海底油气的开采目前已经是我国能源领域的一个战略需求。在整个海底油气开采过程中,海底管道是其中重要装备之一。由于海底环境复杂,海底管道的腐蚀是造成管道失效的一个主要原因。在海底管道受海水腐蚀后,其承载能力会降低,因而研究被腐蚀海底管道的极限承载能力、失效机理和失效概率等是十分重要的并具有工程应用价值。本文采用数值模拟的方法对问题展开研究,主要研究工作包括:研究腐蚀海底管道受内压的极限承载能力和失效机理。依据未腐蚀海底管道内压问题的解析解和受腐蚀海底管道的爆破失效准则,分析腐蚀管道在内压载荷下的破坏过程;研究腐蚀缺陷对管道受压极限承载能力的影响;评估几种管道爆破失效准则的优缺点和适用范围及其精确度;推导出计算腐蚀管道受压极限承载能力的解析表达式。结果验证了基于Mises准则的解析公式为爆破压力上限,而以Tresca准则为失效准则的爆破压力解析解是管道真实承载能力的下限。结果还表明腐蚀缺陷的尺寸直接影响海底管道承载能力。根据现有的实验结果和数值模拟结果,分析在轴压载荷下受腐蚀海底管道的极限承载能力和破坏机理。研究结果发现腐蚀缺陷长度存在一个临界值,当超过该值后其承载能力基本趋于某一数值。在此基础上,研究轴压和内压耦合作用下腐蚀缺陷对海底管道的极限承载能力的影响,并进一步分析失效模式和发展规律。研究结果表明,随着内部压力的逐渐增加,管道的极限轴向承载能力呈现先减小,后增加,又减小的变化规律。这种现象是由于局部应变和整体变形状态所致。同时结果还说明了腐蚀管道径厚比对轴向极限承载能力的影响较小。采用蒙特卡洛方法随机抽样,并计算出受内压腐蚀海底管道的失效概率和剩余寿命。根据海底管道的直径、厚度、腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷深度、运行压强、腐蚀速率等的概率分布,结合管道极限状态方程,研究腐蚀缺陷、运行压强、变异系数、运行时间等因素对海底管道失效概率的影响。数值结果表明,腐蚀深度,腐蚀长度和运行压力增加会导致管道的失效概率增大。腐蚀长度、腐蚀深度和运行压强等变异系数的增加能使失效概率增加,而当运行时间较长时,其对管道失效概率的影响降低。