随着油气输送管道建设的不断发展,管道安全运行面临的挑战也越来越大。氢致开裂(HIC)作为管线钢的主要失效形式之一,受到石油工业及学界的广泛关注,提高管线钢的抗HIC性能历来也是管道工程建设的重点及难点。目前,以铁素体(F)为主要组织的管线钢仍得到广泛应用,探究其微观组织结构与HIC行为之间的内在关联,可为指导管线钢的生产工艺及进一步改善其抗HIC性能提供理论依据和数据支持。本文以铁素体为主要组织的X65管线钢为研究对象,利用氢渗透、电化学充氢、动态充氢以及氢微印试验,测试并分析了经不同工艺处理后管线钢的HIC敏感性和氢扩散行为,并结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等微观分析手段,探讨了显微组织、晶粒尺寸、晶粒取向及晶界结构对管线钢HIC行为的影响规律及机理,主要成果如下:(1)管线钢中不同组织界面处的氢捕获效率依次为马/奥(M/A)岛/铁素体(F)界面>珠光体/铁素体(P/F)界面>铁素体(F)晶界,HIC敏感性大小为F+M/A组织>F+P组织>F组织。(2)管线钢中不可逆氢陷阱密度随晶粒尺寸的变化依次为31.0 μm>5.5 μm>9.5 μm,但HIC敏感性却是随着晶粒尺寸的减小而减小。足够多数量的三叉晶界作为不可逆氢陷阱一方面增大材料的氢捕获效率,另一方面可显著分散氢压。(3)铁素体的{112}//ND和{001}//ND取向均不利于提高管线钢的抗HIC性能,而{110}//ND取向可降低材料的氢捕获效率从而提高管线钢的抗HIC性能。(4)大角度晶界作为不可逆氢陷阱主要促进氢致裂纹的萌生,而小角度晶界作为可逆氢陷阱主要促进氢致裂纹的扩展。当材料中以小角度晶界占主导或大小角度晶界比例约为1:1时,氢捕获效率和HIC敏感性相对较高。