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本文结合管道断裂理论和管道工程实例,对X100管线钢管的韧性设计值进行了计‘算和预测,对止裂韧性预测模型的影响因素进行了分析,提出了西气东输三线拟用X100试验段的韧性指标。通过CVN试验和DWTT试验,验证了X100管线钢CVN和DWTT之间的能量关系,评价了两者在表征材料韧性方面的适用性。最后采用焊接热模拟技术、力学性能测试手段和显微分析方法,对X100管线钢焊接热影响区的组织及韧性进行了研究,分别探讨了一次焊接热循环和二次焊接热循环对粗晶区组织和韧性的影响规律。采用能量判据和速度判据,获得西气东输三线拟用X100试验段的脆性断裂韧性的设计值为213J,DWTT剪切面积为85%；通过冲击韧性-临界裂纹尺寸曲线的建立,获得延性断裂起裂韧性的设计值为112J；通过Battelle双曲线法、Battelle简化公式法及相关修正方法的应用,获得延性断裂止裂韧性的设计值为390J。基于对双曲线法止裂预测模型的研究可知,随着钢级、管道压力、管径和壁厚的增大,管线钢止裂韧性设计值增加。随着气体介质中重烃组分的增加,管线钢止裂韧性设计值增加。CVN与DWTT试验结果研究表明,人字型缺口DWTT试验用于表征高强、高韧管线钢韧性比CVN试验更具有适用性。相比于压制缺口,人字型缺口更易于起裂,室温时延性断裂区较高,可有效的评价高韧性管线钢的动态裂纹扩展。同时通过DWTT与CVN能量分析,验证了两者之间的Battelle能量关系式(E/A)DWTT=3(E/A)CVN+0.63用于材料止裂韧性预测模型的进一步研究中较为安全。在一次焊接热循环中,X100管线钢CGHAZ韧性随着焊接热输入增大而降低。当焊接热输入为10～25kJ/cm时,CGHAZ组织主要为具有细密结构的贝氏体铁素体和多位向析出形态的针状铁素体,这种组织赋予CGHAZ良好的韧性。当焊接热输入高于30kJ/cm时,CGHAZ品粒粗化且主要组织为多边形铁素体和准多边形铁素体,韧性随之恶化。在二次焊接热循环中,当二次峰值温度处于Ac1～Ac3临界区时,X100管线钢表现为临界粗晶区(ICCGHAZ)局部脆化。在二次焊接热过程中ICCGHAZ的晶粒长天和粗大、富碳M-A组元是导致ICCGHAZ局部脆化的主要原因。