油气管道作为石油工业的生命线,对国民经济的发展起着举足轻重的作用。由于受寒区恶劣环境影响,管线不仅要承担因老化、腐蚀等原因导致其失效的风险,还要面临因土壤冻胀、融沉以及一些地质灾害等带来的威胁。寒区腐蚀管线强度受温度、内压、冻胀等载荷的共同影响,属于多物理场耦合问题。一旦发生失效,会造成人员伤亡、经济损失、自然生态环境破坏等严重后果。因此,开展寒区腐蚀管线多场耦合强度研究工作具有十分重要的意义。针对寒区腐蚀埋地热油管线,采用了考虑因素更全面、更贴近其实际工作状态的力学模型及分析方法,对其开展多场耦合强度计算及相关影响因素规律研究。论文主要内容包括四个方面:首先,考虑了管线钢的材料非线性特性、土壤全年的非线性冻胀特性,对承受内压、温度、冻胀载荷作用的单一腐蚀管线,建立其与保温层、土壤的二维热-固耦合动力学模型。通过数值分析得到数值解,并将其与采用Modified ASME B31.G方法、RPA方法以及DNV-RP-F101方法得到的失效压力理论解进行对比,结果表明理论计算结果偏保守以及开展多场耦合分析的必要性;在腐蚀管线力学特性影响因素分析中,影响程度由强到弱的因素依次为:管内流体压力、相对腐蚀深度、管内流体温度以及大气传热系数。其次,依据热-固耦合分析方法,针对受内压、温度、非线性冻胀载荷共同作用的双腐蚀管线,建立其与保温层、土壤的三维热-固耦合动力学模型,探讨了各类影响因素对其力学特性的影响规律。结果表明管线强度受管内流体压力、相对腐蚀深度影响较明显;受管内流体温度影响次之;受其他因素影响相对较弱。再次,在三维热-固耦合分析方法基础上,针对受内压、温度、冻胀载荷共同作用的双腐蚀管线,增加考虑了管内流体与腐蚀管线之间的流-固耦合效应以及土壤冻胀环境对腐蚀管线力学特性的影响,分别建立了双腐蚀管线、管内流体、保温层与单一冻胀土壤和差异性冻胀土壤的三维热-流-固耦合力学模型,探讨了各类影响因素对其力学特性的影响规律。结果表明:不论腐蚀管线位于哪种寒区土壤环境中,对管线力学特性影响较强的因素以管内流体压力、相对腐蚀深度为主,管内流体温度影响次之;而其他影响因素相对较弱。此外,对位于差异性冻胀土壤中的腐蚀管线,腐蚀缺陷与差异性冻胀土壤交界处的间距对其力学特性有着不可忽略的影响,应引起足够重视。最后,针对受内压、温度、非线性冻胀载荷共同作用的双腐蚀管线,建立其与管内流体、保温层、土壤的三维热-流-固耦合力学模型,对其进行地震时程分析,并探讨了各类影响因素对管线力学特性的影响规律。结果表明:在各类影响因素中,相对腐蚀深度、管内流体压力对管线力学特性影响较强;管内流体温度、相对腐蚀宽度对其影响次之;相对腐蚀长度对其影响较弱。本论文研究成果可为寒区油气管线完整性评价及维抢修措施提供分析方法及理论依据。