高温合金项目背景及必要性.docx
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高温合金项目背景及必要性.docx
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高温合金项目背景及必要性
高温合金背景及必要性
一、高温合金项目背景分析
高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。
高温合金具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,良好的疲性能、断裂韧性等综合性能。
高温合金的最大特点不是其绝对熔点很高,而是在高温下仍然具有良好的特性。
在高温环境下,材料会加速退化,使用过程中易发生组织不稳定、在温度和应力作用下产生变形和裂纹长大、材料表面的氧化腐蚀等情况,而高温合金所具有的耐高温、耐腐蚀等性能主要取决于它的化学组成和组织结构。
高温合金的研制在国际上主要在德国、英国、美国、日本、俄罗斯等国家之间展开。
高温合金国际发展体系的呈现出一大特点,高温合金适用的工作温度范围越来越高,从早期不到800℃到如今工作温度达到1700℃,伴随着工作温度的不断提升是新技术、新工艺的不断迭代,从变形高温合金、铸造高温合金到粉末冶金高温合金,特别是定向凝固等技术的推广促进了航空发动机性能的不断提高。
我国高温合金经历了仿制、仿创结合到独创的发展过程,形成为了我国独特的高温合金体系。
我国研制的高温合金已达到200多种,在2005年纳入国标的就有177中,构成了高温合金体系的基础。
在1980年之前,我国高温合金就形成了自己的基础体系,目前这个体系更加完整和系统。
与国外以制造商各自形成体系标准不同,我国高温合金形成了统一的国家标准,以合金成型方式、基体元素和强化方式的顺序构建了完整体系。
其中,合金成形方式有变形高温合金、铸造高温合金(包括等轴晶铸造高温合金、定向凝固柱晶高温合金和单晶高温合金)、焊接用高温合金丝、粉末冶金高温合金、弥散强化高温合金和金属间化合物高温材料之分;在这些不同合金系列之下,再分铁基、镍基、钴基及铬基合金;在相同基体之下,又分固溶强化和时效强化类型等。
我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方面依旧存在差距。
2019年我国重点优特钢企业高温合金铸锭产量约为1.91万吨,同比增长32.95%,钢材产量约为0.85万吨,同比增长50.13%,我国高温合金业务供给出现快速增长的情况。
但目前我国高温合金整体市场需求约为4万吨,供不应求的问题依然显著。
由于技术壁垒高、认证周期长、资金需求大等因素,我国高温合金的产量增长缓慢,成材率较低。
高温合金材料领域技术含量很高,目前具有完整高温合金体系的国家只有美、英、俄、中四国,能够生产航空航天用高温合金的企业全世界也不超过50家。
不仅仅是生产工艺要求高,长期资金投入、认证时间长和客户黏性也是该行业门槛高的体现之一。
高温合金行业无论是军品还是民品,审核严格、时间跨度长、耗时费力,为该行业构筑了天然的进入壁垒。
高温合金有一半是用在航空航天领域,特别是军用品方面,由于处于战略安全和保密性的要求,国产龙头厂商的领先优势有望得到保持。
目前我国高温合金从业企业数量少,整体技术水平较国外龙头企业仍有较大差距,整体产能和实际有效产能较小,尤其在高端航空航天领域高温合金的产能与实际需求存在较大缺口。
根据我们对行业主要企业产能情况的数据汇总,12家企业高温合金理论产能共计约2万吨,目前高温合金50%的市场需求依赖进口,考虑到目前我国高温合金有效产能与需求之间的缺口,预计实际对进口的依赖程度更大。
我国目前从事高温合金研究生产的主要企业分为两类,第一类是特钢企业,主要是抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢,主要生产批量较大的合金板材、棒材和锻件,这类产品用量最大,结构简单;另一类是科研院所转型企业,主要是钢研高纳、航材院、中科院金属研究所,主要生产较小批量、结构复杂的高端产品,这两类厂家之间形成了错位竞争的格局。
目前国内企业间属于竞争合作关系,直接竞争较少,同时存在上下游合作,以实现技术创新、扩大产能以满足市场需求为主要发展目标。
2012-2018年全球高温合金市场规模合计758亿美元,年均市场规模约为108亿美元;2018年全球高温合金市场规模为121.63亿美元,同比增长4.8%,预计2024年全球高温合金市场规模将达到173亿美元。
航空航天领域是高温合金的主要需求来源,当前我国国防建设正处于关键时期,高温合金市场需求将远超全球市场整体增速。
在高温合金产业链上游,根据材料制备工艺主要分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温合金,由于不同制备工艺的高温合金在材料特性上有所差异,其制造加工方式与工作应用环境也有所不同,以航空发动机使用的高温合金为例,变形高温合金主要采用锻造、铸造高温合金主要采用铸造、粉末高温合金主要采用烧结成型方式,再经过机加、热处理等加工手段,形成最终下游应用所需形态产品。
目前,航空航天领域是高温合金的第一大应用场景,需求份额占比为55%,其次燃气轮机和石油化工领域等能源类引用场景需求占比为33%,二者合计占到整体需求规模的88%左右;工业和汽车领域需求占比分别为7%和3%。
高温合金材料最初主要用于航空航天领域,但由于其具备良好的耐高温、耐腐蚀等性能,被广泛应用于船舶、电力、冶金、汽车、核工业等工业领域,同时随着新型高温合金材料的不断发展,下游应用场景和市场需求也处于不断扩张的趋势。
在现代航空发动机中,高温合金材料用量约占到发动机总质量的40%-60%,主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘四大热端零部件,以及发动机机匣、环形件、尾喷口等工作温度较高的部位。
航天发动机与航空发动机类似,但航天发动机材料不仅对高温高压下的性能有较高要求,同时要求在低温、较高温度梯度变化的环境下进行稳定工作。
以液体发动机为例,高温合金材料主要用于推力室做喷注器面板、涡轮泵弯通、石墨舵紧固件等。
当前我国各主要领域对于高温合金材料的需求量约为4.5万吨,市场规模约为127亿元。
其中军用飞机发动机为6000吨,民用航空发动机为3800吨,舰船用燃气轮机为3125吨,发电和天然气运输领域需求合计为25000吨,汽车领域需求为4900吨,核电建设需求1800吨。
预测未来20年,上述各领域对高温合金的需求总量约为107万吨,市场规模约为3030亿元。
中军用飞机发动机为6000吨,民用航空发动机为3800吨,舰船用燃气轮机为3125吨,发电和天然气运输领域需求合计为25000吨,汽车领域需求为4900吨,核电建设需求1800吨。
国防建设要与经济建设协调发展,与国家安全和发展利益相适应,根据国防需要和国民经济发展水平调整国防预算规模是各国的普遍做法。
无论从国防预算占国内生产总值、国家财政支出的比重看,还是从人均数额看,中国的国防投入水平都低于世界主要国家。
近年来中国适度加大国防投入,其中相当一部分是为了弥补过去投入的不足,主要用于更新武装装备、善军人的生活待遇和基层部队训练生活条件。
当前装备费占比日益提升,训练维持费也有望持续增加,在军队变得更加精悍的条件下,与武器装备采购相关的装备费、训练维持费占比仍有提升空间。
未来20年我国海军将围绕10艘航空母舰打造远洋海军力量,建造舰船预计总数量为360艘,暂不考虑燃气轮机更新需求,仅新下水舰船装备燃气轮机数量为780台,参考LM2500与GT25000燃气轮机约25吨重量,假设50%重量使用高温合金材料,成材率为20%,共需高温合金材料4.9万吨,按照每吨30万元计算,市场空间总计约为146.25亿元。
2019年,我国新下水军舰共20万吨,包括7艘052D型驱逐舰、2艘055型驱逐舰、1艘071型综合登陆舰、1艘075型两栖攻击舰、12艘056A型轻型护卫舰、1艘901型综合补给舰,燃气轮机共需高温合金材料为3125吨,市场规模约为9.38亿元。
全球生产的天然气中,燃气发电消费独占半壁江山,每年约50%的天然气被用于发电。
与此相对应的各主要国家天然气发电装机也在总装机容量中占据较大比例,其中美国为39.3%、日本为29%、英国为34.1%、韩国为26.6%,而我国仅在3%左右。
天然气发电比起煤炭发电来说更加清洁环保,但是天然气发电成本较高。
天然气价格中枢中长期下降,天然气发电最大劣势有望逐步消除。
随着进口和国产天然气供应逐步增加,国内燃气价格贵的问题正在逐渐改善。
以中俄东线天然气管道为例,该条线于2019年12月初通气投产,根据规划,该项目在国内的管道全长5111公里,途径黑龙江、吉林、内蒙古、辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海等9省市,是中国东北方向首条陆上天然气跨境战略通道。
管道满负荷运行后,每年供气能力将高达380亿立方米。
国产气方面,我国国产气增量连续两年超百亿立方米。
我国未来通过加大四川盆地天然气、鄂尔多斯盆地致密气开发和突破陆相页岩气开发技术瓶颈,以及海上天然气和非常规天然气开发,天然气价格中枢有望进一步下降。
2020年全国油气管网规模要达到16.9万公里,其中天然气管道10.4万公里;到2025年,油气管网规模达到24万公里,其中天然气管道里程16.3公里。
截至2018年底,中国建成运行的长输天然气管线总里程7.6万公里,2019-2020年仍需建设2.8万公里;预计未来20年我国天然气管道建设将达到15万公里。
在汽车领域,高温合金材料主要用于汽车废气涡轮增压器。
涡轮增压器的工作原理是通过发动机排出的废气冲击涡轮运转,带动同轴的叶轮高速转动以将空气压缩后传递到气缸中,通常加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%-60%。
随着中国汽车保有量不断增大,严格的排放限制,带有涡轮增压汽车发动机逐渐成为市场主流。
目前,我国涡轮增压器生产厂家所采用的涡轮叶轮多为镍基高温合金涡轮叶轮,此外内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓等都可以采用铁基或镍基高温合金。
汽车涡轮增压器具有降低噪声、减少有害气体排放、提高功率等优点,国外的重型柴油机增压器装配率100%,中小型柴油机也在不断地增大其装配比例,英、美、法等国家装配比例已达80%左右,相较之下,我国50%的装配率仍有一定提升的空间。
2019为年我国汽车产量为2572.1车万辆(含新能源汽车124.2万辆),需要高温合金材料约4900吨,按照每吨20万元计算,市场规模约为10亿元。
考虑到未来汽车数量和我国装配率的提高,假设未来年均增长率为5%,未来20年我国汽车市场对高温合金材料的需求总计约为16万吨,市场规模约为324亿元。
核电工业使用的高温合金主要包括燃料元件包壳材料、结构材料和燃料棒定位格架,高温气体炉热交换器等。
2011年受福岛核事故影响,全球核电在运装机容量出现下滑,2013年后恢复增长。
当前中国是全球核电在建机组容量第一、在运机组容量第三,根据国际原子能机构估计,未来20年核电使用将维持增长,装机容量增长将主要来自中国、俄罗斯等国家。
每座60万千瓦核电站约需高温合金材料600吨,以此计算,需在2020年的建设完成的925万千瓦的核电机组,共需高温合金材料9200吨,考虑到核电站建设周期约为5年,平均每年高温合金需求量约为1800吨,按照每吨20万元计算,市场规模约为3.7亿元。
假设未来20年核电在建机组数量维持在10座,每座装机容量为100万千瓦,平均每年需求量约为2000吨,市场规模总计约为80亿元。
二、鼓励中小企业发展
国家支持民营经济发展,是明确的、一贯的,而且是不断深化的,不是一时的权宜之计,更不是过河拆桥式的策略性利用。
对于非公有制经济的地位和作用,“三个没有变”的判断:
“非公有制经济在我国经济社会发展中的地位和作用没有变,我们毫不动摇鼓励、支持、引导非公有制经济发展的方针政策没有变,我们致力于为非公有制经济发展营造良好环境和提供更多机会的方针政策没有变。
”同时,公有制为主体、多种所有制经济共同发展,是写入党章和宪法的基本经济制度,这是不会变的,也是不能变的。
进入新时代,中国的民营经济只会壮大、不会离场,只会越来越好、不会越来越差。
引导民营企业建立品牌管理体系,增强以信誉为核心的品牌意识。
以民企民资为重点,扶持一批品牌培育和运营专业服务机构,打造产业集群区域品牌和知名品牌示范区。
我国高度重视中小企业发展,密集出台了一系列政策措施,取消和调整一批行政审批项目,实施“三证合一”登记制度,加大小微企业增值税、营业税,以及所得税优惠力度;金融管理部门引导银行业金融机构加大对小微企业信贷支持力度,实现小微企业贷款增速、户数、申贷获得率“三个不低于”目标;财政资金转变支持方式,开展小微企业创业创新基地城市示范。
《中小企业促进法》以“改善中小企业经营环境,促进中小企业健康发展,扩大城乡就业,发挥中小企业在国民经济和社会发展中的重要作用”为立法宗旨,确立了中小企业在国民经济中的法律地位,明确了政府管理部门的职责,并将扶持和促进中小企业发展的主要政策上升到了法律的高度。
《中小企业促进法》提出,国家对中小企业实行积极扶持、加强引导、完善服务、依法规范、保障权益的方针,致力于为中小企业创立和发展创造公平竞争的外部环境,并明确提出将在财政、金融和税收等多方面加大扶持力度,鼓励和支持创业、技术创新,加强中小企业社会化服务体系建设,以促进中小企业健康发展。
《中小企业促进法》强调,国家保护中小企业及其出资人的合法权益,任何单位不得违反法律法规向中小企业收费和罚款。
这些措施,必将对我国中小企业发展产生深远的影响。
要激发中小企业创业创新活力,就是要鼓励创办小企业,开发新岗位,以创业促就业,力争使中小企业数量持续增加,向社会提供更多的就业机会和岗位。
要最大限度减少对微观事物的管理,市场机制能有效调节的经济活动一律取消审批,对保留的行政审批事项规范管理、提高效率;直接面对基层、量大面广、属于能交由市场解决或交由地方管理更方便有效的经济社会事项,一律下放地方和基层管理。
同时,注重放管结合,切实防止审批事项边减边增、明减暗增现象发生。
进一步加大商事制度改革的政策宣传。
尽快建立与商事制度改革相配套的后续市场监管体系,加强部门间的沟通衔接,明确监管责任,规范监管行为。
三、宏观经济形势分析
中央经济工作会议指出,要看到经济运行稳中有变、变中有忧,外部环境复杂严峻,经济面临下行压力。
会议同时强调,我国发展仍处于并将长期处于重要战略机遇期。
从国际看,世界面临百年未有之大变局,各类风险叠加冲击世界经济稳定增长,国际货币基金组织等机构近日均下调了明年世界经济增长预期。
从国内看,我国经济正由高速增长阶段转向高质量发展阶段,长期积累的矛盾与新问题新挑战交织,经济下行压力有所加大。
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