复合管行业报告：细分百亿级市场，复合管需求进入高景气

细分百亿级市场，复合管需求进入高景气 复合管行业报告 行业研究|深度报告有色、钢铁行业 看好（维持） 国家/地区中国 行业有色、钢铁行业 报告发布日期2023年06月15日 核心观点 复合管兼具碳钢价格优势、耐蚀合金防腐优势，成为腐蚀性油气田集输管线材料的发展方向。油气领域用复合管是在碳钢基材基础之上，叠加耐蚀合金内衬，相对耐 蚀合金纯材成本可节省高达50%，尽管相比碳钢初始投资成本较高，但在腐蚀性介质含量较高的油气田中全生命周期成本更低，塔中一号凝析气田数据显示，复合管在使用第5-10年经济性即超过碳钢。 冶金复合管界面结合强度高，尽管相对机械复合管工艺难、价格高，但应用领域广、全生命周期成本低。按界面结合强度，复合管可分为冶金复合和机械复合，机械复合由于界面结合强度低，不适用于立管等膨胀弯曲部件，且需经过额外检验测 试，对现场焊接作业要求也更高，优点在于价格一般仅为冶金复合管的50-70%，但在使用5-6年后经济性反而不如冶金复合管。 根据FutureMarketInsights等机构预测，全球复合管需求量逾20万吨，市场规模或达百亿级，气田和海上项目带动需求景气度提升。复合管适用于腐蚀性较强的 油田，而未来两年海上资本开支增速较快，并且主要是来自中东、南美、西欧这些油气田中𝐶𝑂2、𝐻2�含量较高的地区的驱动，近年来大量复合管的需求也恰恰来自这些地区，预计复合管需求未来两年有望持续景气。 海外企业技术经验成熟，国内冶金复合工艺存短板。海外复合管企业主要集中在德国，如Butting、EBK等基本都具备冶金复合能力，部分企业同时具备机械复合产能。而国内企业机械复合工艺已较为成熟，如久立特材、上海海隆、西安向阳等均 采用液胀复合工艺，但冶金复合上已有供货业绩的仅2-3家。随着我国油气开采向深海迈进，对复合管性能的要求也在提升，冶金复合管成国内企业研发方向。 投资建议与投资标的 建议关注已具备1万吨机械复合管产能的久立特材(002318，买入)，其复合管业务近年 来盈利改善明显，22年前11个月首次实现扭亏转盈，原项目主体天管久立于21年9月成为全资子公司，22年8月业务主体转为湖州复合管分公司，以提升运营效率。 风险提示 宏观经济增速放缓险、下游资本开支不及预期、油价波动超预期、假设条件变化影响测算结果的风险 证券分析师刘洋 021-63325888*6084 liuyang3@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860520010002香港证监会牌照：BTB487 证券分析师李一冉 liyiran@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860523040001 联系人孟宪博 mengxianbo@orientsec.com.cn 联系人滕朱军 tengzhujun@orientsec.com.cn 联系人李柔璇 lirouxuan@orientsec.com.cn 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 一、复合管：高性价比耐蚀材料，有望代替传统集输管材4 1.1何为复合管：内衬耐蚀合金+外层碳钢，兼具防腐和价格优势4 1.2复合工艺：相比机械复合，冶金复合难度大、价格高，但全生命周期成本优、应用广.5 二、市场空间：静态百亿级市场，气田和海上项目驱动需求景气7 2.1应用领域：多用于腐蚀性油气田的集输管线，中东、南美为主要消费地区7 2.2趋势：能源转型下气田和海上项目开发加大，复合管需求有望随之提升8 三、供给：海外技术经验领先，冶金复合为国内短板11 四、投资建议13 五、风险提示14 图表目录 图1：复合管样式4 图2：复合管界面图4 图3：复合管和耐蚀合金纯材、碳钢价值量对比（万元/吨）4 图4：塔中一号凝析气田采用4中防腐措施的经济分析4 图5：机械复合管衬管鼓包6 图6：海底管道铺设时会经历不同方向的弯曲6 图7：机械、冶金复合管售价（$/t）6 图8：20年服役周期机械、冶金复合管累计投资（万元）6 图9：不同工况下材料选择7 图10：复合管在海洋油气田的应用8 图11：深海油田盈亏平衡点仅次于在产项目和中东陆上项目8 图12：石油天然气储量：海上油气田天然气更加丰富8 图13：预计23-24年海上油气资本开支保持较高增长9 图14：预计2023年海上油气资本开支：中东、南美、西欧为主力（10亿美元）9 图15：截至2023年1月FPSO订单签订数量（个）9 图16：中东天然气产量预计持续增长（bcm）9 图17：天管久立营收和归母净利润（万元）12 表1：常用复合工艺5 表2：复合管在海内外项目的应用7 表3：近年来复合管大单项目9 表4：海内外主要复合管企业采取工艺11 一、复合管：高性价比耐蚀材料，有望代替传统集输管材 1.1何为复合管：内衬耐蚀合金+外层碳钢，兼具防腐和价格优势 油气领域用双金属复合管一般内层为耐腐蚀合金、外层为碳钢，通过各种变形和连接技术紧密结合，是一种新型管材。其中，基管主要满足复合管强度，通常为碳钢；衬管主要承受腐蚀，通常为不锈钢、镍基合金等耐蚀合金。管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，是一种新型管材，一般用于油气的集输领域，适合在沙漠、海洋等环境中铺设。 图1：复合管样式图2：复合管界面图 数据来源：西安向阳航天股份有限公司、东方证券研究所数据来源：《海底管材管道的类型及选用原则-胡春红》、东方证券研究所 复合管兼具耐蚀性能和价格优势，成为耐腐蚀油气田集输管线的主要发展方向。由于石油天然气中含有大量𝐶𝑂2、𝐻2�等腐蚀介质，尤其是海底油气田，其输送的净化前油气介质中腐蚀成分含量高，有的甚至需要加热输送，管道内腐蚀问题十分突出。然而大量采用不锈钢或耐蚀合金是一种很不经济的选择，双金属复合管成本相较耐蚀合金纯材可节省高达50%，成为耐腐蚀油气田集输管线的主要发展方向。 图3：复合管和耐蚀合金纯材、碳钢价值量对比（万元/吨）图4：塔中一号凝析气田采用4中防腐措施的经济分析 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 X52碳钢X52+825机械复合X52+825冶金复合镍基合金825 数据来源：《双金属复合管及管件在油气工程中的应用-席治国》、东方证券研究所 注：X52NS为抗硫碳钢方案，X52NS缓蚀剂为抗硫碳钢加缓蚀剂方案， X52NS/2205为双金属复合管方案，2205为双相不锈钢纯材方案；数据来源：高腐蚀性油气田用双金属复合管-李发根、东方证券研究所 1.2复合工艺：相比机械复合，冶金复合难度大、价格高，但全生命周期成本优、应用广 复合管根据界面结合性质，可分为机械复合管和冶金复合管。两类产品各有优缺点，冶金复合管基层和衬层之间的结合力很强、应用范围广，但制造成本较高；机械复合管的制造成本相对较低，但衬管与基管之间的结合力很弱，弯曲曲率很小，只适合用于直线铺设的管道。 机械复合管：通过特定冷成型方法，使内外两层金属形成过盈配合，产生一定的接触压力，从而实现内外层金属紧密配合的金属复合管，其中以液压胀型复合管、爆燃水压复合管为典型。 冶金复合管：通过热加工成型方法，在基材和覆材界面之间形成原子扩散，实现冶金结合，有较好的界面结合强度，其中以热挤压复合管（无缝管）、热轧或爆炸复合板焊接复合管、堆焊复合管为典型。 表1：常用复合工艺 分类工艺路线 应用企业 工艺说明 优点 缺点 机械复合 液压胀接（水压成型） Butting、Proclad、Cladtex、久立特材 将衬管与基管经表面处理后装配，采用水压机加压至衬管塑性变形，基管发生弹性变形，卸压后，基管弹性回复大于衬管的弹性回复，内外管紧密贴合 复合工艺简单 结合力较小，高温下易产生应力松弛而分层失效 爆炸水压（水下爆燃） 西安向阳航天材料股份有限公司 用液压动力管产生的瞬间化学能以爆轰波的形式通过水传递给衬管，使衬管发生水压扩径塑性变形，基管发生弹性变形，爆轰后，基管回弹量远大于衬管，基管与衬管紧密贴合 不受管径限制，生产效率高 结合强度较低 冶金复合 爆炸/热轧复合板焊接复合 Butting、EEW、EBK、JSW 复合板和基层通过热轧或者炸药的高速引爆及冲击实现复合，再经过JCOE或UOE或排辊成型等制管工艺制成复合管 结合强度高、材料损耗小 爆炸：长度受限、机械化程度低、不适合连续化生产；热轧：一次性投资大、材料选择范围小、温度升高对材料性能有一定影响 堆焊复合 Proclad、Cladtex 采用熔焊、热喷涂、喷熔等方法，将满足性能要求的金属熔化（耐蚀合金层），并使其在工件表面堆敷的工艺过程 结合强度高、残余应力小、表面质量优良，成材 率高，流程短 材料和设备成本高，堆焊效率低，焊缝易稀释，难以堆焊小口径复合管 离心铸造/嵌套组坯热挤压复合 Sandvik、新兴铸管 通过离心浇铸或内外无缝管嵌套组装成挤压坯，然后加热到一定的温度，按照一定挤压比进行挤压，在压力作用下使金属紧密接触并达到冶金复合 成型工艺简单，结合力较强 内层耐蚀合金可能产生壁厚波动，并且由于变形抗力不一致而产生裂纹 数据来源：《耐蚀合金复合管的生产与发展现状-刘建彬》，东方证券研究所 由于结合强度和工艺上的差异，冶金复合管使用范围相对更广： 1）技术要求上，根据《海底管材管道的类型及选用原则》一文，复合管均需经过包括复合效果检验、腐蚀试验，而机械复合管由于结合强度较低，还另需经过塌陷试验、四点弯曲试验； 2）应用部件上，平管一般选用机械复合管即可，而膨胀弯材料及海底立管宜考虑冶金复合管； 3）规格上，机械复合管口径较为受限，机械复合管若径厚比较大，容易出现鼓包失稳现象； 4）客户使用上，机械复合管焊接工艺复杂，现场作业效率不如冶金复合管，而冶金复合管由于层间不存在间隙，不需要机械复合管管端内堆焊的工艺。 图5：机械复合管衬管鼓包图6：海底管道铺设时会经历不同方向的弯曲 数据来源：西安向阳航天股份有限公司、东方证券研究所数据来源：《海底管材管道的类型及选用原则-胡春红》、东方证券研究所 冶金复合管由于工艺难度较高，具备生产能力的企业数量相对机械复合管更少，同样材质的冶金复合管售价相对更高，但由于性能更优、服役寿命更长，全生命周期成本实际更低。 图7：机械、冶金复合管售价（$/t）图8：20年服役周期机械、冶金复合管累计投资（万元） 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 机械符合管冶金复合管 316L复合双相不锈钢复合825镍基复合625镍基复合 316L机械符合管316L冶金复合管 80 70 60 50 40 30 20 10 0 01234567891011121314151617181920 数据来源：《高腐蚀性油气田用双金属复合管-李发根》东方证券研究所数据来源：西安向阳航天股份有限公司、东方证券研究所 二、市场空间：静态百亿级市场，气田和海上项目驱动需求景气 2.1应用领域：多用于腐蚀性油气田的集输管线，中东、南美为主要消费地区 复合管多用于面临服役环境恶劣（𝑪𝑶�、𝑯𝟐�浓度较高）油气田，并且常用于集输管线（用量大、经济性较为敏感）。复合管主要用于含𝐶𝑂2工况（(𝐻2�分压<0.0003MPa,且𝐶𝑂2分压≥0.05MPa)，以及含𝐶𝑂2/𝐻2�工况（(𝐻2�分压≥0.0003MPa,且𝐶𝑂2分压≥0.05MPa)，以替代传统的材料，主要是寿命有限的加注缓蚀剂或涂层的碳钢或低合金钢，以及昂贵的耐蚀合金。复合管内衬一般根 据介质情况可以有不同选择，对于在含有𝐶𝑂2介质下一般可选择316L作为内衬，在含有𝐶𝑂2+少量Cl介质下可选用2205和2505等双相不锈钢。而当𝐻2�同时存在时，内衬层应选用Inconel625、Inconel825等镍基合金。外层材料通常为API5LX42、X50、X60、