現(xiàn)代工業(yè)裝備材料高溫合金項目可行性研究報告

高溫合金項目可行性研究報告-現(xiàn)代工業(yè)裝備領(lǐng)域的關(guān)鍵材料

高溫合金在軍民工業(yè)領(lǐng)域運用廣泛，是制造發(fā)動機以及燃氣輪機熱端部件的關(guān)鍵材料。國防建設(shè)的需求以及國家的大力支持持續(xù)推動著高溫合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場前景廣闊。

一、高溫合金簡介

高溫合金是指一般以鐵、鎳、鈷為基，能在大約600℃以上的高溫下抗氧化或腐蝕，并能在一定應(yīng)力作用下長期工作的一類合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達到700℃左右，多應(yīng)用于交通運輸、石油化工、礦山冶金等領(lǐng)域；鈷基高溫合金受限于鈷元素的開采和使用，尚無法實現(xiàn)大范圍的推廣應(yīng)用；鎳基高溫合金在整個高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，可以在高于1000℃的惡劣環(huán)境中保持較好的力學(xué)性能，因而廣泛地用來制造高性能的航空發(fā)動機和各種工業(yè)燃氣輪機的最熱端部件。

在研發(fā)應(yīng)用中，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。其中變形高溫合金應(yīng)用最為廣泛，大致占比達70%，鑄造高溫合金和新型高溫合金分別為20%、10%。

應(yīng)用從航空航天向其他工業(yè)領(lǐng)域擴展

高溫合金材料具備優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞，最初因制造工藝復(fù)雜，量產(chǎn)困難，主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)量的提升，逐漸被應(yīng)用到電力、機械、工業(yè)、汽車等領(lǐng)域。據(jù)Roskill統(tǒng)計，全球每年消費高溫合金材料約30萬噸，其中約55%用于航空航天領(lǐng)域，其次是電力領(lǐng)域，占20%。

高溫合金應(yīng)用領(lǐng)域

在航空航天領(lǐng)域，高溫合金是制造航空航天發(fā)動機熱端部件的關(guān)鍵材料。在液體火箭發(fā)動機中，高溫合金應(yīng)用比例接近總重量的一半，逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜化、薄壁化、復(fù)合化、多位一體、無余量的趨勢。在先進的航空發(fā)動機中，關(guān)鍵的熱端承力部件均為高溫合金，高溫合金用量占發(fā)動機總重量的40%－60%以上，發(fā)動機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。

在民用工業(yè)領(lǐng)域，高溫合金應(yīng)用面不斷擴大，特別是耐高溫耐腐蝕合金在石油化工、玻璃和玻纖以及機械制造等行業(yè)的應(yīng)用有明顯的進展。以工業(yè)燃氣輪機為例，其需求快速增長，除用于發(fā)電外，還用于艦船動力、天然氣輸送的加壓站等。此外，納米材料系列、生物醫(yī)學(xué)材料系列、電子工程用靶材系列等高溫合金產(chǎn)品也在不斷發(fā)展，以滿足相關(guān)高溫的腐蝕環(huán)境要求。

2、政策支持下我國高溫合金快速發(fā)展

我國高溫合金研發(fā)起步較國外發(fā)達國家晚，在國防建設(shè)需要以及國家的大力支持下，經(jīng)過幾代人的努力，我國高溫合金已完成了從仿制、改進到創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變，合金的耐溫性能從低到高，新型材料得以開發(fā)，生產(chǎn)工藝不斷改進且產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，并建立和完善了我國的高溫合金體系。最新出版的《中國高溫合金手冊》已包含201個合金牌號，可供航空、航天及其他工業(yè)部門選用。

師昌緒院士將我國高溫合金的發(fā)展分為三個階段。第一階段從1956年至20世紀70年代初，是我國高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起始階段，由蘇聯(lián)專家指導(dǎo)下煉出的第一爐高溫合金GH3030拉開序幕。1960年后，國際形勢要求我國必須獨立自主的研制和生產(chǎn)主要殲擊機發(fā)動機所需的各種高溫合金材料，該階段主要成果是仿制前蘇聯(lián)高溫合金為主體的合金體系。

第二階段從20世紀70年代中到90年代中期，這是我國高溫合金的提高階段。材料研制全面引入歐美技術(shù)，參照國外的技術(shù)標(biāo)準，在生產(chǎn)過程中建立嚴格的質(zhì)量管理體系，學(xué)習(xí)規(guī)范質(zhì)量檢測標(biāo)準。這一階段，研制成功了多種新型的高溫合金，生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制達到了一個新的高度。

第三階段是從20世紀90年代中至今這段時間,這是我國高溫合金發(fā)展的新階段。該階段，我國應(yīng)用和開發(fā)出一批新工藝,研制和生產(chǎn)了一系列高性能、高檔次的新合金?，F(xiàn)在國內(nèi)已形成了一批具有一定規(guī)模的母合金生產(chǎn)廠、鍛件熱加工廠、精密鑄件廠和研究機構(gòu)。

高溫合金的升級對于航空航天及其他工業(yè)部分的發(fā)展都有著重要的意義。特別是在航空航天領(lǐng)域，可以說一代材料一代新型發(fā)動機，材料是產(chǎn)業(yè)升級的基礎(chǔ)。高溫合金新材料及先進制備技術(shù)的研究，助力航空航天發(fā)動機向更高承溫、更高性能、更低重量、更高可靠性、更低成本、更易維護等方向發(fā)展。為了促進高溫合金行業(yè)的發(fā)展，近年來國家也出臺了一系列支持政策。

二、供給不足，行業(yè)生態(tài)健康

我國高溫合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，但技術(shù)與世界先進水平仍存在差距，并且國內(nèi)生產(chǎn)能力不足，高端品種尚未實現(xiàn)自主可控，供需缺口較大。高溫合金新進入壁壘高，產(chǎn)能增長以現(xiàn)有廠商擴產(chǎn)為主，增速較為緩慢。業(yè)內(nèi)競爭格局良好，主要廠商形成競合關(guān)系。行業(yè)特性促使高溫合金成為單價高、毛利高品種。

1、國內(nèi)供應(yīng)存缺口，單價高、毛利高

自1956年第一爐高溫合金GH3030試煉成功，迄今為止，我國高溫合金的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了60多年的發(fā)展。60年的時間里，我國高溫合金從無到有，從仿制到自主創(chuàng)新，取得了不凡的成績。但目前來看，我國高溫合金仍存在供應(yīng)缺口，且高端品種尚未實現(xiàn)自主可控。關(guān)于高溫合金的產(chǎn)銷量，市場沒有統(tǒng)一計算口徑。特鋼協(xié)會數(shù)據(jù)顯示2019年會員企業(yè)高溫合金鋼產(chǎn)量為8499噸。2018年我國高溫合金材料年生產(chǎn)量約3.5萬噸左右，消費量達5.9萬噸。2018年我國高溫合金產(chǎn)量約2.2萬噸，市場需求量約3.7萬噸?？傮w反映出高溫合金市場存在40%左右的供給缺口。因高溫合金產(chǎn)品具有很高技術(shù)含量，要求一定的技術(shù)儲備和研發(fā)實力，進入壁壘相對較高。高端產(chǎn)品產(chǎn)能增長將主要依靠現(xiàn)有企業(yè)產(chǎn)能的擴張，但實際有效產(chǎn)量增長較小，市場缺口短期較難填補。

同時，我國高溫合金材料對進口的依賴度依舊較高。一是因技術(shù)相對落后，高端產(chǎn)品未完全國產(chǎn)化。在技術(shù)水平上，我國與美國、俄羅斯等國仍有著較大差距。比如在重型燃氣輪機、深海石油等應(yīng)用量大的產(chǎn)業(yè)，以及更高性能航空航天發(fā)動機等領(lǐng)域，相關(guān)高溫合金材料產(chǎn)品還沒有完全實現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)品依賴進口。

高溫合金的特性及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)促使其價格及毛利始終保持較高水平。以撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份為例，近三年其高溫合金產(chǎn)品均價在12-22萬元/噸水平，毛利率保持在30%左右，具體因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品附加值高低、下游屬于軍品或民品客戶，原材料價格變動、成材率情況而不同。

2、業(yè)內(nèi)競合關(guān)系為主，進入壁壘高

高溫合金行業(yè)生態(tài)健康，企業(yè)間主要為競合關(guān)系。一方面因為行業(yè)總供給尚不能滿足國內(nèi)需求，企業(yè)均以努力實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、擴大產(chǎn)能、滿足市場需求為目標(biāo)共同發(fā)展。另一方面因為高溫合金廣泛應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，自主可控要求下很多對供應(yīng)商設(shè)置了雙流水制度。

高溫合金進入壁壘高，體現(xiàn)在技術(shù)壁壘、銷售渠道、資金實力等方面。且新進入者往往面臨產(chǎn)品成材率低的問題，需要經(jīng)歷較長的時間探索，進行工藝改良，通過經(jīng)驗總結(jié)，提升產(chǎn)品成材率。高進入壁壘將使行業(yè)未來一段時間內(nèi)競爭格局仍有望保持良好狀態(tài)。

高溫合金材料具有很高的技術(shù)含量，特種冶煉、精密鑄造等工序均需要技術(shù)沉淀，尤其是航空航天類應(yīng)用產(chǎn)品對質(zhì)量可靠性、性能穩(wěn)定性、產(chǎn)品外觀尺寸精確性等方面都有著非?？量痰闹笜?biāo)要求，加之后續(xù)工藝改良及成材率提升的行業(yè)發(fā)展要求，都需要長期經(jīng)驗積累，高溫合金對企業(yè)技術(shù)儲備、研發(fā)實力和人才培養(yǎng)要求很高。

在銷售渠道方面，一是行業(yè)存在準入壁壘，高溫合金應(yīng)用于軍品相關(guān)生產(chǎn)活動必須通過嚴格審查并取得軍工資質(zhì)；在民用航空發(fā)動機、核電裝備等領(lǐng)域，也存在相應(yīng)的資質(zhì)認證管理體系，生產(chǎn)廠家需要通過獲得相關(guān)行業(yè)準入資質(zhì)和認證，才能進入市場。二是市場先入優(yōu)勢明顯，高溫合金主要應(yīng)用于各種極端惡劣環(huán)境下，故對下游客戶而言，性能穩(wěn)定性和質(zhì)量可靠性是其最重要的考慮因素，高溫合金產(chǎn)品通過下游客戶系統(tǒng)認證所需時間周期可長達3-5年，因此用戶在經(jīng)過嚴格的試用程序而選定供應(yīng)商后，一般不會再輕易更換，后入者打通銷售渠道難度大幅增加。

在資金方面，高溫合金企業(yè)前期需投入大量資金購置先進生產(chǎn)設(shè)備，且產(chǎn)品研發(fā)周期較長，公司需持續(xù)投入支持新產(chǎn)品的迭代更新。

3、未來三年有萬噸產(chǎn)能增量

因為高溫合金領(lǐng)域新進入者壁壘較高，行業(yè)產(chǎn)能增量主要來源于現(xiàn)有企業(yè)擴產(chǎn)。近年來，隨著下游需求的快速增長，高溫合金供不應(yīng)求，主流廠商紛紛擴建以滿足發(fā)動機、石化等領(lǐng)域的新增需求，在國家政策導(dǎo)向下國產(chǎn)替代進程加速。但因生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)品牌號眾多，且存在下游認證周期長等問題，實際產(chǎn)量增速或小于產(chǎn)能增速。

三、需求放量，市場增長可期

我國高溫合金需求增長迅速，供需缺口短期難以彌補。發(fā)動機領(lǐng)域，軍用飛機數(shù)量增加，發(fā)動機維護以及發(fā)動機國產(chǎn)替代工作的推進，高溫合金需求量增長明確。燃氣輪機國產(chǎn)替代進程不斷加速，在海軍艦艇建設(shè)以及燃氣輪機裝配比例提升，天然氣管網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)以及燃氣發(fā)電項目增長下相關(guān)領(lǐng)域高溫合金需求前景巨大。汽車方面，國內(nèi)汽車產(chǎn)量的提升以及國內(nèi)渦輪增壓車型占比持續(xù)提升，高溫合金消費量將持續(xù)上漲。此外，在航天、核電、石化冶金等領(lǐng)域，高溫合金需求也在不斷增長，預(yù)計2020-2025年間，需求復(fù)合增速達7.5%。

1、航空發(fā)動機需求增長明確

在先進航空發(fā)動機中，高溫合金用量占發(fā)動機總重量的40%－60%以上，主要用于燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端部件，此外還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。發(fā)動機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。高推重比、低油耗和高可靠性是航空發(fā)動機發(fā)展的主要目標(biāo)，為了提高發(fā)動機的推力和效率，要求盡可能提高發(fā)動機的渦輪進口溫度，數(shù)據(jù)顯示，推重比為10的發(fā)動機渦輪進口溫度已達1580-1650℃。

燃燒室是發(fā)動機各部件中溫度最高的區(qū)域，燃燒室內(nèi)燃氣溫度可達1500-2000℃，作為燃燒室壁的高溫合金材料需承受800-900℃的高溫，局部甚至高達1100℃以上。除需承受高溫外，燃燒室材料還應(yīng)能承受周期性點火啟動導(dǎo)致的急劇熱疲勞應(yīng)力和燃氣的沖擊力。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。

導(dǎo)向器也稱為渦輪導(dǎo)向葉片，用來調(diào)整燃燒室出來的燃氣流向，是渦輪發(fā)動機上承受溫度最高、熱沖擊最大的零部件，材料工作溫度最高可達1100℃以上，但渦輪導(dǎo)向葉片承受的應(yīng)力比較低，一般低于70MPa。該零件往往由于受到較大熱應(yīng)力而引起扭曲，溫度劇變產(chǎn)生熱疲勞裂紋以及局部溫度過高導(dǎo)致燒傷而報廢，因此導(dǎo)向器材料大多采用精密鑄造鎳基高溫合金。

渦輪葉片是渦輪發(fā)動機中工作條件最惡劣也是最關(guān)鍵的部件，由于其處于溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、環(huán)境最惡劣的部位而被列為第一關(guān)鍵件。渦輪葉片在承受高溫的同時要承受很大的離心應(yīng)力、振動應(yīng)力、熱應(yīng)力等。其所承受溫度低于相應(yīng)導(dǎo)向葉片50-100℃，但在高速轉(zhuǎn)動時，由于受到氣動力和離心力的作用，葉身部分所受應(yīng)力高達140MPa，葉根部分達280-560MPa，渦輪葉片材料大多也是精密鑄造鎳基高溫合金。渦輪葉片其結(jié)構(gòu)與材料的不斷改進已成為航空發(fā)動機性能提升的關(guān)鍵因素之一。

渦輪盤在四大熱端部件中所占質(zhì)量最大。渦輪盤是航空發(fā)動機上的重要轉(zhuǎn)動部件，工作溫度不高，一般輪緣為550-750℃，輪心為300℃左右，因此盤件徑向的熱應(yīng)力大，特別是盤件在正常高速轉(zhuǎn)動時，由于盤件質(zhì)量重達幾十至幾百千克，且?guī)е~片旋轉(zhuǎn)，要承受極大的離心力作用，在啟動與停車過程中又構(gòu)成周期性的大應(yīng)力低周疲勞。用作渦輪盤的高溫合金為屈服強度很高、細晶粒的變形高溫合金和粉末高溫合金。

在航空發(fā)動機領(lǐng)域，隨著軍機數(shù)量增加，發(fā)動機維護以及發(fā)動機國產(chǎn)替代工作的推進，高溫合金需求量有望迎來較快增長。

裝備費占比持續(xù)提升，軍機數(shù)量穩(wěn)步上漲。2019年7月國務(wù)院新聞辦公室發(fā)表《新時代的中國國防》白皮書，內(nèi)容顯示我國軍費中裝備費的占比持續(xù)提升，自2012年的36%提升至2017年的41%，軍費增加用于加大武器裝備建設(shè)投入，淘汰更新部分落后裝備，升級改造部分老舊裝備，研發(fā)采購航空母艦、作戰(zhàn)飛機、導(dǎo)彈、主戰(zhàn)坦克等新式武器裝備，穩(wěn)步提高武器裝備現(xiàn)代化水平。2017年裝備費增速有所放緩，后期隨著軍改基本完成，裝備采購明顯加速，軍品訂單恢復(fù)正常狀態(tài)?！禬orld Air Forces 2021》數(shù)據(jù)顯示，我國軍機數(shù)量為3260架，占世界軍機總量的6%，2011年來，軍機數(shù)量復(fù)合增長率約為2.6%。

《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標(biāo)的建議》在談到軍隊建設(shè)目標(biāo)時，首次提出"確保二〇二七年實現(xiàn)建軍百年奮斗目標(biāo)"，這是對既往建軍目標(biāo)與時俱進的充實和具體化，充分體現(xiàn)了黨中央立足國家發(fā)展和安全戰(zhàn)略全局，奮力推進強軍事業(yè)的戰(zhàn)略意志和堅定決心。隨著軍用飛機數(shù)量的增長，對應(yīng)航空發(fā)動機應(yīng)用高溫合金也有望迎來較快增長。此外，考慮到發(fā)動機實驗、備貨需求以及高溫端使用壽命有限，存量發(fā)動機因飛行訓(xùn)練帶來更換和大修需求，預(yù)期2020-2025年間，軍用航空發(fā)動機領(lǐng)域高溫合金需求復(fù)合增速有望達到6.5%。

在民用航空領(lǐng)域，市場空間巨大，但全球市場已發(fā)展較為成熟，生產(chǎn)公司主要包括CFM、RR、GE、P&W等歐美企業(yè)，競爭格局相對穩(wěn)定。

國內(nèi)民用航空發(fā)動機起步較晚，隨著CJ1000商用大涵道比航空發(fā)動機關(guān)鍵部件的不斷攻克，作為C919的國產(chǎn)替代發(fā)動機，未來有望成為國內(nèi)民用航發(fā)批量應(yīng)用的起點，形成高溫合金新的增長點。

燃氣輪機發(fā)展前景巨大

燃氣輪機作為動力裝置具有體積小、效率高、污染低、功率范圍廣等優(yōu)點，廣泛用于工業(yè)發(fā)電、艦船、石油及天然氣管路輸送、供熱、礦井通風(fēng)等領(lǐng)域。工業(yè)燃氣輪機按功率等級劃分大體分為微型、輕型、中型、重型4個等級。

燃氣輪機的效率和可靠性很大程度上取決于熱端部件的技術(shù)水平，高溫合金主要用于渦輪葉片、燃燒室和渦輪輪盤三大核心部件。以重型燃氣輪機為例，目前形成了以美國GE、德國西門子、日本三菱重工為主的三大巨頭高度壟斷的局面，主流機型渦輪進口溫度均在1350℃以上，熱端部件的材料幾乎均選用高溫合金。

燃氣輪機渦輪葉片長時間連續(xù)工作在高溫、易腐蝕和復(fù)雜應(yīng)力下，與航空發(fā)動機渦輪葉片相比，對耐久性、抗腐蝕性要求更高。由于高度的合金化使得高溫合金塑性降低難于鍛壓加工，同時，氣冷技術(shù)需要的內(nèi)腔形狀復(fù)雜的葉片只有采用鑄造技術(shù)才能做到，渦輪葉片材料由鍛造合金向鑄造合金發(fā)展。

燃燒室是燃氣輪機承受溫度最高的部件，燃燒室材料應(yīng)具有足夠的高溫機械強度、良好的抗熱疲勞和抗氧化性、較高的高溫高周疲勞強度及蠕變強度。從工藝看，燃燒室材料還需具有非常好的成形性能及焊接性能，焊后熱處理開裂的傾向性要小。為了滿足以上工況和工藝要求，燃燒室材料通常采用鎳基高溫合金。

燃氣輪機渦輪輪盤直徑是航空發(fā)動機的3-6倍。渦輪輪盤輪緣長期工作在550-600℃，而輪盤中心工作溫度則降至450℃以下。不同部位的溫差造成了輪盤的徑向熱應(yīng)力非常大，輪盤外緣榫齒在燃氣輪機起停過程中會承受較高的低周疲勞載荷作用。故渦輪輪盤的材料在使用溫度下應(yīng)具有更高的抗拉強度和屈服強度，為此，除了合金鋼和耐熱鋼，渦輪輪盤在選材上也應(yīng)考慮選擇具有良好綜合性能的變形高溫合金。

在軍用領(lǐng)域，海軍艦艇建設(shè)以及燃氣輪機裝配比例的提升將帶來高溫合金的增量。美、英、蘇、德、日等國在20世紀70年代以后建造的水面艦艇的主動力絕大部分采用全燃氣輪機動力裝置或柴油機-燃氣輪機聯(lián)合動力裝置。40MW級燃氣輪機用于萬噸級驅(qū)逐艦、兩棲攻擊艦后續(xù)艦的綜合電力推進系統(tǒng)原動機；20MW級燃氣輪機用于萬噸級驅(qū)逐艦及其后續(xù)艦、6000噸級驅(qū)逐艦、3000噸級護衛(wèi)艦的機械推進主機或綜合電力系統(tǒng)電站原動機；10MW級燃氣輪機用于氣墊登陸艇等特種和小型水面艦艇的綜合電力系統(tǒng)電站原動機。我國燃氣輪機技術(shù)相對落后。當(dāng)前，我國國產(chǎn)艦船用燃氣輪機已經(jīng)完成國產(chǎn)化批產(chǎn)階段，有

望在我國未來大型護衛(wèi)艦、大型驅(qū)逐艦和新型兩棲登陸艦等水面艦艇上廣泛引用。

在民用領(lǐng)域，由于我國"西氣東輸"、"北氣南下"和沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及分布式能源發(fā)展的需要，國內(nèi)燃氣輪機作為中大功率天然氣管道增壓中途中最廣泛的驅(qū)動機，市場需求旺盛，隨著國產(chǎn)替代進程的加速，高溫合金需求有望迎來快速爆發(fā)。2017年國家發(fā)改委及國家能源局印發(fā)《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》提出到2020年全國油氣管網(wǎng)規(guī)模達到16.9萬公里，其中天然氣管道10.4萬公里；到2025年規(guī)模達到24萬公里，其中天然氣管道16.3萬公里的發(fā)展目標(biāo)，則未來5年復(fù)合增速達到9.4%。2015年底，全國天然氣管網(wǎng)為6.4萬公里，2018年底，干線管道總里程達7.6萬公里，復(fù)合增速5.9%，慢于規(guī)劃目標(biāo)。2019年底，國家管網(wǎng)集團正式成立，從事油氣干線管網(wǎng)及儲氣調(diào)峰等基礎(chǔ)設(shè)施的投資建設(shè)和運營，預(yù)期隨著我國天然氣用量的快速攀升，天然氣管網(wǎng)建設(shè)速度將穩(wěn)步提升。

我們假設(shè)未來五年我國天然氣主干管網(wǎng)建設(shè)速度每年提高1.4%，在2025年實現(xiàn)天然氣管道16.3萬公里的發(fā)展目標(biāo)。從新疆輪南氣田到上海市區(qū)，全長4000km，沿線約40個增壓站。假設(shè)平均每100公里需要1個增壓站，每個增壓站平均裝備1臺燃氣輪機，燃氣輪機單體重量25噸，其中高溫合金用量占比40%，成材率30%，則對應(yīng)2025年高溫合金需求達7333噸，復(fù)合增速達25.7%。

重型燃氣輪機市場的增量來源于天然氣供應(yīng)的增長，燃氣發(fā)電項目增長帶動高溫合金需求。燃氣發(fā)電具有能源轉(zhuǎn)換效率高、污染物排放少、啟停迅速、運行靈活等特點。2019年9月，國家能源局印發(fā)《國家能源局關(guān)于將華能南通電廠燃氣輪機發(fā)電項目等24個項目列入第一批燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展示范項目的復(fù)函》，明確就22個燃氣輪機型號和2個運維服務(wù)項目開展示范，示范項目聚焦長期制約我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱部件等關(guān)鍵核心技術(shù)裝備，預(yù)期隨著各項技術(shù)的突破，我國重型燃氣輪機國產(chǎn)化率有望穩(wěn)步提高。據(jù)東方電氣集團募集說明書，近幾年，我國市場每年將新增15個大型天然氣發(fā)電項目，相當(dāng)于新增30臺燃氣輪機。三菱重工M701F燃氣輪機主體重415噸，假設(shè)大型燃氣輪機單機重量400噸，其中高溫合金用量占比20%，則重型燃氣輪機對應(yīng)年高溫合金用量約2400噸。

汽車用高溫合金持續(xù)上漲

車用高溫合金主要應(yīng)用于汽車渦輪增壓器。渦輪增壓技術(shù)是提高發(fā)動機效率、降低油耗、減少廢氣排放的重要手段。增壓渦輪是增壓器的核心部件，其耐受溫度和使用壽命決定了整個增壓器的工作溫度和穩(wěn)定性。隨著增壓器的轉(zhuǎn)速提高、體積減小，其使用溫度逐漸升高，目前排氣溫度已達1000℃以上，世界各國普遍將增壓渦輪材料由耐熱鋼升級為鑄造鎳基高溫合金，國內(nèi)廣泛應(yīng)用K213、K418、K419、K4002等牌號合金。

隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)量的提升以及國內(nèi)渦輪增壓車型占比持續(xù)提升，高溫合金消費量將持續(xù)上漲。汽車產(chǎn)量方面，2020年，疫情的爆發(fā)加速了汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)銷量觸底的過程。隨著相關(guān)刺激政策的推出，行業(yè)消費情緒回暖，汽車產(chǎn)銷量穩(wěn)步提升。4月，在2019年相對低基數(shù)作用下，汽車單月產(chǎn)銷量恢復(fù)正增長，并保持

較快增速。1-11月，汽車累積產(chǎn)量2237.2萬輛，同比小幅下降3%。從長期來看，我國汽車行業(yè)發(fā)展空間巨大，從千人擁有量數(shù)據(jù)來看，2019年我國汽車千人擁有量為173，在世界銀行發(fā)布的全球20個主要國家千人汽車擁有量中排名第17位，數(shù)量遠低于美國的837、澳大利亞的747、意大利的695等。渦輪增壓車型滲透率方面，據(jù)蓋世汽車研究院，隨著近年市場規(guī)模的增長，中國乘用車渦輪增壓器滲透率不斷提高，2016年到達32%，預(yù)計2020年滲透率將達到48%。在節(jié)能減排的發(fā)展趨勢下，未來滲透率有望繼續(xù)提升。

我們假設(shè)未來五年我國汽車產(chǎn)量年增速為2%，渦輪增壓器滲透率每年提升1%。據(jù)圖南股份招股說明書，每萬輛汽車渦輪增壓器高溫合金用量約為3.5噸，則對應(yīng)2025年高溫合金需求量達5182噸，復(fù)合增速達4.0%。

核電建設(shè)穩(wěn)步推進

在核電裝備制造業(yè)中，高溫合金材料主要應(yīng)用于承擔(dān)核反應(yīng)工作的核島內(nèi)。核電裝備中主要使用高溫合金的部件包括燃料機組、控制棒驅(qū)動機構(gòu)、壓力容器、蒸發(fā)器以及堆內(nèi)構(gòu)件、燃料棒定位格架、高溫氣體爐熱交換器等。

核電核準穩(wěn)步推進，有望帶動核電電源建設(shè)投資增長，進而拉動高溫合金消費。日本福島核事故發(fā)生后，2016-2018年我國核電核準進入停滯狀態(tài)，直到2019年7月山東榮成、福建漳州和廣東太平嶺核電項目核準開工，標(biāo)志著核電審批正式重啟。2020年9月國務(wù)院常務(wù)會議核準海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程，并指出積極穩(wěn)妥推進核電項目建設(shè)，是擴大有效投資、增強能源支撐、減少溫室氣體排放的重要舉措。

據(jù)圖南股份招股說明書，一座100萬千瓦的核電機組消耗500噸高溫合金。2020年6月，中國核能行業(yè)協(xié)會發(fā)布《中國核能發(fā)展報告（2020）》提出，"十四五"及中長期，核電建設(shè)有望按照每年6-8臺持續(xù)穩(wěn)步推進，預(yù)計2020年底，我國在運核電機組總裝機容量達5200萬千瓦，在建核電機組裝機容量1900萬千瓦以上；到2025年，在運核電裝機達到7000萬千瓦，在建3000萬千瓦。假設(shè)未來每年新增500萬千瓦核電機組，則預(yù)計帶來的年高溫合金需求量為2500噸。