随着世界经济的迅速发展,石油、天然气等能源资源的需求也在逐年提升,石油、天然气管道的敷设跨向极地、海洋和一些地质不稳定区域。为了提高石油、天然气的输送效率,管线钢逐渐向着高纲级、厚规格和大口径的方向发展,也使管线钢的设计要求更为严格。本研究主要对象为Φ1422mm中俄东线用X80管线钢钢板、钢管及焊接接头,采用金相显微镜和扫描电子显微镜对组织进行观察,通过夏比冲击试验、硬度试验、拉伸试验和落锤撕裂试验对力学性能进行研究。对27.2mm厚度规格针状铁素体组织X80管线钢钢板微观组织和落锤撕裂试验断口形貌进行观察,研究了X80管线钢的断裂行为与组织之间的关系。研究发现,钢板从表面到厚度中心,针状铁素体体积分数逐渐降低,并出现较多的粒状贝氏体、多边形和准多边形铁素体。具有较高针状铁素体体积分数的钢板,其落锤撕裂剪切面积也越高,多边形和准多边形铁素体以及大尺寸MA岛的存在能够导致解理断裂的产生,不利于钢板的低温断裂韧性。在裂纹扩展的过程中,强烈的内应力会使主裂纹附近组织出现变形,导致脆硬性的MA岛周围由于应力集中而出现微孔,微孔与微孔之间随着组织变形相互连接而形成微裂纹。二次裂纹通常在针状铁素体周围出现转折或停滞,说明针状铁素体有利于阻碍裂纹的扩展,提高钢板的断裂韧性。对25.7mm和30.8mm厚度规格多相混合组织X80管线钢的微观组织进行观察和力学性能进行测试,研究X80管线钢钢板厚度方向组织对力学性能的影响。研究发现,多相混合组织X80管线钢组织较为复杂,钢板表面位置主要为多边形铁素体和贝氏体铁素体,沿着厚度方向组织逐渐转变成多边形铁素体、准多边形铁素体、粒状贝氏体、贝氏体铁素体、MA岛等多相组织组成,且贝氏体铁素体能明显提高钢板硬度。但多相组织的结合使钢板整体强度和韧性均十分优异。落锤撕裂试验发现,钢板沿轧制方向的带状组织越严重,落锤断口处的分离沟的条数越多。多相混合组织使裂纹在扩展过程中更为曲折,降低裂纹的扩展能。对25.7mm和30.8mm厚度规格多相混合组织X80管线钢管体和焊接接头的组织和性能进行研究。研究结果发现,多相混合型组织具有优异的强韧性结合,管体DWTT断口的分离沟既存在韧性断裂,也存在脆性断裂。在焊接热循环的影响下焊缝、热影响区仍有良好的冲击韧性。受到外焊热循环的影响,內焊表面位置MA岛尺寸和体积分数均小于外焊。临界粗晶区MA岛在原奥氏体晶界上呈链状分布,且硬度明显高于粗晶区其他位置,但宽度较小,对焊接接头整体危害较弱。