腐蚀疲劳是结构在交变载荷和腐蚀环境共同作用下的一种失效形式。西气东输管线做为国家“十五”重点工程之一，在工作时承受气体波动和腐蚀环境的双重作用，为典型的腐蚀疲劳工作状态。　　 以国内大量应用的天然气运输材料X70管线钢为对象进行实验研究。在西气东输管道实际工况的基础上，选取不同硫化氢浓度(2000ppm、1000ppm、500ppm)，不同应力比(0.9、0.8、0.7)，不同加载频率(0.013Hz、0.01Hz、0.0067Hz)为实验参数。在保证实验数据可靠性的前提下，使用正交实验法设计实验。历时两年得到包含空气中裂纹扩展速率的da/dN～△K曲线10组。对da/dN～⊿K曲线的稳定扩展段进行Paris拟合，分别得到空气中和腐蚀环境下的疲劳裂纹扩展速率表达式。实验数据显示腐蚀环境中的da/dN比空气中的da/dN至少高一个数量级；高浓度，高应力比，低频率下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率最快。　　 以实验为依据，建立一种全新的，同时对Paris公式中C和n两个参数均进行修正的腐蚀疲劳裂纹扩展数学模型：(da/dN)corr=A.Cair(△K)B-nair。与传统的Paris公式相比，该模型同时反映了应力比、频率、环境介质浓度对双log空间内裂纹扩展速率曲线截距以及斜率的影响。反映截距变化的修正因子A在高频率段主要受应力比的影响；在低频率段同时受到了浓度和频率两方面的影响。反映斜率变化的修正因子B主要受到频率的影响，应力比和环境介质浓度对修正因子B的影响很小。　　 分析各项因素的耦合作用对腐蚀疲劳裂纹扩展性质的影响。结果显示，在硫化氢环境中，X70钢的疲劳裂纹扩展速率受应力比的影响极大。在高应力比低浓度区域，裂纹扩展速率随着浓度的增加而急剧增加，在高浓度区域，裂纹扩展速率对浓度不敏感。频率方面，当频率较高时，频率对裂纹扩展速率的影响较小：而当频率降低到一定范围后，裂纹扩展速率会随着频率的降低而急剧升高。　　 使用微观手段，进一步验证影响腐蚀疲劳裂纹扩展性质的因素。腐蚀疲劳试件断口的SEM观察结果显示，随着应力比的减小，韧性断裂特征在试样断口中的比重逐渐加大。高浓度下的试件断口形貌相似，均以脆性解理断裂为主；随着腐蚀介质浓度的降低，塑性特征增强。低频率下的试件断口脆性特征明显；高频率下的两个试件断口形貌相似，韧窝数量均多于低频率下的断口。　　 以边界元法为基础，应用FRANC3D软件模拟腐蚀疲劳裂纹扩展过程。通过模拟实验过程，验证了边界元法的可行性。对实际工况下含缺陷的西气东输管道进行寿命评估。结果显示，腐蚀环境的添加对管道剩余寿命影响极大。对于初始裂纹深度为4mm的管道，硫化氢腐蚀介质的添加使管道寿命从1157天降低至92天。　　 搭建长期有效的腐蚀疲劳实验平台，解决了硫化氢腐蚀环境中疲劳裂纹测量的难题。自行设计并制作实验装置，变间接测量为直接测量，变单点测量为多点测量，从根本上解决了电机干扰带来的误差，确保了实验数据的可靠性、准确度和精确度。