近年来,随着全球对油气资源需求量的不断增长,石油天然气开发开采所面临的形势日趋复杂。在石油开采过程中随着钻井深度的增加而出现的高温、高压、高含H2S/CO2等各种复杂情况,使得油套管的服役工况变得更加恶劣,会引发油套管在服役过程中出现环境敏感断裂。在环境敏感断裂中,氢损伤是其中的一个重要类型,氢损伤是指金属中由于含有氢或金属中的某些成分与氢反应,从而使金属材料的力学性能发生改变的现象。氢损伤导致油井管强度降低,在较低载荷下发生断裂,将会给油气井的正常生产及人民生命和财产安全造成灾难性的后果。因此,研究油井管的氢渗透行为与致脆机制是十分必要的。油井管在井下服役过程中,氢、应力以及腐蚀环境总是同时存在的,它们可以单独威胁材料的使用性能,也可以两个或三个因素协同对材料造成破坏,然而,关于氢、应力以及腐蚀环境三者的协同作用的研究却仍很有限。针对这一问题,本文所做工作主要有以下几点:(1)选取C110、Q125和140三种钢材为实验材料,对材料的基本性能进行测试,分析和对比三种材料的金相组织和夹杂等理化性能和拉伸性能、硬度等力学性能参数,为后面实验数据的讨论和分析提供参考和依据。(2)采用Devanathan-Stachurski氢渗透技术,进行高强度钢未受力试样在含H2S酸性腐蚀环境中的氢渗透实验,研究材料和环境对氢渗透行为的影响规律及其机理,实验结果表明,充氢电流增大、强度增大、温度升高、pH值减小,氢扩散系数增大,材料的氢脆敏感性增大。(3)改进氢渗透实验方法,设计并制造新型夹具和试样,将慢应变速率拉伸试验与Devnathan-Stachurski双电解池技术相结合,建立应力条件下的电化学测试系统,研究在耦合应力条件下,氢、外加应力以及腐蚀环境对氢渗透行为的影响规律及致脆机理。实验结果表明,随着应力水平的提高,氢扩散系数增大,氢渗透作用增强,屈服强度降低越明显。应力水平对管材的氢渗透性能具有较强的决定作用,且管材强度越大,其氢渗透性能对应力变化越敏感。研究成果为油井管环境开裂适用性评价提供了新的方法和思路,为油井管材制造工艺优化提供了方向和依据,为现场油井管材的正确、合理选用提供重要参考。