采用具有高强韧性的X80管线钢建设油气管道可以有效增加油气管线的输送压力,提高输送效率,为社会和经济发展提供保障。当前工业生产中,为获得优良的力学性能往往采用低温卷取生产工艺（卷取温度<400℃）。但是,低温卷取会增加工业生产难度,带来一系列生产操作和设备问题,进而限制了 X80管线钢的生产。由于油气管线铺设的范围不断扩大,有时不可避免会途径一些极寒地区,因而为保证运行安全,要求管线钢具有更加优良的低温韧性。基于以上背景,本文致力于在保证X80管线钢优良低温韧性的前提下,将卷取温度提高至更高温度区间（500-600℃）。通过合金体系和轧制工艺的设计优化、实验室热轧实验、力学性能检测以及显微组织表征,对X80高钢级管线钢在高、低温轧制工艺下的显微组织和低温韧性、轧制参数和合金元素对显微组织和力学性能的影响规律进行了一系列系统的研究,为实际工业生产奠定理论基础。论文主要的研究结果如下:（1）通过实验室热轧实验对设计的合金体系和轧制方案进行试轧。结果表明:除Steel3（低Ni）外,其他合金体系在高卷取温度下均可以达到X80级别管线钢的力学性能要求:Steel2（高Mo）含有最高的合金元素,具有最为优异的强韧性配合;Steel1、Steel4和Steel5均为不同程度的降低合金元素含量,仍可以得到较为优良的力学性能;Steel4降低Ni含量,导致屈服强度不足555MPa,没有达到X80级别管线钢要求。（2）通过应用SEM、EBSD等显微表征技术对高、低温基础轧制工艺的显微组织进行详尽分析,结果表明:与传统轧制工艺相比,实验钢在这两种轧制工艺下沿厚度方向的晶粒尺寸梯度均显著减小,显微组织十分均匀。低温基础轧制方案中显微组织为粒状贝氏体和贝氏体铁素体的复相组织,组织细小均匀,晶粒扁平化明显,但大角度晶界含量较低,MA岛数量较少,残余奥氏体含量高,具有优良低温韧性;高温基础轧制方案中显微组织主要为粒状贝氏体,贝氏体铁素体含量减少,等轴状显微组织数量增加,大角度晶界数量较少,MA岛尺寸粗大,含量较高,同时残余奥氏体含量较少,因而其低温韧性有所降低。（3）通过实验室试轧和显微组织表征,详细的研究了终轧温度和卷取温度对X80管线钢的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随着终轧温度和卷取温度的降低,显微组织细化,MA岛含量和尺寸降低,实验钢的低温韧性均提高。但是对于卷取温度,应该在保证冲击吸收功合格的前提下提高其数值,这样一方面可以降低对设备冷却能力的要求,降低工业生产难度;另一方面,提高卷取温度可以降低沿厚度方向的晶粒尺寸梯度,提高组织均匀性。（4）通过实验室试轧和显微组织表征,研究Cr、Mo合金元素对实验钢显微组织和低温韧性的影响。结果表明:Steel1国与Steel2获得的低温韧性接近,与Steel2（0Cr-0.2Mo）相比,0.3Cr-0.2Mo合金体系中粒状贝氏体的含量更多,晶粒尺寸更加细小,沿厚度方向的晶粒尺寸梯度也显著降低,有效晶粒尺寸也更加细小,MA岛细小弥散分布,残余奥氏体含量增加。