高温合金发展现状
从1956年开始,中国高温合金研究生产经历了60多年的发展,目前已经形成了比较完整的高温合金体系。但是和美国、英国、日本等国高温合金在很多面依旧存在差距。
高温合金可以按基体组织材料划分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。研发应用中,现在一般按制备工艺划分成铸造高温合金、变形高温合金和其他几类新型高温合金,例如,粉末冶金高温合金、弥散强化高温合金ODS等。高温合金主要应用于航空航天、核电、汽车、燃气机轮等几大领域,我国高温合金的生产和消费规模一直在随着高温合金的下游行业发展而快速增长,市场规模同样呈现高速增长。未来在行业受下游需求拉动较为明显的特点下,其市场将有望继续保持发展态势。高温合金是指一般以铁、镍、钴为基,能在大约600℃以上的高温下抗氧化或腐蚀,并能在一定应力作用下长期工作的一类合金。高温合金具备优良的耐高温、耐腐蚀、抗疲劳,最初主要应用于航空航天领域,随着技术发展和产量提升,逐渐被应用到电力、机械、工业、汽车等领域。高温合金产需规模持续增加,航空航天是主要应用领域我国高温合金产业发展较快,但技术与世界先进水平仍存在差距,并且国内生产能力不足,高端品种尚未实现自主可控,供需缺口较大。高温合金新进入壁垒高,体现在技术壁垒、销售渠道、资金实力等方面。行业产能增长以现有厂商扩产为主,但因生产工艺复杂,下游认证周期长等,增速较为缓慢。2013-2019年我国高温合金产量呈连续增长趋势,2019年我国高温合金产量为2.76万吨,同比增长26.9%,预计2020年我国高温合金产量将超过3万吨。在高温合金的需求方面,我国高温合金需求增长迅速,2013-2019年我国高温合金需求量呈现快速增长趋势,2019年我国高温合金需求量约为4.82万吨,同比增长28.9%,预计2020年我国高温合金需求量继续增长,超过5.3万吨。根据新材料在线统计,2019年高温合金的下游需求主要为航空航天领域,占比约为55%,主要应用在航空航天发动机的叶片、燃烧室等零部件;并且由于高温合金的优良的性能,其已经逐渐被应用到核能发电、船舶燃气轮机、石油石化等领域。在高温合金市场规模方面,随着国产航空发动机的进步,近几年国内高温合金行业发展迅猛。根据中国特钢协会等机构以及公开数据,2015-2019年我国高温合金市场规模快速上涨,2019年国内高温合金材料市场规模为169.8亿元,同比增加33.5%;预计2020年我国高温合金市场规模将增长到187亿元。
未来,高温合金在不同领域都将会有更加向好的应用场景。发动机领域,军用飞机数量增加,发动机维护以及发动机国产替代工作的推进,需求量增长明确;燃气轮机领域国产替代进程不断加速,在海军舰艇建设以及燃气轮机装配比例提升;天然气管网大规模建设以及燃气发电项目增长下相关领域高温合金需求前景巨大;汽车方面,国内汽车产量的提升以及国内涡轮增压车型占比持续提升,消费量将持续上涨。此外,在航天、核电、石化冶金等领域,高温合金需求和市场规模也将不断增长。
高温合金行业未来发展需求
1、民航高温合金需求
我国民航机队规模持续扩张,但增速有所放缓。根据中国民航局历年公报,2015-2019年我国民航运输飞机期末在册架数共增加1168架,年均复合增长率10%。截至2019年底,各航空公司运输飞机共计3818架,同比增长5%,增速只有去年同期的一半。三大航空公司年报给出的发动机寿命3-15年不等,截至2019年底,三家公司航空机队平均机龄6.7年。综合考虑,假设商用飞机发动机的更换周期为6年,国内供货率与上文保持一致,得出2025年、2030年国内发动机换装需求分别为90、77台,到2023年累计增加811台,年均复合增速11%。民航未来对于高温合金需求旺盛。
2、燃气轮机需求
燃气轮机应用主要是舰船领域,此外,随着使用时间增加,需要定期更换高温合金叶片,维修需求。正常运行燃机每年共需要170片高温合金叶片,且更换周期约为2-3年。高温合金主要用于燃气轮机燃烧室、导向叶片、涡轮动叶片等部位,是建造燃气轮机的重要材料之一。高温合金叶片的核心技术长久以来难以攻克,进口依赖性较强,供应商包括GE、西门子等。但随着国内技术不断取得突破,国产替代需求有望释放。
3、汽车需求
在汽车领域,高温合金可用于汽车涡轮增压器、发动机排气管、内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓以及热发生器等装置零部件,其中以涡轮增压器为主要应用场景。2019年工信部发布《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》征求意见稿,以确保实现我国乘用车新车平均燃料消耗量水平在2025年下降至4 L/100km,对应二氧化碳排放约为95 g/km的国家总体节能目标。而汽车涡轮增压器通过改善发动机的燃烧效率,减少发动机废气中颗粒物和氮氧化物等有害成的排量,是经济有效的“节能减排”技术,同时还能提升动力性能,满足终端用户对车辆驾驶性能的要求。
因此,未来受下游需求的拉动等的影响下,我国高温合金行业的市场规模将快速增加,预计到2026年我国高温合金市场规模将增长到342亿元。我国航空航天高温合金已从研究到全面大规模国产化的拐点。
我国重点型号武器装备在“十三五”已经跨过研制定型阶段,在“十四五”将进入批量列装阶段,随之带动高温合金材料也会从“多品种、小批量”进入“大规模批产”阶段。“百年未有之大变局加速演进”的国际秩序下,我国军事装备发展进入加速追赶期,核心导向是围绕打赢一场常规战争的能力建设,因此备战能力建设背景下战术性装备是补缺口、强训练的重点装备采购方向;这些装备在“十三五”完成研制定型也为“十四五”期间从装备到上游原材料的放量采购奠定了产业基础。
供给端:我国高温合金经历从仿制到引进再到自主创新的过程,目前我国已形成一定规模拥有较先进技术装备的生产基地,而且也看到很多高温合金相关企业近期在实施扩产计划。自1956年第 一炉高温合金GH3030试炼成功,迄今为止,我国高温合金的研究、生产和应用已经历60多年的发展历程。回顾60多年的历史,我国的高温合金从无到有,从仿制到自主创新,合金的耐温性能从低到高,先进工艺得到应用,新型材料得以开发,生产工艺不断改进且产品质量不断提高,并建立和完善了我国的高温合金体系,使我国航空、航天工业生产和发展所需的高温合金材料立足国内,也为其它工业部门的发展提供了需要的高温材料。我国成为继美、英、俄以外,世界上第四个具有自己高温合金体系的国家。
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