導語

    海洋新材料是海洋產業的基礎和支撐，與國家全球政治格局、國防、經濟等密切相關，“十二五”以來，隨著經濟轉型升級需求的日益迫切，加快海洋資源的開發和利用，已成為我國的重要戰略方向。

    一    海洋新材料產業概況

    1、行業概述

    所謂海洋新材料，宏觀上是指能從海洋中提取的材料和專屬用于海洋開發的各類特殊材料。海洋新材料的主要分類：海洋用鋼（鋼筋和各類不銹鋼）、海洋用有色金屬（鈦、鎂、鋁、銅等）、防護材料（防腐、防污涂料、犧牲陽極材料）、混凝土、復合材料與功能材料等。海洋新材料的主要應用：造船、港口碼頭及跨海大橋、海底隧道、海洋平臺、海水淡化、沿海風力發電、海洋軍事等。

    2、產業鏈分析

    海洋新材料與海洋產業的關聯體現在海工裝備產業鏈，其主要包括船舶、海洋工程裝備、海洋涂料、發電、海上鉆井平臺、海洋污染治理等行業。

    圖表：海洋新材料產業鏈分析

    當前，我國正處于經濟轉型升級的關鍵時期，海洋資源的開發和利用，被認為是重要的途徑之一。2015年全國海洋生產總值64669億元，占國內生產總值的9.6%。

    圖表：全國海洋生產總值占GDP情況分析

    開發深海資源，維護主權權益，提高我國海洋技術支撐和保障能力，必須要發展重大技術裝備。而海洋工程材料則將在其中發揮關鍵性作用。“十二五”以來，隨著經濟轉型升級需求的日益迫切，加快海洋資源的開發和利用，已成為我國的重要戰略方向。但現實的窘境是，材料問題已成為我國海洋工程裝備發展中的主要瓶頸，沒有高性能材料作為物質保障，海洋科技的發展和產業化將受到很大制約。

    三    海洋新材料關鍵領域市場及發展前景分析

    1、海洋防腐涂料和防污涂料

    ① 市場現狀

    據不完全統計，海洋工程材料的腐蝕和生物污損每年給我國造成的直接經濟損失近萬億元，海洋裝備材料的腐蝕防護與防污已成為嚴重制約重大海洋工程技術和裝備發展的技術瓶頸之一。

    目前海洋裝備工程最有效的防護方法是有機涂層防護技術，應用率超過80%。我國海洋防護技術與發達國家相比有明顯的差距，涉海重防腐涂料基本上被國外大公司壟斷。

    a）我國涂料產量第一，但生產廠家上萬家，產量在5000噸以上的涂料企業不足10%；

    b）產值低：我國產值最大的涂料公司年銷售不足阿克蘇諾貝爾公司的1/50；

    c）高檔涂料仍在進口；

    d）企業多、產量大、單產低、產值低、品質不高。海洋用重防腐涂料市場份額基本被國外涂料企業占據。

    圖表：國外海洋防腐涂料企業在我國所占市場比重

    目前，國內的環保防污涂料市場主要由國際涂料公司、Hempel、佐敦涂料公司、立邦公司等國際公司所掌控。國外無毒防污涂料已達5年期效水平，我國一些產品北海地區只能達到3年水平，與國外相比要落后10年。

    ② 發展前景

    我國與海洋相關的涂料大約占到涂料產量的1/10，其中海洋防腐涂料占據了較大的比重。2013年海洋涂料市場規模約456億元，2015年海洋涂料市場規模達685億元，近幾年國內海洋涂料市場規模年增長率超過20%。

    我國已把建設海洋強國作為戰略目標，海洋工程相關的政策也在陸續完善與推進。隨著海洋開發規模的不斷擴大，作為海洋工程開發的重點設施，石油鉆井平臺、海洋工程船、石油管線、跨海大橋等將不斷加大投資建設力度，這些海洋構造物都需要有較長的防腐年限，因此將拉動海洋防腐涂料的市場需求。未來幾年，保守估計我國海洋防腐涂料將繼續保持15%以上的速度增長，預計到2018年我國海洋涂料市場規模將破千億元。

    圖表：海洋涂料市場規模預測

    2、海洋用鋼材料

    目前，中國海洋工程關鍵環節設備如海洋鉆井平臺、海底油氣輸送管線、油氣儲運裝備等多數需要進口，進口率達到 70%左右。其主要原因是海工裝備制造技術以及相應的技術標準被國外所壟斷，國產化進程受到嚴重制約，鋼材的國產化也受到影響。

    ① 海洋平臺用鋼

    截至目前，我國已開發建設的海洋油氣田、浮式生產儲油船（FPSO）、海上石油鉆井平臺EH36（強度級別 355MPa）以下平臺用鋼基本實現了國產化，但關鍵部位所用高強度、大厚度材料仍依賴進口。

    一座海洋平臺用鋼量約為2萬t左右，9成采用國產鋼材，其余為進口鋼材。AH-EH級船板6mm、8mm、10mm等規格的高強鋼板用量占80%以上，E級鋼板要占全部用鋼量的70%～80%。寬度2.4m規格的鋼板用量較多。

    從技術和裝備角度看，我國與國外仍有差距。國外深水鉆探最大水深已達3095m，中國為1480m；國外已開發油氣田最大水深為2743m，中國為300m（南海水深在500～2000m），與國外有近10年的距離。在鋼材品種開發領域，我國與先進國家依然存在較大差距。

    我國海洋石油蘊藏量約為1000多億噸，渤海灣將需要40座自升式鉆井平臺，南海深水半潛平臺的需求量將達幾十座。隨著我國海洋開發的進展，在未來相當長時期內對海洋平臺用鋼的需求將呈持續發展態勢，由近海向深海發展已成為共識和趨勢，海洋平臺用鋼年總需求量超過已200萬噸。

    2015年全國建成和建造70多座海上平臺、10艘浮式儲油卸油裝置（FPSO）。海洋工程裝備在“十二五”期間規模擴大了6倍，行業復合增速46%，2015年銷售額達到2000億元。現有自升式平臺船齡結構日趨老化，超過60%的使用年限超過25年，未來5～10年市場上將有相當多的潛在需求。

    從全球角度看，據統計正在開發中的水深200m以上的海洋項目共有99個，潛在項目達925個，未來海洋生產裝備用鋼的需求依然保持較高水平。因此，海工用鋼的需求和開發將成為鋼鐵行業新的增長點。

    ② 海底油氣管線用鋼

    海底管線由于外面采取了嚴格的抗腐蝕包裹措施，因此，對海底管線鋼的要求主要集中在力學性能和產品質量上。海底管線用鋼對質量和產品性能提出了更高的要求，其應具有很高的橫向和縱向強度、高低溫止裂韌性、良好的焊接性、抗大應變性能，目前國際上廣泛采用APIX52-X70級別的管線鋼。

    近幾十年，世界各國鋪設的海底管道總長度已超過十幾萬千米，水深深度不斷加大，輸送壓力不斷增強，海底油氣輸送管道逐漸由小口徑、薄壁鋼管向大口徑、大壁厚發展，最大管徑達到1422mm，最大壁厚達到41mm。

    2010-2015年，我國每年生產管線6000km。因此，預計今后幾年我國每年至少需要20～25萬t左右的海底管線鋼。

    國外用于深水的X65和X70鋼管對塑性、強韌性、耐腐蝕、抗疲勞和尺寸精度等方面的要求越來越高，我國現有的深海鋼管制造技術還與之存在一定的差距。

    ③ 海洋能源設備用鋼

    海洋能源設備通常采用高強度、高塑性、耐疲勞、耐低溫、大厚度Z向性能高的鋼材。以風電用鋼為例，一座風電機需要厚板、電工鋼、棒鋼、鑄鋼等鋼鐵材料共計約1000噸。

    隨著風電機大型化發展，用鋼量會進一步增加。風電機的塔筒和基礎（整體樁柱）是厚鋼板焊接鋼管，采用355MPa級別焊接接頭在-10℃環境下，經過裂紋尖端張開位移（CTOD）試驗的鋼板焊接鋼管，用環向焊接的方法連接起來制成。塔筒鋼板的厚度在40mm以下，要求-20℃～0的夏比吸收能，基礎用鋼板厚度為50～120mm，母材及焊接區都要求-40℃的夏比吸收能。性能相當于中等級別海洋結構用鋼和F級造船用鋼的水平。

    由于我國有數千千米的海岸線和數萬平方千米的廣闊海域，海上風力資源豐富，海上風電場的建設前景極好。預計2016年底，我國風電設備市場的年用鋼量將達到100萬噸以上。

    3、海洋工程復合材料

    先進樹脂基復合材料具有以下特點：①復合材料沒有磁性，是建造掃雷艇、獵雷艇的最佳結構功能材料；②介電性和微波穿透性好，這一特征使得復合材料非常適用于軍用艦艇；③復合材料具有耐腐蝕性，抗海生物附著；④能吸收高能量，沖擊韌性好。

    正是由于復合材料的這些獨特優勢，在20世紀40年代中期，美國海軍首次將復合材料用于船舶建造。我國的復合材料起始于1958年，首先用于軍工制品，而后逐漸擴展到民用。在國家改革開放政策的指導下，我國復合材料工業的發展速度遠遠高于世界經濟的增長速度，但是在先進復合材料設計及應用領域，我國仍然處于落后地位。

    我國在海洋石油工業方面應用復合材料起步較晚，尚處于初級階段，在技術水平和數據積累方面較之發達國家有著較大的差距。

    4、海洋工程用鈦

    海底蘊藏著豐富的石油、天然氣、礦物質等資源。地球埋藏的石油約30%位于海底的地殼中，儲量大約1300億t，因此，海洋資源勘探開發意義重大。在當今全球資源匱乏的情況下，開發海洋資源成為許多沿海國家的新選擇。隨著對海洋資源的勘探開發，海洋環境對材料的腐蝕問題受到越來越多的關注。

    海洋資源勘探開發成本高，一旦發生腐蝕，造成的損失必然很大。耐蝕性優異的鈦材已經成為海洋資源勘探開發的重要材料，應用范圍廣泛。鈦在海洋工程領域應用包括勘探開采平臺、鉆井桿、泵、閥及管道、火系統、錨定系統管道、海水管道系統、增壓管道、取樣室、泥漿鉆探助推器、水下安全閥門等。此外，鈦材還是大型浮式原油和天然氣貯存基地建設工程用首選材料。

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責任編輯：王元

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