本文在高钢级油套管用钢理化性能测试分析的基础上,利用NACE TM 0177-2013标准A法、四点弯曲法和双悬臂梁法分析P110、C110和125S三种高钢级油套管材料在硫化氢腐蚀环境下的应力开裂规律;运用Devanathan-Stachurski双电解池技术,研究高钢级油套管用钢的氢渗透行为及影响因素,探讨其SSC抗力与氢通量、氢含量之间的关系。结果表明:与P110钢相比,C110和125S钢的组织更加细小,夹杂物呈球形,晶粒内有较高密度的位错和弥散分布的碳化物;相比于P110、125S钢,C110钢硬度最低,冲击功最高,通过了NACE TM 0177-2013标准规定的抗SSC性能检测,具有良好的抗硫化物应力开裂性能。随着加载应力水平和阴极保护电位的升高,高强度油套管用钢的SSC敏感性增强;但随着温度升高,高强度油套管用钢的SSC敏感性明显降低,其在高温环境下的KISSC值更高,抗SSC性能增强。氢渗透行为研究的结果表明,在5%wt NaCl溶液和NACE TM 0177-2013标准A溶液两种溶液体系中,随着H₂S分压的增大、溶液pH值的降低和外加阴极电位的增大,高强度油套管用钢的稳态氢渗透电流密度增大,次表面氢浓度升高。高强度油套管用钢的次表面氢浓度和可扩散氢含量随温度升高、腐蚀时间的延长呈先上升后降低的趋势,并且其可扩散氢含量在腐蚀168 h后（24±3℃）达到最大值。在腐蚀环境一致条件下,具有典型Cr-Mo钢成分设计的C110油套管具有良好的抗SSC性能;成分设计与C110基本相同的125S油套管的强度增大,显微组织结构进一步细化,位错、晶界、亚晶界等亚结构数量明显增多,在金属内部存在的“氢陷阱”增多,导致其内部可扩散氢含量及次表面氢浓度增大,SSC敏感性增强。