随着经济的高速发展,我国对石油、天然气的需求日益增加,为降低石油天然气管道建设成本,提高石油天然气的输送效率,研究开发能够提高输送压力的高钢级管线钢成为钢铁及石油、天然气行业共同关注的焦点。这就为研发具有更高强度、良好止裂性能、具备抗时效应变能力和良好现场焊接性能的管线钢产品提供了极大的发展前景。本文以沙钢研究院超高强度管线钢X100和X120的开发项目为背景,通过热模拟实验和热轧实验,研究不同成分、工艺下X100管线钢组织变化规律。在此基础上,进行高Nb合金系X100管线钢的工业试制。为综合评价工业试制钢板的使用性能,重点研究了其应变时效性能及焊接热模拟后性能。本文的重点工作及其研究成果如下:（1）0.04%Nb钢的CCT曲线表明,随着冷速的增加,转变开始和终冷温度逐渐减少,低温阶段的组织形式依次为PF,AF,GB和BF。0.07%Nb钢的CCT曲线表明,随着冷速的增加,转变开始和终冷温度逐渐减少,低温阶段的组织形式依次为AF,GB和LB。0.0015%硼钢的CCT曲线表明,硼的添加使得转变温度点降低,导致奥氏体向铁素体的转变推迟。在动态CCT曲线中,硼的添加明显降低转变开始温度和扩大GB和BF的转变范围至更低的冷速。在最慢的冷速到1℃/s时,PF的形成被完全抑制。（2）通过研究Nb、B、V三种微合金元素对高强度管线钢组织性能的影响,发现Nb元素可以促进低温组织的形成,提高强度;微量B元素可显著提高钢的淬透性,使强度明显提高,但是由于形成大量的粒状贝氏体组织,使韧性下降;V元素对于TMCP轧制状态的钢板来说,强化效果不显著,600℃回火保温1h后,强韧性良好,满足超高强度管线钢X100的要求。高Nb含量的试验钢,强韧性良好,适用于工业生产。（3）利用B成分试验钢进行工业试制,采用TMCP轧制工艺,终轧温度780℃、终冷温度230℃,冷却速率25℃/s,轧制钢板显微组织主要由粒状贝氏体和少量板条贝氏体组成,综合力学性能较优良,且拥有一定的富余量,达到了标准要求,其-20℃冲击性能达到了 270 J,-40℃冲击性能达到了 250 J。通过对工业试制钢板进行应变时效试验,结果表明,工业试制钢板应变时效试验后的应力-应变曲线为吕德斯伸长型,屈服强度和屈强比有明显升高,冲击韧性无显著的变化。焊接热模拟试验结果表明,焊接热模拟后工业试制钢板的冲击韧性和伸长率降低,而强度并不是随着热输入的变化而线性变化。工业试制钢板综合力学性能、应变时效性能和焊接热模拟性能良好。