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  • 军工板块细分赛道研究记录之高温合金 2022-08-05 | 来源:华体会体育全站ios 作者:华体会手机版登录
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      之前的文章说过,军工板块可能是个中长线的机会,随着国防的发展,军工企业未来会脱掉半死不活的周期股帽子,进入实打实的业绩驱动的成长期。

      想要在军工板块找一些机会,首先看看材料这块,春江水暖鸭先知,军工主机厂爆量的话最先受益的就是上游材料股。所以高温合金材料企业的业绩要早于下游总装厂爆发,而且普遍的比下游总装厂利润增速要更高,盈利弹性相对于下游总装也更强。

      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,具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,又被称为“超合金‘’,高温合金在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性,基于上述性能特点,高温合金是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。

      按基体元素来分,高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃,对于在更高温度下使用的耐热部件,则采用镍基和钴基为基的合金。 镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位,镍基高温合金具有耐高温、高速运动和高强度的特点,不易被替代,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。

      通过材料成型方式划分有:铸造高温合金( 包括普通铸造合金、单晶合金、定向合金等) 、变形高温合金、粉末冶金高温合金( 包含普通粉末冶金和氧化物弥散强化高温合金)。

      航空发动机被称为“工业之花”,是航空工业中技术含量最高、难度最大的部件之一。它要求结构材料具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能。而高温合金就是为了满足现代航空发动机对材料的苛刻要求而研制的,它能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作,至今已成为航空发动机热端部件不可替代的一类关键材料。

      在现代先进的航空发动机中,为了提高航空航天发动机的工作温度,最核心就是应用高温合金材料,它的用量能够达到发动机材料总量的40%~60%,被誉为“先进航空发动机的基石材料”。

      在航空发动机上,高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘四大热段零部件;此外,还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

      与美苏的航空发动机对比,国产航空发动机的推重比这一最重要指标仍然落后。目前我国航空发动机仍然存在部分进口的局面,为了国家安全战略需要,我国目前正在发展自主航空航天产业,提高航空发动机性能、实现航空发动机国产化,解决我国航空产业的“心脏病”已然成为国家层面的迫切任务。而航空发动机要想打破国外垄断,高端的高温合金材料则首先要实现国产替代,它是决定航空发动机能否国产化的先决条件之一。

      在国家大力支持发展研制先进航空发动机的情况下,我国航空发动机对高温合金的需求不断增强,高端和新型高温合金的需求会进一步放量。

      (1)在军用机领域:为了战略安全,我国军机数量在未来会不断增加,随着军机数量的增加,航空发动机需求会增加,加上航空发动机国产化工作的推进,高温合金需求量有望迎来较快增长。存量发动机因飞行训练需要更换和大修,另外航空发动机的实验、备货以及维护也需要大量的高温合金。

      在“十四五” 军机进入批量列装阶段,将带动高温合金材料从“多品种、小批量”进入“大规模批产”阶段。预期 2020-2025 年间,军用航空发动机领域高温合金需求复合增速有望达到 6.5%。

      (2)在民用机领域:我国民用航空发动机起步比较晚,作为 C919 的国产替代发动机, CJ1000 商用大涵道比航空发动机关键部件的研究正在不断被攻克,将来试验成功的话,有望成为国内民用航空发动机批量应用的起点,这将给高温合金材料带来更大增量市场。

      燃气轮机的效率和可靠性很大程度上取决于热端部件的技术水平,高温合金主要用于涡轮叶片、燃烧室和涡轮轮盘三大核心部件。在气电用燃气轮机中,涡轮叶片和导向叶片需要使用抗高温腐蚀性能优良和长期组织稳定的抗热腐蚀高温合金;

      在军用领域,海军舰艇建设以及燃气轮机装配比例的提升将带来高温合金的增量。

      在民用领域,由于我国“西气东输”、“北气南下”和沿海经济发达地区能源结构调整,以及分布式能源发展的需要,国内燃气轮机作为中大功率天然气管道增压中途中最广泛的驱动机,市场需求旺盛。

      随着国产替代进程的加速,高温合金需求有望迎来快速爆发。根据国信证券的测算,对应2025年高温合金需求达7333吨,复合增速达25.7%。

      在核电领域中,蒸汽发生器传热管必须选用抗溶液腐蚀性能良好的高温合金;核电设备的国产替代,也将拉动对国产高温合金的需求。

      核电核准稳步推进,有望带动核电电源建设投资增长,进而拉动高温合金消费,带来的年高温合金需求量为 2500吨。

      我国上海电气、东方电气、哈尔滨汽轮机厂等大型发电设备制造集团在生产规模和生产技术等方面近年来有了较大提高,拉动了对发电设备用的涡轮盘的需求。正在进行国产化研制的新一代发电装备-大型地面燃机(也可作舰船动力)取得了显著进展,实现量产后将带动对国产高温合金的需求。

      车用高温合金主要应用于汽车涡轮增压器。随着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,高温合金消费量将持续上涨,国信证券测算,到 2025 年高温合金需求量达 5182 吨,复合增速达4.0%。

      (1)煤电用高参数超超临界发电锅炉中,过热器和再过热器必须使用抗蠕变性能良好,在蒸汽侧抗氧化性能和在烟气侧抗腐蚀性能优异的高温合金管材;

      (2)在煤的气化和节能减排领域,广泛采用抗高温热腐蚀和抗高温磨蚀性能优异的高温合金;

      (3)在石油和天然气开采,特别是深井开采中,钻具处于4-150 ℃的酸性环境中,加之CO2,H2S和泥沙等的存在,必须采用耐蚀耐磨高温合金。

      据 Roskill 统计,全球每年消费高温合金材料约 55%用于航空航天领域,其次是能源电力领域,占 20%,机械制造占 10%。2019 年我国高温合金市场规模达到 169.8 亿元,同比增长 33.52%。高温合金国产材料的应用很广泛,未来市场增量也很大。

      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球也不超过 50 家。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,我国已初步建立完整的高温合金研制体系,但与世界领先水平相比,我国高温合金在产品均匀性、杂质元素控制、冶金等方面等仍存在不足。

      (1)生产能力不足。我国高温合金生产企业数量有限,生产能力与需求之间存在较大缺口,在燃气轮机、核电等领域的高温合金主要还依赖进口。

      (2)高端产品难以满足应用需求。我国的高温合金生产水平与美国、俄罗斯等国有着较大差距,随着我国研制更高性能的航空航天发动机,高温合金材料在供应上存在无法满足应用需求的现象。

      近年来,随着下游需求的快速增长,在国家政策导向下国产替代进程加速,国产高温合金供不应求,主流厂商纷纷扩建以满足新增需求。

      高温合金拥有非常高的行业准入与技术壁垒,对研发实力、经验积淀要求很高;又由于下游产品比如航空发动机等也要求非常高的质量稳定性,因此高温合金行业有着非常强的市场先入壁垒,一 旦进入用户的供应链体系,一般不会轻易更换;高温合金对设备要求也很高,企业需投入大量资金购买设备并持续研发,随着 高温合金技术的不断进步,对企业的生产设备提出更高的要求。

      正因为高温合金领域新进入者壁垒较高,行业产能增量主要来源于现有企业扩产。但因生产工艺复杂,产品牌号众多,且存在下游认证周期长等问题,实际产量增速或小于产能增速。

      高温合金产业当前最大的增量来自于航天航空领域的航空发动机国产替代,以及未来在民用领域如汽车、核电等空间巨大的市场放量。产业壁垒高,对下游议价能力较强。

      抚顺特钢:国内变形高温合金绝对龙头,国内老牌特钢新材料企业。公司是我国军工配套材料重要的研发和生产基地。核心“三高一特”产品高温合金、超高强度钢、特种不锈钢,产量规模上保持国内第一,高端市占率达到60%。50%以上利润来自高端产品,利润体量可比公司中最大,且未来还有增长空间。

      钢研高纳: 是国内高温合金领域技术最为先进、生产种类最为齐全的企业之一,是铸造高温合金领域的龙头。产品涵盖铸造高温合金、变形高温合金和新型高温合金三大领域,具有生产国内 80%以上牌号高温合金的技术和能力,是我国高温合金领域技术水平最为先进、生产种类最为齐全的企业之一,多个细分产品占据市场主导地位。

      图南股份:是国内少数能同时生产变形高温合金、铸造高温合金(母合金、精密铸件)产品的企业之一。图南股份主要产品包括铸造高温合金母合金、精密铸件、变形高温合金产品等,具备大型高温合金复杂薄壁精密铸件全产业链系统。目前公司已经形成 K 系列铸造高温合金、GH 系列变形高温合金共30 多种完整产品结构,在航空、核电领域批量供货。

      高温合金产业的下游当前最大需求主要集中在航空发动机领域,比较单一,如果未来军机列装进度不达预期,会引起军用航空发动机需求不达预期。以及航空发动机国产化进度存在不达预期的风险

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