由于腐蚀环境和疲劳荷载的耦合作用,海洋工程构件经常遭受腐蚀疲劳而失效(如:海底管道)。遭受腐蚀疲劳的构件,确定其安全服役的周期具有重要意义。腐蚀疲劳寿命主要由两部分(裂纹起始寿命和裂纹扩展寿命)或三个阶段(点蚀阶段、蚀坑向裂纹转变阶段和裂纹扩展阶段)组成。本文主要从以下四个部分展开研究,预测海底管道的安全服役周期。第一部研究腐蚀疲劳裂纹起始。采用双参数,深径比(α=d/a)和蚀坑位置(β=b/d),来描述蚀坑形貌,并针对蚀坑深度(d)、深径比(α)和位置参数(β)展开参数敏感性分析。基于三维双参数蚀坑模型,建立腐蚀疲劳裂纹萌生模型,分别研究腐蚀疲劳裂纹在蚀坑底部和蚀坑肩部萌生的临界条件,并以此来预测特定腐蚀环境下结构的腐蚀疲劳裂纹起始寿命。第二部分研究腐蚀疲劳蚀坑-裂纹。建立双参数蚀坑模型,基于线弹性断裂力学,利用ABAQUS中的扩展有限元法,在管道内压作用下,对存在于管道外表面的I型蚀坑-裂纹的应力强度因子展开相应的研究;并分析蚀坑参数对蚀坑-裂纹应力强度因子的影响趋势。第三部分研究腐蚀疲劳裂纹扩展。基于裂纹扩展动力学规律,考虑氢脆机理,提出了新的CFCP的氢脆-钝化-断裂模型。考虑到临界断裂强度因子对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响,建立了全阶段的腐蚀疲劳裂纹扩展过程,即涵盖了腐蚀疲劳裂纹扩展的门槛区、亚临界扩展和快速扩展阶段。为了研究海水腐蚀环境体系下材料的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,利用海底管道用钢X65,采用标准紧凑型CT试样,分别在空气、3.5%NaCl溶液体系下开展了腐蚀疲劳裂纹扩展试验。采用Paris公式,对试验获得的数据进行有效的处理;并对腐蚀环境与空气中裂纹扩展的异同点展开了分析,分别获得相应体系下的裂纹扩展阈值。第四部分主要研究腐蚀疲劳寿命。基于等效初始缺陷尺寸(EIFS)和线性累积损伤理论(P-M)方法,建立了海底管道的腐蚀疲劳寿命预测表达式;消除了点蚀形核、蚀坑生长及腐蚀疲劳短裂纹扩展对腐蚀疲劳寿命预测的影响;避免了基于单点蚀坑建立的腐蚀疲劳寿命预测表达式的弊端;合理的简化了随机荷载下腐蚀疲劳寿命的预测流程。