现有管道剩余寿命预测方法未考虑腐蚀速率和维护作用的影响，导致无法对非新的管道寿命进行准确预测，给修复带来困扰。针对上述问题，在考虑内腐蚀速率物理模型的基础上，以残余壁厚为初始条件，对管道实施分段非线性扩散建模，用于描述其实际退化过程，采用极大似然估计法和马尔科夫链-蒙特卡洛方法进行参数估计，最终实现不同检测时间下概率密度函数的求解。结果显示，考虑机理作用下的腐蚀速率回归模型相对误差范围为[0.21%，4.35%]，相关系数为0.984 6，整体误差较小；与不考虑维护的方法、考虑修复如新的方法及基于腐蚀速率的剩余寿命预测方法相对，该模型剩余寿命预测结果的相对误差范围为[2.34%，5.75%]，累积误差为5.75%，结果可信度较高，避免了传统方法造成的过维修或欠维修现象。研究结果可为制订管道检修作业计划提供实际参考。