海洋油气采输结构需满足15～30年的长期服役条件,因此结构损伤演化机理及安全评估技术研究势在必行,以指导结构设计及维护策略制定。本文以海洋油气采输系统基本组成单元之一的管状结构为研究对象,结合试验、理论分析及数值仿真,对外部腐蚀、内部高压冲蚀下的损伤机理、演化规律以及老化管状结构的轴压、外压屈曲承载力进行研究。主要研究内容如下:为了明确干湿交替腐蚀和全浸腐蚀损伤机理和演化规律差异,通过对比试验确定了API X65管道钢的腐蚀特性。考虑到失重法过度低估局部腐蚀损伤,且无法考虑腐蚀随机性这一问题,采用3D激光检测和概率统计分析方法得到了腐蚀概率损伤演化模型,并通过区域最大值法得到了点蚀损伤极值分布。通过宏观、扫描电子显微镜（SEM）检测,确定腐蚀产物结构特征,采用XRD对腐蚀产物成分进行分析,明确了两种腐蚀条件下锈层结构及腐蚀形貌的差异,确定了腐蚀机理,揭示了干湿交替腐蚀损伤远高于全浸腐蚀损伤的原因。考虑到现有规范尚无评价含随机点蚀损伤的老化壳体结构剩余强度评估方法,基于试验确定了随机点蚀损伤特性和损伤参数分布类型;提出了随机点蚀数值重构方法,并将自定义Python程序嵌入ABAQUS,建立了含随机点蚀轴压圆柱壳、外压二维圆环及三维管道屈曲仿真模型。根据试验和数值分析确定了含随机点蚀损伤厚壁圆柱壳在轴压和外部水压作用下的屈曲机理和规律,确定了影响屈曲承载力的敏感因素及缺陷之间的干涉机制。揭示了轴压下点蚀损伤与象足屈曲模态之间的耦合规律,发现了盲孔型点蚀与穿孔型点蚀影响极限承载力及压溃模态的主要原因。揭示了点蚀激发二维圆环高阶屈曲模态的机理,确定了关联屈曲承载力与点蚀损伤的关键参数,通过对比含随机点蚀缺陷二维圆环和三维管道屈曲结果,揭示了上述两个模型外压屈曲参数敏感性差异及原因。最后针对受力结构冲蚀问题,设计了新型应力-冲蚀试验装置,首次建立了应力-冲蚀力学模型,并提出了通用的多物理场耦合应力-冲蚀数值分析方法,弥补了现有冲蚀模、仿真方法无法考虑结构应力对冲蚀损伤促进作用的不足,揭示了应力和颗粒运动在冲蚀上的非线性叠加效应。随后将自定义应力-冲蚀模型、颗粒随机反弹模型嵌入COMSOL Multiphysics,采用顺序耦合方法考虑了流固耦合效应,并成功应用于高压90°弯管应力-冲蚀预测,提出了高压油气管应力-冲蚀损伤演化仿真方法,并对运营压力、流速、颗粒粒径等参数进行参数敏感性分析,确定了各参数对冲蚀损伤的影响规律。