随着酸性油气田的钻井开发及CO2驱油技术的运用发展,使套管钢在服役过程中面临各种复杂恶劣的腐蚀环境,不仅能在酸性腐蚀介质中发生析氢反应生成氢,让直径很小的氢原子轻易通过吸附扩散进入钢材内,使金属晶格发生高度变形,引发各种氢损伤失效事故;还会受到不同种类高强度的复杂应力作用导致材料开裂失效。面对目前日趋严峻的服役腐蚀环境,套管钢可能受到氢、应力和腐蚀的协同作用影响,加速腐蚀的进行,严重威胁油套管的安全服役和使用寿命。C110级套管钢是标准新纳入的高强度抗SSC油套管,因此本文围绕C110钢在酸性模拟油田采出水环境中的氢渗透特性、应力腐蚀以及氢对应力腐蚀开裂的影响进行了研究,对于套管钢在油气田安全开采中的合理使用提供一定的理论依据。采用Devanathan-Stachurski双电解池法针对毒化剂、氢陷阱、腐蚀产物膜和环境因素对C1 10钢在含饱和CO2模拟油田采出水溶液中氢渗透特性的影响进行了探究。实验结果表明,氢渗透扩散过程中,氢陷阱数量的多少决定了氢的穿透时间,不可逆氢陷阱仅是延长氢的扩散时间,而可逆氢陷阱是能降低氢的扩散系数。腐蚀介质pH值的减小和温度的升高能提高C110钢的氢渗透特性,D与T可满足Arrhenius函数关系。腐蚀产物膜通过改变其表面氢浓度和膜-基体界面处的氢浓度来影响氢的扩散行为,结构完整且致密性良好的FeCO3膜,能起到较好的物理阻碍作用。通过对电化学充氢前后的C110钢电化学性能和力学性能的测试分析,得到其力学参数;通过SEM对腐蚀后表面微观形貌的观察,XRD对物相组成的分析,结合电化学测试探究了在应力作用下温度对C110钢腐蚀行为的影响。结果表明,C110钢随着电化学充氢时间的延长,传递电阻减小,双电层电容变大,自腐蚀电流密度Icorr增加,自腐蚀电位Ecorr降低,充氢后氢原子的渗入,降低了钢的耐蚀性能;电化学充氢后,屈服强度和抗拉强度明显降低,氢脆和阳极溶解的共同作用增大了 C110钢的应力腐蚀开裂敏感性。应力的作用下,溶液温度的升高引起反应中传递电阻和膜电阻的减小,自腐蚀电流密度增大,而自腐蚀电位随之减小。不同温度下的腐蚀产物主要是α-Fe和FeCO3,高温和应力作用破坏了膜的结构,离子在膜内的扩散能力增强,电荷传递更加容易;膜内晶粒数量增多,但晶粒尺寸变小,呈现不规则形状地杂乱排列,膜的结合力相对降低,使膜的完整性和对金属基体的保护性受到破坏,从而促进了腐蚀反应的进行。利用四点弯曲应力加载方法分别对电化学预充氢前后的C110钢进行应力定量加载,对在标准NCAEB溶液和含饱和CO2模拟油田采出水溶液中腐蚀后的腐蚀速率、电化学性能、微观形貌和物相组成进行了表征,结果表明外加应力的作用使金属晶格的扭曲变形,破坏腐蚀产物膜的完整性和保护性,加快了腐蚀速率,传递电阻和产物膜电阻减小,自腐蚀电流密度增大,C110钢的腐蚀倾向增大。充氢后的C110钢基体表面具有更大的活性,氢与应力的共同作用会对C110钢造成更大的破坏。C110钢在CO2模拟环境中腐蚀后的产物为α-Fe、Fe2O3和MgFe2O4,外加应力不会改变腐蚀产物的物相组成,但会破坏了腐蚀产物膜的结构;氢与应力的共同作用影响了腐蚀后的物相组成。