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腐蚀疲劳失效是海底管道常见的事故原因。为研究海底管道腐蚀疲劳寿命预测方法,在对国内外腐蚀疲劳扩展机理、影响因素及疲劳寿命预测方法深入调研的基础上,确定了以断裂力学理论中的Paris公式来预测海底管道腐蚀疲劳寿命的研究路线。为获取海底管道材料的腐蚀疲劳性能和参数,设计16Mn和X56两种海底管道材料的材料性能测试试验,并对取自实际海底管道的16Mn和X56钢制成标准紧凑拉伸(CT)试件进行了海水环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展试验及相同试件在空气环境下的疲劳裂纹扩展试验。在试验测量方法上,以有限元法与柔度法相结合的方式测量裂纹长度,并记录了海水环境与空气环境下16Mn和X56钢疲劳寿命与疲劳裂纹扩展速率的差异,结果表明:试验环境对疲劳扩展特性影响较大,两种海底管道材料在海水环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率远大于空气中的疲劳裂纹扩展速率。基于CT试件疲劳裂纹扩展过程的实测数据,拟合出16Mn钢和X56钢在空气与海水环境中的Paris常数。从拟合结果来看,Paris常数对材料和环境的敏感度较大。在不同试验环境下,两种材料的Paris常数在数量级上基本接近,但在数值上有所相同。由CT试件的腐蚀疲劳裂纹扩展试验得到的Paris常数,为海底管道腐蚀疲劳寿命预测提供了必要参数。在海底管道材料腐蚀疲劳试验测试基础上,进行了足尺寸X56海底管道试件的腐蚀疲劳试验,采用ABAQUS有限元模拟软件与FORTRAN编程软件相结合的方法进一步建立了含裂纹海底管道的有限元模型,利用该模型分析了 X56海底管道疲劳裂纹尖端的应力强度因子大小,并采用近似积法将管道裂纹扩展过程分为若干阶段,取每个阶段终止点处的应力强度因子作为这一阶段应力强度因子的平均值。最终,将拟合得到的Paris常数值带入Paris公式后,便可得到海底管道腐蚀疲劳总寿命。通过与海底管道试件腐蚀疲劳试验的结果对比,有限元预测结果和试验测试结果之间的相对误差仅为6.4%。因此可认为,上述腐蚀疲劳预测模型和预测方法能够有效地预测海底管道腐蚀疲劳寿命。