油气输送管道的安全问题密切关乎社会公共资源及居民安全,因此受到广泛关注。但近年来发现,管道失效事故时有发生,且大多数为环焊缝失效。环焊缝中存在着大量的焊接工艺缺陷以及错边结构缺陷,是整个管道的薄弱环节。因此对管道环焊缝中的复合缺陷进行完整性安全评价迫在眉睫,这可以最大限度减少事故发生所造成的经济损失、人员伤亡及对环境的破坏。本研究针对中俄东线黑河-长岭段大口径X80天然气管道,从断裂力学基本理论出发,对油气管道中的常见缺陷类型进行分析,了解其成因及分布状况。将焊缝内部的体缺陷全部量化处理为规则的埋藏裂纹,管道内表面的缺陷量化等效为内表面裂纹。基于管道的实际工况,研究了环焊缝中错边与裂纹同时存在时管道的受力情况,给出了新的适用于管道环焊缝“错边+裂纹”复合缺陷的应力强度因子的工程计算方法。为了明确不同参数对应力强度因子的影响,借助有限元软件建立了含错边缺陷和环向裂纹缺陷的管道有限元分析模型,计算了三维裂纹尖端的应力强度因子以及焊缝附近的应力分布。在该模型下分析焊缝附近的应力分布规律与裂尖应力强度因子KI随多个影响因素的变化规律。研究发现,存在错边时,内表面裂纹尖端的应力强度因子大于埋藏裂纹。KI与环焊缝处的错边量变化关系较为复杂,当内表面裂纹较浅时KI随着错边量增加反而有减小趋势,埋藏裂纹与裂纹深度a/t>0.2的内表面裂纹都是随着错边量增大,KI越大。在此基础上,用理论分析与数值模拟相结合的方法将有限元计算的KI结果与理论推导的工程估算KI计算方法相结合,得到了公式中关于裂纹形状尺寸的函数Gm和Gb,这就为实际工程中计算裂纹尖端的应力强度因子提供了简化而精确的工程化模型。将工程估算结果与有限元计算结果进行对比,结果吻合较好,可以在工程安全评定过程中直接利用工程估算公式计算KI,替代了繁琐的有限元计算。为了对管道环焊缝中的缺陷进行安全性评价,本研究通过对实际服役的中俄东线X80管道的环焊缝进行夏比冲击试验和微区拉伸试验测试,得到了焊缝材料的断裂韧性值KIC=53.7 MPa·m1/2以及应力应变数据。基于CEGB-R6的选择曲线2中所提供的真应力应变转换关系,得到了新的针对X80管道环焊缝的工程化失效评定曲线,该曲线比通用评定曲线更加安全。以错边3 mm和6mm的管道具体缺陷尺寸为例,结合给出的KI工程估算公式,在该失效评估曲线中进行安全评定。得到了含埋藏裂纹的错边缺陷为6mm的管道需要维修更换,含其它缺陷尺寸的管道则需要进一步安全评定的结论。