半个多世纪以来，管线运输以其经济、安全、运输数量大以及不间断长距离运输的优势成为了油气运输最主要的方式。伴随着油气需求量的增加，管线钢的研究也得到了空前的发展，尤其是油气的开采逐渐伸向环境恶劣的地区，这对管线钢的性能提出了更高更严格的要求。为了获得优良综合性能的管线钢，需要严格控制工艺参数，进而获得理想组织。管线钢热处理过程中中温相变组织非常复杂，尤其是具有优异综合性能的针状铁素体组织，组织控制条件及相变机理都不是很明确。另外，现在油田地带大多属于低pH值、高硫化物地质，因此需要开发高硫环境下的耐腐蚀管线钢。基于上述问题，本文选用高强低合金钢管线钢为研究对象，采用热模拟试验机、相变淬火膨胀仪等试验设备对高强低合金管线钢连续冷却时的中温相变、等温淬火、控制轧制以及抗腐蚀性能进行研究：对连续冷却过程中以及等温淬火时的相变行为进行了系统分析，并利用相变动力学模型描述了整个相变过程；随后探索了奥氏体非再结晶区轧制对于针状铁素体相变的影响；以及提高抗腐蚀性能的措施。得出结论如下：（1）冷却速率对管线钢连续冷却过程中相变行为存在重要影响。随着冷速的加快，室温组织由多边形铁素体、针状铁素体和贝氏体组织逐渐转变为针状铁素体和贝氏体混合组织。利用JMAK动力学模型对连续冷却过程中相变过程进行建模分析，结果表明冷却过程中首先发生扩散控制型相变，随后发生界面控制型相变。奥氏体化温度同样会对连续冷却过程中的相变存在重要影响，随着奥氏体化温度的提高，晶粒会发生明显长大，室温组织由多边形铁素体、针状铁素体和贝氏体铁素体的混合组织逐渐向贝氏体单相组织转变。（2）对管线钢等温淬火过程进行了系统研究，发现等温温度以及前期的奥氏体化温度对相变行为都存在重要影响。研究结果表明：随着等温温度的降低，室温组织由多边形铁素体逐渐变为针状铁素体，最后变为贝氏体铁素体，硬度逐渐升高。对等温淬火过程中的第一阶段和第二阶段分别采用JMAK建模和自催化形核和切变主导相变模型分析，结果表明随着等温淬火温度的降低，由扩散控制生长的多边形铁素体相变的速率也呈现明显降低的趋势，贝氏体相变速率加快。随着奥氏体化温度的升高，室温组织变得粗大，相同温度下等温转变的速率变慢，有利于贝氏体铁素体的形成，使TTT曲线中贝氏体相变所占的区域面积增大。（3）奥氏体非再结晶区轧制对针状铁素体的相变有重要影响。研究结果表明：850℃进行轧制后，随着变形量的增加，组织依次是：贝氏体铁素体和针状铁素体的混合组织、针状铁素体为主的组织、针状铁素体和多边形铁素体混合组织以及细小的多边形铁素体组织。轧制后随着冷却速度的增加，组织逐渐变细。随着轧制温度的升高，组织逐渐变得粗大，硬度值逐渐下降，这表明非再结晶区的轧制要在相对较低的温度进行时才会得到细小的针状铁素体。随着应变速率的增加，组织逐渐变得细小，硬度值逐渐增大，适当提高应变速率有利于细化组织。（4）通过降C提Mn微合金优化成分设计，以及采用先进的生产手段，实现了抗硫管线钢精确控制C含量的要求。使用优质废钢和成分适当的精炼渣大幅降低了S的含量。采取控制C、S、P、夹杂物及纯净度措施，从源头上降低了氢损伤几率。提出了PQF轧制+旋扩方式生产超大口径管线新型工艺技术，既发挥了PQF平稳轧制的优点，又确保了大口径管线钢的尺寸精度及内外表面质量。（5）研究了热处理工序对钢管尺寸变化的影响，实施了外径应按负公差（范围为-0.6～-1mm）控制、壁厚按正公差（范围为0.1～0.3mm）控制的技术，更进一步控制了超大口径管线钢的尺寸精度。热处理过程采用外淋+内喷热处理工艺，使管线钢的组织和性能均匀、硬度适中，减少了热处理环节对管线钢抗腐蚀性带来的不利因素；并辅助采取管线管内表面特殊处理工艺措施，进一步增加了管线钢耐腐蚀性能。实践证明，天津钢管集团在生产普光气田高硫环境超大口径管线管的过程中，通过对生产过程的全程环节实施相应的控制技术，管体尺寸精度完全满足标准要求，并且极大程度抑制了氢致裂纹和氢鼓泡的形成，最终产品的抗氢损伤能力得到显著提高。极端苛刻高硫腐蚀环境用超大口径无缝管线管完全实现了国产化。