油制氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，其中重要部件轉(zhuǎn)化管采用離心鑄造工藝生產(chǎn)，工作溫度在 900℃-1,000℃。

根據(jù)“煉化一體化”要求，每新建 100 萬(wàn)噸乙烯項(xiàng)目需配套建設(shè) 1,000 萬(wàn)噸的煉油廠，一般每 1,000 萬(wàn)噸煉油需配備 10 萬(wàn)標(biāo)立制氫爐，每臺(tái) 10 萬(wàn)標(biāo)立制氫爐需 240 噸轉(zhuǎn)化管。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020至 2022 年國(guó)內(nèi)乙烯新項(xiàng)目及存量設(shè)備備件年 10 萬(wàn)標(biāo)立制氫爐需求量在 47 臺(tái)左右，對(duì)應(yīng)估算得到制氫爐轉(zhuǎn)化管年需求量約 2,222 噸。

B、冶金

輻射管、爐輥是冶金行業(yè)退火爐、?；癄t、淬火爐等裝備的主要部件，采用高溫合金鑄造。輻射管主要包括 W 型輻射管、U 型輻射管、I 型輻射管、電輻射管以及吊掛件等，爐輥主要包括立式退火爐爐輥、涂層爐輥、臥式退火爐爐輥、寬厚板熱處理爐爐底輥以及沉沒(méi)輥等。

根據(jù)博思數(shù)據(jù)發(fā)布的《2020-2026 年中國(guó)冷軋薄板市場(chǎng)分析與投資前景研究報(bào)告》，2019 年我國(guó)冷軋薄板產(chǎn)量 3,251.6 萬(wàn)噸，連退板和鍍鋅板分別占 40%和60%，為 1,300 萬(wàn)噸和 1,951 萬(wàn)噸。按 50 萬(wàn)噸連退線需要輻射管、爐輥價(jià)值 4,300萬(wàn)元，40 萬(wàn)噸鍍鋅線需要輻射管、爐輥價(jià)值 2,100 萬(wàn)元計(jì)算，輻射管、爐輥高端備件市場(chǎng)總?cè)萘考s 24 億元。按平均更換周期 5-6 年，輻射管、爐輥高端市場(chǎng)備件年需求額在 3.9 億元左右。

更多行業(yè)研究分析請(qǐng)參考思瀚產(chǎn)業(yè)研究院《2024-2029年中國(guó)高溫合金行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及投資前景分析預(yù)測(cè)報(bào)告》，同時(shí)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院亦提供行研報(bào)告、可研報(bào)告、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、商業(yè)計(jì)劃書(shū)、專項(xiàng)調(diào)研、建筑設(shè)計(jì)、境外投資報(bào)告等相關(guān)咨詢服務(wù)方案。