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掘金新三板之恒立钻具:地铁盾构机背后的刀具供应商

AIGC部落 2020-09-04 09:35 发文

很多人天天坐地铁,地铁施工需要用到盾构机,盾构机要能粉碎岩和硬土,就需要恒立钻这样的刀具供应商。

恒立钻具是国企改制企业。2004 年 6 月 30 日,武汉江钻恒立工程钻具股份有限公司 的 原股东江汉石油钻头股份有限公司(现在的石化机械(SZ:000852),主营业务包括各类油气开发装备装置,以及钻头、钻具、管汇、阀门、井下工具、仪器仪表的研制、销售与检测运维服务)将其持有的 19%股权转让给其下属子公司上海隆泰资产管理有限公司,另外 68.5%股权按净资产转让给余立新、杜衡、唐莉梅、孙小鸥等 26 名参与公司改制的职工。

恒立钻具是国企改制企业。2004 年 6 月 30 日,武汉江钻恒立工程钻具股份有限公司 的 原股东江汉石油钻头股份有限公司(现在的石化机械(SZ:000852),主营业务包括各类油气开发装备装置,以及钻头、钻具、管汇、阀门、井下工具、仪器仪表的研制、销售与检测运维服务)将其持有的 19%股权转让给其下属子公司上海隆泰资产管理有限公司,另外 68.5%股权按净资产转让给余立新、杜衡、唐莉梅、孙小鸥等 26 名参与公司改制的职工。


恒立钻具主要从事各类工程破岩工具的设计、生产和销售。主要产品包括各种盾构及 TBM 刀具、顶管施工刀具,潜孔冲击器和钻头、钻杆等,水平定向穿越钻头(扩孔器、回扩头)、扩孔钻头。


主要分为三大板块:1、盾构及 TBM 刀具;2、顶管刀具及破岩滚刀;3、水平定向穿越扩孔钻及扶正器。




其中,TBM刀具(隧道掘进机称为 Tunneling Boring Machine ,简称TBM)占比91%。


公司的生产主要采取以销定产的模式,根据销售订单的情况进行生产。


公司产品生产主要集中在潜江和武汉两个生产基地,潜江生产基地以铣削加工生产工作为主,武汉生产基地以车削加工为主,并负责总装。潜江负责大部分的生产任务。

2018 年底、2019 年初公司将生产线搬迁到潜江,绝大部分制造资源搬迁到了湖北潜江,生产集中的规模效应显现,公司的制造能力得到了提升。


对于盾构机来说,掘削系统即是掘削刀盘及其驱动系统。掘削系统直接影响到盾构机的施工效果,而且,盾构刀具对盾构机的造价有着很大的影响,直接影响盾构机总造价的4%以上。


盾构机的刀具布置和形状是盾构机设计中的重要组成部分,刀具质量以及刀具形状是否适合工程的的地质条件,直接影响到盾构机的工作效果以及掘进速度和工程质量,所以,刀具的选型和质量是盾构工程不可缺少的一个部分。


盾构机刀具根据工作方式和位置、形状等方式分类,常见的分类方式是采用工作原理分类,主要为切削刀和滚刀两种,其中切削刀又分为齿刀、刮刀、先行刀等多种,根据不同的盾构设计以及土层情况,客户需要选配不同的刀具进行投入工作。例如,地质为硬岩时,一般配合采用滚刀,地质为软质岩石时,一般采用齿刀,处于两者中间的可以选择切刀进行工作。


隧道掘进机上的刀具有中心刀6把、正滚刀62把、边刀3把、扩孔刀2把,共4种73把,按一定规律布置并安装在TBM刀具刀盘上。边刀与正刀基本相同。轴承与密封是刀具上的两种重要装置,对刀具掘进运转的可靠性和刀具的消耗具有特别重要的影响。






滚刀的切削原理主要是刀具依靠挤压破岩,一般用于岩石隧道的掘进。当穿越松散地层但有大粒径的砾石(粒径大于400mm)、并且含量达到一定比例时,也可采用滚刀型刀具。另在隧道地质条件复杂多变、岩石(强度不算太高)与一般土体(或粘土或砂土)交错频繁出现的情况,也有可能采用滚刀型刀具,即在复合式盾构机中采用。


切削刀的切削原理则主要是盾构机向前推进的同时,刀具随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向(沿隧道前进方向)剪切力和径向(刀盘旋转切线方向)切削力,不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂卵石、砂土、粘土等松散体地层。


TBM刀具更换标准没有一个固定的值,需要刀具工根据工作实际情况来判断是否需要更换和什么时候更换。但在一般正常磨损的情况之下,当边刀刀圈磨损掉10~15 mm左右、面刀和中心双刃刀刀圈磨损掉20~25mm左右时就需要对它们进行更换。因为此时刀圈的刀刃变宽,其切削岩石的能力降低,TBM掘进时所需要的扭距和推力就会增大,加大了TBM液压系统和电机系统的负荷,而且切削下来的岩石也会磨损到刀盘面,会降低TBM的使用寿命。而如果在小于上述更换标准的情况之下频繁地进行更换,则不能发挥每一个刀圈应有的效能,也将浪费掉许多宝贵的时间。另外在非正常磨损的情况之下,如发生刀圈的刀刃破损严重、转动轴承坏掉、密封润滑油泄露等等情况,刀具就需要及时进行更换,因为这样会加重相邻刀具切削岩石的负荷,不仅影响TBM的正常掘进,而且还会影响到与其相邻刀具的正常使用,会造成刀具连锁性大量破损。


刀具的失效形式主要有以下几种:

刀具磨损:占刀具更换量的80%。

刀圈偏磨:滚刀在掘进过程中不转动,中心区滚刀容易出现此现象。

刀圈断裂:推力过大或刀圈在比较硬的岩石上滚动时有可能发生,边缘滚刀和正面区滚刀经常有此现象。

表面缺陷:金属或其他坚硬物损坏刀圈的局部表面。

刀圈挡圈磨损或脱落:一旦刀圈挡圈脱落或焊接处磨损严重,就应该更换刀具。

滚刀漏油:由于密封件的损坏,可能使密封油泄露,从而导致油封座和轮毂的损坏。

轮毂磨损:刀盘和渣土不间断的摩擦,使得滚刀轮毂发生磨损。

油封座损坏:漏油导致。



刀具的磨损可分为以下几类:

粘着磨损:其外观表现为麻点;主要原因是材料的相互作用,粘着磨损的过程实际上是摩擦副双方间原子键的形成和分离过程

磨料磨损:表现为擦伤、沟纹、条痕等;主要原因是硬颗粒或硬突起引起摩擦表面损坏

疲劳磨损:表现为裂纹、点蚀;材料表面受循环接触应力,产生重复变形,导致裂纹和颗粒分离

摩擦化学磨损:表面出现反应产物,膜、微粒等;在摩擦作用的作用下,发生化学反应或电化学反应

微动磨损:表现为磨屑的研磨;由以上四种机理叠加而成

盾构机刀具是盾构机破岩掘进的关键部件,在掘进过程中较容易损坏,但其使用寿命不仅与刀具制造质量有关还要注意保养和维护。使用过程中还要定期对刀盘进行检查、调换等。


因此,TBM刀具属于消耗品,类似于打印机配套的墨水:低价、高频、使用周期短。


预计我国 2019 年~2021 年盾构机市场需求量分别为 558 台、745 台、845 台。假设隧道掘进机平均价格为 4000 万元/台,则 2020 年~2021 年的市场空间分别为 290.8 亿、338.0 亿。按照盾构机总造价4%比例计算,那么2020 年市场空间为11.6亿,2021年为13.52亿。当然,这只是新增部分,还没有算上磨损更换部分,加上去的话1年估计在几十亿的市场空间。



TBM 刀具生产的主要原材料为钢材,钢材市场价格变动将影响公司产品的生产成本,进而影响公司营业收入和利润。


盾构刀具在材料方面一般由两至三种构成,即基体材料、硬质合金材料、刀具刃口堆焊材料等复合制成。

恒立钻具的供应商有:





春保森拉天时钨钢(天津)有限公司,公司是厦门生产硬质合金的龙头企业。

上海嘉岩供应链管理股份有限公司,嘉岩供应(OC:835782),工业品集成平台。






河南中原特钢装备制造有限公司,主要从事以高品质特殊钢材料为基础的工业专用装备和高品质特殊钢坯料的研发、生产、销售和服务,


然后看下游。盾构机又称全断面隧道掘进机,由于技术难度复杂,设备体积庞大,号称“重型工程机械之王”。隧道一般可分为两大类,一类是修建在岩层中的,称为岩石隧道;一类是修建在土层中的,称为软土隧道。岩石隧道修建在山体中居多,故常称为山岭隧道;软土隧道常常修建在水底和城市立交,故常称为水底隧道和城市道路隧道。

在我国,通常将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构,将用于岩石地层的隧道掘进机称为 TBM( Tunneling Boring Machine ) ,在国外则统一称为 TBM 。

根据使用情况和地质条件不同,每台盾构机的使用寿命一般在 6-10 公里不等。在发达国家,使用隧道掘进机施工已占隧道总量的 90%以上。

盾构机的基本工作原理是:前部圆形刀盘在千斤顶的推动下旋转并向前推进,圆柱体的钢组件(即护盾)对挖掘的隧洞起临时支撑作用,挖掘、排土、衬砌、锚固、喷浆等作业在护盾的掩护下一体化进行。





目前国内盾构体系已趋于完善,稳定在中铁工业与中国铁建重工两足鼎立的格局,根据我们

的估计,2018 年中铁工业盾构机市占率约 40%,中国铁建重工位居第二,约 30%,两家企业的盾构机市占率高达 70%左右。










海瑞克(Herrenknecht):全球市场份额第一。


中铁工业(600528.SH )的子公司中铁装备:目前为国内市场份额最高、全球第二的掘进机制造商,盾构机产品国内市场占比超过 40%。同时公司技术基础丰厚,占据世界掘进技术

最前沿。2011 年中铁装备研制出我国第一台硬岩盾构,2013 年 11月,中铁装备成功收购德国维尔特(Wirth)硬岩掘进机知识产权及品牌使用权,成为世界上具有自主知识产权、能独立生产硬岩掘进机、竖井钻进、扩孔机、斜井盾构的三大企业之一


公司现拥有郑州、洛阳、武汉、厦门、成都、德阳和天津等 18 个 TBM/盾构生产基地,共有 56 条生产线,2019 年 TBM/盾构最大年产能约 280 台套,较 2018 年产能提高 12%。同时,公司建立了隧道掘进机租赁平台,截至2018 年末共收录盾构机 400 余台,其中可随机调配的有 244 台,在行业内处于龙头地位





辽宁方大集团(000055)北方重工 ,北方重工集团从2004年开始进入全断面掘进机行业领域,到2006年4月生产制造出第一台国产Φ5.93米硬岩双护盾隧道掘进机,一举打破国外长期垄断,填补国家空白,并成功应用于青海“引大济湟”工程建设。当年9月29日,历时7个月生产制造的直径11.38米泥水平衡式盾构机在被誉为“万里长江第一隧”的武汉长江隧道工程始发,开启了国产盾构机穿江过海的新时代。

多年来,北方重工通过引进、消化吸收和自主创新,逐步拥有多种类型盾构机产品的自主知识产权与专利技术,通过各类全断面掘进机产品的研发和制造,积累了开发各种全断面掘进机的丰富经验,拥有了生产制造直径从3米到15米的土压平衡盾构机、泥水平衡式盾构机、敞开式硬岩掘进机、双护盾硬岩掘进机、双模式盾构机、微型盾构机、煤巷掘进机等全系列全断面掘进机技术,成功跻身于世界级全断面掘进机研发制造基地之列,成为全球全断面掘进机行业重要领导者。

北方重工2007 年收购法国法马通,2016 年收购否罗宾斯60%股权,成为世界上盾构机技术种类最全的公司之一


上海隧道;行业最早,较强的盾构维修改造能力


中交天和机械:是中国交通建设股份有限公司(中国交建(SH:601800),世界500强第178位)的成员企业,注册资本金6亿元人民币,是国内主要的盾构机制造企业,研制的φ14.93米泥水气压平衡复合式盾构机获得中国机械工业科学技术一等奖。为适应公司发展需要,在上海设立盾构技术研究院和经营部门,从事盾构技术的研究开发和设计各类隧道机械产品


天业通联重工 :引进日立造船、意大利塞利公司技术

然后还有:中国铁建重工、罗宾斯(Robbins)、小松(Komatsu)、三菱(Mitsubishi)、三三工业等。

恒立钻具的客户主要是大型建筑公司和盾构机厂商。





建筑公司有:

广东华隧建设集团股份有限公司,公司现有盾构机30台,在华南地区数量最多、类型最多。公司盾构施工技术处于国内领先水平,先后完成了长距离MJS水平加固施工、正在运营的350km/h武广高铁和京广铁路路基段的成功穿越和盾构机冷冻刀盘技术的有效运用,均属国际首创。公司还实现了盾构机及配套设备的自主研发生产,先后研制了国内首创的盾构机密闭始发及到达装置、行业独创的直径4.35米泥水平衡复合式盾构机和国际首创的并联式泥水土压双模式盾构机。

金务大(GAMUDA Berhad)集团:马来西亚建筑公司。以马来西亚为中心,辐射新加坡、澳大利亚、越南、印度、卡塔尔、巴林等国家和地区。

中铁十八局集团有限公司:中铁十八局集团有限公司系世界500强——中国铁建的旗舰企业,全国首家“五特六甲”建筑法人企业,具有铁路、建筑、水利水电、市政、公路工程5项施工总承包特级资质和铁道行业甲(II)级、公路行业甲级、市政行业甲级、建筑行业甲级、水利行业(水库枢纽、灌溉排涝、城市防洪)专业甲级、岩土工程(勘察)甲级等6项设计、勘察甲级资质,19项施工总承包一级资质,22项专业承包一级资质,43项其他专业承包资质 。中国铁建(SH:601186)子公司。


中国铁建大桥工程局集团有限公司:中国铁建大桥工程局集团有限公司是世界500强中国铁建所属的中央企业。集团拥有5个行业、48个类别的149项资质。其中,铁路、公路、市政、建筑工程施工总承包为“五特五甲”资质(含所属四公司1项公路特级),桥梁、隧道、公路路面、公路路基等专业承包为壹级资质共52项。企业注册资本金32亿元,年施工生产能力500亿元以上。


中铁十六局集团有限公司:中铁十六局集团隶属于世界500强企业——中国铁建股份有限公司,是拥有铁路、公路、房建、铁路运营“四特四甲”“一证”资质的国有特大型现代建筑产业集团,拥有市政、水利水电、机电安装总承包一级资质,城市轨道交通、公路路面、桥梁、隧道、装饰装修工程专业承包一级资质



盾构机厂商有:

中铁工业(600528.SH )的子公司中铁装备:盾构机市场份额位居国内第一,约40%

中国铁建重工集团有限公司:盾构机市场份额位居第二,约 30%


安徽唐兴机械装备有限公司,主要产品有岩石顶管掘进机系列、泥水平衡顶管掘进机系列、土压平衡顶管掘进机系列、汽车举升油缸、超高压泵站、矿用液压支柱等。顶管机隧道顶管专用设备,产品适用于城市电缆隧道、供排水隧道、燃气管道、地下过街通道、综合管廊等。是集机、液、电、控、光、信息技术等多项技术于一体,一次完成隧道开挖、排渣与衬砌等工作,具有安全、高效、快速施工优势。能够满足市政管道、通道、管廊等施工对交通、环境、场地限制等较高的要求,具有施工组织灵活,适应性强等特点。


顶管法是指,隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。在施工时,通过传力顶铁和导向轨道,用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中,同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后,接着将第二节管接在后面继续顶进,这样将一节节管子顶入,作好接口,建成涵管。

顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面的涵管或河流、湖泊。顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。


厦门厦工中铁重型机械有限公司:厦门厦工中铁重型机械有限公司(简称:厦工中铁)坐落于中国东南沿海美丽的海湾型花园城市—厦门,成立于2013年9月,由厦门厦工机械股份有限公司(*ST厦工(SH:600815),国家重点生产装载机、挖掘机等工程机械产品的骨干大型一类企业并设有国家级技术中心、企业博士后工作站和福建省院士专家工作站)与中铁工程装备集团有限公司(世界500强企业中国中铁股份有限公司旗下的子公司,是目前国内研发制造能力最强,产品种类最多的隧道掘进设备制造商,在郑州建有国内最大的盾构研发制造基地)合资成立的子公司。公司主要从事隧道掘进机械(标准盾构、小型盾构、异形盾构)及其核心零部件的研究开发、设计制造和技术服务等业务。厦工中铁依托自身资源和优势做精、做强隧道掘进机械,努力拓展东南及海外市场,打造中国东南沿海最大的隧道掘进机械研发制造基地。


可见,恒立钻具已经成为国内盾构机前两名的供应商,质量和技术都得到市场认可。


小小的刀具市场成长驱动力在哪里?


一个是 综合管廊,就是地下城市管道综合走廊。即在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通讯,燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、统一设计、统一建设和管理,是保障城市运行的重要基础设施和生命线。它是实施统一规划、设计、施工和维护,建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。

目前城市管廊的近、中、远期规划建设正有序进行中,至 2020 年累计规划里程达 2559.5 公里,至 2030 年累计规划里程达 4443.3 公里。






其次是川藏铁路。川藏铁路作为西部重大基础设施建设项目,主干线投资 1500 亿元。川藏铁路只能穿山而行。同时考虑受到地质灾害及水害的综合影响,沿线滑坡、泥石流、塌方、飞石等地质灾害频繁发生,为了避险,穿山隧道也成为最安全的选择。





由国铁集团控股的川藏铁路有限公司也在 2020 年 1 月重磅落地,加速推进川藏铁路建设。预计控制性工程即将开工,两桥两隧先期开工。中铁工业承担极端装备研制主体。此次中铁工业启动研制的极端装备,分布于桥梁装备、隧道掘进装备以及高原特种装备,均为填补国际、国内技术空白,并将应用于 川藏铁路康林段隧道全线约 670 公里,保守估计中铁工业中标路段比例为 60%,长度约为 402 公里,假设一台适用于川藏铁路高寒、高海拔等复杂地质的 TBM 单价预计在 1.8~2 亿,寿命为 20 公里,则预计中铁工业在康林铁路中需要使用 20 台 TBM。


然后是新基建。

2020 年是“十三五”收官之年,国内外经济形势面临较大不确定性,基础设施建设有望再次成为经济增长的稳定器。预计 2020 年受益铁路领域投资或逐季加强, 盾构机公司有望受益。2019 年 9 月国家出台《交通强国建设纲要》,随后实施大幅增加地方专项债、加快重大基础设施项目落地;4 月 3 日财政部提前下达了 2020 年部分新增专项债券 1.29 万亿元,将用于重大基础设施建设。2020 年盾构机行业将受益于铁路和公路领域重大项目提前开工建设,例如川藏线、沿江高铁、沿海高铁和长三角、珠三角等重大铁路公司项目,2020 年后期有望受益稳经济和稳增长政策。

2020Q1 受新冠疫情影响,中铁工业归母净利润降 8.37%,但 Q1 公司新签订单仍增长约

18%,其中隧道施工及服务(盾构机)20.1 亿元、同比增长 19.8%,工程施工机械 3.4 亿元、同比增长 20.5%。


随着地下空间开发的推进,一方面,隧道建设需求会持续增加;另一方面,盾构法的渗透率会持续增加,两者共同推进盾构机需求的增长。

随着技术进步,盾构机价格下降将促进“机器换人”,释放更多市场规模。在劳动力价格上

升,人口红利消失的背景下,以现代化、自动化的装备提升传统产业、推动技术红利替代人口红利,成为中国制造产业优化升级和经济持续增长的必然之选。目前国内每年贯通上千公里隧道,大多采用人工挖掘,盾构机的效率和安全性远高于人工作业,每一公里隧道盾构需要 3 个多月,人工需要 25 个月。但是目前盾构法的成本为人工的 1.5 倍左右,随着盾构机的价格进一步下降,采用盾构机会是更为经济的作业方法,盾构机的市场规模有望得到进一步的释放。


所有这些驱动盾构机增长的因素,自然意味着恒立钻具所在行业市场空间的不断增长。

恒立钻具能不能吃下这些增量市场,要看市场竞争情况。

目前竞争对手有:

湖南德天盾构机刀具有限公司,成立于2009年,是专业为海瑞克、维尔特、罗宾斯、小松等各种进口,中铁装备、中铁建重工等各种国产盾构机生产配套各种规格型号滚刀、刮刀的专业技术企业。

安徽菱力设备科技有限公司:一家集TBM、盾构机、顶管机专用刀具及配件、隧道工程配件研发、制造、销售、服务为一体的专业性企业。目前公司已成功为“海瑞克(Herrenknecht)”、 “三菱(Mitsubishi)”、 “维尔特(Wirth)”、“小松(Komatsu)”、“罗宾斯(Robbins)”、“中铁装备”、“铁建重工”等国内外知名品牌的TBM、盾构机、顶管机等穿越设备开发出全套刀具类产品及相关配件。

林省维尔特隧道装备有限公司:是国内起步最早为客户提供隧道硬岩掘进机(TBM)、盾构机刀具研发、制造、服务一体化解决方案的国家高新技术企业,是硬岩刀具系列产品国家行业标准的制定者,是国家重大科技成果转化项目的承担者。主营产品有盾构机和TBM刀具、输送机械和高压电缆快速接头等广泛应用于国内外交通、地铁、引水、地下管廊等隧道工程建设。

还有中国盾构工程刀具有限公司、山东易斯特机械设备有限公司、株洲市华亿工具制造有限公司等。

由于竞争对手都不是上市公司,所以无从得知具体情况,没法直接对比数据。但是根据恒立钻具稳健增长的营收和利润:





恒立的毛利率和ROE不断提高,可以推测恒立钻具在行业内是具有不错的竞争优势的。





2020年受疫情影响,全年经济增长承压,逆周期调节有望发力,“新基建”成为拉动投资扩大需求的方向。远期规划城市轨道交通里程达3.5万公里,其中地铁2.7万公里。按目前项目进展情况,十四五新增运营里程相比十三五有望再上一个台阶,城轨市场仍处于增量阶段。





因此,可以推断恒立钻具未来两年的业绩确定性较高。

恒立钻具当前总市值:3.43亿,动态市盈率为9.7倍,而上半年营收增长13.70%,利润增长100.45%,所以这个估值属于明显的低估范围。今年业绩大概率能有20%以上的增长,明年即可以达到创业板IPO标准。

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