工业加热器用管

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工业加热器用管|全球工程与招采用货一站式解决方案

 

一、产品定位与适应范围

1. 定义与定位:工业加热器用管用于将燃料燃烧、蒸汽或导热油以及电能产生的热量高效传递至工艺介质,典型设备包括炼化与化工燃烧加热炉辐射段与对流段、电加热器护套与壳体接管、锅炉受热面组件(过热器、再热器、经济器、空气预热器)、壳程—管程式过程加热器等。常见介质涵盖烃类与混合气、含氢气氛、蒸汽与水、导热油以及含硫或含氯的杂质气体。材料需综合满足高温蠕变、抗氧化与抗渗碳、抗硫化以及湿腐蚀与焊接制造性要求。

 

二、标准矩阵(采购视角)

1. 炉型与计算规范:API 560 工业燃烧加热炉通则、API 530 炉管壁厚与金属温度计算、API 941 含氢工况材料安全边界。

2. 锅炉与电站:ASME 锅炉规范第 I/II 卷;受热面常用材料标准包括 ASME/ASTM A213(无缝锅炉与换热器用合金钢及不锈钢管)、ASME/ASTM A335(高温合金钢管 P 系)。

3. 不锈钢与双相:ASME/ASTM A312(工程用奥氏体不锈钢管)、ASME/ASTM A213(锅炉与换热器)、ASME/ASTM A269(一般用途),双相不锈钢用 ASME/ASTM A789。通用交货与检验要求使用 ASME/ASTM A1016

4. 镍及高镍合金:ASME/ASTM B407(合金 800H/800HT)、B163/B167(合金 600/601)、B444(合金 625),必要时采用 ASME/ASTM B829 作为通用要求。

5. 离心铸造耐热合金炉管:ASME/ASTM A608(典型 HK40HP-Mod 等)。

6. 小口径碳钢换热器管:ASME/ASTM A179(换热器与冷凝器)、ASME/ASTM A192(锅炉管);碳钢与低合金通用要求使用 ASME/ASTM A450

7. U 弯与几何:TEMA(换热器行业标准)用于 U 弯与几何公差控制;电加热器整机合规参考 IEC/EN 60079(防爆)与 UL 499

 

三、场景—材料—标准—尺寸映射(快速选型)

1. 燃烧加热炉辐射段:常规 400650℃、硫化与结焦中等,首选 ASME/ASTM A213 T11/T22 ASME/ASTM A335 P11/P22,按 API 530 计算;当金属温度超过约 600650℃或渗碳与氧化显著,升级至 321H347H 800H/800HT;极端辐射与强渗碳采用 ASME/ASTM A608 HP-Mod/HK40 离心铸管。尺寸常见外径 46 英寸(可至 8 英寸),壁厚 818 毫米,有效长度 1014 米。

2. 延迟焦化与沥青裂化:优先 T22/P22 T9/P9;若金属温度偏高且热循环频繁,升级至 321H/347H/800H;极端场景采用 HP-Mod 铸管。

3. 加氢精制与加氢裂化(含氢分压、HTHA 风险):在 API 941 安全区内选 P22/P9 或对应 T22/T9;超出安全区或需规避 HTHA 则选 321H/347H/800H;辐射负荷极高仍以 HP-Mod 铸管为上限。

4. 催化重整高温区(强氧化与渗碳):800H/800HT 优选;更高热通量与碳活性转 HP-Mod

5. 制氢与蒸汽重整、乙烯裂解线圈:行业通行路线为高铬镍微合金化离心铸管 HP-Mod 家族。

6. 加热炉对流段与冷端:常用 A179/A210 A213 T11/T22;酸露点腐蚀或氯化物冷凝风险段使用 304/316L 2205/6Mo,并校核热膨胀匹配。对流段尺寸常见外径 23 英寸、壁厚 36 毫米、长度 69 米,可选翅片管。

7. 锅炉受热面:中温段 T22;更高蒸汽温度与应力要求用 T91/T92;经济器与空预器使用 A179/A210 T11,腐蚀敏感处局部采用 316L 2205。锅炉常见外径约 3860 毫米、壁厚 512 毫米。

8. 壳管式过程加热(蒸汽或导热油):蒸汽侧常用 A179 T11;工艺侧含氯离子或有机酸采用 316L;氯化物风险高或混酸工况升级 2205/2507/6Mo,强腐蚀上限采用 C-276 625。尺寸遵循 ISO 1127 或图纸。

9. 电加热器护套:去离子水、淡水、乙二醇选 316L;温度升高采用 321/347 800H;海水与卤水优先 625,备选 6Mo 2507(需限制温度与缝隙);烃类与导热油可用 316L/321/347,高氧化温度采用 800H 601。护套典型尺寸外径 1222 毫米、壁厚 1.02.0 毫米、长度 24 米。

10. 双相不锈钢使用边界:不建议长期运行在 300325℃以上,以避免 σ 相与 475℃ 脆化问题。

 

四、规格范围与公差(常用窗口)

1. 热轧或热挤压母管能力:外径约 19260 毫米(少数产线可至约 320 毫米),壁厚约 360 毫米,常规供货长度 612 米。

2. 电加热护套尺寸:外径 1222 毫米,壁厚 1.02.0 毫米,长度 24 米。

3. 公差与几何:按 ASME/ASTM A450 A1016 的通用条款执行最小壁厚通常不低于名义的 87.5%;椭圆度、直线度、端面垂直度依采购协议或 TEMA 约定;采用公制系列时可参照 ISO 1127 的尺寸与公差等级。

 

五、制造流程与关键控制

1. 无缝轧制路线:穿孔、轧制或推制,按材质进行正火、回火或固溶与稳定化热处理,矫直并实施水压与无损检测。

2. 离心铸造路线:浇注、必要时热等静压、热处理与精加工,进行无损与金相抽检(如碳化物形态与枝晶间距按项目细化)。

3. U 弯与蛇形段:按 TEMA 控制弯曲半径、腿长差与偏出平面度,必要时弯后局部热处理与水压再检。

4. 焊接与表面:焊接工艺评定按 ASME IX;奥氏体与镍基关注背面保护、热输入与层间温度;双相与高合金按 A923 或铁素体含量进行相平衡控制;坡口与端面按 ASME B16.25 处理;不锈与镍基件酸洗与钝化或内表面 BA/EP 根据订单明确。

 

六、质量检验与文件

1. 通用与文件:不锈钢与合金钢管按 ASME/ASTM A1016,碳钢与低合金按 ASME/ASTM A450,镍及高镍合金可辅以 ASME/ASTM B829;材质证明 EN 10204 3.1 3.2

2. 化学与力学:OES ICP 校核成分;拉伸与硬度,必要时做高温持久与蠕变;T91/T92800H 与铸管类可抽检金相或晶粒与 δ-铁素体。

3. 腐蚀与相平衡:奥氏体可按 ASTM A262,双相按 ASTM A923;点蚀与缝隙腐蚀可用 ASTM G48 并给出临界温度或失重判据。

4. 无损与压力:UTETRTPTMT 按产品标准与 A450/A1016;辐射管可逐支水压或等效电检;尺寸与表面按订单与相关标准。

5. 追溯与见证:提供热处理曲线、无损与水压曲线、腐蚀与金相报告;第三方见证如 TÜVDNVLRSGS 按项目实施;电加热器部件可加 ATEXIECExUL 等符合性文件。

 

七、供货形态与包装

1. 供货形态:热成品或冷成品直管,适用材质可供 U 弯或线圈;端部平口、坡口或扩口滚胀由图纸规定。

2. 包装与标识:端帽与干燥防护、内壁清洁;不锈与镍基按需酸洗与钝化或 BA/EP;标识含标准号、牌号、尺寸、热号与无损状态,随货文件含 MTC 与合规证书。

 

八、订货要点(可直接复制)

1. 规范边界:是否适用 API 560 API 530,是否涉氢并需 API 941 校核,是否属于 ASME I/ VIII TEMA 设备。

2. 材料与标准:明确牌号与标准,例如 SA213 T22A608 HP-ModB407 800HB444 625A179,并约定腐蚀裕量。

3. 尺寸与公差:外径×壁厚×长度,选用 ASME B36.10 B36.19 系列,或 ISO 1127 公差等级,并在订单中量化偏心率、椭圆度与直线度。

4. 检验项目:化学、力学、UT/ET/RT、压力试验,必要时 A262/A923/G48 与金相或相平衡验证。

5. 热处理与端部:热处理状态、ASME B16.25 坡口与端面;不锈与镍基的酸洗/钝化或 BA/EP

6. 文件与见证:EN 10204 3.1 3.2,第三方见证清单与报告模板,电加热相关 ATEX/IECEx/UL 适用性。

 

九、选材指南(一句话速配)

蒸汽与承压选 A335 A213;通用耐蚀选 A312 316L;海水与卤水选 A789 2205/2507;强腐蚀或高温抗渗碳选 B444625/B423825/B167600/601/B622C-276/C-22);极端辐射段转 A608 HP-Mod

 

十、采购、施工与运行维护风险提示

1. 切勿将 API 5L 当作炉管标准使用。

2. 忽视 API 941 的含氢安全边界会带来高温氢致损伤风险。

3. 2205 2507 长期使用在 300325℃以上会导致 σ 相或 475℃ 脆化问题。

4. 强渗碳环境误用低镍钢种而未升级至 800H/601/625 HP-Mod

5. 电加热护套未控制表面功率密度与流速,易产生热点与局部失效。

6. 对流冷端未考虑酸露点腐蚀与配套材料或涂层策略。

7. U 弯未按 TEMA 控制最小减薄量与几何公差。

 

十一、代表性规格行(可直接嵌入采购条款)

1. 炉辐射段常规:SA213 T22,外径 168.3 毫米×壁厚 12.7 毫米×长度 12 米,按 API 530 计算检验,逐支水压,UT 100%,坡口按 ASME B16.25MTC 3.1 附热处理曲线与无损报告。

2. 裂解炉极高温:ASTM A608 HP-Mod,离心铸造,机加工至外径 139.7 毫米×壁厚 16 毫米×长度 11.5 米,化学与显微组织及蠕变性能按项目条款,UT/RT ITP,逐支水压,MTC 3.2

3. 壳管式蒸汽加热器管:ASTM A179,外径 19.05 毫米×壁厚 1.65 毫米×长度 6 米,管端扩口与滚胀,U 弯按 TEMA100% 水压,MTC 3.1

4. 电加热护套:UNS N06625ASTM B444),外径 19 毫米×壁厚 1.24 毫米×长度 3 米,按数据表限定功率密度与流速,焊缝 100ETMTC 3.1IEC/EN 60079 协调文件。

 

十二、全球代表性生产商(示例,按字母序)

1. 不锈钢与镍基无缝与焊接管:Alleima(前 Sandvik)、Mannesmann Stainless TubesPlymouth TubeTenaris DalmineTubacex GroupTPS TechnitubeFine TubesCentravis、九力(Jiuli)、JFENippon Steel Stainless PipeVallourec

2. 锅炉与合金管(碳钢与铬钼):VallourecTenarisJFENippon SteelTPCO

3. 离心铸造高温炉管:DuraloyManoirMetalTekWisconsin Centrifugal)、ParalloySchmidt + Clemens

4. 电加热器整机与护套生态(仅供材料选型参考):ChromaloxWatlowThermonTempco

 

 

 

工业加热器管|技术版说明

 

1. 产品定义与适用范围

工业加热器管用于将燃料燃烧、蒸汽/导热油或电能产生的热量传递给工艺介质。典型设备包括炼化与化工 Fired Heater(辐射/对流段)、电加热器护套与壳体接管、锅炉受热面(过热器/再热器/经济器/空预器)、壳程管程式过程加热器(蒸汽或导热油加热)。

典型介质:烃类与混合气、氢含量气氛、蒸汽、饱和/过热水、导热油、含硫/含氯/酸性杂质气体等。

应满足耐高温蠕变、抗氧化/渗碳/硫化、抗湿腐蚀(点蚀/缝隙/应力腐蚀)以及装配焊接性与可制造性要求。

 

2. 标准体系与标准矩阵(按用途与材料家族)

Fired Heater 总则与计算:API 560(设计/制造/安装),API 530(炉管壁厚与金属温度),API 941(氢工况材料安全边界)。

锅炉/电站:ASME Section I/II;锅炉与受热面常用材标 SA213T11/T22/T91/T92 等)。

过程管与高温合金:ASME/ASTM A213(无缝锅炉/换热器合金与不锈钢管)、A335P Cr-Mo 管线/高温管)、A312(奥氏体不锈钢工艺管)、B407Alloy 800H/800HT)、B163/B167/B444Inconel 600/601/625)。

离心铸造炉管:ASTM A608(典型 HK40/HPMod 等高 CrNi 铸管);铸件类另有 A297(铸造耐热合金件,按项目使用)。

换热器碳钢/合金小口径:ASTM A179(换热器/冷凝器管)、A192(锅炉管)。

通用通则:ASTM A450(碳钢/低合金钢管通用要求)、ASTM A1016(铁素体与奥氏体不锈钢/合金钢管通用要求)。

//日标参考:EN 102162/5(高温用合金钢/不锈钢无缝)、EN 102177(不锈钢焊接压力管)、GB/T 5310/13296/14976JIS G3459/G3463

换热器设计与 U 弯:TEMARCB2.31 等几何公差条款)。

电加热器合规:IEC/EN 60079(防爆),UL 499(北美通用电热器),必要时 IECEx/ATEX型式试验。

 

3. 材料体系与牌号(温度窗口与机理边界)

碳钢与低合金(450550 °C 及中温段):A179/A210/A106/BA213 T11/T22A335 P11/P22

CrMo(更高温度/强强度/蠕变):A213 T9/T91/T92A335 P9/P91/P92

奥氏体不锈钢(抗氧化/抗敏化,600800 °C 常用):A312/SA213 TP304H/321H/347H316/316L 适中温与耐蚀场合。

镍基/高镍(≥800950 °C 或强渗碳/氧化/硫化):B407 800H/800HTB163/B167/B444 600/601/625C-276 B622(无缝)/B619(焊接)。

离心铸造炉管(辐射极高温与渗碳):A608 HK40/HPMod及微合金化家族。

双相不锈钢 2205/2507:强氯化物湿腐蚀段,长期高温 >300325 °C 不建议(σ 相/475 °C 脆化边界)。

复合/内衬管:碳钢基体 + CRA 内衬(不锈/镍基),适合高温与湿腐蚀并存且成本受限工况。

电加热护套:316L321/347800H/800HT601/625(按表面功率密度与介质腐蚀联动设计)。

 

4. 尺寸与公差(工程常用范围与通用条款)

Fired Heater 辐射段:常见外径 46 in(可至 8 in),壁厚 818 mm(按 API 530 计算),有效长度 1014 m/根。

对流段:外径 23 in,壁厚 36 mm,长度 69 m;可选翅片管。

锅炉受热面:外径约 3860 mm,壁厚 512 mm,总量数千至上万米。

换热式(蒸汽/导热油)管束:外径 19 mm3/4”)或 25.4 mm1”),壁厚约 1.652.11 mmBWG 1412),长度 39 m

电加热护套:外径 1222 mm,壁厚 1.02.0 mm,长度 24 m

通用几何公差:按 A450/A1016 ISO/EN 1127 选档;最小壁厚通常不低于名义的 87.5%(即 −12.5%),椭圆度与直线度、端面垂直度与 U Smin TEMA/订单约定执行。

 

5. 制造流程与工艺控制要点

轧制/穿孔/冷拔(A213/A335/A312/镍基 B 系):穿孔→轧制/推制→热处理(正火/回火、固溶/稳定化)→矫直→水压/无损。

离心铸管(A608):离心浇注→热等静压(如有)→热处理→机加工→无损→金相/显微组织抽检(碳化物形态/枝晶间距等由项目细则规定)。

U 弯与蛇形段:按 TEMA 控制 R、腿长差、偏出平面度;弯后必要时局部热处理与水压再检。

电加热护套:焊缝与弯折处应控制内表面缺陷与脱碳;按表面功率密度与流速联动设定,避免干烧与热点。

焊接:WPS/PQR ASME IX;奥氏体/镍基注意背面保护、热输入与层间温度;双相/高合金按 A923、铁素体含量或相平衡要求控制。

 

6. 工况材料-标准快速映射(工程指引,详尽版)

Fired Heater 辐射段(400650 °C,常规原油/减压,硫化/结焦中等):首选四 T11/T22A213)或 P11/P22A335),按 API 530 计算;当金属温度 >~600650 °C 或结焦渗碳/氧化加剧,升级至 321H/347H 800H/800HT;极端辐射与渗碳采用 A608 HPMod/HK40 离心铸管。

延迟焦化/沥青裂化:首选 T22/P22 T9/P9;若 TMT 偏高且热循环频繁,升级至 321H/347H/800H;极端场景 HPMod 铸管。

加氢精制/加氢裂化(有氢分压,HTHA 风险):在 API 941 安全区选 P22/P9 或对应 T22/T9;超出安全区或需规避 HTHA 则选奥氏体 321H/347H/800H,若辐射强仍以 HPMod 铸管为上限。

CCR/重整高温区(强氧化/渗碳/热冲刷):800H/800HT 为优选;更高热通量与碳活性时转 HP-Mod

SMR/制氢辐射管与乙烯裂解线圈:行业通行方案为高 CrNi 微合金化离心铸管(HPMod 家族)。

Fired Heater 对流段:常用 A179/A210/A213 T11/T22;酸露点/冷端腐蚀区或氯化物冷凝风险时用 304/316L 2205/6Mo(需核对热膨胀匹配与结构)。

锅炉受热面:中温段 T22;更高蒸汽温度与应力要求用 T91/T92;经济器/空预器 A179/A210 T11,腐蚀敏感处局部 316L/2205

壳管式过程加热(蒸汽/导热油):蒸汽侧常 A179 T11;工艺侧若含 Cl/有机酸用 316L;当氯化物/点蚀缝隙风险高或混酸,升级 2205/2507/6Mo,强腐蚀上限 C276/625

电加热器护套:去离子水/淡水/乙二醇选 316L,温度升高用 321/347 800H;海水/卤水选 625,备选 6Mo/2507(需控温窗口与缝隙);烃类/导热油 316L/321/347,氧化温度更高用 800H/601

通用升级触发:TMT >~600650 °C T22/P22 升级至 321H/347H/800H>~800850 °C 转离心铸管 HPMod。超出 API 941 安全边界从 CrMo 升级到奥氏体或铸管;强渗碳/硫化/氧化提高 Ni/Cr800H/601/625/HPMod);湿腐蚀(Cl/酸露点//含硫水相)用 316L/2205/6Mo/镍基并消除缝隙与停滞;双相不长期处于 >300325 °C

 

7. 质量控制与检验(ITP 要点)

化学/纯净度:OES/ICPCSPN 与杂质受控;镍基核对 Ni/Cr/Mo/Al/Ti 窗口。

力学/高温:拉伸、硬度;必要时高温持久/蠕变;T91/T92800H/铸管类进行金相或晶粒/δ铁素体抽检。

腐蚀试验:奥氏体 A262IGC);双相 A923;点蚀/缝隙可做 ASTM G48(给出 CPT/CCT 或失重判据)。

无损与压力:UT/ET/RT/PT/MT 按标准与订单;A450/A1016 通用条款;辐射管逐支水压或等效电检依标准。

几何与表面:OD/WT/椭圆度/直线度/端面与坡口;换热器 U 弯按 TEMA;护套内外表面缺陷与粗糙度记录。

文件与追溯:EN 10204 3.1/3.2;热处理曲线、NDE、水压曲线、腐蚀/金相报告;第三方见证(TÜV/DNV/LR/SGS 等)按需。

 

8. 交付与包装

端口 PE/BE/坡口按 ASME B16.25;端帽、防潮干燥、内壁清洁;不锈/镍基酸洗/钝化或 BA/EP(按需)。

长尺打包与吊装加固;蛇形/线圈段按防扭与支点保护;标识含标准号、牌号、尺寸、热号/炉号、NDE 状态。

文件随货:MTCNDE/水压、热处理、合规证书(API/ASME/TEMA/IECEx/ATEX/UL 等按项目)。

 

9. 订购要点(RFQ/PO Checklist

1. 规范与计算边界:API 560/530;是否涉氢并需 API 941 校核;锅炉/换热器是否 ASME I/VIII + TEMA

2. 材料与标准:牌号 + 标准(如 SA213 T22 / A608 HP-Mod / B407 800H / B444 625 / A179),腐蚀裕量。

3. 尺寸:OD × WT × L;弯曲半径或 U 弯参数;蛇形/圈数与回路;接管/集管规格;允许压降/热通量;护套表面功率密度与流速。

4. 检测:NDE 类型与比例(UT/ET/RT/PMI)、水压/电检、腐蚀与金相专项试验要求。

5. 供货状态与表面:热处理状态、酸洗/钝化/BA/EP、洁净度要求。

6. 文件与见证:3.1/3.2、第三方、ATEX/IECEx/UL(电加热)。

7. 包装与标识:端帽、干燥、木箱/钢托、条码/全流程追溯。

 

10. 施工与装配质量控制点

焊接:WPS/PQR ASME IX;控制热输入与层间温度;必要时 PWHT;奥氏体/镍基焊后酸洗/钝化。

热膨胀:导向/滑动支座与膨胀节设置;防下垂与椭圆变形;蛇形段间距与支撑。

电加热:按设计限值布置 W/cm² 与流速;防干烧/汽膜沸腾;危险区接线与密封合规。

脱焦/清焦:采用工艺与材料相容的清焦周期;避免热冲击。

防腐:冷端露点区与氯化物区加防护方案;避免冷凝与缝隙。

 

11. 易错与风控清单

API 5L 当炉管标准使用(错误)。

忽视 API 941 氢工况边界,导致 HTHA 风险。

2205/2507 长期用于 >300325 °C

在强渗碳环境中使用低 Ni 钢种,未采取 800H/601/625/HPMod

电加热护套未控表面功率密度与流速,诱发热点与局部失效。

对流冷端未考虑酸露点腐蚀与材料/涂层策略。

U 弯未按 TEMA 控制 Smin、偏出平面度与再检。

 

12. 全球产业群与代表性企业(字母序,示例,RFQ 前核实适用范围与资质)

离心铸造高温炉管:DuraloyUS)、ManoirFR)、MetalTekUSWisconsin Centrifugal)、ParalloyUK)、Schmidt + Clemens S+CDE)。

不锈钢/镍基无缝与焊接管:Alleima(前 SandvikSE)、Mannesmann Stainless TubesDE)、Plymouth TubeUS)、Tenaris DalmineIT)、Tubacex GroupES)、TPS TechnitubeDE)、Fine TubesAMETEKUK)、CentravisUA)、JiuliCN)、JFEJP)、Nippon Steel Stainless Pipe NSSPJP)、VallourecFR)。

锅炉/合金管(碳钢/CrMo):VallourecTenarisJFENippon SteelTPCOCN)等。

电加热器(整机与护套部件生态):ChromaloxWatlowThermonTempco(用于理解护套选材与功率密度;材料供应仍应向金属管厂商确认)。

 

13. 规格行示例(可直接嵌入采购技术条款)

Fired Heater 辐射管(常规):“SA213 T22OD 168.3 mm × WT 12.7 mm × L 12 m,按 API 530 计算与检验;逐支水压;UT 100%;坡口按 ASME B16.25MTC 3.1 + 热处理曲线 + NDE 报告。”

裂解炉辐射管(极高温):ASTM A608 HPMod,离心铸造,机加工至 OD 139.7 mm × WT 16 mm × L 11.5 m;化学/金相/显微组织与蠕变性能按项目附加条款;UT/RT ITP;逐支水压;MTC 3.2。”

对流段:SA213 T11OD 60.3 mm × WT 4.5 mm × L 9 m;必要部位翅片管(规格另列);UT/ET 抽检;水压按 A450。”

壳管式蒸汽加热器管:ASTM A179OD 19.05 mm × WT 1.65 mm × L 6 m,管端扩口/滚胀;U 弯按 TEMA;水压 100%MTC 3.1。”

电加热护套:UNS N06625ASTM B444),OD 19 mm × WT 1.24 mm × L 3 m;表面功率密度与流速按数据表;焊缝 100% ETMTC 3.1IEC/EN 60079 防爆组件协调。”

 

14. 早期估算与校核提醒

辐射段受热面积粗算:A Q / q″(QMWq″:2060 kW/m²);管根数 n A / (π·OD·L_eff)。最终以 API 530 壁厚计算、支吊间距与压降/热通量综合定型,并用 API 941 校核氢工况。

电加热护套:元件数 ≈ 总功率 ÷ 单元功率;再校核表面 W/cm² 与最小流速,避免干烧。

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上海鑫鑫荣特钢材料有限公司
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