中俄东线天然气管道是中国首条外径为1422mm大口径输气管道,途经东北严寒区域,为避免管道发生低温脆性断裂,要求材料具有较高的强度以及足够的防脆性开裂能力和抗裂纹扩展的止裂能力。本文以规格为Φ1422mm×32.1mm的两种低温X80管线钢为研究对象,采用金相显微镜和扫描电子显微镜对管体组织进行观察,通过低温拉伸试验、硬度试验、夏比冲击试验、落锤撕裂试验和三点弯曲试验对试验钢的力学性能进行研究。论文的主要结论如下:(1)低温X80管线钢的显微组织分别以粒状贝氏体和粒状贝氏体+多边形铁素体为主。通过对试验钢低温拉伸性能测试,研究试验钢厚度方向上组织对力学性能的影响,研究发现,钢管从表面到壁厚中心,粒状贝氏体、M/A岛含量增加,组织晶粒尺寸变大。随着试验温度的降低,壁厚不同区域处的抗拉强度、屈服强度均增高,断后伸长率的变化较小;试验钢外表面处试样的抗拉强度、屈服强度相对较高。(2)在夏比冲击试验中,试样的断口剪切面积均为100%,夏比冲击功随着试验温度的降低而降低,在-60℃时依然保持在380J以上;三点弯曲试验中,裂纹尖端的张开位移CTOD值随温度的降低呈现出先降低后增大的变化趋势,但波动幅度较小,材料的断裂韧性较高。(3)落锤撕裂试验发现,当裂纹扩展至针状铁素体、粒状贝氏体和细小的M-A岛时,裂纹的扩展轨迹较为曲折,降低了裂纹的扩展能,在一定程度上可以阻碍裂纹的扩展。随着试验温度的降低,DWTT试样断口,铁素体对板条贝氏体的分割协调变形和约束作用减弱,从而降低材料的韧性。DWTT减薄试样的断口剪切面积百分比大于全壁厚试样,且单面减薄试样的断口剪切面积百分比要大于双面减薄试样;随着DWTT试样厚度的增加,试样的断裂韧性降低。