Corrosion defect on pipelines shows a time-dependent growth in service environments. Prediction of corrosion defect growth and failure pressure of corroded pipelines as a function of time has remained a big challenge to industry. In this work, a finite element (FE)-based model was developed to quantify 3-dimensional (3-D) growth of a corrosion defect on an X100 steel pipe and predict the failure pressure as a function of time by considering a mechano-electrochemical (M-E) interaction. Parametric effects, including internal pressure, axial tensile stress and initial defect length, were investigated. Distributions of von Mises stress and anodic current density (i.e., corrosion rate) at the corrosion defect were determined. Results demonstrated that the growth rate of the corrosion defect followed the order of defect depth > defect length > defect width. With increased stresses resulted from internal pressure and axial tensile loading, the maximum defect depth and defect length increased apparently, but the defect width changed slightly. For example, the defect length increased by 11% and 16% after 10 years of service at internal pressures of 18 MPa and 26 MPa, respectively, and the defect depth increased by 27% and 34% correspondingly. However, the corrosion width increase maintained at about 22% when the internal pressure increased from 18 MPa to 26 MPa. As the corrosion defect grew with time, the failure pressure of the pipeline decreased. It is expected that, upon further validation by substantial data from field and the laboratory, the developed model could contribute to improved pipeline integrity management.

管道上的腐蚀缺陷显示服务环境中的时间依赖性增长。预测腐蚀管道的腐蚀缺陷增长和失效压力随时间的变化仍然是工业面临的一大挑战。在这项工作中，开发了一个基于有限元 (FE) 的模型来量化 X100 钢管上腐蚀缺陷的 3 维 (3-D) 增长，并通过考虑机械-电化学（ME）相互作用。研究了参数效应，包括内部压力、轴向拉伸应力和初始缺陷长度。确定了腐蚀缺陷处的冯米塞斯应力和阳极电流密度（即腐蚀速率）的分布。结果表明腐蚀缺陷的生长速度为缺陷深度>缺陷长度> 缺陷宽度。随着内压和轴向拉伸载荷引起的应力增加，最大缺陷深度和缺陷长度明显增加，但缺陷宽度略有变化。例如，在18 MPa和26 MPa的内压下服役10年后，缺陷长度分别增加了11%和16%，缺陷深度相应增加了27%和34%。然而，当内部压力从 18 MPa 增加到 26 MPa 时，腐蚀宽度增加保持在 22% 左右。随着腐蚀缺陷的增加，管道的破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。随着内压和轴向拉伸载荷引起的应力增加，最大缺陷深度和缺陷长度明显增加，但缺陷宽度略有变化。例如，在18 MPa和26 MPa的内压下服役10年后，缺陷长度分别增加了11%和16%，缺陷深度相应增加了27%和34%。然而，当内部压力从 18 MPa 增加到 26 MPa 时，腐蚀宽度增加保持在 22% 左右。随着腐蚀缺陷的增加，管道的破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。随着内压和轴向拉伸载荷引起的应力增加，最大缺陷深度和缺陷长度明显增加，但缺陷宽度略有变化。例如，在18 MPa和26 MPa的内压下服役10年后，缺陷长度分别增加了11%和16%，缺陷深度相应增加了27%和34%。然而，当内部压力从 18 MPa 增加到 26 MPa 时，腐蚀宽度增加保持在 22% 左右。随着腐蚀缺陷的增加，管道的破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。最大缺陷深度和缺陷长度明显增加，但缺陷宽度略有变化。例如，在18 MPa和26 MPa的内压下服役10年后，缺陷长度分别增加了11%和16%，缺陷深度相应增加了27%和34%。然而，当内部压力从 18 MPa 增加到 26 MPa 时，腐蚀宽度增加保持在 22% 左右。随着腐蚀缺陷的增加，管道的破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。最大缺陷深度和缺陷长度明显增加，但缺陷宽度略有变化。例如，在18 MPa和26 MPa的内压下服役10年后，缺陷长度分别增加了11%和16%，缺陷深度相应增加了27%和34%。然而，当内部压力从 18 MPa 增加到 26 MPa 时，腐蚀宽度增加保持在 22% 左右。随着腐蚀缺陷的增加，管道的破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。在18 MPa和26 MPa的内压下服役10年后，缺陷长度分别增加了11%和16%，缺陷深度相应增加了27%和34%。然而，当内部压力从 18 MPa 增加到 26 MPa 时，腐蚀宽度增加保持在 22% 左右。随着腐蚀缺陷的增加，管道的破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。在18 MPa和26 MPa的内压下服役10年后，缺陷长度分别增加了11%和16%，缺陷深度相应增加了27%和34%。然而，当内部压力从 18 MPa 增加到 26 MPa 时，腐蚀宽度增加保持在 22% 左右。随着腐蚀缺陷的增加，管道的破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。管道破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。管道破坏压力降低。预计，在通过来自现场和实验室的大量数据进一步验证后，开发的模型将有助于改善管道完整性管理。