油管在苛刻的腐蚀环境的服役过程中,常常要遭受高温高压、高CO2及高Cl-的考验,TC4钛合金因其具有优异的综合性能成为油管管材的强有力竞争者。本文基于苛刻工况条件,通过模拟油气田腐蚀环境,利用高温高压失重腐蚀和电化学实验、以及软件数值模拟,采用SEM、EDS、XRD和XPS等微观表征手段,研究了TC4钛合金在不同腐蚀体系中的腐蚀行为,明晰TC4钛合金在应力下的腐蚀规律、腐蚀产物膜的形貌及特征、TC4钛合金电化学腐蚀特征,结合密度泛函理论模拟分析,揭示了TC4钛合金在不同腐蚀体系中介质-应力耦合作用下的点蚀机理。浸泡腐蚀实验表明:TC4钛合金在无外加载荷条件下的腐蚀速率随着Cl-浓度的增加和温度的升高均呈现逐渐增大趋势,但腐蚀速率值都较小,属于轻度腐蚀,试样表面无明显点蚀坑,表现出优异的耐蚀性能。而在加载应力载荷条件下,随着温度的升高和Cl-浓度的增加,TC4钛合金表面的点蚀坑均呈现逐渐增多且均匀分布趋势;加载不同的应力载荷后,试样表面有分布不均的微量腐蚀产物,其中加载80%σs应力载荷（弹性变形区间内）的试样表面有较多的点蚀小孔,而加载103%σs应力载荷（塑性变形区间内）的试样表面的点蚀坑深度和孔径均增大。电化学实验表明:未加载应力载荷条件下,TC4钛合金电化学腐蚀行为由阳极反应控制,且随环境温度的升高和介质中Cl-浓度增加发生腐蚀的倾向逐渐变大,腐蚀速率也随之增大,钝化膜的施主浓度增大,离子扩散速度加快,TC4钛合金的耐蚀性能逐渐降低。而加载80%σs应力载荷试样的自腐蚀电位随着温度的升高或Cl-浓度的增加都出现负移现象,说明随着温度的升高或Cl-浓度的增加,TC4钛合金遭受腐蚀的倾向性增大,钝化膜中的施主浓度增大,离子扩散速度加快,腐蚀速率上升,钛合金的耐蚀性能降低。加载不同应力载荷的TC4钛合金的自腐蚀电位大小为:40%σs＞60%σs＞80%σs＞20%σs＞103%σs,施主浓度ND值大小顺序为20%σs＞80%σs＞40%σs＞60%σs。钝化膜中的施主浓度越大,离子的扩散速度越快,腐蚀速率越大,TC4钛合金在此环境中的耐腐蚀程度排列为:20%σs＜80%σs＜40%σs＜60%σs。在弹性变形区内TC4钛合金的钝化膜属于N型半导体,而在塑性变形区内加载的应力（103%σs）下TC4钛合金的钝化膜呈现以P型半导体为主的半导体特征,具有阴离子选择透过性,耐蚀性能变差。采用WBE技术进一步研究发现,随着温度及Cl-浓度的升高,腐蚀程度逐渐加剧,当环境条件达到90℃、25000mg/L的Cl-时,电极表面的腐蚀程度最严重。数值模拟分析发现:Ti O2（110）晶面与腐蚀性离子HCO3-、CO32-、Cl-的电荷密度的绝对值的大小为CO32-＞Cl-＞HCO3-,界面结合能的大小为CO32-＞Cl-＞HCO3-。电荷密度及界面结合能越小,离子的吸附性越强,离子与界面之间的结构越稳定,则离子的腐蚀性越强,进一步说明三种离子的腐蚀性强弱顺序为CO32-＞Cl-＞HCO3-。