随着我国石油的使用量与日俱增,石油开采逐渐由浅海向深海过渡。在深海石油开采平台中,采用自升式海洋钻井平台为主要开采模式,其升降齿条安全运行是开采平台运行的重要保证,但由于深海环境腐蚀和应力耦合的复杂性给升降齿条的使用寿命带来了巨大挑战。国产厚度为114.5 mm的A514CrQ齿条钢作为升降齿条重要加工材料,该钢的基础性能研究已经初步完成,但是至今还未开展疲劳及腐蚀疲劳性能的研究。本文介绍了齿条钢成分设计的特点,开展了热处理工艺的研究,针对制定600℃、650℃、700℃三种不同温度的调质处理工艺下的试样进行了静态拉伸、室温和低温冲击、维氏硬度的力学性能测试,根据强度、塑性等综合力学进行了对比,选取了650℃为最佳处理工艺并对试样进行疲劳性能研究。本文制定了齿条钢疲劳应力控制参数,按照升降法测试原理初步计算出了齿条钢疲劳强度平均值为647.5 MPa。运用成组法较精确计算出当置信度取95%,存活率为50%时,疲劳极限值为588 MPa;存活率为90%时,疲劳极限值为390 MPa。针对不同存活率下的疲劳极限值进行了数据验证,成组法计算的疲劳极限值基本准确可靠。选取了接近疲劳极限650 MPa不同循环寿命下的试样断口进行了扫描和金相形貌分析,研究表明内部缺陷明显降低疲劳寿命。本文为有效模拟齿条钢服役环境,自主设计了腐蚀循环加载系统,配制了接近真实海水成分的腐蚀介质,开展了模拟海洋环境条件下齿条钢腐蚀疲劳性能研究。升降法测得腐蚀疲劳强度平均值为326.7 MPa,对比疲劳强度下降了320.8 MPa,降低了近50%。运用成组法测得当置信度取95%,存活率为50%时,腐蚀疲劳极限值为292 MPa.;存活率为90%时,腐蚀疲劳的极限值为200 MPa。可见腐蚀环境对齿条钢的疲劳性能影响非常显著。针对不同存活率下的腐蚀疲劳极限值进行了数据验证,成组法计算的疲劳极限值基本准确可靠。根据腐蚀疲劳断口扫描和金相形貌分析发现了腐蚀点坑的存在,该处缺陷过早的成为疲劳源大大降低了腐蚀疲劳循环寿命。通过能谱分析发现,在腐蚀疲劳运行的过程中模拟海水与齿条钢表面发生了氧腐蚀、二氧化碳及其他腐蚀。在应力和腐蚀耦合作用,材料表面发生钝化、滑移、破裂、再次钝化,反复运行,最终产生疲劳失效。通过以上研究掌握了齿条钢疲劳性能及腐蚀机理,为该钢生产工艺改进和实际工况下应用提供重要的技术支撑。