CN113122682A - 一种耐二氧化碳腐蚀油井管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐二氧化碳腐蚀油井管及其制备方法，属于耐蚀油井管技术领域，解决了现有技术中耐二氧化碳腐蚀油井管制造成本高、低含量(Ni约2％，Cr约3％)镍铬红土矿资源被当成废矿闲置处理等问题，在满足机械性能的基础上提高CO2环境、低含硫环境及含氧环境的耐蚀能力。本发明油井管以重量百分比计的化学成分为：C：0.05％～0.075％、Si：0.15％～0.30％、Mn：0.40％～0.70％、Ni：1.6％～2.0％、Cr：3.0％～3.5％、Mo：0.30％～0.50％、V：0.03％～0.05％、Al：0.01％～0.03％、P≤0.03％、S≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明油井管在具有良好机械性能的基础上具有较高的耐蚀性能，提高了油井管的使用寿命。

Description

一种耐二氧化碳腐蚀油井管及其制备方法
技术领域
本发明属于耐蚀油井管技术领域，特别涉及一种耐二氧化碳腐蚀油井管及其制备方法。
背景技术
我国大部分油气田为低渗透油藏，传统水驱采油方式会造成注不进水、采不出油的现象。二氧化碳驱油新技术可使采收率提高15-20％。近年来，随着深层油气井的不断开发以及二氧化碳驱强化采油技术的广泛应用，油气井采出液中含有气体不断增多。二氧化碳常作为石油伴生气或天然气的组分之一存在于油气中，同时，原油增产技术中注二氧化碳强化开采工艺(EOR)也把二氧化碳带入原油的钻采集输系统。一般来说，干燥的二氧化碳对钢铁没有腐蚀，但其在潮湿的环境下或溶于水后对钢铁有极强的腐蚀性。在溶于水后，在相同的浓度下，其总酸度比盐酸更高，它对钢铁的腐蚀比强酸还要严重。二氧化碳腐蚀可能让管道的实际使用寿命大大缩短，造成早期腐蚀失效，使管道表面出现坑蚀穿孔等严重腐蚀破坏现象。目前，美国国家腐蚀工程师协会、法国ELF等国外多家研究机构都在从事耐CO2腐蚀金属管道的研究，而我国在CO2腐蚀防护研究方面也展开了一些工作。
集输管线是将天然气从气井输送到集气站或将油井产出液(油、水、气)输送到联合站的管线，采出的原油、天然气成分复杂，含有大量的污水、伴生气、H2S和CO2等，管内的这些介质对管线的腐蚀速度影响很大，集输管线的腐蚀也日益加剧。
很多油气田微含硫，含量不高但按国际标准选材需要13Cr以上级别，使用高级别的材质增加投资，降低开发效益。
红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，使用红土镍矿冶炼出的铁水本身含有一定含量的镍和铬，从而可以大幅减少冶炼不锈钢等产品所需要的合金添加量，减少生产成本。目前使用镍铬含量较高的红土镍矿冶炼不锈钢已经是成熟并规模化应用的技术。镍铬含量较高的红土镍矿伴生有大量的低含量(Ni约2％，Cr约3％)镍铬红土矿资源，这些低含量(Ni约2％，Cr约3％)镍铬红土矿资源目前被当成废矿闲置处理。针对集输管线、二氧化碳环境以及低含硫+二氧化碳环境腐蚀，基于低含量镍铬红土镍矿资源开发一种新型油井管材料，以期能够在满足机械性能的基础上提高CO2环境、低含硫环境及含氧环境的耐蚀能力，形成低成本管材解决方案。
发明内容
鉴于以上分析，本发明旨在提供一种耐二氧化碳腐蚀油井管及其制备方法，用以解决现有技术中耐二氧化碳腐蚀油井管制造成本高、低含量(Ni约2％，Cr约3％)镍铬红土矿资源被当成废矿闲置处理等问题，在满足机械性能的基础上提高CO2环境、低含硫环境及含氧环境的耐蚀能力。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明公开了一种耐二氧化碳腐蚀油井管，以重量百分比计的化学成分为：C：0.05％～0.075％、Si：0.15％～0.30％、Mn：0.40％～0.70％、Ni：1.6％～2.0％、Cr：3.0％～3.5％、Mo：0.30％～0.50％、V：0.03％～0.05％、Al：0.01％～0.03％、P≤0.03％、S≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，Mo的含量为0.35％～0.45％。
进一步的，Si的含量控制在0.2％～0.25％。
进一步的，以重量百分比计的化学成分为：C：0.053％、Si：0.24％、Mn：0.6％、Ni：1.75％、Cr：3.41％、Mo：0.39％、V：0.03％、Al：0.02％、P：0.016％、S：0.001％，余量为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，油井管屈服强度大于550MPa，抗拉强度大于650MPa，延伸率大于20％，室温冲击功大于110J。
另一方面，本发明还公开了一种耐二氧化碳腐蚀油井管的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.根据油井管成分制成无缝钢管；
步骤2.对无缝钢管进行加热保温，然后淬火；
步骤3.对淬火后的无缝钢管进行回火调质处理，得到油井管。
进一步的，步骤1包括以下步骤：
步骤101.根据油井管成分，采用冶炼、精炼、连铸成圆坯；
步骤102.将圆坯在加热炉内均热；
步骤103.采用穿孔轧制工艺制成无缝钢管。
进一步的，步骤103中，穿孔轧制工艺为：穿孔温度为1200～1240℃，终轧温度900～950℃，热轧后钢管空冷到室温。
进一步的，步骤2中，无缝钢管的加热温度为910℃～920℃，保温60分钟。
进一步的，步骤3中，回火调质处理为：将淬火后的无缝钢管加热到650℃～660℃，保温90分钟，出炉空冷至室温。
与现有技术相比，本发明至少能实现以下技术效果之一：
1)本申请通过调整钢的成分，使得本申请钢用作油井管时，在能够满足机械性能的基础上提高CO2环境、低含硫环境及含氧环境的耐蚀能力，具有良好的耐腐蚀性和耐点蚀性，避免了早期腐蚀失效，使管道表面出现坑蚀穿孔等严重腐蚀破坏现象，提高了管道的实际使用寿命。形成低成本管材解决方案。
本申请使用低含量(Ni约2％，Cr约3％)镍铬红土矿作为原料，红土镍矿冶炼出的铁水本身含有一定含量的镍和铬，从而可以大幅减少冶炼不锈钢等产品所需要的合金添加量，减少生产成本，同时提高了废矿的利用率。
2)本发明控制Mo的含量为0.30％～0.50％，Cr-Mo的有效配合，在淬火+高温回火状态，可保证钢种在较高的强度下具有良好的综合机械性能。Mo抗点蚀主要是生成稳定的氧化物不易于与氯离子发生作用，或者生成MOO4 2-离子，有效的提高油井管的耐点蚀性。
3)将淬火后的无缝钢管加热到650℃～660℃，保温90分钟，出炉空冷至室温，得到油井管。回火温度越高，油井管的强度越低、韧性越高，只有在本发明的温度范围内进行回火处理才能使油井管的强度和韧性匹配，全部达到要求范围。
4)采用本发明成分及方法制得的油井管具有良好的综合力学性能的同时具有较高的耐腐蚀性能，其屈服强度大于550MPa，抗拉强度大于650MPa，延伸率大于20％，室温冲击功大于110J；本发明钢的均匀腐蚀速度均在2.2mm/a以下，对比例N80为4.07mm/a，本发明钢的腐蚀速度仅为N80碳钢钢管的一半左右，且未出现点蚀现象，对比例出现大量点蚀。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1为实施例1的金相组织图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对一种耐二氧化碳腐蚀油井管及其制备方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本发明不限定于这些实施例中。
一种耐二氧化碳腐蚀油井管，其特征在于，以重量百分比计的化学成分为：C：0.05％～0.075％、Si：0.15％～0.30％、Mn：0.40％～0.70％、Ni：1.6％～2.0％、Cr：3.0％～3.5％、Mo：0.30％～0.50％、V：0.03％～0.05％、Al：0.01％～0.03％、P≤0.03％、S≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。
以下对本发明中所含组分的作用及用量选择作具体说明：
C：碳是碳钢和低合金钢最重要的添加元素之一。由于Cr是强碳化物形成元素，容易与基体中的碳形成Cr23C6、Cr7C3等金属间化合物。如果基体中的碳含量较高的话，会消耗基体中的Cr合金元素的量，降低合金化的效果，使得材料抗二氧化碳腐蚀能力降低。因此本发明中C的含量控制在0.05％-0.075％。
Si：是炼钢中的脱氧剂，有固溶强化作用，本发明中Si的含量控制在0.15～0.30％，优选的，Si的含量控制在0.2％～0.25％。
Mn：是钢中有效的固溶强化元素。Mn易与钢中S亲合，形成MnS夹杂，使强韧性下降；Mn含量太高，则会与P、S等杂质一起在晶界处偏析，使钢的韧性下降。本发明中Mn的含量控制在0.40％～0.70％，优选的，Mn的含量控制在0.6％～0.7％。
Cr：Cr是碳化物形成元素，Cr23C6是马氏体不锈钢中的主要碳化物；在淬火高温回火的调质钢中，Cr是容易钝化的金属，可以改善钢的耐腐蚀性能，保证综合机械性能，但在还原性介质及氧化能力弱的介质中，随合金中铬含量增高腐蚀速度反而加大。本发明中Cr含量控制在3.0～3.5％，优选的，Cr的含量控制在3.3％～3.4％。
Ni：Ni的加入改善了材料的热加工性能和耐蚀性，加入量低于0.05％时效果不明显。根据红土镍矿的特性，本发明的Ni含量控制在1.6～2.0％。Ni是热力学稳定性较高的合金元素，可以提高钢铁材料的电极电位，进而提高合金整体的耐蚀性。镍的耐蚀作用对氧化性和还原性腐蚀介质都有效。
Mo：Mo是扩大淬透性元素，在连续冷却过程中Mo还推迟奥氏体向贝氏体转变；Mo与C有较强的亲和力，是碳化物形成元素，减少固溶的C含量，增强抗SSCC能力；在淬火高温回火的调质钢中，Mo与C形成的合金碳化物质点析出，起到二次硬化作用。本发明控制Mo的含量为0.30％～0.50％，Cr-Mo的有效配合，Cr元素在淬火过程中，提高钢的淬透性，钢的强度提高韧性降低，Mo元素在高温回火的过程中提高钢的回火稳定性，从而确保钢具有一定的韧性，在淬火+高温回火状态，可保证钢种在较高的强度下具有良好的综合机械性能。Mo抗点蚀主要是生成稳定的氧化物不易于与氯离子发生作用，或者生成MOO4 2-离子，它是非常有效的点蚀缓蚀剂。优选的，Mo的含量控制在0.35％～0.45％。
S：严重恶化钢的耐蚀性能，其含量控制在≤0.01％。
P：属于钢中杂质，不利于焊接性和韧性，含量控制在≤0.03％。
V：V能够细化晶粒，形成碳化物，能显著提高钢的强度，但含量达到过高时，会显著降低韧性指标。其含量控制在0.03％～0.05％，优选的，V的含量控制在0.03％～0.04％。
Al：作为脱氧剂加进的Al，可生成高度细碎的、超显微的氧化物，分散于钢基体中；在改善钢的抗氧化性的时候，以综合考虑成本和工件的性能，从而将Al的含量控制为0.01％-0.03％，优选的，Al的含量控制为0.015％-0.02％。
本申请通过调整钢的成分，使得本申请钢用作油井管时，在能够在满足机械性能的基础上提高CO2环境、低含硫环境及含氧环境的耐蚀能力，具有良好的耐腐蚀性和耐点蚀性，避免了早期腐蚀失效，使管道表面出现坑蚀穿孔等严重腐蚀破坏现象，提高了管道的实际使用寿命。形成低成本管材解决方案。
本申请使用低含量(Ni约2％，Cr约3％)镍铬红土矿作为原料，红土镍矿冶炼出的铁水本身含有一定含量的镍和铬，从而可以大幅减少冶炼不锈钢等产品所需要的合金添加量，减少生产成本，同时提高了废矿的利用率。
一种耐二氧化碳腐蚀油井管的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.根据油井管成分制成无缝钢管；
步骤2.对无缝钢管进行加热保温，然后淬火；
步骤3.对淬火后的无缝钢管进行回火调质处理，得到油井管。
步骤1包括以下步骤：
步骤101.根据油井管成分采用冶炼、精炼、连铸成圆坯；冶炼时采用低含量镍铬红土矿作为原料，无需额外添加Ni和Cr。
步骤102.将圆坯在加热炉内均热；
步骤103.采用穿孔轧制工艺制成无缝钢管。
步骤103中，穿孔轧制工艺为：穿孔温度为1200～1240℃，终轧温度900～950℃，热轧后钢管空冷到室温。
步骤2中，无缝钢管的加热温度为910℃～920℃，保温60分钟。
步骤3中，回火调质处理为：将淬火后的无缝钢管加热到650℃～660℃，保温90分钟，出炉空冷至室温，得到油井管。回火温度越高，油井管的强度越低、韧性越高，只有在本发明的温度范围内进行回火处理才能使油井管的强度和韧性匹配，全部达到要求范围。
通过上述工艺，本申请制备得到微观组织为回火索氏体组织的油井管，提高油井管的机械性能。利用晶粒细化与微合金元素的析出使钢材具有了良好的综合力学性能，其屈服强度大于550MPa，抗拉强度大于650MPa，延伸率大于20％，室温冲击功大于110J。采用本发明油井管成分及方法制备得到的油井管经济、实用、耐蚀性能好。
本发明实施例1-4与对比例的钢的化学成分见表1，实施例1-4与对比例的腐蚀性能见表2，实施例1-4与对比例的机械性能见表3。对比例与实施例1的制备方法相同，实施例4与实施例3制备方法相同，在此不在赘述。
实施例1：
步骤1.采用冶炼、精炼、连铸成圆坯，圆坯在加热炉内均热，穿孔温度1220℃，终轧温度920℃，热轧后钢管空冷到室温，经过穿孔轧制后形成无缝钢管。
步骤2.将无缝钢管加热到910℃保温60分钟后淬火；
步骤3.将淬火后的无缝钢管加热到655℃保温90分钟，出炉空冷至室温，得到兼具优良耐蚀及力学性能的无缝管。
实施例2：
步骤1.采用冶炼、精炼、连铸成圆坯，圆坯在加热炉内均热，穿孔温度1200℃，终轧温度900℃，热轧后钢管空冷到室温，经过穿孔轧制后形成无缝钢管。
步骤2.将无缝钢管加热到910℃保温60分钟后淬火；
步骤3.将淬火后的无缝钢管加热到650℃保温90分钟，出炉空冷至室温，得到兼具优良耐蚀及力学性能的无缝管。
实施例3
步骤1.采用冶炼、精炼、连铸成圆坯，圆坯在加热炉内均热，穿孔温度1240℃，终轧温度950℃，热轧后钢管空冷到室温，经过穿孔轧制后形成无缝钢管。
步骤2.将无缝钢管加热到920℃保温60分钟后淬火；
步骤3.将淬火后的无缝钢管加热到660℃保温90分钟，出炉空冷至室温，得到兼具优良耐蚀及力学性能的无缝管。
表1为本发明钢和对比钢的化学成分，实施例1-4的具体化学成分以重量百分比计为：C：0.054％～0.075％、Si：0.22％～0.24％、Mn：0.60％～0.68％、Ni：1.63％～1.85％、Cr：3.10％～3.46％、Mo：0.35％～0.45％、V：0.03％～0.04％、Al：0.015％～0.02、P0.015％～0.017％、S0.001％～0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
表1钢的化学成分(wt％)
编号 C Si Mn P S Cr Ni V Mo Al
实施例1 0.053 0.24 0.60 0.016 0.001 3.41 1.75 0.030 0.39 0.02
实施例2 0.075 0.24 0.65 0.017 0.002 3.32 1.70 0.035 0.40 0.015
实施例3 0.055 0.23 0.66 0.015 0.001 3.46 1.85 0.040 0.45 0.02
实施例4 0.054 0.22 0.68 0.016 0.002 3.10 1.63 0.035 0.35 0.015
对比例N80 0.27 0.18 1.27 0.012 0.001 - - - - 0.02
表2为本发明钢和对比例钢在模拟油田采出水介质中的抗二氧化碳腐蚀试验。试验结果表明，在温度90℃，流速1.2m/s，CO2分压2MPa，氯离子浓度26000mg/L的试验条件下，本发明钢的均匀腐蚀速度均在2.2mm/a以下，对比例N80为4.07mm/a，本发明钢的腐蚀速度仅为N80碳钢钢管的一半左右，且未出现点蚀现象，对比例出现大量点蚀。表明本申请钢制备的油井管具有优良的耐腐蚀性能，降低腐蚀速率可大幅度提高使用寿命。
表2本发明钢和对比例钢的腐蚀性能
Figure BDA0002346677690000101
表3为本发明钢和对比例钢的机械性能，实施例1-4的屈服强度Rp0.2为590～660MPa，抗拉强度Rm为680～770MPa，延伸率为27～30％，室温冲击功为110～130J。图1为实施例1的金相组织图，为回火索氏体组织，可知采用本发明成分与方法，可制得微观组织为机械性能较高的回火索氏体组织的油井管。相比于对比例的机械性能，本发明屈服强度、抗拉强度、延伸率与对比例相当，室温冲击冲相对于对比例的86J具有大幅度提高，本发明钢具有良好的机械性能。
表3本发明钢和对比例钢的机械性能
屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/％ 室温冲击功/J
实施例1 610 680 28 120
实施例2 660 770 27 110
实施例3 630 710 29 130
实施例4 590 690 30 140
对比例N80 595 745 30 86
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐二氧化碳腐蚀油井管，其特征在于，以重量百分比计的化学成分为：C：0.05％～0.075％、Si：0.15％～0.30％、Mn：0.40％～0.70％、Ni：1.6％～2.0％、Cr：3.0％～3.5％、Mo：0.30％～0.50％、V：0.03％～0.05％、Al：0.01％～0.03％、P≤0.03％、S≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐二氧化碳腐蚀油井管，其特征在于，所述Mo的含量为0.35％～0.45％。
3.根据权利要求1所述的耐二氧化碳腐蚀油井管，其特征在于，所述Si的含量控制在0.2％～0.25％。
4.根据权利要求1所述的耐二氧化碳腐蚀油井管，其特征在于，以重量百分比计的化学成分为：C：0.053％、Si：0.24％、Mn：0.6％、Ni：1.75％、Cr：3.41％、Mo：0.39％、V：0.03％、Al：0.02％、P：0.016％、S：0.001％，余量为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1-4任一项所述的耐二氧化碳腐蚀油井管，其特征在于，所述油井管屈服强度大于550MPa，抗拉强度大于650MPa，延伸率大于20％，室温冲击功大于110J。
6.根据权利要求1-5所述的耐二氧化碳腐蚀油井管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.根据油井管成分制成无缝钢管；
步骤2.对无缝钢管进行加热保温，然后淬火；
步骤3.对淬火后的无缝钢管进行回火调质处理，得到所述油井管。
7.根据权利要求6所述的耐二氧化碳腐蚀油井管的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤101.根据油井管成分，采用冶炼、精炼、连铸成圆坯；
步骤102.将圆坯在加热炉内均热；
步骤103.采用穿孔轧制工艺制成无缝钢管。
8.根据权利要求7所述的耐二氧化碳腐蚀油井管的制备方法，其特征在于，所述步骤103中，穿孔轧制工艺为：穿孔温度为1200～1240℃，终轧温度900～950℃，热轧后钢管空冷到室温。
9.根据权利要求6所述的耐二氧化碳腐蚀油井管的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，无缝钢管的加热温度为910℃～920℃，保温60分钟。
10.根据权利要求6所述的耐二氧化碳腐蚀油井管的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，所述回火调质处理为：将淬火后的无缝钢管加热到650℃～660℃，保温90分钟，出炉空冷至室温。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115491606A (zh) * 2022-09-28 2022-12-20 延安嘉盛石油机械有限责任公司 一种低Cr含量耐CO2腐蚀油套管及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000063994A (ja) * 1998-08-20 2000-02-29 Kawasaki Steel Corp 油井用Ｃｒ含有鋼管
US20020044880A1 (en) * 1999-02-12 2002-04-18 Hitachi Metals, Ltd. High strength steel for dies with excellent machinability
CN1401809A (zh) * 2001-08-28 2003-03-12 宝山钢铁股份有限公司 抗二氧化碳腐蚀的低合金钢及油套管
US20070006946A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Takahiro Takano Manufacturing method of martensite stainless seamless steel pipe
CN101429586A (zh) * 2002-07-23 2009-05-13 新日本制铁株式会社 氧化铝团簇少的钢材
CN102071361A (zh) * 2009-11-20 2011-05-25 宝山钢铁股份有限公司 一种耐高温油井管用钢及其制造方法
CN107904487A (zh) * 2017-11-03 2018-04-13 钢铁研究总院 一种多元铬钼耐二氧化碳腐蚀油井管及其制造方法
CN109983145A (zh) * 2017-08-31 2019-07-05 日本制铁株式会社 渗碳用钢板和渗碳用钢板的制造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000063994A (ja) * 1998-08-20 2000-02-29 Kawasaki Steel Corp 油井用Ｃｒ含有鋼管
US20020044880A1 (en) * 1999-02-12 2002-04-18 Hitachi Metals, Ltd. High strength steel for dies with excellent machinability
CN1401809A (zh) * 2001-08-28 2003-03-12 宝山钢铁股份有限公司 抗二氧化碳腐蚀的低合金钢及油套管
CN101429586A (zh) * 2002-07-23 2009-05-13 新日本制铁株式会社 氧化铝团簇少的钢材
US20070006946A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Takahiro Takano Manufacturing method of martensite stainless seamless steel pipe
CN102071361A (zh) * 2009-11-20 2011-05-25 宝山钢铁股份有限公司 一种耐高温油井管用钢及其制造方法
CN109983145A (zh) * 2017-08-31 2019-07-05 日本制铁株式会社 渗碳用钢板和渗碳用钢板的制造方法
CN107904487A (zh) * 2017-11-03 2018-04-13 钢铁研究总院 一种多元铬钼耐二氧化碳腐蚀油井管及其制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115491606A (zh) * 2022-09-28 2022-12-20 延安嘉盛石油机械有限责任公司 一种低Cr含量耐CO2腐蚀油套管及其制备方法
CN115491606B (zh) * 2022-09-28 2023-08-25 延安嘉盛石油机械有限责任公司 一种低Cr含量耐CO2腐蚀油套管及其制备方法

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