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中国建投子公司建投投资/建投华文
作者：倪梓强
本文5720字，阅读时间15分钟
7月22日，我国能源领域产生了一则重磅新闻——由中国核工业集团牵头，国家绿色发展基金、上海未来产业基金、浙能电力等多家巨头共同投资的中国聚变能源有限公司在上海正式挂牌成立，将作为推进我国聚变工程化、商业化的创新主体。这一里程碑事件再次吸引了社会对可控核聚变技术的关注。
由于具有清洁、高效、资源丰富等特点，核聚变技术被公认为人类能源问题的“终极解决方案”，并在近年来成为各国竞相布局的赛道。然而，实现稳定可控的核聚变需要面临前所未有的工程挑战，以当前核聚变主流技术路径之一的托卡马克（Tokamak）装置为例，其内部温度可高达上亿摄氏度，并且会产生强电磁干扰与中子辐射，对相应设备提出了极高的要求。
在这样复杂系统与极端环境中，压力容器成为了保障装置稳定安全运行的核心装备——从约束高温等离子体的真空室、超导磁体系统，到燃料储存容器和能量转换装置等，无不依赖先进压力容器技术的支撑。
本文将介绍压力容器行业的基本情况，探索压力容器装备在工业各领域中的重要应用，解读我国压力容器制造业的发展现状与未来前景。
01
行业概况
压力容器是一类工业容器装备的统称，一般指用于完成反应、换热、吸收、萃取、分离和储存等生产工艺过程，并能承受一定压力的密闭容器。根据在生产过程中承担的作业类型，压力容器可分为反应容器（如真空室）、换热容器（如蒸汽发生器、余热锅炉）、分离容器（如蒸馏塔、吸附塔）、储运容器（如储氢罐、气瓶）等多种形态类别。
作为现代工业的关键过程装备，压力容器在能源、航天、化工、冶金等各行业领域得到广泛应用，在生产中使用频率高、安全要求高、系统影响深远，是决定工业安全与生产连续性的基石装备。
出于生产需要，压力容器通常具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、密封性强等性能特点，其设计及制造涉及多学科、多领域技术，包括冶金、焊接、锻压、热处理以及现代机械设计制造等，专业技术符合度较高，需要由专门的装备制造商进行制造生产。
从产业链划分来看，压力容器产业链的上游是原材料及部件，主要包括不锈钢、碳钢及特殊材料的板材、管材，以及各类工艺管道、电气设备和仪器仪表等部件；中游是压力容器制造商，主要进行压力容器相关的技术研发、工艺设计、产品生产与制造以及装配等，其中头部企业能够生产高端化、定制化的压力容器装备，而中小企业则更多集中在低端标准化产品赛道；下游为广泛的终端应用市场，包括石油、化工、冶金、制药等传统工业领域，以及核能、氢能、航空航天等新兴前沿领域。
压力容器产业链
资料来源：建投投资/建投华文整理
从材料类型角度，压力容器可被划分为非特材压力容器和特材压力容器两类：
非特材压力容器通常采用常规不锈钢或碳钢等标准金属材料，应用历史悠久，适合进行大批量、标准化制造，因此产品加工难度更低，性价比较高，更多在中低压、弱腐蚀等较为简单的工况下使用；
特材压力容器的制造则需要使用钛、锆、钽、哈氏合金等特殊金属或合金，不仅材料价格昂贵，制造工艺难度也大幅提升，且成品多用于极端和复杂工况，需要配合客户进行定制化生产，因此产品附加值远高于一般的非特材压力容器，其市场主要由具备特材加工能力和相关认证资质的少量头部企业占据。
特材压力容器代表了压力容器制造“高端化、定制化、系统化”的升级方向。它不仅是企业技术能力和工程能力的集中体现，更是国家核心装备自主可控、突破“卡脖子”材料壁垒的战略抓手。
02
压力容器在工业各领域的广泛应用
1.核能应用：核聚变装置与核裂变反应堆
核能可分为核裂变与核聚变两类，目前已建成的核电站均基于核裂变技术发电，而可控核聚变作为前沿颠覆性技术，目前技术路径尚未完全收敛，主流方案包括磁约束、惯性约束与重力约束等。其中，磁约束中的托卡马克装置因技术相对成熟、扩展性强，被认为是最具应用前景的方案。
托卡马克可控核聚变装置也被称为“人造太阳”，能够以环形磁约束场实现对等离子体的悬浮与约束，并将其加热至上亿摄氏度，从而创造氘、氚等轻核实现聚变的环境。
在托卡马克装置中，多个类型的压力容器构成了整个装置的核心工程结构，包括真空室、杜瓦（用于贮存液氦等低温液体的容器）、线圈盒、内外冷屏等，这些压力容器各自承担着关键的功能任务，以确保核聚变过程能够安全、稳定、高效地进行。
托卡马克装置内部的工作环境包括真空、极高温、强电磁干扰等多种极端条件，对压力容器的强度与精密程度也有着极高要求。例如，真空室居于整个装置的中央，是磁约束系统的核心腔体和承载聚变等离子体运行的空间，在装置工作过程中需要保持极高的真空状态，同时承受热、磁、机械等多重应力，因此需要具备极高的几何精度与焊接完整性。
有统计显示，各类压力容器对应的核心部件在托卡马克装置中的价值占比超过30%，随着各国核聚变项目建设进入密集落地阶段，预计未来十年内可能产生规模超过240亿美元的潜在市场。
在当前基于核裂变技术发电的核电站中，压力容器同样有着不可替代的作用。以第四代核电技术首选的快中子反应堆为例，其堆芯容器、热交换器、蒸汽发生器等装备均属于压力容器，具有保持反应堆内部密封、承受极端温度和压力，以及保护外部环境的关键作用。此外，压力容器还可用于对核电站产生的乏燃料进行密封贮存和再处理，需要具备优异的密封性和抗辐射性能，以防止产生核废物泄漏。
2.航空航天：火箭与地面测试装备
压力容器在航空航天领域具有广阔的应用前景，是支撑未来高性能火箭和深空探测任务的关键装备之一。随着航天器向更高推力、更长寿命和更复杂任务方向发展，压力容器在强度、轻量化和环境适应性方面也面临着更高要求，推动高性能金属合金和先进复合材料技术的持续突破。
在火箭本体中，压力容器用于液氧、液氢等低温推进剂储罐以及高压气瓶系统，需要承受巨大压力与温差；在火箭部件中，姿态控制、热控与燃料加压等子系统中的小型容器不仅要承受高压和低温等工况，还必须在发射和飞行阶段经受巨大的轴向和横向载荷、温度梯度和振动冲击，因而要求更高的气密性和抗疲劳性能。
在地面测试和发射准备环节，压力容器同样是地面测试设备的关键构成部分，包括各类高压测试罐和推进剂加注容器，用于确保推进剂加注、热真空试验、发动机点火等系统在高压、深冷、真空等工况下安全运行。随着测试要求的提升，钛合金、镍基合金等特材压力容器已逐渐成为主流，其应用提升了测试设备的可靠性与耐久性，为新一代火箭系统提供坚实的地面验证支撑。
3.传统化工：庞大且增长稳健的应用市场
除核能、航空航天等新兴领域外，石油化工、油脂化工、冶金等传统化工领域作为工业制造的上游环节，具备庞大的产业规模和深厚的技术积淀，构成了压力容器应用的基本盘市场。
在传统化工中，压力容器是保障高温高压工艺顺利进行的核心设备，在提升生产效率、确保过程安全、稳定产品质量方面具有不可替代的作用，并需满足严格的设计、制造和运行标准。
在石油化工领域，压力容器广泛应用于加氢反应器、裂解气急冷塔、烯烃分离塔和液化气储罐等关键设备中，是石油化工连续化、大型化生产体系中的重要支撑；在油脂化工行业，生产生物柴油、表面活性剂等产品的过程对压力容器有广泛需求；在冶金行业中，压力容器主要用于承载调控高温高压介质。
上述传统化工行业长期以来保持着庞大的市场规模和较为稳定的增长态势，提供了持续的压力容器需求支撑，是压力容器行业坚实的存量市场基础。
03
我国压力容器行业发展现状
美国、欧洲和日本等发达国家的压力容器制造业起步较早，在技术及工艺水平上具有一定的先发优势，主要生产中高端产品。
我国压力容器制造业起步于上世纪五十年代，自1956年南京永利宁厂机械分厂试制成功中国第一台多层包扎式高压容器开始，通过引进国外先进技术和自主创新研发，不断追赶国际先进水平，实现了从无到有、从小到大、从混业到专业的发展历程。
20世纪90年代后，随着我国压力容器制造业在技术水平和产品质量上飞速提升，加之国内人力、原材料等成本优势明显，全球压力容器的制造产能逐渐向我国转移，中国逐步发展成为全球压力容器设备的重要供应国，在企业数量、产品产量以及产值规模上均位居世界前列。
经过近70年的发展，我国压力容器制造业已形成了多种体制、类型的生产企业并存的局面，目前市场化程度较高、行业集中度较低，呈现多元化的竞争格局。
在以标准化非特材压力容器为主的中低端设备市场，我国有大量的中小企业具备制造能力，市场面临较为激烈的价格竞争；在更高端的大型、非标和特材压力容器市场，我国亦诞生了一批优秀的压力容器制造企业，在产品类型、技术能力和客户领域上各有侧重和特点，可完整覆盖各行各业的装备需求。
在核能领域，以华立聚能为代表的企业已具备核聚变装置和核裂变反应堆核心部件的制造与交付能力；在石油化工等传统领域，锡装股份、科新机电等企业已形成较完整的产品体系和较成熟的大型装备制造能力，产品除供给国内头部客户外，亦远销海外；在新能源领域，兰石重装、宝色股份等企业率先进行布局，能够制造光伏、氢能等产业所需的生产和贮运容器装备。
行业规模方面，随着国家对高端装备制造产业扶持力度的加大和下游应用领域的不断拓展，我国压力容器市场规模正保持逐年上升态势，在国民经济中的重要性持续提高。据统计，2023年我国压力容器市场规模已达到2100亿元左右，预计未来数年内仍将保持稳定增长，到2027年市场规模有望超过3000亿元。
从材质构成来看，2023年我国压力容器装备中采用非特材的比例约为 67.45%，高于特材占比。然而，随着压力容器装备应用场景的复杂化、多元化，对压力容器装备的抗压能力、抗腐蚀能力、使用寿命等多方面性能的要求逐步提高，预计未来特材压力容器装备的占比仍将稳定增长。
资料来源：弗若斯特沙利文，建投投资/建投华文整理
04
行业未来展望
1.向高效节能化与清洁能源方向发展
近年来，我国颁布了一系列针对节能技术和装备的支持政策，例如《中国制造2025》提出“加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度，加快制造业绿色改造升级”“加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削等加工工艺，实现绿色生产”。
在技术进步、产业升级以及“双碳”目标等背景下，压力容器的制造技术与工艺将持续向高效、节能的方向演变。同时，由于制造成本、占地面积、管线阀门、生产效率等诸多因素的影响，与较小的单元设备相比，大型化、集成化的单元设备明显具有更好的综合经济效益，因此对高效节能设备的需求也将推动压力容器设备的大型化和集成化发展趋势。
随着全球对低碳经济和碳中和目标的共识不断加深，清洁能源成为各国能源转型的重点方向。《“十三五”能源规划》中明确提出构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。热交换器、分离器、反应器等关键压力容器作为清洁能源系统的核心装备，其市场需求有望持续上升。
2.向复杂定制化与智能化方向发展
随着压力容器在清洁能源、航空航天等高端领域中的渗透加深，其应用环境日趋复杂，普遍面临高温、高压、强腐蚀、辐射等极端工况，对易燃、易爆、有毒等危险物质的处理要求也在不断提高。
基于下游应用需求的演变，压力容器行业正逐步由传统标准化设备制造向高度复杂、跨学科融合的定制化方向演进，需要制造企业在材料性能、结构设计、安全冗余、制造精度等多个维度提升竞争力。
在材料技术与制造工艺不断升级的背景下，智能化将成为压力容器制造企业实现转型升级、提高产品质量的重要途径。
当前行业领先的压力容器厂商基本实现了数字化下料切割与成形、自动焊接与热处理、无损检测数字化等，同时复合结构一体化成型、微结构焊接工艺、状态感知传感器集成等先进制造与监测手段也正在加速落地，未来还将持续推动信息技术、人工智能技术与先进制造业深度融合，实现信息智能获取、人机交互、智能决策调控与优化运行等，向新一代智能制造方向持续发展。
3.重点关注核级压力容器的制造企业
高端压力容器具有显著的高壁垒特征，在资质、技术、资金、客户等维度均有较高的进入门槛。
资质与认证方面，压力容器属于特种设备，制造企业必须申领由国家相关部门颁发的许可证方可进行设计和生产，海外销售则必须取得如ASME（美国机械工程师协会）认证、PED（欧盟压力设备指令）认证等国际权威认证。
技术与工艺方面，压力容器的制造需要机械加工、焊接、锻压、热处理等多个领域技术的综合运用，技术集成度高、开发难度大、技术门槛高，尤其对于高端装备，任何的设计与工艺缺陷都可能导致严重事故。
资金方面，压力容器行业是典型的资本密集型行业，企业在进入初期需要进行大量的固定资本投入，且单台设备价值高、项目交付和回款周期长，加大了资金链压力。
客户与品牌方面，压力容器客户往往采取严格的合格供应商制度，一旦选定供应商后更换意愿极低，因此率先布局并切入下游新兴应用领域的压力容器制造企业将获得显著的先发优势和较稳定的市场份额。
在压力容器的各应用领域中，核能是对压力容器产品质量和企业资质要求最为严格的下游领域之一。核聚变装置和核裂变反应堆要求压力容器在最为极端和复杂的环境条件下运行，对装备的稳定性和安全性有着极高要求，且部分核能领域压力容器要求企业必须取得核级资质后方可制造。
基于上述因素，核能领域压力容器制造的准入门槛极高，具备该类压力容器产品制造交付能力的企业通常在技术工艺、资质认证等方面具有较强竞争力，且需具备良好的客户资源方可获取稳定订单。
另一方面，核级压力容器通常为复杂定制化的特材压力容器，其利润率水平远高于一般压力容器产品，因此相应制造企业一般具有更好的盈利能力和价值创造能力，更容易在未来产业竞争中占得先机。
从下游行业发展角度来看，核能等新兴领域也将是未来压力容器市场的强劲增长动力来源。作为国家战略的重点支持方向，核能在“双碳”目标、能源安全等宏观战略需求背景下，行业景气度预计将持续上行。
即便不考虑可控核聚变技术的远期商业化情况，目前可预期的聚变项目巨大投入也已足够为压力容器制造商带来大量需求。核电站方面，我国自2019年恢复核电机组核准以来，陆续推出多项政策支持核电产业发展，近年核电机组核准和建设数量均保持高位，将为压力容器制造业带来宝贵的需求支撑。预计核能产业的上述利好因素将有效带动核级压力容器需求增长，使具备核级压力容器装备制造交付能力的企业充分受益。
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