众所周知,石油是世界上宝贵的资源,在石油的开采过程中,套管具有重要作用,相对于服役条件而言,热循环会导致材料的力学性能降低。因此,为了探究热采井套管性能随热循环次数变化的规律,本文以80SH钢为研究对象,结合热采管的服役环境,对材料进行了不同轮次的热循环试验,采用激光共聚焦显微镜、力学性能测试和扫描电子显微镜的方法,研究了经不同轮次热循环后试样的力学性能随显微组织的变化规律。在此基础上,对经不同轮次热循环后80SH钢的蠕变性能和低周疲劳行为进行了研究,并对低周疲劳断口进行了分析。结果表明,80SH钢的显微组织为回火索氏体,灰黑色为针状铁素体,白色为粒状贝氏体且含量较少,少量的黑点为析出物。在相同的实验温度下,材料由未经热循环(0次)增加到8次热循环时,屈服强度和抗拉强度减小,延伸率和断面收缩率增大;由8次热循环增加到30次热循环时,材料的屈服强度和抗拉强度增大,延伸率和断面收缩率减小。相同热循环轮次下,随着实验温度升高,材料的屈服强度和抗拉强度减小,延伸率和断面收缩率增大。80SH钢的拉伸宏观断口发生明显的塑性变形,拉伸断口微观形貌表现为韧窝,放射区的韧窝尺寸较小,纤维区的韧窝尺寸较大;随着实验温度的升高,纤维区和放射区的韧窝尺寸增大。当实验温度为350℃时,30次热循环的蠕变速率最高,15次热循环的蠕变速率次之,未经热循环(0次)的蠕变速率最小。当实验温度为室温时,短寿命区域内,未经热循环(0次)的应变寿命低于15次和30次热循环,长寿命区域内,未经热循环(0次)的应变寿命高于15次和30次热循环。在长寿命区和短寿命区,15次热循环和30次热循环材料的疲劳性能相差不大。经不同轮次热循环后80SH钢在循环载荷作用下均表现为循环软化,观察其疲劳断口发现,疲劳裂纹均萌生于试样的表面或近表面处,且具有多源性特征,疲劳源区附近为解理断裂,裂纹扩展区出现了疲劳条带。