高溫合金——現代工業(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(dòng)機以及燃氣輪機熱端部件的關(guān) 鍵材料。國防建設的需求以及國家的大力支持持續推動(dòng)著(zhù)高溫合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 市場(chǎng)前景廣闊。高溫合金簡(jiǎn)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，并能在一定應力作用下長(cháng)期工作的一類(lèi)合金。鐵基高溫合金使用溫度一 般只能達到 700℃左右，多應用于交通運輸、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(kāi)采和使用，尚無(wú)法實(shí)現大范圍的推廣應用;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，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(lái)制造高性能的航空發(fā)動(dòng)機和各種 工業(yè)燃氣輪機的最熱端部件。在研發(fā)應用中，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(lèi)新型高溫合金。其中變形高溫合金應用最為廣泛，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，最初因制造工藝復雜，量 產(chǎn)困難，主要應用于航空航天領(lǐng)域。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)量的提升，逐漸被應 用到電力、機械、工業(yè)、汽車(chē)等領(lǐng)域。據 Roskill 統計，全球每年消費高溫合金 材料約 30 萬(wàn)噸，其中約 55%用于航空航天領(lǐng)域，其次是電力領(lǐng)域，占 20%。

在航空航天領(lǐng)域，高溫合金是制造航空航天發(fā)動(dòng)機熱端部件的關(guān)鍵材料。在液 體火箭發(fā)動(dòng)機中，高溫合金應用比例接近總重量的一半，逐漸呈現出復雜化、 薄壁化、復合化、多位一體、無(wú)余量的趨勢。在先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)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(dòng)機總重量的 40%-60%以上， 發(fā)動(dòng)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)的應用有明顯的進(jìn)展。以工業(yè)燃氣輪機 為例，其需求快速增長(cháng)，除用于發(fā)電外，還用于艦船動(dòng)力、天然氣輸送的加壓 站等。此外，納米材料系列、生物醫學(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(mǎn)足相關(guān)高溫的腐蝕環(huán)境要求。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，在國防建設需要以及國家的大力支 持下，經(jīng)過(guò)幾代人的努力，我國高溫合金已完成了從仿制、改進(jìn)到創(chuàng )新的轉變， 合金的耐溫性能從低到高，新型材料得以開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)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(gè)合金牌號，可供航空、航天及其他工業(yè)部門(mén)選用。師昌緒院士將我國高溫合金的發(fā)展分為三個(gè)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(zhuān)家指導下煉出的第 一爐高溫合金 GH3030 拉開(kāi)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(dòng)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)標準，在生產(chǎn)過(guò)程中建立嚴格的 質(zhì)量管理體系，學(xué)習規范質(zhì)量檢測標準。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(gè)新的高度。第三階段是從 20 世紀 90 年代中至今這段時(shí)間, 這是我國高溫合金發(fā)展的新階 段。該階段，我國應用和開(kāi)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在國內已形成了一批具有一定規模的母合金生產(chǎn)廠(chǎng)、鍛件熱 加工廠(chǎng)、精密鑄件廠(chǎng)和研究機構。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(zhù)重要的意義。特別 是在航空航天領(lǐng)域，可以說(shuō)一代材料一代新型發(fā)動(dòng)機，材料是產(chǎn)業(yè)升級的基礎。高溫合金新材料及先進(jìn)制備技術(shù)的研究，助力航空航天發(fā)動(dòng)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(jìn) 高溫合金行業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)國家也出臺了一系列支持政策。

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(jìn)水平仍存在差距，并且國內生 產(chǎn)能力不足，高端品種尚未實(shí)現自主可控，供需缺口較大。高溫合金新進(jìn)入壁 壘高，產(chǎn)能增長(cháng)以現有廠(chǎng)商擴產(chǎn)為主，增速較為緩慢。業(yè)內競爭格局良好，主 要廠(chǎng)商形成競合關(guān)系。行業(yè)特性促使高溫合金成為單價(jià)高、毛利高品種。國內供應存缺口，單價(jià)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)和應用已經(jīng)經(jīng)歷了 60 多年的發(fā)展。60 年的時(shí)間里，我國高溫合金從 無(wú)到有，從仿制到自主創(chuàng )新，取得了不凡的成績(jì)。但目前來(lái)看，我國高溫合金 仍存在供應缺口，且高端品種尚未實(shí)現自主可控。關(guān)于高溫合金的產(chǎn)銷(xiāo)量，市場(chǎng)沒(méi)有統一計算口徑。特鋼協(xié)會(huì )數據顯示 2019 年 會(huì )員企業(yè)高溫合金鋼產(chǎn)量為 8499 噸。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數據顯示，2018 年我國 高溫合金材料年生產(chǎn)量約 3.5 萬(wàn)噸左右，消費量達 5.9 萬(wàn)噸。中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數據，2018 年我國高溫合金產(chǎn)量約 2.2 萬(wàn)噸，市場(chǎng)需求量約 3.7 萬(wàn)噸?？傮w反 映出高溫合金市場(chǎng)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(shí)力，進(jìn)入壁壘相對較高。高端產(chǎn)品產(chǎn)能增長(cháng) 將主要依靠現有企業(yè)產(chǎn)能的擴張，但實(shí)際有效產(chǎn)量增長(cháng)較小，市場(chǎng)缺口短期較 難填補。

同時(shí)，我國高溫合金材料對進(jìn)口的依賴(lài)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(zhù)較大差 距。比如在重型燃氣輪機、深海石油等應用量大的產(chǎn)業(yè)，以及更高性能航空航 天發(fā)動(dòng)機等領(lǐng)域，相關(guān)高溫合金材料產(chǎn)品還沒(méi)有完全實(shí)現國產(chǎn)化，產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn) 口。高溫合金的特性及產(chǎn)業(yè)結構促使其價(jià)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(jià)在 12-22 萬(wàn)元/噸水平， 毛利率保持在 30%左右，具體因產(chǎn)品結構、產(chǎn)品附加值高低、下游屬于軍品或 民品客戶(hù)，原材料價(jià)格變動(dòng)、成材率情況而不同。業(yè)內競合關(guān)系為主，進(jìn)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(mǎn)足國內需求，企業(yè)均以努力實(shí)現技術(shù)創(chuàng )新、擴大產(chǎn)能、滿(mǎn)足市場(chǎng)需求為目 標共同發(fā)展。另一方面因為高溫合金廣泛應用于軍工領(lǐng)域，自主可控要求下很 多對供應商設置了雙流水制度。高溫合金進(jìn)入壁壘高，體現在技術(shù)壁壘、銷(xiāo)售渠道、資金實(shí)力等方面。且新進(jìn) 入者往往面臨產(chǎn)品成材率低的問(wèn)題，需要經(jīng)歷較長(cháng)的時(shí)間探索，進(jìn)行工藝改良， 通過(guò)經(jīng)驗總結，提升產(chǎn)品成材率。高進(jìn)入壁壘將使行業(yè)未來(lái)一段時(shí)間內競爭格 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(lèi)應用產(chǎn)品對質(zhì)量可靠性、性能穩定性、產(chǎn)品外觀(guān)尺寸精 確性等方面都有著(zhù)非?？量痰闹笜艘?，加之后續工藝改良及成材率提升的行 業(yè)發(fā)展要求，都需要長(cháng)期經(jīng)驗積累，高溫合金對企業(yè)技術(shù)儲備、研發(fā)實(shí)力和人 才培養要求很高。

在銷(xiāo)售渠道方面，一是行業(yè)存在準入壁壘，高溫合金應用于軍品相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)必須通過(guò)嚴格審查并取得軍工資質(zhì);在民用航空發(fā)動(dòng)機、核電裝備等領(lǐng)域，也 存在相應的資質(zhì)認證管理體系，生產(chǎn)廠(chǎng)家需要通過(guò)獲得相關(guān)行業(yè)準入資質(zhì)和認 證，才能進(jìn)入市場(chǎng)。二是市場(chǎng)先入優(yōu)勢明顯，高溫合金主要應用于各種極端惡 劣環(huán)境下，故對下游客戶(hù)而言，性能穩定性和質(zhì)量可靠性是其最重要的考慮因 素，高溫合金產(chǎn)品通過(guò)下游客戶(hù)系統認證所需時(shí)間周期可長(cháng)達 3-5 年，因此用 戶(hù)在經(jīng)過(guò)嚴格的試用程序而選定供應商后，一般不會(huì )再輕易更換，后入者打通 銷(xiāo)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(jìn)生產(chǎn)設備，且產(chǎn)品研 發(fā)周期較長(cháng)，公司需持續投入支持新產(chǎn)品的迭代更新。未來(lái)三年有萬(wàn)噸產(chǎn)能增量因為高溫合金領(lǐng)域新進(jìn)入者壁壘較高，行業(yè)產(chǎn)能增量主要來(lái)源于現有企業(yè)擴產(chǎn)。近年來(lái)，隨著(zhù)下游需求的快速增長(cháng)，高溫合金供不應求，主流廠(chǎng)商紛紛擴建以 滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機、石化等領(lǐng)域的新增需求，在國家政策導向下國產(chǎn)替代進(jìn)程加速。但因生產(chǎn)工藝復雜，產(chǎn)品牌號眾多，且存在下游認證周期長(cháng)等問(wèn)題，實(shí)際產(chǎn)量 增速或小于產(chǎn)能增速。

需求放量，市場(chǎng)增長(cháng)可期

我國高溫合金需求增長(cháng)迅速，供需缺口短期難以彌補。發(fā)動(dòng)機領(lǐng)域，軍用飛機 數量增加，發(fā)動(dòng)機維護以及發(fā)動(dòng)機國產(chǎn)替代工作的推進(jìn)，高溫合金需求量增長(cháng) 明確。燃氣輪機國產(chǎn)替代進(jìn)程不斷加速，在海軍艦艇建設以及燃氣輪機裝配比 例提升，天然氣管網(wǎng)大規模建設以及燃氣發(fā)電項目增長(cháng)下相關(guān)領(lǐng)域高溫合金需 求前景巨大。汽車(chē)方面，國內汽車(chē)產(chǎn)量的提升以及國內渦輪增壓車(chē)型占比持續 提升，高溫合金消費量將持續上漲。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(cháng)，預計 2020-2025 年間，需求復合增速達 7.5%。航空發(fā)動(dòng)機需求增長(cháng)明確在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機中，高溫合金用量占發(fā)動(dòng)機總重量的 40%-60%以上，主要用于燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤(pán)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(dòng)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(dòng)機發(fā)展的主要 目標，為了提高發(fā)動(dòng)機的推力和效率，要求盡可能提高發(fā)動(dòng)機的渦輪進(jìn)口溫度， 數據顯示，推重比為 10 的發(fā)動(dòng)機渦輪進(jìn)口溫度已達 1580-1650℃。燃燒室是發(fā)動(dòng)機各部件中溫度最高的區域，燃燒室內燃氣溫度可達 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，燃燒室材料還應能承受周期性點(diǎn)火啟動(dòng) 導致的急劇熱疲勞應力和燃氣的沖擊力。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合 金、不銹鋼和結構鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。導向器也稱(chēng)為渦輪導向葉片，用來(lái)調整燃燒室出來(lái)的燃氣流向，是渦輪發(fā)動(dòng)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， 但渦輪導向葉片承受的應力比較低，一般低于 70MPa。該零件往往由于受到較 大熱應力而引起扭曲，溫度劇變產(chǎn)生熱疲勞裂紋以及局部溫度過(guò)高導致燒傷而 報廢，因此導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(dòng)機中工作條件最?lèi)毫右彩亲铌P(guān)鍵的部件，由于其處于溫度 最高、應力最復雜、環(huán)境最?lèi)毫拥牟课欢涣袨榈谝魂P(guān)鍵件。渦輪葉片在承受 高溫的同時(shí)要承受很大的離心應力、振動(dòng)應力、熱應力等。其所承受溫度低于 相應導向葉片 50-100℃，但在高速轉動(dòng)時(shí)，由于受到氣動(dòng)力和離心力的作用， 葉身部分所受應力高達 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。渦輪葉片其結構與材料的不斷改進(jìn)已成為航空 發(fā)動(dòng)機性能提升的關(guān)鍵因素之一。渦輪盤(pán)在四大熱端部件中所占質(zhì)量最大。渦輪盤(pán)是航空發(fā)動(dòng)機上的重要轉動(dòng)部 件，工作溫度不高，一般輪緣為 550-750℃，輪心為 300℃左右，因此盤(pán)件徑 向的熱應力大，特別是盤(pán)件在正常高速轉動(dòng)時(shí)，由于盤(pán)件質(zhì)量重達幾十至幾百 千克，且帶著(zhù)葉片旋轉，要承受極大的離心力作用，在啟動(dòng)與停車(chē)過(guò)程中又構 成周期性的大應力低周疲勞。用作渦輪盤(pán)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(dòng)機領(lǐng)域，隨著(zhù)軍機數量增加，發(fā)動(dòng)機維護以及發(fā)動(dòng)機國產(chǎn)替代工作 的推進(jìn)，高溫合金需求量有望迎來(lái)較快增長(cháng)。裝備費占比持續提升，軍機數量穩步上漲。2019 年 7 月國務(wù)院新聞辦公室發(fā)表 《新時(shí)代的中國國防》白皮書(shū)，內容顯示我國軍費中裝備費的占比持續提升， 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 戰飛機、導彈、主戰坦克等新式武器裝備，穩步提高武器裝備現代化水平。2017年裝備費增速有所放緩，后期隨著(zhù)軍改基本完成，裝備采購明顯加速，軍品訂 單恢復正常狀態(tài)?！禬orld Air Forces 2021》數據顯示，我國軍機數量為 3260 架， 占世界軍機總量的 6%，2011 年來(lái)，軍機數量復合增長(cháng)率約為 2.6%。

《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展第十四個(gè)五年規劃和二〇三五年遠景 目標的建議》在談到軍隊建設目標時(shí)，首次提出“確保二〇二七年實(shí)現建軍百 年奮斗目標”，這是對既往建軍目標與時(shí)俱進(jìn)的充實(shí)和具體化，充分體現了黨中 央立足國家發(fā)展和安全戰略全局，奮力推進(jìn)強軍事業(yè)的戰略意志和堅定決心。隨著(zhù)軍用飛機數量的增長(cháng)，對應航空發(fā)動(dòng)機應用高溫合金也有望迎來(lái)較快增長(cháng)。此外，考慮到發(fā)動(dòng)機實(shí)驗、備貨需求以及高溫端使用壽命有限，存量發(fā)動(dòng)機因 飛行訓練帶來(lái)更換和大修需求，預期 2020-2025 年間，軍用航空發(fā)動(dòng)機領(lǐng)域高 溫合金需求復合增速有望達到 6.5%。在民用航空領(lǐng)域，市場(chǎng)空間巨大，但全球市場(chǎng)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)，競爭格局相對穩定。國內民用航空發(fā)動(dòng)機起步較晚，隨著(zhù) CJ1000 商用大涵道比航空發(fā)動(dòng)機關(guān)鍵部 件的不斷攻克，作為 C919 的國產(chǎn)替代發(fā)動(dòng)機，未來(lái)有望成為國內民用航發(fā)批 量應用的起點(diǎn)，形成高溫合金新的增長(cháng)點(diǎn)。燃氣輪機發(fā)展前景巨大燃氣輪機作為動(dòng)力裝置具有體積小、效率高、污染低、功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，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(gè)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(pán)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(mén)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(jìn)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(cháng)時(shí)間連續工作在高溫、易腐蝕和復雜應力下，與航空發(fā)動(dòng) 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(shí)，氣冷技術(shù)需要的內腔形狀復雜的葉片只有 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(kāi)裂的 傾向性要小。為了滿(mǎn)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(pán)直徑是航空發(fā)動(dòng)機的 3-6 倍。渦輪輪盤(pán)輪緣長(cháng)期工作在 550- 600℃，而輪盤(pán)中心工作溫度則降至 450℃以下。不同部位的溫差造成了輪盤(pán)的 徑向熱應力非常大，輪盤(pán)外緣榫齒在燃氣輪機起停過(guò)程中會(huì )承受較高的低周疲 勞載荷作用。故渦輪輪盤(pán)的材料在使用溫度下應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(pán)在選材上也應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，海軍艦艇建設以及燃氣輪機裝配比例的提升將帶來(lái)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(dòng) 力絕大部分采用全燃氣輪機動(dòng)力裝置或柴油機-燃氣輪機聯(lián)合動(dòng)力裝置。40MW 級燃氣輪機用于萬(wàn)噸級驅逐艦、兩棲攻擊艦后續艦的綜合電力推進(jìn)系統原動(dòng)機;20MW 級燃氣輪機用于萬(wàn)噸級驅逐艦及其后續艦、6000 噸級驅逐艦、3000 噸 級護衛艦的機械推進(jìn)主機或綜合電力系統電站原動(dòng)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電站原動(dòng)機。我國燃氣輪機 技術(shù)相對落后。當前，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(lái)大型護衛艦、大型驅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)達地區能源結構 調整，以及分布式能源發(fā)展的需要，國內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動(dòng)機，市場(chǎng)需求旺盛，隨著(zhù)國產(chǎn)替代進(jìn)程的加速，高溫合金需求有望迎來(lái)快速爆發(fā)。2017 年國家發(fā)改委及國家能源局印發(fā)《中長(cháng)期油氣 管網(wǎng)規劃》提出到 2020 年全國油氣管網(wǎng)規模達到 16.9 萬(wàn)公里，其中天然氣管 道 10.4 萬(wàn)公里;到 2025 年規模達到 24 萬(wàn)公里，其中天然氣管道 16.3 萬(wàn)公里 的發(fā)展目標，則未來(lái) 5 年復合增速達到 9.4%。2015 年底，全國天然氣管網(wǎng)為 6.4 萬(wàn)公里，2018 年底，干線(xiàn)管道總里程達 7.6 萬(wàn)公里，復合增速 5.9%，慢于 規劃目標。2019 年底，國家管網(wǎng)集團正式成立，從事油氣干線(xiàn)管網(wǎng)及儲氣調峰 等基礎設施的投資建設和運營(yíng)，預期隨著(zhù)我國天然氣用量的快速攀升，天然氣 管網(wǎng)建設速度將穩步提升。我們假設未來(lái)五年我國天然氣主干管網(wǎng)建設速度每年提高 1.4%，在 2025 年實(shí) 現天然氣管道 16.3 萬(wàn)公里的發(fā)展目標。從新疆輪南氣田到上海市區，全長(cháng) 4000km，沿線(xiàn)約 40 個(gè)增壓站。假設平均每 100 公里需要 1 個(gè)增壓站，每個(gè)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 2025年高溫合金需求達 7333噸，復合增速達25.7%。重型燃氣輪機市場(chǎng)的增量來(lái)源于天然氣供應的增長(cháng)，燃氣發(fā)電項目增長(cháng)帶動(dòng)高 溫合金需求。燃氣發(fā)電具有能源轉換效率高、污染物排放少、啟停迅速、運行 靈活等特點(diǎn)。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(chǎng) 燃氣輪機發(fā)電項目等 24 個(gè)項目列入第一批燃氣輪機創(chuàng )新發(fā)展示范項目的復函》，明確就 22 個(gè)燃氣輪機型號和 2 個(gè)運維服務(wù)項目開(kāi)展示范，示范項目聚焦長(cháng)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，預期隨著(zhù)各項技術(shù)的 突破，我國重型燃氣輪機國產(chǎn)化率有望穩步提高。據東方電氣集團募集說(shuō)明書(shū)， 近幾年，我國市場(chǎng)每年將新增 15 個(gè)大型天然氣發(fā)電項目，相當于新增 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年高溫合金用量 約 2400 噸。

汽車(chē)用高溫合金持續上漲車(chē)用高溫合金主要應用于汽車(chē)渦輪增壓器。渦輪增壓技術(shù)是提高發(fā)動(dòng)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(gè)增壓器的工作溫度和穩定性。隨著(zhù)增壓器的轉速提 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，國內廣泛應用 K213、 K418、K419、K4002 等牌號合金。隨著(zhù)國內汽車(chē)產(chǎn)量的提升以及國內渦輪增壓車(chē)型占比持續提升，高溫合金消費 量將持續上漲。汽車(chē)產(chǎn)量方面，2020 年，疫情的爆發(fā)加速了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)量觸 底的過(guò)程。隨著(zhù)相關(guān)刺激政策的推出，行業(yè)消費情緒回暖，汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量穩步提 升。4 月，在 2019 年相對低基數作用下，汽車(chē)單月產(chǎn)銷(xiāo)量恢復正增長(cháng)，并保持 較快增速。1-11 月，汽車(chē)累積產(chǎn)量 2237.2 萬(wàn)輛，同比小幅下降 3%。從長(cháng)期來(lái) 看，我國汽車(chē)行業(yè)發(fā)展空間巨大，從千人擁有量數據來(lái)看，2019 年我國汽車(chē)千 人擁有量為 173，在世界銀行發(fā)布的全球 20 個(gè)主要國家千人汽車(chē)擁有量中排名 第 17 位，數量遠低于美國的 837、澳大利亞的 747、意大利的 695 等。渦輪增 壓車(chē)型滲透率方面，據蓋世汽車(chē)研究院，隨著(zhù)近年市場(chǎng)規模的增長(cháng)，中國乘用車(chē)渦輪增壓器滲透率不斷提高，2016 年到達 32%，預計 2020 年滲透率將達到 48%。在節能減排的發(fā)展趨勢下，未來(lái)滲透率有望繼續提升。我們假設未來(lái)五年我國汽車(chē)產(chǎn)量年增速為 2%，渦輪增壓器滲透率每年提升 1%。據圖南股份招股說(shuō)明書(shū)，每萬(wàn)輛汽車(chē)渦輪增壓器高溫合金用量約為 3.5 噸，則 對應 2025 年高溫合金需求量達 5182 噸，復合增速達 4.0%。核電建設穩步推進(jìn)在核電裝備制造業(yè)中，高溫合金材料主要應用于承擔核反應工作的核島內。核電裝備中主要使用高溫合金的部件包括燃料機組、控制棒驅動(dòng)機構、壓力容器、 蒸發(fā)器以及堆內構件、燃料棒定位格架、高溫氣體爐熱交換器等。核電核準穩步推進(jìn)，有望帶動(dòng)核電電源建設投資增長(cháng)，進(jìn)而拉動(dòng)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(jìn)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(kāi)工，標志著(zhù)核電審批 正式重啟。2020 年 9 月國務(wù)院常務(wù)會(huì )議核準海南昌江核電二期工程和浙江三澳 核電一期工程，并指出積極穩妥推進(jìn)核電項目建設，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。據圖南股份招股說(shuō)明書(shū)，一座 100 萬(wàn)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(huì )發(fā)布《中國核能發(fā)展報告(2020)》提出，“十四五” 及中長(cháng)期，核電建設有望按照每年 6-8 臺持續穩步推進(jìn)，預計 2020 年底，我國 在運核電機組總裝機容量達 5200 萬(wàn)千瓦，在建核電機組裝機容量 1900 萬(wàn)千瓦 以上;到 2025 年，在運核電裝機達到 7000 萬(wàn)千瓦，在建 3000 萬(wàn)千瓦。假設 未來(lái)每年新增 500 萬(wàn)千瓦核電機組，則預計帶來(lái)的年高溫合金需求量為 2500 噸 。