随着我国经济的高速发展，对油气资源的需求量越来越大，一些以前难以开发的含油、气地区，如极地、海洋、地质灾害频发区，也逐渐进入人们的视野，特别是含高H2S的油气田的开发对管线钢提出了更加严格的性能要求。因此，开发具有高的抗H2S腐蚀性和高强度、高韧性、抗大变形性及厚壁化等特点的管线钢是我国也是国际上的发展趋势。能否生产出高级别的兼具抗H2S腐蚀管线钢代表了一个国家管线钢领域研发的最高水平。目前抗H2S腐蚀管线钢的研究工作多针对X52/65级别，对于高强度、高性能抗H2S腐蚀管线钢的研究却少见报道。本文依托“十二五”国家科技支撑计划项目“高强度耐腐蚀石油天然气集输和输送用管线钢生产技术”，通过对不同强度级别和不同组织结构的管线钢抗H2S腐蚀性能的研究，揭示强度、硬度、组织结构与H2S腐蚀之间的关系规律，探索提高管线钢抗H2S腐蚀性能关键工艺技术。设计制备出不同组织结构的管线钢，进行组织和力学性能分析。研究了系列管线钢的抗氢致诱发裂纹（HIC）开裂性能。结果表明，不同组织和强度的管线钢表现出不同的氢致开裂特征，相界面和大尺寸M/A岛、界面平直的贝氏体铁素体（BF）等硬相组织是氢致开裂的主要途径。通过降低pH值和延长浸泡时间研究了苛刻条件下系列管线钢的抗HIC开裂性能。研究结果表明，管线钢的裂纹长度率（CLR）、裂纹厚度率（CTR）和裂纹敏感率（CSR）均有所增高，其中CTR增幅较大，且随着pH值降低，其氢鼓泡密度增加。研究了针状铁素体（AF）、多边形铁素体＋贝氏体铁素体（PF+BF）、多边形铁素体＋马氏体（PF+M）的抗HIC开裂性能。其中针状铁素体的抗HIC开裂性能最佳，这主要归因于均匀细小的AF显微组织和基体中大量弥散的析出相，以及高密度的缠结位错和不规则的晶界等；而双相组织不适合用于抗HIC管线钢。针对强度和硬度对管线钢的抗HIC开裂性能研究发现，单一考虑强度或硬度对管线钢的氢致开裂性能不够科学，必须结合组织因素进行研究。对比研究了两种针状铁素体（AF）管线钢的抗SSC开裂性能。分析认为，大尺寸的M/A岛是影响其SSC敏感性不同的原因，进入钢中的氢易于偏聚在M/A岛与基体的界面，在外加应力的协同作用下加剧了氢的局部富集，当偏聚氢浓度达到临界值时，便会在M/A岛与基体的界面之间形成裂纹并扩展直至断裂。