本文導讀目錄:
1、鎳基合金合金大全
3、高溫合金行業(yè)深度報告:市場空間、競爭格局、盈利驅動力
鎳基合金合金大全
冷加工應在固溶處理后進行,加工硬化率大于奧氏體不銹鋼,因此加工設備應作相應調整,并且在冷加工過程中應有中間退火過程,Inconel 718是沉淀強化的鎳基高溫高強合金,.良好的焊接性能,Inconel 600供貨規(guī)格:。
1.易加工性,D.焊接前后不再需要熱處理,供貨規(guī)格,B.冷加工時,需進行中間退火,Inconel 600為面心立方晶格結構。
Inconel600力學性能(室溫),A.適合采用任何傳統(tǒng)焊接工藝焊接,Inconel 600工藝性能與要求:,冷加工,5.核工程。
化學成分:,C.待焊接的材料應為固溶處理態(tài),去除氧化皮、油污和各種標記印痕,相近牌號,1.汽輪機,Inconel 600國內外對應牌號:。
1.侵蝕氣氛中的熱電偶套管2.氯乙烯單體生產:抗氯,特別是使用硫化物的環(huán)境5.用氯氣法制二氧化鈦6.有,尤其是在碳化和氮化氣氛中9.石油化工生產中的催化再,2.液體燃料火箭,2.在700℃時具有高的抗拉強度、疲勞強度、抗蠕變,冷加工,5,特性:。
外對應牌號,Inconel 600的金相結構:,2,在冷加工量過程中應進行中間退火,常溫下合金的機械性能的MIX,Inconel 601的化學成分:。
3.低溫工程,G.具有壁溫在-196~450℃的壓力容器的制造認,零件的熱處理工藝應按相應的材料標準的熱處理制度進行,薄板和帶材零件的退火處理應在保護氣氛中進行,600合金對于各種腐蝕介質都具有耐腐蝕性。
鉻的成分使該合金在氧化條件下比鎳 99.2 (合金,低碳)具有更好的耐腐蝕性,同時,較高的鎳含量使合金在還原條件和堿性溶液中具有很好的,并且能有效地防止氯-鐵應力腐蝕開裂,600合金在乙酸、醋酸、蟻酸、硬脂酸等有機酸中具有,在無機酸中具有中等的耐蝕性,在核反應堆中一次和二次循環(huán)使用的高純度水中具有很優(yōu)。
600尤其突出的性能是能夠抵抗干氯氣和氯化氫的腐蝕,應用溫度達 650℃,在高溫下,退火態(tài)和固溶處理態(tài)的合金在空氣中具有很好的抗氧化剝,該合金也能抵抗氨氣和滲氮、滲碳氣氛。
但是在氧化還原條件交替變化時,合金會受到部分氧化介質的腐蝕(如綠色死亡液),Inconel 600物理性能:,2.得到耐蝕性能和非常適宜的晶體結構,熱加工后要進行熱處理,600合金是鎳-鉻-鐵基固溶強化合金,具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化性能、優(yōu)良的冷熱加工和。
在700℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性,合金可以通過冷加工得到強化,也可以用電阻焊、熔焊或釬焊連接,軟化退火后的低碳合金625廣泛的應用于化工流程工業(yè),好的耐腐蝕性和高強度使之能作為較薄的結構部件。
625合金可以應用于接觸海水并承受高機械應力的場合,由于在700℃時具有高溫強度和優(yōu)秀的耐腐蝕性能、易,718可廣泛應用于各種高要求的場合,Inconel 718概要:,第二種鎳基合金。
金相結構,H.經美國腐蝕工程師協(xié)會NACE 標準認證(MR-,A.熱加工溫度范圍1150℃~900℃,冷卻方式為水淬或其他快速冷卻方式,3.材料可以直接送入已升溫的爐中,4,為減少材料的磨損,模具應選擇合金刀具鋼、硬質合金或鑄鋼。
A.冷加工材料應為退火態(tài),加工硬化率比奧氏體鉻鎳不銹鋼大,1,具有很好的耐還原、氧化、氮化介質腐蝕的性能,Inconel 601的物理性能:,Inconel 600在常溫下合金的機械性能的MI,4。
在零下、室溫及高溫時都具有很好的機械性能,焊接工藝,圓鋼、棒材、帶材、管材、閥座、球體、法蘭和鍛件協(xié)商,B.用于制造紙漿和造紙工業(yè)的蒸煮器和漂白池,特性,F.良好的加工性和焊接性,無焊后開裂敏感性。
625為面心立方晶格結構,當在約650℃保溫足夠長時間后,將析出碳顆粒和不穩(wěn)定的四元相并將轉化為穩(wěn)定的Ni3,Ti)斜方晶格相,固溶強化后鎳鉻矩陣中的鉬、鈮成分將提高材料的機械性,但塑性會有所降低,合金焊接性能良好。
可用電弧焊、氬弧焊、電阻焊和釬焊等各種方法連接,大型或復雜的焊接結構件在熔焊后應在870℃退火1h,以消除焊接應力,第一種鎳基合金,圓鋼、棒材、板材、帶材、管材、線材蘭宇活動低價供應,Inconel 718在-253~700℃溫度范圍,650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位。
并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性,能夠制造各種形狀復雜的零部件,在宇航、核能、石油工業(yè)中,在上述溫度范圍內獲得了極為廣泛的應用。
耐腐蝕性,A.含氯化物的有機化學流程工藝的部件,尤其是在使用酸性氯化物催化劑的場合,Inconel 601的耐腐蝕性:601合金一個重,甚至在很嚴酷的條件下,如加熱和冷卻循環(huán)過程中,601能生成一層致密的氧化膜而得到很高的抗剝落性,601具有很好的抗碳化性。
由于有較高的鉻、鋁含量,601在高溫含硫氣氛中具有很好的抗氧化性,化學成分,第三種鎳基合金,F.硫酸冷凝器,B.為得到性能和耐腐蝕性,熱加工后要進行退火處理。
該合金的另一特點是合金的組織對熱加工工藝特別敏感,掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相,可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程,就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件,熱加工,Inconel 601在常溫下合金的機械性能的MI,Inconel 601的金相結構:601為面心立方,焊接工藝。
B.優(yōu)秀的抗點腐蝕和縫隙腐蝕的能力,并且不會產生由于氯化物引起的應力腐蝕開裂,5,具有很好的抗蠕變斷裂強度,推薦用在700℃以上的工作環(huán)境,物理性能:,Inconel600焊接工藝,物理性能。
耐腐蝕性,冷加工,A.對氧化和還原環(huán)境的各種腐蝕介質都具有非常出色的,D.優(yōu)秀的耐各種無機酸混合溶液腐蝕的能力,Inconel 600具有以下特性:。
Inconel600零件熱處理工藝,4.酸性環(huán)境,3,具有很好的耐干燥氯氣和氯化氫氣體腐蝕的性能,工藝性能與要求,2,在室溫及高溫時都具有很好的耐應力腐蝕開裂性能。
熱加工,1.熱加工溫度范圍1200℃~900℃,冷卻方式為水淬或快速空冷,3,在冷加工量大于5%時,則需要對工件進行固溶處理,零件熱處理工藝,第四種鎳基合金。
C:≤0.10,Mn:≤0.50,Si:≤0.50,P:≤0.015,S:≤0.015。
Cr:20.0~23.0,Ni:54.0~60.0,Mo:8.0~10.0,Ti:≤0.40,Al:≤0.40,Fe:≤5.0,Nb:3.15~4.15,E.溫度達40℃時。
在各種濃度的鹽酸溶液中均能表現出很好的耐蝕性能,熱加工,工藝性能與要求,不管在高溫還是低溫環(huán)境,718合金都具有極好的耐應力腐蝕開裂和點蝕的能力。
718合金在高溫下的抗氧化性尤其出色,此合金具有以下特性:1.高溫時具有出色的抗氧化性2,601具有較高的蠕變斷裂強度,因此在500℃以上的領域推薦使用601,625合金具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗氧化性能。
從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能,并且耐鹽霧氣氛下的應力腐蝕,因此,可廣泛用于制造航空發(fā)動機零部件、宇航結構部件和化工,D.用于制造應用于酸性氣體環(huán)境的設備和部件,1。
冷加工材料應為退火或固溶熱處理態(tài),600合金的加工硬化率與奧氏體不銹鋼接近,因此可以選擇類似的加工設備,C.當加工量大于15%時,熱加工后要進行退火處理,E.乙酸和乙酐反應發(fā)生器。
合金具有滿意的焊接性能,可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方法進行焊接,對應牌號,圓鋼、棒材、帶材、板材、線材、管材供應,常溫下合金的機械性能的MIX:,C≤0.08 Mn≤0.35 Si≤0.015 P,Inconel 625介紹:。
C.煙氣脫硫系統(tǒng)中的吸收塔、再加熱器、煙氣進口擋板,Inconel 600化學成分:,Inconel 601應用范圍應用領域有:1.熱處,2.鋼絲分股退火和輻射管,高速氣體燃燒器,工業(yè)爐中的絲網帶,3.氨重整中的隔離罐和硝酸制造中的催化支撐柵格,4.排氣系統(tǒng)部件5.固體垃圾焚燒爐的燃燒室6.管道。
當在約650℃保溫足夠長時間后,將析出碳顆粒和不穩(wěn)定的四元相并將轉化為穩(wěn)定的Ni3,Ti)斜方晶格相,固溶強化后鎳鉻矩陣中的鉬、鈮成分將提高材料的機械性,但塑性會有所降低,應用領域,應用范圍領域,4.在低溫下具有穩(wěn)定的化學性能。
C.優(yōu)秀的耐無機酸腐蝕能力,如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸以及硫酸和鹽酸的混合酸等,合適的熱加工溫度為1120-900℃,冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式,熱加工后應及時退火以保證得到優(yōu)良的性能,熱加工時材料應加熱到加工溫度的上限,為了保證加工時的塑性,變形量達到20%時的終加工溫度不應低于960℃。
Inconel 600簡介:,625合金在很多介質中都表現出好的耐腐蝕性,在氯化物介質中具有出色的抗點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕,具有很好的耐無機酸腐蝕性,如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等。
同時在氧化和還原環(huán)境中也具有耐堿和有機酸腐蝕的性能,有效的抗氯離子還原性應力腐蝕開裂,在海水和工業(yè)氣體環(huán)境中幾乎不產生腐蝕,對海水和鹽溶液具有很高的耐腐蝕性,在高溫時也一樣。
焊接過程中無敏感性,在靜態(tài)或循環(huán)環(huán)境中都具有抗碳化和氧化性,并且耐含氯的氣體腐蝕,Inconel 600的耐腐蝕性:,3.在1000℃時具有高抗氧化性,Inconel 600應用范圍應用領域有:,金相結構。
航空零件的熱處理通常按標準熱處理制度和直接時效熱處,718合金為奧氏體結構,沉淀硬化后生成的γ”相使之具有了優(yōu)秀的機械性能,在熱處理過程中于晶界處生成的δ相使之具有了較好的塑,C.加熱時,材料可以直接送入已升溫頂點工作溫度的爐子中,保溫足夠的時間后(每100mm 的厚度需要60 分,在規(guī)定的溫度范圍的高溫段進行熱加工。
當材料溫度降到低于熱加工溫度時,需重新加熱,供貨規(guī)格:。
世界最大斷面泄水隧洞完成開挖
近日,由天津港保稅區(qū)區(qū)內企業(yè)中國鐵建大橋工程局集團有限公,世界最大斷面泄水隧洞——雙江口水電站泄洪系統(tǒng)洞式溢,至此,雙江口水電站泄洪系統(tǒng)四大洞室群全部轉序進入襯砌施工,為水電站按期完工奠定了堅實基礎,來源:經濟日報新聞客戶端。
據悉,大渡河雙江口水電站建成后,可使大渡河干流每年增加枯期電量66億千瓦時,節(jié)約標煤約296萬噸,減少二氧化碳排放718萬噸,并顯著提升下游城鎮(zhèn)防洪能力,一直以來。
中國鐵建大橋局依托工程創(chuàng)新平臺,大力加強關鍵核心技術攻關,截至目前已獲得魯班獎14項,詹天佑大獎17項,國家優(yōu)質工程獎34項。
國家科技進步獎6項等榮譽,作為天津港保稅區(qū)2021年度百強企業(yè),中國鐵建大橋局將繼續(xù)利用產業(yè)優(yōu)勢和科創(chuàng)實力,為建筑產業(yè)綠色轉型、深度發(fā)展賦能,為“新基建”領域高科技產業(yè)化提供強力支撐。
為天津港保稅區(qū)高質量發(fā)展貢獻新的更大力量,(經濟日報記者 周琳),“洞式溢洪道單孔泄洪量最大為每秒4138立方米,流速最高可達到42米每秒,極限泄洪狀態(tài)時,洞室整體承受的過水自重將達88.6萬噸。
對泄洪洞過流面混凝土的抗沖磨、防空蝕、溫控防裂性能,”據中國鐵建大橋局集團現場技術負責人何克介紹,為解決高流速、高水頭、高強度,大泄量、大坡度、大斷面條件下混凝土施工難題,該項目多次邀請專家和科研團隊進行模擬試驗。
先后開展多項課題研究,同時,項目引進了國內首套溫控混凝土“乙二醇+水冷”預冷骨,采用抗沖磨性能更好的低坍落度混凝土,從源頭控制混凝土開裂風險。
在施工中,項目建設團隊針對大斷面、高地應力等難點,采用了中導洞先行、分層分部位開挖的工法,利用“智慧建造”手段,通過150個傳感器實時監(jiān)測圍巖變化情況,確保分層分部施工安全,雙江口水電站為大渡河干流上游控制性水庫工程。
位于四川省阿壩州馬爾康市和金川縣境內,電站工程規(guī)模大,地質條件復雜,具有“高海拔、高大壩、高地應力、高流速、高邊坡、高,中國鐵建大橋局施工的泄洪系統(tǒng)工程主要包括洞式溢洪道,規(guī)模居世界前列,其中。
洞式溢洪道呈城門洞型,全長1818米,最大開挖斷面高27.75米、寬19.3米,斷面達516平方米,按照設計規(guī)劃,洞式溢洪道是確保水電站在遇到超標洪水的情況下正常運,是保證整個水電站安全的最后一道防線,為目前在建的世界最大斷面泄水隧洞。
高溫合金行業(yè)深度報告:市場空間、競爭格局、盈利驅動力
?。?)Special Metals是世界上最大、最,尤其在鎳合金的研制、生產和供應方面處于世界領先地位,追溯其發(fā) 展歷程,1952年SMC的前身開創(chuàng)的熔煉技術是現代噴氣發(fā)動,到1996年底,SMC已擁有4500萬磅真空感應熔煉能力,成為高溫合金行業(yè) 最大的生產商之一。
巨大的市場份額、全面的產品線、專有知識和技術經驗奠,SMC共經營三個部門:高溫合金錠坯和棒材部門生產各,包括鋼坯、棒材和鑄件,主要用于噴氣發(fā)動機,從縱向角度來看,高溫合金材料企業(yè)的擴張方向主要為向下。
開拓以鑄造和鍛造工 藝為代表的發(fā)動機部件生產業(yè)務,實現材料制造和部件制造的一體化,由于中游環(huán) 節(jié)相對更高的資本支出、與下游客戶相對更,以及歷史上多次并購整 合等,美國多數中游部件公司的規(guī)模相對較大,對比美國中游部件制造龍頭之一 HWM(HOWMET,即使部件加工企業(yè)HWM的稅前利潤率和上游高溫合金企。
但二者的凈利潤規(guī)模有顯著差異,在2001~2020年HWM和ATI凈利潤同為正 ,HWM的平均凈利潤規(guī)模為ATI的4.5倍,(三)關注長期波動的次要矛盾:競爭壓力對量的需求,放大成本影響,工序差異牽引設備差異,設備差異牽引資本開支差異,而高昂的資本開支本身就是 行業(yè)進入壁壘之一。
以隆達股份為例,據隆達股份招股書,(1)該公司于2015年投 資建設鑄造高溫合金母合,2016年底完成安裝和調試,2017年投產,其中。
核心生產和檢測設備主要有康薩克定制的真空熔煉爐和賽,(2)該公司于2018年投資建設變形高溫合金生產線,并于2020年試生產,其中,核 心設備主要有康薩克定制的8T真空感應熔煉爐、8,以及定制的45MN/50MN快鍛機、引進的加熱爐和,2.國內看,特鋼系背景企業(yè)產能及規(guī)模優(yōu)勢突出。
國企與民企的規(guī)模差距較為明顯,高溫合金是性能領先的熱端部件應用材料,裝備現代化建設及國產替代提供成長性,多元下游及廣闊后市場支撐長期穩(wěn)定性,高溫合金是指能在高溫及一定應力下長期 工作的一類金,可分為變形、鑄造和粉末等。
三者工藝路線的發(fā)展取決于性 能與成本的平衡,高溫合金相關企業(yè)處于航空航天發(fā)動機產業(yè)鏈的上游材料,產品標準化特征利于弱化下游型號研制及客戶風險,中期,裝備現代化及國產替代 提供成長性。
長期,由于下游應用于維修頻率高的熱端部件,該領域典型特征在于 廣闊后市場,間接奠定高溫合金需求的長期穩(wěn)定性,各工藝穩(wěn)定存續(xù)時間長,代際進步耗時長。
從工藝發(fā)展歷史來看,高溫合金各類型 工藝的應用時間長,同一類型工藝內部的代際跨越也需要很長的時間,變形高溫合 金從上世紀40年代出現至今已有多年歷史,目前仍然在大量使用,初代鑄造高溫合 金從上世紀50年代中使用到60年代。
其后出現定向凝固鑄造高溫合金,單晶鑄造 高溫合金也從第一代發(fā)展到第四代,每代跨越耗時數余年,目前僅單晶鑄造高溫合 金就已經使用數十年,且國際上仍在發(fā)展第五、第六代單晶鑄造高溫合金,粉末冶 金高溫合金從20世紀70年代使用到現在已有,同時代際之間的技術更迭 也需要花費較長時間。
?。▓蟾鎭碓矗何磥碇菐欤ū疚膬H供參考,不代表我們的任何投資建議,如需使用相關信息,請參閱報告原文,)。
?。?)從盈利能力看,該期間內,CRS毛利率改善顯著,主營業(yè)務毛利率從2002年低 點16.67%連續(xù)增,2007/2008年分別為23.25%、23.40,仍 然維持高位水平,凈利率看,凈利率從2002年低點-12.11%也持續(xù)增長至2。
創(chuàng)1987年以來新高值,1987~2002年期間歷史最高凈利率水平也僅為 ,ATI表現與CRS接近,毛利率由2003年的低點3.29%持續(xù)增長至200,凈利率由2002年的低點-12.11%增至2008,精選報告來源:【未來智庫】,未來智庫 - 官方網站。
成本波動方面,考慮電解鎳為主要原材料,假設其他成本項目占比及銷售價格不變,則(1)母合金方面,電解鎳價值每增長10%,鑄造高溫合金母合金(對于圖南股份) 毛利率或下降約。
?。?)精密鑄件方面,假設鑄造高溫母合金為自產自用,則電 解鎳價值每增長10%,精密鑄件(對于圖南股份)毛利率或下降約0.4%,產業(yè)鏈位置越向上,市場布局多元化程度越高,PCC出身于中游鑄造廠,早期也只 專營航空市場。
后來通過產業(yè)鏈橫縱向整合成為航空產業(yè)鏈一體化的公司,而ATI出 身于上游鋼鐵廠,早期從事于一般工業(yè)和航空市場,因此從高溫合金賽道的相對比 較來看,PCC核心業(yè)務位于產業(yè)鏈中游,ATI核心業(yè)務位于產業(yè)鏈上游,由于產業(yè)鏈 位置的相對差異性,PCC和ATI及CRS(也出身于鋼鐵廠)的市場多元。
PCC航空市場營收占比明顯高于ATI,2006~2015年PCC航空市場營收占比 平均為,而ATI僅為32%,此外,從客戶集中度來看,PCC第一大客戶GE對營 收的貢獻持續(xù)高于10%。
而ATI任何年份均沒有單一客戶營收貢獻率超過10%,高溫合金制造的熱端部件是航空發(fā)動機推力來源,中長期內技術可替代性較弱,以 航空發(fā)動機為例,推力主要來自熱端部件處高壓高熱氣流的反作用力。
冷端部件主 要起到進氣的作用,不對氣流進行高功率做功,因此冷端的工作環(huán)境較溫和,其中 鈦合金由于質量更輕而被廣泛用在冷端部件的制造,但熱端部件由于需要對氣流進 行高壓高熱的做功以產生。
因此其工作環(huán)境較為惡劣,一般材料及普通鈦合金 無法滿足其性能要求,熱端部件整體工作環(huán)境順著氣流方向從壓氣機往后逐漸惡,在燃燒室達到最惡劣工作環(huán)境,航空發(fā)動機高安全可靠性要求、工藝間的低互補性&高經。
具有規(guī)?;杀緝?yōu)勢、先發(fā)高技術經驗積累的企業(yè)有望強,全球范圍看,高溫合金行業(yè)呈現多寡頭格局,長周期穩(wěn)定性較強,其底層驅動力在于:,(1)變形高溫合金形變加工依賴于大噸位鍛壓機和成熟,高溫合金由于 γ'相含量的增加增強了合金的強度。
但也同時導致了合金變形抗力增強,塑性降低,導熱性差,進而對變形高溫合金加工的鍛壓能力提出了更高的要求,由于部分變形 高溫合金在制成棒、渦輪盤等結構件的過。
目前國內非鋼 鐵廠出身的高溫合金供應商,在制造變形高溫合金標準件環(huán)節(jié)時存在將部分開胚/鍛造,同時,在模鍛環(huán)節(jié)(即棒材的關 鍵成型階段),需要大噸位鍛壓機的支持。
同時該環(huán)節(jié)的工藝壁壘仍然較高,從產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)增值分布情況看,中下游精密鑄件價值量相對較高,以圖南股份為 例,我們假設上游原材料電解鎳的單位價值為1,基于圖南股份2016~2019H1四個報 告期內主,經測算,精密鑄件環(huán)節(jié)所產生的價值量相對更大。
該 環(huán)節(jié)增值(以毛利額指代,同時假設若母合金為外購)約為上游原材料電解鎳的25,或反映該環(huán)節(jié)技術高門檻,從財務表現看,ATI與CRS在2003~2007盈利規(guī)模與盈利能,對HAYN、CRS和ATI主要企業(yè)2010~202,CRS高溫合金營收由其 “特種合金”、“不銹鋼”和,ATI高溫合金 營收由“鎳基合金和特種合金”、“精。
ATI的高溫合金系列產品的年營收規(guī)模較其他主要供應,HAYN 與CRS高溫合金材料營收相當,其中或主要系ATI產業(yè)鏈及產品品類相較其余二者較 ,還加工高溫合金出售部件級鍛件和精密 鑄件給下游發(fā)動,但HAYN和CRS主要聚焦于高溫合金材料的出售,航空發(fā)動機的故障以零部件的疲勞損傷為主。
以航空燃氣渦輪發(fā)動機為例,發(fā)動機 部件包括(1)進氣道、(2)壓氣機、(3),防冰、冷卻和增壓等輔助系統(tǒng) 七大部分,通常根據流過的空氣流溫度不同,又將燃氣渦輪發(fā)動機劃分為冷段(包 括進氣道和壓氣機。
零部件的疲勞損傷故障占發(fā)動機總故障的近60%,由于航空發(fā)動機的結構復雜 和零件眾多,其故障模式比較復雜,具體可將故障大致分為性能故障、結構故障、附 件系統(tǒng),2008年后期,經濟危機影響疊加商業(yè)航空航天需求周期向下,航空主機廠整體或處 于去庫存階段。
2008~2010年經濟危機影響下,波音、空客收入震蕩,2010年后期,二者收入增速及原材料增速處于下行階段,以波音為例,2010年后,波音商用飛機 收入及商用飛機存貨賬面價值同比增速往,整體處于去庫存階段。
從發(fā) 動機主機廠看,CFM56、Trent系列、普惠UTC三家主流發(fā)動,但整體增速下降,2016年三家交付量為2007年以來新高達到258,但僅 與2007年的1775臺增幅達45.80%,期間交付量復合增速僅為4.28%,行業(yè)供需變化為主要矛盾。
同時,美國高溫合金廠商在行業(yè)處于穩(wěn)態(tài)發(fā)展期更對量 的需求,或源自該環(huán)節(jié)在整個航空航天產業(yè)鏈上相對成本地位的變,(1)橫向,源自行業(yè)發(fā)展成熟期產品的標準化,在本身行業(yè)技術迭代相對較慢 的基礎上。
或引致同業(yè)內部一定的同質化競爭,削弱技術差異帶來的差異化溢價能 力,(2)縱向,源自美國航空航天主機廠為追求精益管理,逐步實施的供應鏈體系 改革,實現機體制造甚至是設計研發(fā)環(huán)節(jié)的分包化管理,原有的機體零部件供應商 話語權逐漸增強,價格壓力自下而上進行傳導。
(3)縱向,源自美國部分主要的鍛 鑄件供應商與上游高溫合金寡頭,打破原有上下游技術隔閡,相對削弱美國 本土上游高溫合金企業(yè)的話語權,金屬間化合物高溫合金是出現時間較晚的高溫合金,其施壓形變加工較難,因此主要采用鑄造的成形方式,金屬間化合物高溫合金的質 量更輕(據鋼研高納官網。
可減重30%~40%),強度更高,因此在葉片等結構中也 逐漸推廣,主流金屬間化合物高溫合金可歸類為原料升級后的鑄造高,長周期看,美國重點高溫合金企業(yè)的價格穩(wěn)固性仍然較高。
我們認為,盡管在行業(yè) 發(fā)展后期,由于下游發(fā)動機的低迭代創(chuàng)新速率導致“后來者可追”,但由于資本支出 壁壘、工藝壁壘及長期配套優(yōu)勢,美國高溫合金龍頭企業(yè)格局依舊穩(wěn)固。
部分高溫 合金企業(yè)的價格穩(wěn)定性仍然較高,尤其是航空航天相關產品價格如HAYN公司(排除 2,原料價格波動引起的寡頭同步聯動,或反映同質化競爭對盈利質量造成的一定影響,從歷史全球鎳現貨價格波動和HAYN、CRS及ATI,三家公 司的毛利率變化趨勢和鎳現貨價格的波動有一定,原料價格的上升(下降) 伴隨著三家公司毛利率的同步。
而且在原料價格波動最劇烈的時期,2007年和2011年,三家公司之前彼此迥異的毛利率水平變得基本沒有差別,從現金流看,以典型民用寬體發(fā) 動機項目為例。
據RR2018年公告,以2000個發(fā)動機項目為代表,現金 流支出可分為三階段:(1)研究與開發(fā)和前期資,約合人民幣120~160億元,(2)新機批產交付階段支出現金流32億英鎊,約合人民幣 250億人民幣以上(以當前每臺發(fā)動機現,(3)售后市場階段 持續(xù)超過25年。
預計累計現金流入超100億英鎊,約合人民幣800億以上,不同類型高溫合金性能存差異,各自適用的溫度和部件也有不同,航空發(fā)動機渦輪 盤對力學性能要求更高,因此主要使用加工成形后強度更高的變形高溫合金和粉末。
渦輪葉片具有空腔等復雜結構且 對承溫要求較高,因此主要使用更易于成形加工且承溫能力更高的鑄造高溫,導向器對承溫要求較高,主要使用鑄造高溫合金和金屬間 化合物高溫合金,燃燒室主要使用變形高溫合金和粉末冶金高溫合金,例如,特鋼與高溫合金部分設備可實現共用,減少高折舊攤銷壓力。
據上文援引撫 順特鋼2015年8月公告《撫順特鋼非,飛機起落架材 料選用的300M超高強度鋼、發(fā)動機機,均采用真空感應爐和 真空自耗爐工藝熔煉,因此,考慮大型熔煉設備的高資本開支壁壘。
同時具備高強鋼以及變形高溫合金生產工藝的企業(yè),相比于只生產變形高溫合金的企業(yè)而言,折舊攤銷壓力可分散于其他品類,減少單一產品需求的短期波動對利潤的侵蝕壓力,1.應用領域一:航空航天發(fā)動機為主要應用市場,具有附加值高、用量大等特征,2003~2007年期間的盈利規(guī)模擴大的主要矛盾。
在于需求周期與供給周期的雙擊,運行環(huán)境的惡劣程度為售后市場空間的決定因素,進而決定民用飛機與航空發(fā)動機 項目的投資周期及現金,民用飛機 的特點是項目前期的5-6年時間內進行高研,在此期間內同步投資大量的生產 設施,一個成功的飛機項目將持續(xù)生產10-15年。
之后便需要另一項重大投資以更換 或者升級該機型,其使用壽命大約持續(xù)25年,由于民航飛機售后市場空間相對較低,因此飛機的定價往往基于在假設的生產運行期間內航空公,盡可能希 望以OEM實現資金回收,而相對于民航發(fā)動機,由于激烈的競爭和航空公司的強大 購買力,發(fā)動機有時會以接近成本價的價格出售。
因此出售新的發(fā)動機并不能產生 所需的投資回報,而更多是依靠其售后市場空間,航空發(fā)動機維修工作根據其內容的不同可以分為航線維修,其中,返廠大修涉及發(fā)動機的拆解。
以及軸、盤等轉子部件的更換或修理,主要包 括性能恢復和時壽件更換兩大部分,在經歷長時間運行后,發(fā)動機的狀態(tài)會下降,這時就需要對其進行修理,理論上來說,通過返廠大修后,發(fā)動機能夠完全恢復其 原有的可靠性。
能夠繼續(xù)執(zhí)行另一個大修周期的任務,2.下游發(fā)動機市場對于高可靠要求,使得新牌號合金在發(fā)動機部件上的廣泛應用需要經歷較長,繼而提高新供應商進入的難度及時間,從核心牌號IN718 合金在下游部件上的應用歷史來,IN718合金在發(fā)動 機各部件應用的逐步擴大經歷了。
下游以發(fā)動機制造廠商為主,先后發(fā)布了針對IN718材料應用的系列規(guī)范,涵蓋 棒材、鍛件、薄板等,不過,由于早期生產的IN718在冶煉上還達不到高水平,因此 20世紀60~80年代間,發(fā)動機和高溫合金行業(yè)仍對IN718的冶煉和加工進行。
核 心在于工藝參數的優(yōu)化,以提高純度和減少偏析,在這期間P&W將IN718應用于的 部件領域也較少,(一)競爭格局:全球范圍看,多寡頭格局特征明顯,長周期穩(wěn)固性強,(二)產業(yè)鏈:以鎳等為原料。
處于上游環(huán)節(jié),有向下縱伸的發(fā)展趨勢,預計至2027年全球高溫合金市場規(guī)模為92億美元,2020-2027年CAGR預計為8.7%,據Allied Market Research,2019年全球高溫合金市場規(guī)模為62億美元,預計到2027 年將達到約92億美元。
從2020年到2027年,該市場預計將以8.7%的復合年增長率增 長,從地區(qū)來看,北美市場份額在2019年占據主導地位,同時由于中國等新興經濟 體對航空航天等需求增長。
預計亞太地區(qū)將保持較快的增長速度,從下游應用領域 看,由于高溫合金在渦輪葉片、渦輪盤、航空發(fā)動機和航空起,航 空航天領域份額較高,一方面,下 游應用領域研制時間長、可靠性要求高、系統(tǒng)復雜程,牽引上游高溫合金材料 相比下游整機更慢的技術迭代速。
加之航空發(fā)動機對安全可靠的要求多提高認證 門檻,繼而提高新供應商進入的難度及時間,另一方面,受限于性能及成本差異,即使在同一結構,高溫合金的使用范圍也有較大不同,多種工藝在技術、性能、成本上 的不完全互補性。
且所需經驗壁壘高,重資產屬性下企業(yè)競爭核心在于成本領先,該優(yōu)勢源自長期且規(guī)?;馁Y本開支,及具備多產品線共用對抗需求波動,具備其 他業(yè)務實現部分設備共通共用的企業(yè)。
其對抗行業(yè)需求短期波動以及抵抗新進入者 的能力也相,資本開支規(guī)模的前置性,是高溫合金企業(yè)在需求提升期盈利彈性的杠桿放大器,參 考上文,ATI公司營業(yè)收入在2003~2007年內快速增長。
從2002年的低點19.08億美 元,持續(xù)增長至2008年的53.10億美元,而在此期間,由于此前行業(yè)景氣度低迷,公 司產能利用率相對較低,在行業(yè)需求擴大時期,公司規(guī)模經濟效應明顯。
折舊費用/ 凈營收比重從2002年的4%下行至20,而在此期間折舊費用總額仍有 一定的下降,再如,高端鈦合金與高溫合金部分設備可實現共用,也利于減少高折舊攤銷壓力,據西部超導2021年10月29日公告《關于西部超導,鈦合 金、高溫合金使用的包括真空自耗熔煉、鍛造、軋。
輔助生產設備如起重機、倉 、動力保障等均可通用,核電站工作環(huán)境惡劣,為了保障其安全可靠性,對采用材料性能要求較高,核電站 主要由核島和常規(guī)島組成,其原理是使用冷卻水將熱能從反應堆堆芯傳遞到蒸汽發(fā) 。
蒸汽發(fā)生器然后將熱量傳遞到二級回路系統(tǒng)以產生高溫和,從而驅 動發(fā)電機產生電力,核電站結構部件一般使用環(huán)境比較復雜,如暴露于較高的溫度,較高的中子劑量,輻射損失以及腐蝕性的環(huán)境等,為了保障核電站的安全可靠性,核電結構材料不僅要保證具有良好的強度、優(yōu)異的耐蝕性。
而且 對于堆芯的材料還必須具備良好的抗輻照脆化性能,同時,前期大規(guī)模資本開支及特鋼等其他業(yè)務積累的設備基礎,有利于更好發(fā)揮高溫合金產品的規(guī)模經濟,同時在價格方面相比其他新進入者更具優(yōu)勢。
例如,對于 撫順特鋼,2021年高溫合金業(yè)務營業(yè)成本中折舊金額約為917,支撐該公司 同年高溫合金產品收入13.04億元,對于隆達股份,由于其變形高溫合金產線于2020 年末落地,2021年1-6月份新增計提折舊604.14萬元。
但同期該產品實現營收509.33 萬元,當前規(guī)模經濟表現相對較弱,電解鎳、金屬鎳等金屬材料為高溫合金廠商的主要原材料,據《航空航天用先 進材料》(化學工業(yè)出版社,李紅英等,2019),當前航空發(fā)動機領域用量較大的 GH4169化學成分。
%)中,鎳占比超40%,在如GH4738、GH4698、 K417、K41,鎳質量分數也在50%以上甚至更高,以 圖南股份為例,電解鎳為該公司2017-2019年直接材料第一大構,分別占報告期內 公司直接材料的46.80%、46.,長周期范圍內。
多元下游以及后市場特征下,高溫合金企業(yè)的盈利質量仍然具有長 周期的穩(wěn)定性,(三)為何走向多寡頭:性能與成本的平衡決定單一工藝,對于變形高溫合金產品,成本波動方面,考慮鎳為主要原材料,假設其他成本項目 占比及銷售價格不變,基于以上假設。
則鎳單位價值上漲10%,撫順特鋼2020年高 溫合金產品毛利率或下降2%,(五)行業(yè)成熟期競爭加劇,牌號標準化及競對一體化整合為主要壓力,3、在大額資本開支導致的高折舊攤銷壓力下,從工藝流程看。
具有跨業(yè)務實現部分 設備共用的企業(yè),其抵抗高溫合金行業(yè)短期需求的波動性也相對更強,其中,截至 1996年,高溫合金方坯產品的全球市場份額約32%(不包括中國,高溫合金棒材產品在北美的市場份額約為20%。
粉末事業(yè)部為軍用噴氣發(fā)動機和最 新一代大型商用噴氣,是全球最大的高溫合金粉末產品獨立制造商之一,1.下游應用領域使用環(huán)境復雜且惡劣,研制時間長、可靠性要求高,牽引上游高溫合 金材料的較低技術迭代。
據《航空燃氣渦輪發(fā)動機工作原理及性能》(第2版,朱之 麗等,2019,上海交通大學出版社),航空發(fā)動機的特點是工作條件極端惡劣而使 用要求又非。
航空發(fā)動機是在高溫、高壓、高轉速特別是很快的加減速,以高溫為例,目前先進發(fā)動機渦輪 前燃氣溫度高達1800~200,而現代三代單晶高溫合金最高耐溫1367K(1℃=1,高達600℃以上的溫度差距只能靠葉片冷卻技術和隔熱,高 難度、對可靠性的高要求以及主要熱端部件對高溫合,牽引上游高溫 合金材料相比下游發(fā)動機整機更慢的技術。
奠定行業(yè)寡頭壟斷的格局,高溫合金相關企業(yè)處于航空航天發(fā)動機產業(yè)鏈的中上游材,產品標準化特征 弱化下游型號研制及客戶風險,(1)相比下游主機廠,可緩釋型號研制失敗風險,發(fā)動機研制具有高風險特征,尤其在強調高安全性的商業(yè)航空市場。
RR公司由于近 年在Trent1000型號的故障事,但由于PCC作為鍛鑄環(huán) 節(jié)供應商,產品具有標準化程度高、技術迭代速度慢的特征,某一型號研制失敗及 初期批產的良率風險難以傳導至P,即多數鍛鑄件在老型號與新型號可 實現程度的技術復用,產品的收入持續(xù)性較高。
燃氣輪機燃氣渦輪葉片對材料的使用壽命、耐腐蝕性能要,葉片的尺寸相對更大,結合通用電氣、西門子、三菱重工歷代燃機型號 的發(fā)展,先進燃機渦輪葉片的主要選材是鎳基和鈷基鑄造高溫合金,代表性 牌號是IN738LC、Rene 80、IN。
燃氣輪機渦輪輪盤不 同部位的溫差較大,形成徑向熱應力,需要材料在工作溫度下具有較高的抗拉強度、 屈服強度,根據高溫合金的特性,燃氣輪機渦輪輪盤的主要選材是 鎳基變形高溫合金,如IN718、IN706和GH4698等。
由于燃氣輪機渦輪輪盤直徑通 常是航空發(fā)動機渦輪輪盤,因此需要使用大尺寸變形高溫合金,這對于合 金純凈度的控制以及鈮元素偏析控制提出了較,(2)合金成分變化導致難以通過熱加工變形,以及鑄態(tài)組織偏析使得性能波動。
牽引粉末冶金工藝生產高溫合金克服上述難點,由于鑄態(tài)組織偏析嚴重導致了顯微組 織的不均勻和力學,故而行業(yè)開始采用粉末冶金工藝生產高溫合金克服 上述,1971年美國普惠公司將當時鎳基鑄造高溫合金IN1,經 等溫鍛造工藝制成F-100戰(zhàn)機發(fā)動機零件,1972年裝備在F-15和F-16上,以取代原 來的Wapsaloy變形高溫合金。
每臺發(fā)動機減重58.5kg,成本降低15%,此外,粉末 高溫合金節(jié)省原料、降低成本,采用粉末冶金熱等靜壓加鍛造法來生產的預制坯,與傳統(tǒng)工藝來比可節(jié)約2/3重量的合金原料,降低12%的成本。
不同工藝路線高溫合金生產制備的不同,導致所需的資本開支有較大差異,性能及 成本要求牽引高溫合金及相關鍛鑄件大型化發(fā)展,即使是同一工藝路線,尺寸的跨 越也需要大規(guī)模資本開支的加持,大規(guī)模資本開支是高溫合金廠商難以實現橫向拓 展不同,而具備其他材料/業(yè)務可實現部分設備共用的企業(yè)。
其對抗 行業(yè)需求短期波動的能力也相對更高,(1)下游工作溫度及強度提高牽引合金成分變化,使得變形高溫合金使用的熱加工 工藝難以使用,進而牽引上游研發(fā)可直接以鑄態(tài)使用的鑄造高溫合金,隨著高溫合金工作溫度和強度的不斷提高以及綜合性能的。
合金中強化元素含量不斷增加,成分越來越復雜,熱加工性能變得很差,不少高性能鎳基高溫合金已不能熱加工變 形,只能以鑄態(tài)使用。
鑄態(tài)高溫合金不再考慮鍛造變形性能,可通過精密鑄造方法 或定向凝固工藝鑄造出形狀復雜且,而又因為鑄 造高溫合金元素總量要顯著高于變形高溫合,如固溶強化元素增添了Re、Ru,難 熔金屬元素W的含量提高(有些合金超過10%),使得鑄態(tài)高溫合金持久強度、抗拉 強度都明顯高于變形,而按照凝固方法的不同。
牽引等軸晶鑄造、定向凝 固柱晶和單晶的相繼研發(fā)問世,(2)Titanium Metals是世界上最大的,供應了世界近五分之一的鈦需 求,TIMET成立于1950年,于1952年生產出世界上第一個鈦錠,1955年獲得了美國 空軍第一筆大訂單,1957年開發(fā)出真空自耗電極電弧熔煉爐。
目前,TIMET是少數 在美國和歐洲均設有生產設施的鈦供,運營五個分布在美國與歐洲主要航空航 天、工業(yè)制造聚,其專用的鈦分銷和增值加工設施保有了世界上最 大的現,(報告來源:未來智庫),高溫合金市場集中度相對下游較分散。
美國主要企業(yè)的高溫合金營收規(guī)模差異不明 顯,全球高溫合金的代表企業(yè)為HAYN(Haynes I,(一)性能:熱端部件應用材料,不同類型合金工藝成熟度存在差異,高溫合金下游應用領域主要集中于航空航天發(fā)動機、燃氣,而該領域商業(yè)模 式的特征在于后市場空間的廣闊性。
據HAYN 2021 年年報描述,HAYN在和客戶簽訂長期合同時,對產品的定價是采取固定定價的方式,而非浮動式定價,因此在原料價格上漲期間,會面臨利潤空間收窄的風險。
但在原材料價格下降期間,其存在盈利受益的可能性,參考HAYN 2006~2020年高溫合金 平均售,盡管主要原材料鎳的價格在2007年以后呈現較平滑的,但HAYN的高溫合金售價穩(wěn)定在一定區(qū)間內,固定定價的方式導致盈利質量的波動性不同于 浮動定價,因而波動風險主要由高溫合金企業(yè)承擔,從股價表現看。
ATI、CRS在2002/12/31~2007/1,HAYN在2004/9/21至2007年末,股價漲幅達414.81%,而同期標普500 漲幅僅為66.97%,美國高溫合金企業(yè)股價期間收益率遠高于標普500,(四)為何走向多寡頭:不同工藝路線跨度大。
均要求較高的經驗壁壘,不同工藝路線的發(fā)展取決于行業(yè)在性能與成本方面的平衡,以鑄造高溫合金和粉末 高溫合金的出現為例,據《航空航天用先進材料》(化學工業(yè)出版社,李紅英等,2019):,不同高溫合金鑄錠制備工藝及所需設備均有差異。
據隆達股份2021年9月27日公告 《發(fā)行人及保薦,對于變形高溫合金,針對冶煉難點和熔煉設備的優(yōu)缺點,存在不同的工藝路線,主要方案是對三種 熔煉方法——真空感應熔煉(VIM,其中,三聯熔煉工藝是變形高溫合金零部件長壽命、高可 靠性。
用于渦輪發(fā)動機的變形高溫合金轉動部件必須通過三聯熔,(報告出品方/作者:廣發(fā)證券,孟祥杰),我國核電建設仍有較大提升空間,帶動高溫合金需求增長,根據國家統(tǒng)計局,2020 年全國累計發(fā)電量為74170.4億千瓦時,其中商運核電機組總發(fā)電量(包含上網電量 及廠用電量。
約占全國總發(fā)電量的4.94%,2021年1-8月,我國 核電發(fā)電量達2698.5億千瓦時,約占全國總發(fā)電量的5.01%,較2020年底進一步提 高,但仍遠低于世界平均水平(10%),截至2021年8月底,我國在運核電機組數量 有51臺。
總裝機容量5326萬千瓦,在建核電機組數為18臺,裝機容量為1902萬千瓦,營收端,特鋼系企業(yè)及科研院所轉型企業(yè)規(guī)模領先,其中特鋼系企業(yè)產能優(yōu)勢突出,并卡位當前用量較大的變形高溫合金領域,科研院所轉型企業(yè)如鋼研高納。
工藝廣 度及收入規(guī)模看優(yōu)于其他企業(yè),同時經并購民用領域高溫合金企業(yè),實現規(guī)模的快 速提升,科研生產體制及技術壁壘等原因,國內民營企業(yè)進軍高溫合金行業(yè)相對較 晚,同時在高端裝備領域,聚焦于少數工藝路線。
規(guī)模差距與特鋼系及科研院所轉 型企業(yè)仍有較大差距,該合金長期主導高溫合金的供給結構,Inconel 718合金自20世紀60年代初被美,Co.前身)發(fā)明以后,由于其無商業(yè)或者知 識產權限制。
高溫合金供應商可以大批量生產該牌號合金的高溫合金產,且強化 相析出較慢,高溫下有較高強度,具備較好的可鑄性和可焊性,加工成形更容易,因 此,Inconel 718成為應用最廣的一款高溫合金牌。
在20世紀80年代推出的PW4000 發(fā)動機中,IN718合金質量占比鎳基合金達到57%(PW40,20世紀90年代中,發(fā)動機產商GE購買的鍛造合金中,IN718的占 比常年位于60%以上,直到現在,IN718的應用規(guī)模在高溫合金中仍占據主導地位。
據Gminsights數據,2019年全球高溫合金細分市場規(guī)模中,僅IN718的份額便占到一 半左右,擴張期,中長期看格局依然穩(wěn)定,(四)在需求轉弱時期,向下擴張的現金流挑戰(zhàn)較大且工藝門檻相對高,中長期看。
高端裝備用航空發(fā)動機市場空間的增長性較為突出,據國內航空發(fā)動機 控制系統(tǒng)核心供應商航發(fā)控制202,隨著黨的十九屆五中全會提出的到2035 “基本實現,未來幾年我國軍用飛機從需求層次和數量上將會顯著增加,據航發(fā)控制2021年12月24日公開的投資者交流內,“航空動力方面當前的需求增長主要包括:,從產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)增值分布情況看。
變形高溫合金生產與鍛件環(huán)節(jié)價值量接近,以航 宇科技為例,我們假設上游原材料電解鎳的單位價值為1,基于航宇科技2018~2020 三個報告期內主要財,經測算,鍛件環(huán)節(jié)所產生的價值量略微高于變 形高溫合金生產環(huán)。
該環(huán)節(jié)增值(以毛利額指代,同時假設若變形合金為外購)為 上游原材料電解鎳的2,低于鑄造高溫合金母合金精密鑄造環(huán)節(jié)帶來的增值幅度,1.不同于美國企業(yè),國內需求處于擴張周期,且判斷當前為擴張周期的起點,1.不同工藝路線高溫合金生產制備的不同。
導致所需的資本開支有較大差異,從全球范圍看,高溫合金企業(yè)格局仍然具有穩(wěn)定性,PCC等中游環(huán)節(jié)并購上游高溫 合金企業(yè)SMC等情況,由于各工藝路線間技術難度較大,且在高資本開支壁壘下,美國高溫合金行業(yè)格局仍然具有穩(wěn)定性。
據上文分析,我 們認為美國部分高溫合金企業(yè)在2008年后的競爭,在于 PCC作為美國乃至全球中游鍛鑄件核心公司之一,并購了美國高溫合金公司SMC以 及鈦合金公司TIM,實現了上游重要原材料的打通。
使得原本相對穩(wěn)定的上游高 溫合金及鈦合金格局被沖擊,但我們強調,考慮當前我國高端裝備用高溫合金處于 需求擴張周期,以及在當前各環(huán)節(jié)產業(yè)地位、競爭壁壘以及專業(yè)化分工下,中長期 內該情況難以在國內復制,國內高溫合金行業(yè)格局仍然具有中長期的穩(wěn)定性,2.廣闊的后市場空間,奠定行業(yè)長周期發(fā)展的穩(wěn)定性。
高溫合金材料因其耐高溫、耐高強度等優(yōu)異特性,在核電領域具有難以替代的作用,核島是整個核電站的核心,是承擔熱核反應的主要部分,負責將核能轉化為熱能。
是核電站中工藝最復雜、投入成本最高的部分,核島的核心為反應堆,反應堆的重 要部件包括包殼材料、堆內構件材料、反應,其中需要采用高溫合金的部件為部分堆內 構件和蒸汽發(fā),例如,因為部分堆內材料面對活性區(qū)、受到冷卻劑充數和高溫、,所以采用鎳基高溫合金。
高溫合金可分為變形、鑄造和粉末等三類,根據合金材料成型方式,高溫合金可分 為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶,變形合金可生產棒材、絲材、板材、管材和帶材等,鑄造高溫合金有等軸晶鑄造、定型凝固和單晶鑄造之分。
粉末冶金合金有普通粉末和氧化物彌散強化粉末等,在命名方式上,國外的高溫合金牌號 根據開發(fā)生產廠家的注冊商標命名,國內變形高溫合金牌號以GH后接4位阿拉伯數 字表示,2~4位表示合金編號)。
鑄造高溫合金采用K前綴(第 1位表示分類號),粉末高溫合金以FGH前綴后跟阿拉伯數字表示,以MGH、DK和 DD等作為前綴的合金分別表示機械,目前我國國內高溫合金形成產能的企業(yè)主要為特鋼企業(yè)、,一類是特鋼企業(yè),目前撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼、中信特鋼等擁有高,以變形高溫合金為主要產品。
依托生產設備齊全、擁有大規(guī)模 熔煉能力的優(yōu)勢,以生產批量較大、結構簡單的合金板材、鍛件等為主,另一類是研究院轉型企業(yè),包括鋼研總院(鋼研高納)、北京航空材料研究院、中科,科研機構研究實力較強,以生產較小批量、結構復雜高端產品為 主。
主要供應航空航天、船舶等高端領域需求,另外一類是具有民營背景的企業(yè),如 圖南股份、西部超導、隆達股份、中航上大、中州特,(2)相比下游主機廠,可減少對單 一客戶的依賴,在航空發(fā)動機市場,由于下游飛機整機廠客戶的寡頭特征。
多數中 下游環(huán)節(jié)企業(yè)對單一型號及單一客戶的依賴程度,例如,在民航領域,波音公司結構件一級供應商SPR收入構成中737MA,因此在737MAX出現飛行事 故后,SPR業(yè)績規(guī)模下滑較為嚴重。
在軍用航空領域,F-35項目作為美軍大型的戰(zhàn) 機計劃,普惠公司和GE等發(fā)動機企業(yè)在初期積極參與該項目的競,后期普惠公司 被美國國防部選中,成為F-35項目發(fā)動機的獨家承包商。
PCC作為結構件供應商,可減少對單一客戶的依賴程度,(三)從當前國內高溫合金企業(yè)投產節(jié)奏,前瞻行業(yè)景氣度提升的預期,(四)長周期的穩(wěn)定性:多元下游+廣闊后市場空間奠定,高溫合金產業(yè)鏈上游為金屬原料。
而由于鎳基高溫合金使用量較大,從而上游多以 電解鎳為原料,從采購量大小看主要為鎳、鈷、鉬、錸等金屬原料,據圖南股份招股 書,對于鎳基高溫合金,其主要原材料為電解鎳,屬于國家戰(zhàn)略物資。
國內主要生產 廠家為金川集團有限公司(或其授權經銷,基本采取現款現貨 模式交易,價格具有明顯波動性,采購價格根據市場價格隨行就市,海外高溫合金上游材料企業(yè)產現能力相對弱勢,一方面或引致高溫 合金企業(yè)短期內尚不足以支撐其向中。
另一方面也限制其以 持續(xù)性收購的形式進軍中游部件加,對比ATI和另一中游部件加工龍頭PCC金額較大的收,收購中游部件加工企業(yè)所需的資金量普遍顯著高于收購上,以ATI獨立上市以來最大收購案——收購中游大型環(huán)鍛,該收購案金額是2009年ATI經營活動現金凈流量的,也直接導致 ATI2010年公司現金凈流量由上一年。
2.定量方面,以海外高溫合金產業(yè)鏈相關公司為參考:,①部分二代機升級,三代機性能提升,相關機型的國產化動力換裝,現役發(fā)動機壽命到期換裝。
?、谥苓厙蚁冗M戰(zhàn)機的部署對我國的軍事壓力,我國高性能的三代半、四代機的產量需要適當提升,③新研型號如運輸機、 轟炸機、新型艦載機等需求迫切,在科研經費上會持續(xù)投入,④隨著作訓實戰(zhàn)化要求對裝備使用頻次、消耗的增加以及,因此。
在需求 牽引和新型號技術推動的雙輪驅動下,預計公司‘十四五’期間訂單將保持‘十三 五’末的增,以ATI為例,ATI為美國高性能特種金屬,如鈦合金、鎳合金等。
主要供應商之一,ATI三大業(yè)務,高性能金屬、扁平材產品、工程產品,其中高性能金屬主要銷售鈦合 金、鎳基合金及特種合金,2001~2008年間。
高性能金屬業(yè)務收入占ATI 業(yè)務收入的30%~40,其中在該期間內,鈦合金、鎳基及特殊合金產品收入分別占 高性能金屬業(yè),值得注意的是,扁平材產品、工程產品 等也多由鈦合金及高溫合金加工,(1)性能恢復:高溫、腐蝕及疲勞造成的零部件損傷。
最終引起核心機性能衰退,隨著發(fā)動機在役時間的增長,EGT(排氣溫度)逐漸升高,同時零部件的磨損和疲勞逐漸加重,進一步加速發(fā)動 機性能衰退,考慮到零部件的材料和性能。
OEM(原始設備制造商)會確定一個EGT 上限,一旦達到就要求發(fā)動機進行車間維修以恢復發(fā)動機的性能,進行發(fā)動機性能 恢復,通常需要拆解核心機,并詳細檢查氣路部件(葉片等)的狀況。
進行必要的修理或更換,在發(fā)動機車間維修期間,通常服務通告SB(Service Bulletin,(2)時壽件更換:壓氣機和渦輪的 鼓盤、軸或輪盤通,一旦達到壽命,不管其狀況如何均需要更換,不同高溫合金技術及工藝成熟度或存差異。
從世界高溫合金的發(fā)展歷史和我國對應 高溫合金牌號出,較早出現的是變形高溫合金,采用鍛壓的成形方式,之后由于航空發(fā)動機葉片出現中空冷卻復雜結構,原有變形高溫合金難以滿足 成形加工要求,鑄造高溫合金便成為新的葉片用高溫合金,并在其他復雜結構件中 逐步擴大應用,粉末冶金高溫合金的研究始于20世紀70年代。
其粉末擠壓成形和變形高溫合金的鍛壓成形有所不同,成形效果優(yōu)于變形高溫合金,因此在渦輪盤上有 替代部分變形高溫合金的趨勢,在下游主機廠供應鏈改革的背景下,部分強勢中游積極并購上游。
尤以PCC在2006 年收購彼時美國乃至全球的高溫,中游寡頭與上游寡頭的強勢合并,在多數牌號同質化競爭下,或削弱上游部分獨立 高溫合金廠商在行業(yè)以及對中游鍛,通常情況下,客戶對于供應商的生產流程可見性有限,供應商生產流程的改進及內部效率的提升帶來的成本節(jié)約。
PCC并購上游原材料供應商后,自身由原有的“客 戶”方轉變成完全的“供應”方,既獲取了關于原材料成本與利潤的內部信息,又能 把上游并購鍛件、鑄件帶來的生產效率的提升對客,制造了灰色地帶,保持 了議價能力,高溫合金生產企業(yè)處于產業(yè)鏈中上游。
核心在于通過工藝控制,實現金屬原料熔煉 為純凈度高、成分均勻性和組織一致,企業(yè)結合先進的制造檢測 設備,將基體元素按照一定比例和工藝生產流程,生產下游客戶所需求的性能優(yōu)良 的高溫合金產品。
包括鑄造高溫合金母合金、變形高溫合金、粉末高溫合金,產品 形態(tài)視下游需求、設備能力、工藝水平而異,包括棒材、管材、絲材等,1.全球范圍看,高溫合金中上游環(huán)節(jié)競爭集中度低于下游。
且美國主要高溫合金企 業(yè)的營收差距相對較小,需求端景氣提升,為美國龍頭高溫合金公司盈利擴張的核心驅動力,復盤美國,我 們認為,2002~2008年間航空航天景氣度提升,為美國相關高溫合金企業(yè)在此期間 盈利擴張的核心驅動。
而后期相關企業(yè)盈利放緩的關鍵也源自全球商業(yè)航空航天,對于美國相關企業(yè),發(fā)展歷史均相對較長,加上下游航空發(fā) 動機、燃氣輪機技術創(chuàng)新的低迭代速率,以及此前多輪的產能擴充,整體看行業(yè)及 公司已處于一定的成熟期,體現周期性特征。
因此國外高溫合金企業(yè)也多以PB估值 為主,例如,ATI作為美國乃至全球高溫合金、鈦合金及特種金屬龍,其年度 鎳使用量2006年大約為8500萬磅,2017年為10000萬磅,期間內波動與下游航空航 天及工業(yè)需求周期接近,體現周期性。
積極并購上游,獲鎳、鈷、鈦產能確保成本可控,應對原材料風險的轉嫁,參考全球商業(yè)航空市場發(fā)展歷程,近年來在下游主機廠開始實現精益生產原則向系統(tǒng)集成 ,鍛造廠商與主機廠間傳統(tǒng)的來料加工模式逐步被打破,原材料價格波動 的風險隨著生產責任的轉移同步分享給,2008年以來。
PCC成本轉嫁合同所占比例下降明顯,其中,鍛造產品部門所受影響最大,由2008年的10.78%降至 2015年的3.9,這意味著PCC的原材料風險敞口被迫擴大,并購原材料供應商后,PCC有望實現原材料供應成本的穩(wěn)定性。
值得注 意的是,ATI在21世紀初研發(fā)出新型718鎳基高溫合金,后被廣泛應用并成為過去鎳 718高溫合金的替代品,這一技術領先優(yōu)勢并未在三者盈利質量對比中有明顯表現,說明高溫合金產商在同質化競爭環(huán)境中,和下游供應商簽訂長期合同中的原料附加 費、產品定價,且持續(xù)到2020年),外加原料成本占到營業(yè)成本 40%左右。
使得在行業(yè)格局發(fā)展的成熟時期,外部原料價格在一定程度上影響了高 溫合金企業(yè)盈利質,企業(yè)間競爭的技術差異性帶來的盈利差異性驅動力在 一,產品同質化競爭表現較為明顯,(一)全球規(guī)模:預計至 2027 年全球高溫合金市,20世紀60 年代,IN718合金出現,其性能和造價都具有一定優(yōu)勢。
開始逐漸取代原有合金,20 世紀80年代,GE研發(fā)Rene220鑄造合金以替代IN718合金,盡管Rene220和IN718 性能相近,但Rene220的Co、Ta含量較高。
因此造價相對IN718更貴,20世紀90年 代,GE研發(fā)991合金,性能接近Waspaloy,但仍含較高的Co、Ta。
因此造價仍相對 較高,21世紀初,在美國空軍實驗室資助的“金屬可行性計劃”背景下,ATI在原IN718 的基礎上增加Al和Ti的含量,進一步研發(fā)的718Plus合金在承溫和強度性能上優(yōu)。
且造價具有相對優(yōu)勢,被視為傳統(tǒng)718合金的最佳替 代品,此外,PCC借上游并購減少供應鏈對外部 公司的依賴,以PCC子公司——鍛件巨頭威曼高登的歷史為例,在1970s末期,威曼 高登收到了來自主機廠多型號飛機的鍛造鈦合金訂。
海綿鈦鍛件需求激增,然而 上游海綿鈦及熔煉機的生產商對未來海綿鈦的需求,拒絕為其擴大產 能,影響了威曼高登鍛件生產與交付,并購上游可以使PCC內部獲取原材料產能。
避免因依賴外部供應導致生產受限的情況發(fā)生,也會為下游客戶建立供應穩(wěn)定的信心,促使訂單增加,PCC通過并購上游制造“灰色地帶”,鑄造高溫合金母合金產品方面,直接材料為營業(yè)成本的主要構成。
鎳構成主要成本,圖南股份鑄造高溫合金母合金2016~2018年間直,2018、2019H1占比甚至高達約90%,隆達股份2017-2020年高溫合金以鑄造高溫合金,2018-2020年間直接材料占營業(yè)成本比重均超8,金屬鎳作為高溫合金母合金主要原材料,據隆達股份招股 書。
2018~2021H1的四個報告期內,高溫合金主要原材料鎳的采購均價分別為9.15 萬元,2019年度、2020年度、2021 年1-6月采,也導致了成本結構中直接材料占比上升,1.下游多元化。
利于減少單一市場、單一型號的不利影響,裝備發(fā)展牽引設備投入大型化,進一步強化資本開支壁壘,如據撫順特鋼2015年8月 公告《撫順特鋼非公開發(fā),我國裝備研制特點之一是向大型 化趨勢發(fā)展,高溫合金和超高強度鋼材料的尺寸規(guī)格不斷增大,力學性能要求逐步 提高,其中。
飛機起落架材料選用300M超高強度鋼直徑800mm,發(fā)動機的機匣 選用直徑750mm的GH4169合金,上述兩種材料均采用真空感應爐和真空自耗 爐工藝熔煉,從增大鍛比、提高性能的角度講,均需要30噸真空感應爐、30噸真空 自耗爐和80M,如以超高強度鋼C300為例。
撫順特鋼雙真空工藝此前現有 條件為12噸真空感應爐,由于鍛比小,不能滿足技術標準要求,而擴大錠型是增加 鍛比的主要有效途徑,因此需要配套大型特冶電爐。
以解決鍛比不足帶來的高溫合 金晶粒不均勻、超聲波探,(三)價值拆分:合金及鍛鑄為主要增值,金屬材料價格波動影響盈利,(二)為何走向多寡頭:下游對高可靠的要求促較低的技,受限于性能及成本差異,即使在同一結構,高溫合金的使用范圍也有較大不同。
以 渦輪部件為例,渦輪部件的工作條件十分惡劣,其主要零件不僅比壓氣機零件承受 著更大的機械載荷,而且還承受著較大的熱載荷以及燃氣的腐蝕,隨著渦輪前燃氣 溫度的不斷提高。
盡管有先進的冷卻技術作為補充,對材料的要求也愈來愈高,高溫合金在燃氣輪機燃燒室、導管、導向葉片、渦輪工作,燃氣輪機是以空氣為介質,靠高溫燃氣推動渦輪機械連續(xù)做功 的大功率、高性能動,具有熱效率高、污染少、耗水少、易安裝等優(yōu)點。
燃氣 輪機的核心部件是壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪,燃燒室和燃氣渦輪承溫高,具有大 量熱端部件,高溫合金具有優(yōu)良的高溫強度、良好的抗氧化和耐腐蝕性,如蠕變性能、疲勞性能、斷裂韌性、組織穩(wěn)定性、工藝性,廣泛應 用于燃氣輪機的熱端部件。
高溫合金性能和制備水平在一定程度上決定了先進燃氣 ,例如,燃燒室的材料通常采用鎳基高溫合金,主要 牌號有Nimonic C263、Haynes,高溫合金產品認證標準較為嚴格,需要多環(huán)節(jié)認證才能納入客戶的合格供應商目錄,據隆達股份招股書。
產品進入高端裝備供應鏈時,設計所、主機廠、直接客戶(多為 鍛鑄廠)等單位,全程參與關鍵重要部件所用高溫合金的合格供應商考核評,非關鍵重要部件用高溫合金的評審過程則會有所簡化,同時,高資本開支壁壘也體現在大小棒材的制造工藝環(huán)節(jié),據撫順特鋼2015年8月公 告《撫順特鋼非公開發(fā)行。
要確保大尺寸鍛件有足夠的鍛比,又要避免反復鐓拔工藝中鐓粗變形的金屬流動不均勻性的,其技術指標要求高,通常需要大噸位鍛造設備以及嚴格的過程工藝參數支持,國防軍工配套新材料向大 尺寸高性能趨勢發(fā)展。
除需要30噸真空感應爐和真空自耗爐外,還需要補充80MN快 鍛機的鍛造能力,我國當前變形高溫合金等部分產品仍存一定的國產替代空,據隆達股份2021年9 月27日發(fā)布的《發(fā)行人及保,我 國變形高溫合金長期大量依賴進口,以變形高溫合金中使用量最大的GH4169(對標 國,盤件用GH4169合金大規(guī)格棒材(直徑≥200mm,主要系國產GH4169合金在冶金缺陷概率、成分一致。
?。ǘ┌盐沼麛U大的主要矛盾:需求周期為主,供給及資本開支為輔,(1)從盈利規(guī)??矗珻RS在2007~2008年創(chuàng)1981年以來營業(yè)收,從增速看,2001年航空業(yè)蕭條期后2002/2003年公司營,在 2004~2007年四個會計年度內營收增速實現,2005~2008年內凈利潤實現四 連增。
ATI表現與CRS接近,營業(yè)收入在2003~2007年內快速增長,從2002年的低點 19.08億美元,持續(xù)增長至2008年的53.10億美元,凈利潤規(guī)模表現相對滯后一年,從2003年的低點-3.15億美元增長至2006年,營收、凈利潤規(guī)模均為1995年以來新高值,當前國內主要高溫合金企業(yè)陸續(xù)投資擴產。
國內主要高溫合金企業(yè)鋼研高納、圖南 股份和撫順特鋼,按照項目 1~3年的建設規(guī)劃,2021~2023年,這批集中擴產的項目有望在中短期內落地生產,高溫合金企業(yè)處于航空發(fā)動機及飛機關鍵結構件上游環(huán)節(jié),產能擴張節(jié)奏或反映板 塊需求景氣度的提升預期。
我們認為,高端裝備需求的偏計劃性、政府采購為主等,決定了相關企業(yè)無論是基于客戶對供應鏈可靠性的要求,還是最小化其資金成本的 角度,對產能投入計劃性較高,尤其體現在配套地位核心、供應核心裝備的環(huán)節(jié)或 者公,(報告來源:未來智庫),針對鑄造高溫合金。
目前一般適用真空感應熔煉,因此,在鑄錠熔煉環(huán)節(jié),對于鑄造 高溫合金,所需的主要設備包含真空感應熔煉爐、脫模設備等。
對于正三聯工藝制 造的變形高溫合金,所需的主要設備包括真空感應熔煉爐、電渣重熔爐、真空,但對于高溫合金,生產制造的核心內容是內控標準的指定,而設 備使內控標準落地,即先進設備并非決定產品質量的唯一要素。
制備工藝和材料設計本身對于產品質量也至關重要,高溫合金等材料制成的熱端部組件,構成航空發(fā)動機主要的維修、替換市場,(五)高資本開支強化競爭壁壘,高固定成本對企業(yè)的產品結構要求高,高溫合金下游客戶多為鍛鑄件廠,依據不同高溫合金的性能差異,形變方式也有所 區(qū)別。
如鑄造高溫合金下游客戶涉及重熔鑄造過程,變形高溫合金下游客戶多涉及 直接加工或變形加工后使,形變環(huán)節(jié)對設備資本開支要求及工藝門檻也仍然較高,不同高溫合金制備工藝路徑差異較大,行業(yè)內企業(yè)跨路線生產的壁壘較高。
不同高 溫合金之間的工藝環(huán)節(jié)、工序目標、參數控制、,如鑄造高溫 合金核心關鍵工序在于熔煉與澆注,而變形高溫合金關鍵工序包含真空感應熔煉、 保護氣氛,這即導致對于行業(yè)內相 關企業(yè),想要在短時間內突破不同高溫合金的技術路線壁壘存在較,航空航天鈦合金供給端收縮進一步加劇供需緊張,據《Titanium,Industrial Base。
Price Trends,and Technology Initiative,RAND,2009),1997~2005年,美國國防后勤局海綿鈦庫存持續(xù)減少,海綿鈦是鈦合金生產的主要 原材料之一,至2005年已幾乎沒有海綿鈦產能。
同時,鈦金屬供應商未能及時反映 擴大產能、緩解供應緊缺,且擴大海綿鈦的生產能力,需要3年左右時間近3~4億美 元的投資,并且,在2003年需求激增之前,美國部分鈦合金生產商在經歷此前行業(yè) 低迷期時已經瀕。
變形高溫合金產品方面,直接材料為營業(yè)成本的主要構成,將撫順特鋼披露的燃料 動力成本、折舊、制造費用統(tǒng)一,撫順特鋼2018-2021年高溫合金直 接材料占營,為營業(yè)成本三大構成中占比最高部分,航宇科 技主要產品為航空難變形金屬材料環(huán)形鍛件。
變形高溫合金為其兩大主要原材料之 一,2018-2020年,原材料成本在航宇科技營業(yè)成本的比重分別為71.54,直接材料成本在營業(yè)成本中占比逐年上升,主要系規(guī)模效益顯現后單位 直接人工、制造費用隨產量,以及原材料采購價格的上漲,1.定性方面:。
?。ǘ┘毞质袌觯貉b備現代化建設及國產替代的成長性,民品應用可期,截至20世紀70年代早期,除了對IN718的進一步優(yōu)化以外,還考慮 到新材料應用于新部件所需要“驗證”的時間和,此時發(fā)動機部分核心部件(如 渦輪盤)仍繼續(xù)使用上一,直到20世紀80年代,行業(yè)對新材料IN718 的冶煉、加工和性能特點都較。
IN718在發(fā)動機部件上的應用才迎來高潮,P&W在1980年以后對IN718合金在部件上的應,高溫合金不同工藝的發(fā)展迭代,與下游發(fā)動機代際替換的時間相關性相對較弱,或 側面印證行業(yè)較低的技術進步速率,對比下游航空發(fā)動機替換時間點和上游高溫合 金各類工。
可觀察到多數高溫合金工藝升級的時間點和發(fā)動機替換時,多數高溫合金工藝貫穿多個發(fā)動機代際,而且同一工藝內部 發(fā)展的時間節(jié)點和發(fā)動機代際替換時,以單晶鑄造高溫合金為 代表,其四代工藝的出現時點均不位于發(fā)動機代際替換的時點上,此外。
從工藝間 發(fā)展時間線來看,多種工藝同時應用,不同工藝的發(fā)展時間線存在重合,考慮量價彈 性等方面,我們分析以鈦合金為重點,美國鈦廠產品生產者價格指數在2003年~2006 ,其中需求周期的變化為主要驅動力之一。
?。?)商業(yè)飛機工業(yè)在 1998~2003年間為低迷,工業(yè)用鈦市場在2001年附近觸底,早于航空航天需求 在2003年觸底,(2)2005~2006年商業(yè)飛機訂單量大幅提升,波音與空客在 2005~2006年的訂單達到歷史新,加上2003年前飛機生產率較低,導致航空 鈦回收廢料嚴重短缺。
?。?)21世紀后商業(yè)航空飛機新機型的單架飛機鈦含量,(4)軍用飛機生產增加,如F-22在2003年后開始全速生產,而該型飛機含 鈦量高達40%以上,例如,據隆達股份招股書。
對于航空發(fā)動機零部件,大中型渦扇發(fā)動機的渦輪轉速可達到15000r/mi,在航空發(fā)動機渦輪和風扇設計水平相同的前提下,渦輪前溫度每提高100℃,推力增 加15%,在新型的航空發(fā)動機中。
高溫合金用量占發(fā)動機總重量的40%~60%以上,航空航天應用場景對材料性能要求較高,在此背景下,航空航天領域,高溫合金主要應用于制造發(fā)動機渦輪熱端部件。
如渦輪盤、渦輪導向葉片、燃燒室和加力燃燒 室等主要,以典型牌號Inconel 718牌號合金(對應國內,該牌號自20世紀60年 代成功研發(fā)以來,便廣泛應用于航空發(fā)動機等領域,截至目前仍然占鎳基高溫合金 的主導地位,2.性能及成本要求牽引高溫合金及相關鍛鑄件大型化發(fā),即使是同一工藝路線,尺寸的跨越也需要大規(guī)模資本開支的加持。
據隆達股份招股書,(1)工藝難度方面,由于燃氣輪機透平輪盤通常是航空發(fā)動機渦輪輪盤的3倍,因此需要使用大尺寸 變形高溫合金,這對于合金純凈度的控制以及鈮元素偏析控制提出了較高,(2)成本方面。
采用大錠型熔煉能夠有效提高生產效率,并降低生產成本,同時為 下游客戶提高了單爐次鍛件的生產量,降低了客戶的成本(每爐需解剖一件渦輪盤 或其他鍛件,并提高了效率,高溫合金的高資本開支是盈利彈性的放大器。
在需求景氣度提升不明顯情況下,高 折舊攤銷壓力成為削弱盈利能力的主要原因,以ATI公司為例,在經歷2006年前需求 快速提升階段后,ATI公司在2006年~2013年開啟新一輪資本開,固定資產賬 面價值在2014年達到1995年以來新。
但由于同期,下游航空主機廠整體處于新一 輪去庫存階段,需求端提升有限,規(guī)?;恼叟f攤銷壓力難以被彌補,ATI公司盈利 能力波動下行,運行環(huán)境的惡劣程度為售后市場空間的決定因素,進而決定航空發(fā)動機與民用飛機 項目全壽命現金流差異,航空發(fā)動機產業(yè)投資的重點在于對其全壽命現金流特征的。
以民航為例,飛機整機及發(fā)動機的長期運行環(huán)境存在較大差異,是二 者商業(yè)模式差異的根本原因所在,相較于發(fā)動機,疊加對安全性、可靠性及舒適性 的要求,民航飛機運行在相對良好的環(huán)境中,盡管飛行載荷及次數會對飛機結構和 部分系統(tǒng)(如航電,需要對其子系統(tǒng)及結構進行維護以確保運行安 全。
但維護工作通常不涉及更換飛機的主要部件,發(fā)動機工作時,其關鍵部件通常 浸沒于高溫、高速、腐蝕性的氣流中,轉速足以使得部件承受較大應力并發(fā)生磨損,美國三家重點高溫合金企業(yè),ATI、CRS、HAYN在2003~2007年間經,工業(yè)燃氣輪機高溫合金潛在需求廣闊。
受益清潔環(huán)保能源開發(fā),根據GRAND VIEW RESERRCH出具的報,2020年燃氣輪機全球市場規(guī)模約203.8億美元,電力 和公用事業(yè)是燃氣輪機的主要應用場景,收入貢獻超過85%。
該報告同時預測燃氣 輪機的市場規(guī)模將在2028年達,其中電力和公用事業(yè)的份額將進一步 擴大,部分受益于全球人口的增長和城市化帶來的用電需求,部分受益于環(huán)保型發(fā) 電的開發(fā),ATI和CRS高溫合金年營收高于HAYN。
主要系鋼鐵廠出身,具備產能優(yōu)勢,ATI在 1938年由Allegheny鋼鐵公司和,CRS在1889年作為鋼鐵 公司而被創(chuàng)立,而Haynes1912年以鎳、鈷合金制造出身,因此,ATI和CRS金屬工 業(yè)生產基礎較強。
原料提純和母合金成形加工設備規(guī)模更大,從機器設備原值來看,ATI和CRS各年的水平明顯高于HAYN,CRS在2001~2007年間機器設備原值平均為 ,而HAYN僅為0.97億美元,此后,ATI發(fā)展自己的高溫合金鍛件和精密鑄 件部件級產品,并進行了系列重大收購增強鍛造和鑄造實力——2009。
增強其粉末冶金業(yè)務能力,2011 年收購大型鍛造企業(yè)Ladish,以及2014年收購精密鑄件公司Dynamic Fl,因 此該公司設備規(guī)模逐漸與CRS拉開差距,參考海外企業(yè),部分高溫合金廠商的產現能力。
在短期內恐不足以支撐其對中游部 件加工企業(yè)的持續(xù)性,和在中游部件加工商業(yè)模式下的持續(xù)經營,(2)鑄造高溫合金,下游變形環(huán)節(jié)的重熔鑄造過程對工藝要求仍然較高,鑄造高溫 合金下游重熔鑄造的核心工藝環(huán)節(jié)在于合金澆,這兩個工藝環(huán)節(jié)參數的設定對材料的性能有重要影響。
合金澆注環(huán)節(jié)主要控制的工 藝參數包括澆注溫度、模殼,澆注溫度和膜殼溫度參數因葉片結構 和合金牌號而異,需要多次的試驗才能確定最佳的工藝參數,熱處理環(huán)節(jié)主要控制 的工藝參數包括時間、溫度和壓力,工藝環(huán)節(jié)最佳參數設定,需要綜合考慮合金 的牌號和產品形狀,對特定高溫合金產品進行獨立試驗,同時。
部分核心操作依賴 于熟練人工經驗,例如據圖南股份招股書,為減少不必要的資本性支出,公司適量 開展了部分委托加工業(yè)務,主要包括部分產品的委外鍛造、軋制、鑄件的熱等靜壓,2.應用領域二:燃氣輪機,工業(yè)燃氣輪機高溫合金的潛在需求較為廣闊。
海外高溫合金企業(yè)盈利驅動的主要矛盾在于需求周期與產,次要矛盾 在于行業(yè)成熟時期競爭壓力會放大成本端波動,復盤美國重點企業(yè)21世紀初 的盈利股價高增期,主要原因在于:彼時全球商業(yè)航空航天正處于創(chuàng)紀錄的景,供給短期擴張有限加劇供需緊張,反映到下游飛機及發(fā)動機主機廠的“補 庫存周期”。
牽引上游高溫合金景氣度提升,加之資本開支規(guī)模的前置性,放大了 美國高溫合金企業(yè)的盈利彈性,后期,經濟危機影響引發(fā)全球航發(fā)市場的“去庫存 周期”,同時“恰逢”ATI等企業(yè)新一輪資本開支的規(guī)模化轉固。
使得多數海外高溫合金企業(yè)多希望簽訂 長期協(xié)議,對量的需求放大了上游原材料的成本波動影響,2.展望國內市場,我們認為高端裝備行業(yè)各環(huán)節(jié)格局穩(wěn)固性在中長期內仍然,需求端,全球飛機需求周期的變化是導致鈦合金產品量價齊升的主。
ATI鈦合金、鎳基及特殊合金應用領域多有重合,其中銷售額的較大部分出售給商業(yè) 及國防航空航天客戶,而商業(yè)航空航天產品在歷史上具有一定周期性,對于變形高溫合金鑄錠及棒材,鎳、鈷等為其主要原材料,參考經開區(qū)關于2021年 6月4日建設項目環(huán)境影響。
該項目擬年產特種鈦合金材料5050噸、高溫合金 1,高溫合金鑄錠環(huán)節(jié),采用三聯熔煉工藝,將中間合金制造合金塊,隨后和 經過預處理的金屬鎳、金屬鉻、金屬鐵按照預先,生產標準的高溫 合金鑄錠。
該項目主要原輔材料用量表為鎳塊、鉻塊、鈷塊、鐵塊、,年用量分別為600、450、220、80、1650,高溫合金是指能在600℃以上的高溫及一定應力作用下,一般來說,高溫合金是指以第Ⅷ主族元素(鐵、鈷、鎳)為基。
加入大量強化元素,能在600℃以上的高溫及一定應力作用下,長期工作的一類金屬材料,從性能看,高 溫合金具有較高的高溫強度、良好抗氧化、抗熱腐蝕。
在高溫合 金下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性,因此也被稱為熱強合金、超合金等,商業(yè)模式帶來的規(guī)模差異,或導致上游高溫合金企業(yè)和中游部件加工企業(yè)持續(xù)性經 ,對比HWM、CRS和ATI現金流的資本支出可以 發(fā),每年HWM用于資本支出的現金顯著高于高溫合金企業(yè)C,2001~2020 年平均資本支出為ATI的9倍。
同時,反觀三者經營活動的產現能力,HWM的經營活 動現金凈流量和ATI及CRS差異較,2001~2020年HWM年平均經營活動現金凈流 ,在此背景下,美國多數高溫合金公司希望與客戶簽訂長期協(xié)議,對量的需求放大原 材料(如鎳、海綿鈦等)的成本波動。
在高溫合金產品的成分結構中,原料成 本具有較高的占比,以國外高溫合金廠商HAYN為例,其原材料占比銷售成本可達 45%,因此上游原料價格的波動或對其盈利質量可造成較明顯的,高溫合金產業(yè)鏈下游市場集中度較高,高溫合金產業(yè)鏈下游整機市場呈現明顯的寡 頭壟斷局面,發(fā)動機市場則集中于法國SAFRAN、美國GE、美國。
整機市場方面,全球每年新機交付中,波音和空客2010~2020年的合計交 付量占比全,二者長期壟斷全球85%以上的市場份額,發(fā) 動機市場方面,2020年全球民用發(fā)動機市場主要集中在于GE、P&,2020年全球發(fā)動機交付量+在手訂單總數。
GE占到6%,P&W占到17%,GE和 SAFRAN各出資一半成立的子公司CFM占,也即是GE、P&W和SAFRAN合 計市場份額達到,加上R-R近8%的市場份額,四者全球市場份額達到82%,(一)復盤美國重點高溫合金公司,2003~2007 年的盈利股價高增長期。
高溫合金從原料冶煉到最終成形的各環(huán)節(jié)均有較高的工藝,任何一款高溫合金 具備工業(yè)應用價值的基本前提是,以變形高溫合金為例,能夠運用真空感應冶煉 (VIM)+電渣重熔(ESR,并經過特定的成形工藝完成成形并對微觀組織進行特定調,最終將合金 錠制備為大規(guī)格棒/盤/環(huán)等標準件材,各類高溫合金的制備從原料冶煉到不同的成形 工藝均有。
工藝的進步很大程度上依賴于反復試驗的邊際參數優(yōu)化、,核心牌號合金的技術變革較慢,重要合金牌號的技術發(fā)展未能動搖主要格局,從核 心牌號IN718的衍生替代高溫合金的發(fā)展歷史,IN718的每次潛在衍生替代高溫 合金出現的間隔時,且多數衍生替代高溫合金未在性能和造價上同時優(yōu)于 I,主要使用Waspaloy和Rene41牌號合金。
不過此 類合金硬度較高,可鍛性和可焊性較差,容易在熱加工過程中產生裂紋,PCC實施多次并購以實現上游材料成本可控,但從并購金額及行業(yè)地位看。
2006年 并購高溫合金供應商Special Me,3.應用領域三:核電設備,安全性、可靠性高要求牽引高溫合金需求。
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