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石油和天然气被认为是最重要的自然能源，油气资源的紧缺限制了我国工业的发展，而边远山区的油气资源可有效缓解资源紧缺的问题，因此保证油气运输的经济性和安全性成为了油气及相关产业发展的关键。近年来，油气输送管线用钢在全球范围内得到了极大的发展，X70和X80等管线钢已成为油气输送管线的主要用钢，在生产工艺及维护管理等方面均已成熟，现已具备大规模工程应用的条件，而更高级别管线钢也一直是各国学者研究的重点。采用高级别的管线钢用于长距离的油气输送可以增加油气运输压力，且管线的壁厚和钢材消耗都可以得到有效的降低，因此从经济性考虑，更高级别管线钢的工程应用将成为必然。本论文采用常规力学性能测试手段、热处理工艺和显微分析技术（OM、SEM、TEM），对一种在实验室研制的以TMCP工艺为基础的高强度管线钢的强韧特性、组织结构和回火后的组织性能变化规律进行了系统的研究分析。实验结果表明：该管线钢的金相组织以板条贝氏体和针状铁素体为主，单个的小板条长约2-5μm，宽约0.2-0.5μm；若干小板条紧密结合在一起组成一组板条束，尺寸约为2-5μm。在板条束内部可以观察到不规则的（Nb，Ti）（C，N）和CuxS（x=1、2）颗粒，且存在高密度位错；同一板条束晶体学取向近似一致，各板条束之间取向无规律，板条束的各细小板条之间存在大量的大、小角度晶界，单个贝氏体板条十分细小，约为370nm。该管线钢的性能优良，屈服强度约为900MPa，屈强比小于0.85且-20℃的冲击韧性大于200J，细小的组织是其优良综合性能的微观保证。该低碳贝氏体钢经回火处理后组织中的M/A组元明显弱化，贝氏体板条出现粗化、合并和局部相变，但透射电镜下仍保持板条结构；板条间界呈锯齿状发展，原有析出相长大且有细小析出相进一步析出，未被析出相钉扎的位错发生运动并消失。随着回火温度的增加，试验钢中的贝氏体板条宽度增大，小角度晶界所占比例增加。热轧态试验钢的力学性能优良：Rel=920MPa，Rm=1100MPa，A=13.0％，Akv（-20℃）=227J；随着回火温度从450℃增至610℃，材料的屈服强度从910MPa增大至970MPa；冲击功（-20℃）从213J降至173J；抗拉强度在1010MPa和982MPa之间波动，530℃时最小。