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抗大变形管线钢是一种针对基于应变设计而开发的新型管线钢,主要用于冻土、泥石流和地震频发等地质条件恶劣地带,要求具有高强、韧性的同时,还必须具有低屈强比、高加工硬化指数和高均匀延伸率等纵向变形性能。多边形铁素体-贝氏体(“PF-B”)双相管线钢具有良好的应变性能和组织可控性好成为抗大变形管线钢研发的焦点。对于“PF-B”双相管线钢中的多边形铁素体,既要保证一定数量,还要求晶粒细小,才能获得高强、韧、塑匹配性能。通过不同于传统管线钢的生产工艺结合成分优化,就解决了控制和细化铁素体加快铁素体相变动力学,“组织-力学性能”关系以及强、韧、塑机理,焊接性能,加工硬化和应变时效后性能变化等“PF-B”抗大变形管线钢生产、应用和推广过程中的重点和难点,并从可动位错的角度提出提高强、韧、塑的方法。根据“控制轧制-缓冷弛豫-加速冷却”工艺,采用铸坯再加热、热变形和控制冷却、实验室控轧控冷、工业试制、焊接热模拟、thermo-calc热力学计算、OM、 SEM.EDAX.EBSD.TEM.HV等系统地研究了不同Nb含量实验钢奥氏体细化控制,Nb含量、变形参数、弛豫制度和铁素体相变动力学之间的耦合关系,厚规格钢板“开冷温度-铁素体-力学性能”以及“板-管(时效前后)”性能关系,焊接热影响区软化、脆化及其改善措施。实验温度范围内,奥氏体晶粒随温度升高明显长大,Nb含量≤0.051%时,晶粒尺寸与温度符合Arrhenius方程-lnD=A-Q/RT,Nb含量提高到0.08%时,由于(Ti,Nb)(C,N)对奥氏体晶界强烈钉扎作用,导致二者不符合Arrhenius方程；晶粒尺寸与保温时间遵循指数关系一D=ktn,指数<0.1,超过20分钟时,晶粒尺寸增加不明显；提高Nb含量能有效抑制奥氏体晶粒长大,≥1150℃时,Nb含量提高到0.08%能将晶粒尺寸控制在100μm以内：当钢中钛含量约为0.01%时,未固溶Nb含量≥0.0047%时能将奥氏体晶粒尺寸控制在100μm以内。高温变形后保温,再结晶完全时晶粒尺寸达到最小,能够细化到40μm以内,最小尺寸不随变形温度和保温时间变化；提高Nb含量能有效细化晶粒并维持细化效果,Nb含量提高到0.08%时再结晶晶粒能够控制在30μm以内。奥氏体未再结晶区,变形温度≤800℃,变形量≥50%,能够加快铁素体析出动力学,细化晶粒尺寸；缓冷速率≤1.0℃·s-1、开冷温度≤690℃时,铁素体转变量和尺寸明显增加；Nb含量≤0.051%时,增加Nb含量对应变诱导铁素体转变量影响不大,Nb含量提高到0.08%时,明显抑制了应变诱导铁素体相变,其转变量不超过10%；弛豫过程中,增加Nb含量,有效抑制铁素体相变,其转变量及尺寸明显减小,Nb含量提高到0.08%时,铁素体转变量小于15%,但其尺寸有效控制在3μm以内。降低开冷温度,铁素体转变量增加,但是开冷温度过低,铁素体晶粒会明显粗化；Nb含量提高至0.080%时,铁素体相变动力学明显减慢,但能将铁素体晶粒控制在4μm以内。钢中铁素体含量和尺寸分别为30%-75%、5.5μm以内时能满足抗大变形性能要求：建立了26.4mm"PF-B"抗大变形管线钢板开冷温度-铁素体含量-力学性能关系及“板-管”性能变化关系经验关系式,随铁素体含量增加,钢板的抗拉强度变化不明显、屈服强度明显降低、均匀延伸率增加、冲击性能降低,铁素体内较高的可动位错密度是降低屈强比和增加均匀延伸率的关键,铁素体晶内业结构极少,依靠铁素体晶界提高冲击性能：铁素体含量越多,加工硬化和应变时效现象越明显,加工硬化会增加屈服强度、应变时效会损失均匀延伸率,“PF-B”抗大变形管线钢管性能对铁索体体积分数不敏感,提高其力学性能的关键在十细化铁素体晶粒尺寸。t8/3小于某一值时,粗晶区的冲击性能与母材基本一致,但是当t8/3延长至出现较多MA组元时,冲击性能迅速降低；峰值温度约800℃时,由于铁素体含量较多而出现软化现象,750℃时,由于Nb等微合金元素的二次析出和出现大量大尺寸MA组元,冲击性能最差；组织粗化和MA组元是降低焊接HAZ韧性的关键因素,提高Nb含量,仃利于减少MA组元和细化组织,提高焊接热输入量,明显改善热影响区软化现象和冲击性能。要进一步提高强、韧、塑性,将铁素体含量和尺寸分别控制在30%左右、5μm以内,增加铁素体/板条贝氏体两相的接触面积及铁素体内可动位错密度。在保证铁素体较快析出动力学的基础上细化晶粒,钢中适宜的Nb含量约为0.05%,合理的工艺参数如下：铸坯再加热至1150-1200℃保温2-4小时、奥氏体再结晶区变形温度1000～960℃、变形量≥25%、道次间隔时间≤30s,奥氏体未再结晶区变形温度800～760℃、变形量≥50%,开冷温度700～660℃。