国内高温合金研制体系日渐成熟,已处创新发展阶段
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。http://www.hibor.com.cn【慧博投研资讯】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种,构成了高温合金体系的基础。http://www.hibor.com.cn(慧博投研资讯)从20世纪90年代中至今,是我国高温合金的创新发展阶段,随着新型航空发动机的研制生产,对于高温合金材料提出了进一步要求,高温合金的生产工艺也实现重大突破。
我国目前从事高温合金研究生产的主要企业分为两类,形成了错位竞争的格局: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、中国航发北京航空研究院(北京航发院)、中科院金属研究所(中科三耐),主要生产较小批量、结构复杂的高端产品。
国内高温合金市场多维需求或将集中释放
近年来全球高温合金市场稳步增长。根据前瞻产业研究院数据显示,2012年至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。我们认为,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。
高温合金产业链: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。
从下游应用领域分布来看,航空航天与能源类应用场景是主要需求来源。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。
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。根据我们对各需求领域未来发展的预测,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。
“进口替代”论:高温合金国产厂商三维度分享行业红利
1、高温合金产品供不应求,竞争格局良好
我国高温合金市场供不应求。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。
高温合金行业门槛高,行业龙头优势明显。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,特别是军品方面出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。
高温合金材料目前仍然依赖进口,国产替代需求迫在眉睫。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,根据广大特材招股说明书数据预计,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。
2、两机国产化进度加速,上游高温合金供应商直接受益
航发集团成立破解体制约束。2016年8月,中国航空发动机集团成立,中航工业所属从事航空发动机及相关业务的企事业单位共计46家并入航发集团,包含22个发动机厂所、621所(北京航空材料研究院)、3个修理厂等,总资产1100亿。“飞发分离”能够扫除体制制约因素,首先将发动机独立于整机制造之外,具有更大的灵活性,其次可以全面整合航发资源,加强交流互助,减少重复建设的成本,最后可以仿效海外巨头实现多业经营,不仅可以研制航空发动机,还可以应用航空发动机技术研制和生产船舶用的了燃气轮机,形成产业协同效用。
燃气轮机国产化进入冲刺期。根据发改委和能源局联合发布的《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》,要求到2020年,结合引进技术消化吸收,突破重型燃气轮机设计技术、高温部件制造技术和运行维护技术,解决燃气发电项目设备瓶颈,国内基本形成完整的重型燃气轮机产业体系。2019年7月份,华能南通电厂燃气轮机发电项目等24个项目列入第一批燃气轮机创新发展示范项目,预计在2022年前完成技术装备攻关和项目建设,依托本批示范项目,我国燃气轮机产业长期以来依赖进口的关键核心技术将逐步实现国产化。
从2015年开始,我国出台一系列专项政策,航空发动机和燃气轮机发展滞后的难题逐步解决,尤其是航空发动机的国产化难题有望逐步破解。而随着航空发动机和燃气轮机国产化程度进一步提高,成熟型号产品将逐步放量,作为两机产业链上游的高温合金制造商将直接受益。
3、航空发动机核心零部件实现进口替代
除了国内企业在产业链上游进行高温合金材料的国产替代,部分国内企业开始进军产业链中游制造环节。产业链中游环节主要包括两机高温合金零部件加工制造,其中以涡轮叶片和涡轮盘为主,国内企业通过自主研发,在铸造等轴晶叶片和定向单晶叶片、粉末冶金涡轮盘等领域实现国产替代,并进入国外产业链。
产业链中游环节国产化将大幅降低成本。以燃气轮机单晶叶片为例,进口产品价格约为每片40万元,实现国产化后产品价格仅为10万元左右,而一级涡轮叶片数量为96片,对于燃气轮机制造成本下降将产生重大影响,考虑到燃气轮机后期维护更换叶片费用,成本下降作用将十分明显。
投资建议及重点推荐公司
当前我国高温合金市场处于供不应求状态,而高温合金研制工艺难度、资金投入和客户销售等方面存在较高壁垒,因此形成了行业龙头优势明显的竞争格局。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,因此存在较为强烈的国产替代需求,建议关注行业内具有技术优势明显、有效产能充足的龙头公司。
钢研高纳:公司是目前国内高端高温合金制品的主要研制企业之一,拥有年生产超千吨航空航天用高温合金母合金的能力以及航天发动机用精铸件的能力,在变形高温合金盘锻件和汽轮机叶片防护片等方面具有先进的生产技术,产品广泛应用于航空航天、大型发电设备、石化冶金等领域,当前我国高温合金下游需求旺盛,公司具备较强技术积累和生产能力,未来有望充分获益,业绩持续增长可期。
西部超导:主要从事高端钛合金材料、超导产品和高性能高温合金材料的研制生产,是我国军用高端钛合金材料的主要供应商,在技术积累和产能建设方面均处于领先地位,同时积极向高温合金领域扩展,技术研发和产能建设稳步推进,当前航空航天领域是我国国防建设的重点序列,对于高端合金材料的需求持续旺盛;公司是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业,目前MRI、MCZ、科研用加速器等领域对低温超导产品存在较强需求。