导语

    海洋新材料是海洋产业的基础和支撑，与国家全球政治格局、国防、经济等密切相关，“十二五”以来，随着经济转型升级需求的日益迫切，加快海洋资源的开发和利用，已成为我国的重要战略方向。

    一    海洋新材料产业概况

    1、行业概述

    所谓海洋新材料，宏观上是指能从海洋中提取的材料和专属用于海洋开发的各类特殊材料。海洋新材料的主要分类：海洋用钢（钢筋和各类不锈钢）、海洋用有色金属（钛、镁、铝、铜等）、防护材料（防腐、防污涂料、牺牲阳极材料）、混凝土、复合材料与功能材料等。海洋新材料的主要应用：造船、港口码头及跨海大桥、海底隧道、海洋平台、海水淡化、沿海风力发电、海洋军事等。

    2、产业链分析

    海洋新材料与海洋产业的关联体现在海工装备产业链，其主要包括船舶、海洋工程装备、海洋涂料、发电、海上钻井平台、海洋污染治理等行业。

    图表：海洋新材料产业链分析

    当前，我国正处于经济转型升级的关键时期，海洋资源的开发和利用，被认为是重要的途径之一。2015年全国海洋生产总值64669亿元，占国内生产总值的9.6%。

    图表：全国海洋生产总值占GDP情况分析

    开发深海资源，维护主权权益，提高我国海洋技术支撑和保障能力，必须要发展重大技术装备。而海洋工程材料则将在其中发挥关键性作用。“十二五”以来，随着经济转型升级需求的日益迫切，加快海洋资源的开发和利用，已成为我国的重要战略方向。但现实的窘境是，材料问题已成为我国海洋工程装备发展中的主要瓶颈，没有高性能材料作为物质保障，海洋科技的发展和产业化将受到很大制约。

    三    海洋新材料关键领域市场及发展前景分析

    1、海洋防腐涂料和防污涂料

    ① 市场现状

    据不完全统计，海洋工程材料的腐蚀和生物污损每年给我国造成的直接经济损失近万亿元，海洋装备材料的腐蚀防护与防污已成为严重制约重大海洋工程技术和装备发展的技术瓶颈之一。

    目前海洋装备工程最有效的防护方法是有机涂层防护技术，应用率超过80%。我国海洋防护技术与发达国家相比有明显的差距，涉海重防腐涂料基本上被国外大公司垄断。

    a）我国涂料产量第一，但生产厂家上万家，产量在5000吨以上的涂料企业不足10%；

    b）产值低：我国产值最大的涂料公司年销售不足阿克苏诺贝尔公司的1/50；

    c）高档涂料仍在进口；

    d）企业多、产量大、单产低、产值低、品质不高。海洋用重防腐涂料市场份额基本被国外涂料企业占据。

    图表：国外海洋防腐涂料企业在我国所占市场比重

    目前，国内的环保防污涂料市场主要由国际涂料公司、Hempel、佐敦涂料公司、立邦公司等国际公司所掌控。国外无毒防污涂料已达5年期效水平，我国一些产品北海地区只能达到3年水平，与国外相比要落后10年。

    ② 发展前景

    我国与海洋相关的涂料大约占到涂料产量的1/10，其中海洋防腐涂料占据了较大的比重。2013年海洋涂料市场规模约456亿元，2015年海洋涂料市场规模达685亿元，近几年国内海洋涂料市场规模年增长率超过20%。

    我国已把建设海洋强国作为战略目标，海洋工程相关的政策也在陆续完善与推进。随着海洋开发规模的不断扩大，作为海洋工程开发的重点设施，石油钻井平台、海洋工程船、石油管线、跨海大桥等将不断加大投资建设力度，这些海洋构造物都需要有较长的防腐年限，因此将拉动海洋防腐涂料的市场需求。未来几年，保守估计我国海洋防腐涂料将继续保持15%以上的速度增长，预计到2018年我国海洋涂料市场规模将破千亿元。

    图表：海洋涂料市场规模预测

    2、海洋用钢材料

    目前，中国海洋工程关键环节设备如海洋钻井平台、海底油气输送管线、油气储运装备等多数需要进口，进口率达到 70%左右。其主要原因是海工装备制造技术以及相应的技术标准被国外所垄断，国产化进程受到严重制约，钢材的国产化也受到影响。

    ① 海洋平台用钢

    截至目前，我国已开发建设的海洋油气田、浮式生产储油船（FPSO）、海上石油钻井平台EH36（强度级别 355MPa）以下平台用钢基本实现了国产化，但关键部位所用高强度、大厚度材料仍依赖进口。

    一座海洋平台用钢量约为2万t左右，9成采用国产钢材，其余为进口钢材。AH-EH级船板6mm、8mm、10mm等规格的高强钢板用量占80%以上，E级钢板要占全部用钢量的70%～80%。宽度2.4m规格的钢板用量较多。

    从技术和装备角度看，我国与国外仍有差距。国外深水钻探最大水深已达3095m，中国为1480m；国外已开发油气田最大水深为2743m，中国为300m（南海水深在500～2000m），与国外有近10年的距离。在钢材品种开发领域，我国与先进国家依然存在较大差距。

    我国海洋石油蕴藏量约为1000多亿吨，渤海湾将需要40座自升式钻井平台，南海深水半潜平台的需求量将达几十座。随着我国海洋开发的进展，在未来相当长时期内对海洋平台用钢的需求将呈持续发展态势，由近海向深海发展已成为共识和趋势，海洋平台用钢年总需求量超过已200万吨。

    2015年全国建成和建造70多座海上平台、10艘浮式储油卸油装置（FPSO）。海洋工程装备在“十二五”期间规模扩大了6倍，行业复合增速46%，2015年销售额达到2000亿元。现有自升式平台船龄结构日趋老化，超过60%的使用年限超过25年，未来5～10年市场上将有相当多的潜在需求。

    从全球角度看，据统计正在开发中的水深200m以上的海洋项目共有99个，潜在项目达925个，未来海洋生产装备用钢的需求依然保持较高水平。因此，海工用钢的需求和开发将成为钢铁行业新的增长点。

    ② 海底油气管线用钢

    海底管线由于外面采取了严格的抗腐蚀包裹措施，因此，对海底管线钢的要求主要集中在力学性能和产品质量上。海底管线用钢对质量和产品性能提出了更高的要求，其应具有很高的横向和纵向强度、高低温止裂韧性、良好的焊接性、抗大应变性能，目前国际上广泛采用APIX52-X70级别的管线钢。

    近几十年，世界各国铺设的海底管道总长度已超过十几万千米，水深深度不断加大，输送压力不断增强，海底油气输送管道逐渐由小口径、薄壁钢管向大口径、大壁厚发展，最大管径达到1422mm，最大壁厚达到41mm。

    2010-2015年，我国每年生产管线6000km。因此，预计今后几年我国每年至少需要20～25万t左右的海底管线钢。

    国外用于深水的X65和X70钢管对塑性、强韧性、耐腐蚀、抗疲劳和尺寸精度等方面的要求越来越高，我国现有的深海钢管制造技术还与之存在一定的差距。

    ③ 海洋能源设备用钢

    海洋能源设备通常采用高强度、高塑性、耐疲劳、耐低温、大厚度Z向性能高的钢材。以风电用钢为例，一座风电机需要厚板、电工钢、棒钢、铸钢等钢铁材料共计约1000吨。

    随着风电机大型化发展，用钢量会进一步增加。风电机的塔筒和基础（整体桩柱）是厚钢板焊接钢管，采用355MPa级别焊接接头在-10℃环境下，经过裂纹尖端张开位移（CTOD）试验的钢板焊接钢管，用环向焊接的方法连接起来制成。塔筒钢板的厚度在40mm以下，要求-20℃～0的夏比吸收能，基础用钢板厚度为50～120mm，母材及焊接区都要求-40℃的夏比吸收能。性能相当于中等级别海洋结构用钢和F级造船用钢的水平。

    由于我国有数千千米的海岸线和数万平方千米的广阔海域，海上风力资源丰富，海上风电场的建设前景极好。预计2016年底，我国风电设备市场的年用钢量将达到100万吨以上。

    3、海洋工程复合材料

    先进树脂基复合材料具有以下特点：①复合材料没有磁性，是建造扫雷艇、猎雷艇的最佳结构功能材料；②介电性和微波穿透性好，这一特征使得复合材料非常适用于军用舰艇；③复合材料具有耐腐蚀性，抗海生物附着；④能吸收高能量，冲击韧性好。

    正是由于复合材料的这些独特优势，在20世纪40年代中期，美国海军首次将复合材料用于船舶建造。我国的复合材料起始于1958年，首先用于军工制品，而后逐渐扩展到民用。在国家改革开放政策的指导下，我国复合材料工业的发展速度远远高于世界经济的增长速度，但是在先进复合材料设计及应用领域，我国仍然处于落后地位。

    我国在海洋石油工业方面应用复合材料起步较晚，尚处于初级阶段，在技术水平和数据积累方面较之发达国家有着较大的差距。

    4、海洋工程用钛

    海底蕴藏着丰富的石油、天然气、矿物质等资源。地球埋藏的石油约30%位于海底的地壳中，储量大约1300亿t，因此，海洋资源勘探开发意义重大。在当今全球资源匮乏的情况下，开发海洋资源成为许多沿海国家的新选择。随着对海洋资源的勘探开发，海洋环境对材料的腐蚀问题受到越来越多的关注。

    海洋资源勘探开发成本高，一旦发生腐蚀，造成的损失必然很大。耐蚀性优异的钛材已经成为海洋资源勘探开发的重要材料，应用范围广泛。钛在海洋工程领域应用包括勘探开采平台、钻井杆、泵、阀及管道、火系统、锚定系统管道、海水管道系统、增压管道、取样室、泥浆钻探助推器、水下安全阀门等。此外，钛材还是大型浮式原油和天然气贮存基地建设工程用首选材料。

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责任编辑：王元

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