螺纹接头是油井管柱最薄弱、失效风险最高的部位。腐蚀是引发油井管螺纹接头失效的主要原因,其腐蚀损伤主要源于氢渗透、缝隙、应力的耦合作用,然而,由于缺少有效的原位研究手段和模拟装置,多因素耦合作用下的油井管螺纹接头腐蚀行为模拟研究尚未见报道。本文以管柱螺纹连接处为研究对象,以电化学方法、表面分析方法为主要手段,研究N80钢在氢渗透、缝隙、应力耦合作用下的腐蚀行为,主要研究内容如下:(1)设计并制造了用于氢渗透、缝隙、应力耦合作用下腐蚀行为研究的实验装置,实现了多因素耦合作用下常压腐蚀电化学行为的原位测试和高压环境中油井管螺纹连接处的腐蚀环境模拟,为研究油井管螺纹接头腐蚀机制提供了一种新方法。并通过理论计算和有限元模拟,获得了该装置中样品表面的应力分布,为后续实验提供了基本参数。(2)利用电化学测试方法分别研究了 N80钢在单因素(氢渗透、缝隙、应力)、氢渗透-应力耦合、氢渗透-缝隙耦合、氢渗透-缝隙-应力耦合条件下的腐蚀电化学行为。结果表明:氢的存在使N80钢腐蚀速率增加,且使钢材更易发生脆性断裂;缝隙存在时,缝内、缝外会形成电位差,缝内金属腐蚀加快;应力导致腐蚀电流密度显著升高,加速了金属的腐蚀。与应力单独存在时的情况相比,氢渗透-应力耦合条件下,N80钢的腐蚀电位更低,腐蚀电流密度更大,进一步加速了金属腐蚀;氢渗透-缝隙耦合条件下,缝隙内外阻抗较仅有缝隙存在时稍微变小。氢渗透-缝隙-应力耦合条件下,缝隙内外金属电荷转移电阻远小于仅有缝隙存在时缝隙内外金属电荷转移电阻,三因素耦合作用导致了 N80钢严重的局部腐蚀。(3)研究了 N80钢在模拟工况下的腐蚀行为,探讨了单因素(氢渗透、缝隙、应力)、缝隙-应力耦合、氢渗透-应力耦合、氢渗透-缝隙耦合以及氢渗透-缝隙-应力耦合作用对N80钢腐蚀行为的影响,研究表明:多因素耦合作用下,N80钢的腐蚀速率显著增加,特别是当缝隙存在时,N80钢的局部腐蚀速率急剧增大。在70℃时,氢渗透-缝隙-弹性变形耦合条件下,仅24小时后,缝隙口的腐蚀深度就达到264.6μm。相同条件下,当样品发生塑性形变时,24小时后缝隙口的腐蚀深度达到331.0μm。这表明,在油井管螺纹连接处,一旦有缝隙形成,在其他因素的耦合作用、下,失效风险将急剧升高,服役寿命将严重缩短。本研究揭示了油井管螺纹连接处的腐蚀行为规律,为油井管的腐蚀防护、服役寿命评估和油井管的选材提供理论参考。