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(zhǎng)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(lái)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(duì) 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(lái)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(lái)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(duì)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(guò)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(guò)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(guó)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(kāi)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(duì)后續(xù)產(chǎn)品加工的方法工藝提出了不同要求。可通過(guò)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。總的來(lái)說(shuō)，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(duì)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(duì)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(guó)內(nèi)外設(shè)備先進(jìn)程度存在不小差距。最后，工藝對(duì)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(guò)濾、等溫鍛造等新興工藝的研發(fā)對(duì)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(guò)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(jìng) 爭(zhēng)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(zhǎng)時(shí)間
2.1. 目前產(chǎn)量 1.4 萬(wàn)噸左右近年來(lái)，我國(guó)高溫合金總體產(chǎn)量維持震蕩，并未出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。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(wàn)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(yíng)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(guó)內(nèi)高溫合金產(chǎn)量實(shí)際上在 1.4 萬(wàn) 噸左右。綜合來(lái)看，自 2014 年至今，國(guó)內(nèi)高溫合金產(chǎn)量處于震蕩階段，部分增長(zhǎng)主要 來(lái)自于民營(yíng)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(zhǎng)城特鋼等企業(yè)產(chǎn)量基本上十年無(wú)增長(zhǎng)。
目前對(duì)于高溫合金的消費(fèi)數(shù)據(jù)和需求分布，國(guó)內(nèi)尚無(wú)權(quán)威的統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)和口徑。不同 機(jī)構(gòu)對(duì)于國(guó)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(guó)內(nèi)高溫合金產(chǎn)量實(shí)際在 1.4 萬(wàn)噸左右。考慮到國(guó)內(nèi)高溫合金國(guó)內(nèi)自給率 40-42%的歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（過(guò)去幾年國(guó)內(nèi)高溫合金產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢，上面經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠）， 我們估算國(guó)內(nèi)高溫合金實(shí)際需求量在 3.4 萬(wàn)噸左右。2.3. 下游需求旺盛，未來(lái)供不應(yīng)求通過(guò)對(duì)下游行業(yè)細(xì)分需求的增長(zhǎng)預(yù)測(cè)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(wàn)噸，年均復(fù)合增長(zhǎng)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(guó)未來(lái) 10 年高溫合金下游需求增量主要來(lái)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(lái)看，由于高溫合金行業(yè)技術(shù)門檻較高，我國(guó)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(duì)更短，產(chǎn)能、產(chǎn)量相對(duì)較低。從主要生產(chǎn)企業(yè)的歷 年產(chǎn)量和收入情況來(lái)看，高溫合金產(chǎn)量在 2015-2017 年有所下降，2018 年開(kāi)始反彈，營(yíng) 收同樣從 2017 年開(kāi)始有較大提升。近年來(lái)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(guó)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(chǎng) 供給能力將大大提高，緩解供不應(yīng)求的局面，且加速國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程；與此同時(shí)，行業(yè)競(jìng) 爭(zhēng)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(duì)保衛(wèi)國(guó)家安全、支撐國(guó)家軍事戰(zhàn)略意義重大，來(lái)自內(nèi)外部 的雙重動(dòng)力大大刺激了我國(guó)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(guó)空軍未來(lái)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。3.1. 軍用航發(fā)需求量預(yù)測(cè)據(jù)英國(guó)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(duì)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(guó)空軍所承擔(dān)的在西太平洋地區(qū)壓制潛在戰(zhàn)爭(zhēng)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(guó)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(guó)空 軍的作戰(zhàn)任務(wù)由國(guó)土防空轉(zhuǎn)向攻防兼?zhèn)洌枰啻筝d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(guó)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(guó)持續(xù)向亞太地區(qū)國(guó)家交付第四代戰(zhàn)斗機(jī) F-35A/B，中國(guó)空軍將 面對(duì)更大的挑戰(zhàn)。從長(zhǎng)線來(lái)看，我國(guó)空軍戰(zhàn)機(jī)需要量質(zhì)同升。鑒于國(guó)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(cè)未來(lái)我國(guó)新機(jī)型擴(kuò)編速度將高速增長(zhǎng)，參照過(guò)去五年軍機(jī) 2%左右的年 平均增長(zhǎng)率，我們預(yù)測(cè) 2020-2030 年增速為 3.6%，則 2025 年我國(guó)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(guó)將繼續(xù)擴(kuò)編更加先進(jìn)的機(jī)型以替代相對(duì) 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(cè)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(guó)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(guó)戰(zhàn)斗機(jī)日常訓(xùn)練升空時(shí)長(zhǎng) 5 小時(shí)，且不 考慮過(guò)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(cè)算數(shù)據(jù)，我國(guó)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(guó)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(guó)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(cè)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(lái)更高訓(xùn)練量帶來(lái)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(guó)軍用航發(fā)年維護(hù)需求將達(dá)到 6246 臺(tái)/年，到 2030 年中國(guó)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(cè)，2020-2030 年我國(guó)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(guó)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(zhǎng)率為 10.26%。
3.2. 軍用航發(fā)高溫合金需求量預(yù)測(cè)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(guó)金屬學(xué)會(huì)高溫合金分會(huì)認(rèn)可的國(guó)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(guò) 50%，考慮到技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)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(guó)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(wàn)噸 /年，在 2030 年達(dá)到 3.09 萬(wàn)噸/年。預(yù)計(jì) 2021-2030 年之間我國(guó)將產(chǎn)生總計(jì) 21.92 萬(wàn)噸軍 用航發(fā)高溫合金需求，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 10.26%。
4. 民用高溫合金增長(zhǎng)空間大
我國(guó)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(guó)民航局歷年公報(bào)，2015- 2019 年我國(guó)民航運(yùn)輸飛機(jī)期末在冊(cè)架數(shù)共增加 1168 架，年均復(fù)合增長(zhǎng)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(zhǎng) 5%，增速只有去年同期的一 半。目前中國(guó)民航業(yè)已經(jīng)形成了以東方航空、中國(guó)國(guó)航和南方航空三大航空公司為主， 多家航空公司并存的競(jìng)爭(zhēng)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(guó)產(chǎn) ARJ21 占引進(jìn)飛機(jī)平均比例分別為 7%、23%、49%。目前，我國(guó)國(guó)產(chǎn)商用飛 機(jī)主要采用進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，但國(guó)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(guó)航發(fā) 商發(fā)官網(wǎng)，我國(guó)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(duì)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(cè)，得出 2020-2030 年我國(guó)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(duì)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(zhǎng)率為 14.4%。預(yù)測(cè)過(guò)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(zhǎng)率擴(kuò)張。假設(shè)民用航發(fā)的國(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)供 貨率與上文保持一致，預(yù)測(cè)得出 2025 年、2030 年國(guó)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(cè)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(lái)。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(zhǎng)久以來(lái)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(guó)內(nèi)技術(shù)不斷取得突破，國(guó)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(chǎng)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(píng)價(jià)方法及指標(biāo)》征求意見(jiàn)稿，以確保實(shí)現(xiàn)我國(guó)乘用車新車平均燃料消耗量水平在 2025 年下降至 4 L/100km，對(duì)應(yīng)二氧化碳排放約為 95 g/km 的國(guó)家總體節(jié)能目標(biāo)。而汽車渦 輪增壓器通過(guò)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(duì)車 輛駕駛性能的要求。
我們預(yù)測(cè) 2025 年汽車領(lǐng)域高溫合金總需求約 1.79 萬(wàn)噸，2030 年達(dá) 3.25 萬(wàn)噸，年 均復(fù)合增長(zhǎng)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(wàn)噸。汽車產(chǎn)量：2019 年，我國(guó)汽車產(chǎn)量 2572 萬(wàn)輛，近十年年均復(fù)合增速 6.43%， 保持快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)后文對(duì)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(guó)汽車總產(chǎn)量約 2485 萬(wàn)輛，未來(lái) 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(chǎng)預(yù)測(cè)》報(bào)告顯示，2016 年，我國(guó)渦輪增壓器配置率為 32%，同期北美、歐洲、印度、韓國(guó)、日本等地 區(qū)和國(guó)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(cè)2021 年全球市場(chǎng)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(zhǎng)率，且考慮到中國(guó)市場(chǎng)具有更大的上升空間，我們估測(cè) 2019 年渦輪增壓器在中國(guó)新銷售車輛中的配置率為 41%，未來(lái) 10 年將以 8% 的年均復(fù)合增長(zhǎng)率提升。渦輪增壓器高溫合金用量：圖南股份招股說(shuō)明書中透露，2018 年每萬(wàn)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(cè)的配置率可估測(cè)出未來(lái)每年每 萬(wàn)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(guó)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(guó)家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于做好 2020 年電力中長(zhǎng)期合同簽訂工 作的通知》，鼓勵(lì)用水電、風(fēng)電、太陽(yáng)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(lái)新 一輪發(fā)展期，以 “華龍一號(hào)”、“國(guó)和一號(hào)”等自主化三代核電為主開(kāi)展規(guī)模化和批量化 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(duì)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(jí)用管的需 求約為 10 噸/萬(wàn)千瓦。根據(jù)中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，我國(guó)核電機(jī)組運(yùn)營(yíng)數(shù)量一直維持上漲趨勢(shì)，近三年平均增速 10%。截至 2019 年底，我國(guó)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(wàn)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(guó)在建核 電機(jī)組 13 臺(tái)；預(yù)計(jì)到 2020 年底，我國(guó)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(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)張延克表示，我國(guó)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(guó)和一號(hào)”的國(guó)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(kāi)工情況，預(yù)計(jì) 2020 年在建核電組約 18 臺(tái)，包括中國(guó)核電 10 臺(tái)（含中俄合建項(xiàng)目）和中國(guó)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(guó)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(wàn)千瓦；我國(guó)核電機(jī)組從開(kāi)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(guó)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(lái) 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(guó)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(guó)特殊鋼的搖籃”。我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(chǎng)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(guó)內(nèi)主要汽車生產(chǎn) 企業(yè)，市場(chǎng)占有率為 10-25%；公司軸承鋼市占率 18%左右，產(chǎn)量居全國(guó)特鋼企業(yè)第二 位。
公司目前擁有粗鋼產(chǎn)能 100 萬(wàn)噸，鋼材產(chǎn)能 60-70 萬(wàn)噸。其中高溫合金產(chǎn)能 1 萬(wàn)噸、 合金結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)能 50 萬(wàn)噸、高強(qiáng)鋼產(chǎn)能 1 萬(wàn)噸，不銹鋼 10 產(chǎn)能萬(wàn)噸和合金工模具鋼產(chǎn)能 10 萬(wàn)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(lái)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(zhǎng)期承擔(dān)國(guó)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(guó)家科研課題 7 項(xiàng)，在研國(guó)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(guó)家、省市級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng) 7 項(xiàng)，其中包括中國(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。公司是國(guó)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(lái)，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(guó)資委“雙百行動(dòng)”，有序推進(jìn)國(guó)企改革。公 司控股股東為中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司，是隸屬國(guó)務(wù)院國(guó)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(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 70.79%；銷量合計(jì) 10035 噸， 同比增長(zhǎng) 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(guó)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(gòu)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(chǎng)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(kāi) 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(chǎng)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(guò) 90%。在新型高溫合金方面，2018 年 GH4169 系列合金產(chǎn)品市場(chǎng)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(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)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(wàn)元，同時(shí)為公司開(kāi)拓國(guó)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(yíng)高端制造企業(yè)。主營(yíng)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(wú)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(guó)內(nèi)首位。在超 級(jí)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(jī)?cè)隽靠捎^。由于訂單飽滿，公司自 2018 年開(kāi)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(rùn) 6201 萬(wàn)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(kāi)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(wàn)元/年。預(yù)計(jì)上述項(xiàng)目將支持公司未來(lái)三年業(yè)績(jī)持續(xù)增長(zhǎng)。
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(kāi)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(jí)材料，690U 型管的年產(chǎn)能在 250 噸左右。
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