核電與其它領域的高溫合金應用

核電工業(ye) 使用的高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結構材料和燃料棒定位格架，高溫氣體(ti) 爐熱交換器等，均是其他材料難以代替的。例如，燃料元件包殼管的管壁在工作時需承受600-800℃的高溫，需要較高的蠕變強度，因此大量采用高溫合金材料。

高溫合金材料在玻璃製造、冶金、醫療器械等領域也有著廣泛的用途。在玻璃工業(ye) 中應用的高溫合金零件多達十幾種，如：生產(chan) 玻璃棉的離心頭和火焰噴吹坩堝，平板玻璃生產(chan) 用的轉向輥拉管機大軸、端頭和通氣管、玻璃爐窯的料道、閘板、馬弗套、料碗和電極棒等。冶金工業(ye) 的軋鋼廠加熱爐的墊塊、線材連軋導板和高溫爐熱電偶保護套管等。醫療器械領域的人工關(guan) 節等。

三、高溫合金的市場空間測算

根據測算，我們(men) 認為(wei) 到2020年，國內(nei) 高溫合金需求約為(wei) 39275噸，對應市場空間90.5億(yi) 元。

（一）航空發動機需求

假設1：在航空發動機中高溫合金占總重量的40%-60%，在先進發動機中這一比例超過50%甚至更多。我們(men) 判斷，隨著航空工業(ye) 的繼續發展和高溫合金材料科技的進步，這一比例還將繼續提升。我們(men) 假設高溫合金占航空發動機重量的60%，占民用航空發動機和其他軍(jun) 機重量的40%。

假設2：通過與(yu) 已有國內(nei) 外相似型號飛機發動機規格對比，我們(men) 假設戰鬥機發動機重量約1.7噸，運輸機、民用大飛機發動機重量約4噸，其他飛機航空發動機重量約1噸。

假設3：高溫合金的材料性能、加工難度要高於(yu) 普通合金和鋼材，其材料成型率遠低於(yu) 一般特鋼。我們(men) 估計，1）在鑄造和軋製過程中材料成型率70-80%左右；2）母合金進行加工時，廢品率80%左右，全流程材料利用率15%-20%，我們(men) 假設高溫合金全流程材料利用率為(wei) 20%。

綜上，我們(men) 預計每台戰鬥機航空發動機平均使用高溫合金5.1噸，運輸機航空發動機用高溫合金12噸，其他航空發動機高溫合金2噸；民用大飛機航空發動機用高溫合金8噸。

根據測算，未來20年我用航空發動機高溫合金需求為(wei) 17.75萬(wan) 噸，民用大中型飛機發動機高溫合金需求為(wei) 7.36萬(wan) 噸。此外，低空開放將有望打開我國通用航空發展的瓶頸，未來20年通用航空保有量超過20000架，以平均1台發動機測算，通用航空發動機高溫合金需求為(wei) 5萬(wan) 噸。

綜上，我們(men) 預測未來20年航空發動機高溫合金需求為(wei) 30.11萬(wan) 噸，平均每年市場空間1.51萬(wan) 噸。

（二）燃氣輪機需求

*事應用占世界船用燃氣輪機市場絕大多數份額。在領域，有75%以上的主力艦艇采用燃機動力；在民用市場，燃機主要應用於(yu) 高速客船中。

我國目前船用燃機裝艦率較低。已服役主力艦艇中僅(jin) 有10艘驅逐艦裝備有船用燃機。分別是2艘052型驅逐艦（裝備LM2500），2艘052B型驅逐艦、6艘052C型驅逐艦（裝備UGT-25000及QC280）。其動力配置方式均為(wei) 柴燃交替動力（CODOG），每艦配備有2台燃機和2台柴油機。

隨著中國多型船用燃機相繼研製成功，中短期內(nei) 燃機普及有望提速。我們(men) 認為(wei) ，燃機普及將以30MW級船用燃機為(wei) 核心，輔以4MW級小功率船用燃機。其中，30MW級燃機主要用於(yu) 大型的驅逐艦、護衛艦等；4MW級燃機主要用於(yu) 氣墊登陸艇和快艇。

參考LM2500燃氣輪機重量，我們(men) 假設國產(chan) 燃氣輪機重20噸，高溫合金占重量30%，成材率20%，單台國產(chan) 燃氣輪機用高溫合金30噸。

未來15年，我們(men) 認為(wei) 將形成3大近海防禦艦隊+若幹支航母編隊+若幹隻兩(liang) 棲攻擊/登陸編隊為(wei) 主體(ti) 的作戰體(ti) 係。考慮到燃機應用情況，常規/核動力航母、兩(liang) 棲攻擊/船塢登陸艦將其作為(wei) 主要動力源的可能性較小，應用燃機的新型艦艇很可能主要配備在航母編隊和兩(liang) 棲攻擊/登陸編隊中，且以驅逐艦和護衛艦為(wei) 主，近海防禦艦隊則僅(jin) 配備新型隱身艇。

按照未來15年將建設5個(ge) 航母編隊（2常+3核）、3個(ge) 兩(liang) 棲攻擊/登陸編隊和3個(ge) 近海防禦艦隊規模的假設，再考慮到燃機的更新與(yu) 維護，我們(men) 估算未來15年30MW級燃機需求600台，4MW級燃機需求1476台。通過測算，未來15年燃氣輪機高溫合金需求達6.23萬(wan) 噸，平均每年4152噸。

（三）汽車廢氣增壓渦輪

高溫合金在汽車中主要應用於(yu) 渦輪增壓器的製造，其次包括排氣閥、燒嘴、熱發生器等零件也會(hui) 用到高溫合金。

渦輪增壓係統對燃油效率和性能提升均有明顯效果。渦輪增壓是利用發動機排出的廢氣的能量來推動渦輪室內(nei) 的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與(yu) 渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量就可以增加發動機的輸出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器後的發動機功率及扭矩要增大20%—60%。

廢氣增壓器渦輪生產(chan) 在國外已有60多年的曆史。目前，國外的重型柴油機增壓器配置率*，中小型柴油機也在不斷地增大其配置比例，如英、美、法等國家已達80%左右。

國內(nei) 渦輪增壓器配置率將持續提升，尤其是汽油機渦輪增壓器配置率提升空間巨大。麵對與(yu) 日俱增的環保和能源壓力，內(nei) 燃機節能減排是大勢所趨。渦輪增壓是內(nei) 燃機節能減排的有效手段，其中汽油機節油效果5-10%，柴油機節油效果10-20%左右。2012年我國內(nei) 燃機渦輪增壓器綜合配置率為(wei) 6.7%；其中車用柴油機配置率為(wei) 62%，未來的增長點主要來自於(yu) 輕卡裝配率提升；而車用汽油機配置率僅(jin) 5%左右，未來提升空間巨大。

依據鋼研高納招股說明書(shu) 推算出我國目前每萬(wan) 輛汽車對高溫合金的需求為(wei) 2.04噸，隨著渦輪增壓器配置率的提升，每萬(wan) 量汽車的高溫合金使用量將持續提高。

我們(men) 假設2013年每萬(wan) 輛汽車高溫合金2噸，今後20年每年複合增長5%；到2020年汽車產(chan) 量複合增速5%，2020年-2030年汽車產(chan) 量複合增速3%。依據測算，2020年汽車用高溫合金需求為(wei) 8715噸，2030年為(wei) 1.9萬(wan) 噸。

（四）核工業(ye)

核電中應用高溫合金的主要部分包括燃料元件包殼管、燃料元件定位架、高溫氣體(ti) 爐熱交換器等。每座60萬(wan) 千瓦的核電站需用蒸發器“U”形傳(chuan) 熱管100噸。此外，還有大量的反應堆內(nei) 構件用raybet雷电竞精密管和控製棒、核燃料包套管等。這樣僅(jin) 一座60萬(wan) 千瓦的核電站堆芯約需要各類核級用管600多噸。

國產(chan) 核電裝備的應用，也將帶動核電裝備零部件供應市場。依據媒體(ti) 報道的中廣核集團董事長賀禹的講話，我國目前在運和在建核電規模總計4875萬(wan) 千瓦，在建核電機組數量位居。

根據我國修改後的核電發展目標，2015年核電機組裝機規模達到40GW建成，2020年核電裝機目標為(wei) 58GW運營+30GW在建，那麽(me) 未來7年國內(nei) 必須新開工40GW，對應35-40座100萬(wan) 千瓦機組。

我們(men) 假設1座100萬(wan) 千瓦機組需要各類高溫合金1000噸，則未來7年核電工業(ye) 對高溫合金總需求約35000噸-40000噸，平均每年5000噸-5700噸。

（五）航天、核工業(ye) 及其他行業(ye)

考慮到航天發動機每年發射次數較少且需求穩定，我們(men) 估計每年航天發動機對高溫合金需求量在400-600噸左右。

此外，假設航空發動機、航天、燃氣輪機、汽車、核工業(ye) 占高溫合金總需求的85%，則其他行業(ye) 每年對高溫合金需求約為(wei) 5900噸。

四、國內(nei) 外高溫合金市場情況

（一）國外高溫合金行業(ye) 發展

目前，*每年消費高溫合金材料近28萬(wan) 噸，市場規模達100億(yi) 美元。能夠生產(chan) 航空航天用高溫合金的企業(ye) 不超過50家，主要集中在美國、俄羅斯、英國、法國、德國、日本和中國。發達國家一般將涉及航空航天應用領域的高溫合金產(chan) 品作為(wei) 戰略物資，很少出口。

美國在高溫合金研發以及應用方麵一直處於(yu) 地位，年產(chan) 量約為(wei) 5萬(wan) 噸，其中近50%用於(yu) 民用工業(ye) 。美國有很多獨立的高溫合金公司，能夠生產(chan) 航空發動機所用高溫合金的公司有通用電氣公司，普特拉—惠特尼公司，還有其他的生產(chan) 特鋼和高溫合金的公司如漢因斯-斯泰特公司，佳能—穆斯克貢公司，因科國際公司等。這些公司都先後發展了公司自己的高溫合金牌號。

歐盟國家中英、德、法是世界上主要的高溫合金生產(chan) 和研發代表。英國是早研究和開發高溫合金的國家之一。英國的鑄造合金技術，代表性的是國際鎳公司的Nimocast合金，後來該國的飛機發動機製造商羅爾斯羅伊斯控股公司又研製了定向凝固和單晶合金SRR99、SRR2000和SRR2060等，其研製的高溫合金主要用在航空發動機製造方麵。

日本在鎳基單晶高溫合金、鎳基超塑性高溫合金和氧化物晶粒彌散強化高溫合金方麵取得較大的成功。近年來，致力於(yu) 開發新型的耐高溫合金，並成功開發出在1200℃高溫下依然能保持足夠強度的新合金。日本主要的高溫合金生產(chan) 企業(ye) 是IHIcorporation，JFE、新日鐵和神戶製鋼公司。

（二）國內(nei) 高溫合金行業(ye) 格局

經過50多年發展，我國已經形成了比較先進，具有一定規模的生產(chan) 基地。我們(men) 把國內(nei) 從(cong) 事高溫合金的廠家分為(wei) 四類：

1、特鋼生產(chan) 廠：東(dong) 北特殊鋼鐵接團撫順特殊鋼公司（簡稱撫順特鋼），寶鋼股份公司特殊鋼事業(ye) 部（簡稱寶鋼特鋼）和攀鋼集團長城特殊鋼公司（簡稱攀長鋼）；

2、研究單位：鋼鐵研究總院，北京航空材料研究院，中國科學院金屬研究所，東(dong) 北大學，北京科技大學等。

3、發動機公司精密鑄件廠：中航工業(ye) 旗下各航空發動機公司的精密鑄造廠：黎明、西航、黎陽、南方、貴航等。

4、鍛件熱加工廠：西南鋁業(ye) 公司，第二重型機械集團萬(wan) 航模鍛廠，中航重機股份有限公司宏遠航空鍛鑄公司和安大航空鍛造公司。

目前，國內(nei) 規模較大的高溫合金生產(chan) 企業(ye) 有撫順特鋼和鋼研高納。此外，寶鋼特鋼、攀長鋼、中科院金屬所、北京航材院也具備一定的產(chan) 能。

在航空航天產(chan) 業(ye) 中，用量最大的變型高溫合金，主要由撫順特鋼、寶鋼特鋼、攀長鋼等公司完成。特鋼企業(ye) 生產(chan) 的變型高溫合金，適用於(yu) 大批量、通用性、結構較為(wei) 簡單的產(chan) 品。鋼研高納在上市後也擴大了變形高溫合金產(chan) 能，募投項目達產(chan) 後也具備了相當的變型高溫合金產(chan) 能。

目前具備鑄造高溫合金精鑄件的廠家分為(wei) 兩(liang) 類，一類是鋼研高納、中科院金屬所和北京航材院三家公司；另一類是黎明、西航、南方、成發等專(zhuan) 業(ye) 發動機廠自行生產(chan) 精鑄件。三家單位主要承接航天航空發動機廠對外委托的精鑄件業(ye) 務。目前三家單位在鑄造高溫合金的材料製備、生產(chan) 技術上均有各自特點，其中鋼研高納產(chan) 能大於(yu) 其餘(yu) 兩(liang) 家。