本文主要通过拉伸试验机系统的研究高强度钻杆钢G105、S135和超高强度钻杆钢V150、U165在不同加载速率下的拉伸性能和断裂韧性,同时用SEM及TEM研究了钻杆钢的显微组织及断口形貌,综合分析这四种钻杆钢的力学断裂机理以及微观显微组织,为设计钻杆钢力学性能提供依据。四种高级强度钻杆钢的显微组织均为回火索氏体,其中超高强度钻杆钢U165和V150晶粒极其细小。超高强度钢级U165和V150碳化物颗粒主要为(Cr,Fe)23C6,主要特征为弥散分布在原奥氏体晶界,但并不连续,因此对钻杆性能的有害性有限。四种钢级的硬度由大到小的排序为,U165>V150>S135>G105,这主要是由材料组织晶粒度决定。对于四种钢,随着钢级提高,材料的抗拉强度增加速率低于屈服强度,屈服点应变与屈服强度呈现出正相关性,抗拉强度点应变和抗拉强度呈现出负相关性。G105、S135、V150钻杆钢的总伸长率随钢级增大总体呈下降趋势,但U165的伸长率有略有增加,且静力韧度最高,表明超高强度钻杆钢U165具有优良的综合拉伸性能。加载速率的升高,四种钢的屈服强度单调增加,但增加速率逐渐降低,尤其是加载速率超过18mm/min,增加速率急剧减小。同时试验也说明,加载速率与材料抗拉强度之间也有相同规律。加载速率升高,四种钻杆钢的伸长率均逐渐下降。随着加载速率提高,四种钻杆钢的抗拉强度点应变均呈下降趋势,相比之下,钢级越高,抗拉强度点对应应变受加载速率影响越小。对于四种钢来说,抗拉强度对应的应变具有显著的降低,相比之下,强度越高,影响越小,这与材料的强度变化趋势是相反的。对于四种钢,随着加载速率升高,静力韧度首先显著的下降趋势,然后缓慢下降。通过单试样法,利用三点弯曲试样,能够获得四种不同钢级钻杆的断裂韧性;四种钻杆钢随着加载速度提高,断裂韧性都呈下降趋势。相比U165,G105、S135和V150在低加载速度条件下,断裂韧度J0.2bl(7.5)下降幅度小,随着加载速度提高,所有四种钢的断裂韧度J0.2b1(7.5)降低速度都减缓。