管道运输是大规模的石油与天然气最重要的运输方式之一。随现代微合金化管线的发展,低成本高Nb管线钢的开发和应用,高Nb管线钢已成为不同钢级管线钢最通用的合金化方式之一。但到目前为止,Nb对管线钢及钢管的性能的影响仍缺少统一的认识,不同企业在Nb含量的设计和应用仍存在很大的差异。因此,系统研究Nb含量对管线钢及焊接接头的组织和性能的影响,对低成本高Nb管线钢研究具有重要的意义。本论文获取大量实际生产的X65管线钢管的组织和性能,分析Nb含量对不同成分体系X65管线钢管的组织和性能;采用热模拟试验机,模拟研究了不同Nb含量3种X80管线钢直缝埋弧焊和环焊粗晶热影响区组织和性能的影响。结果表明:虽然不同体系X65钢的成分略有差异,但钢管的母材、焊接热影响区的性能均与Nb含量呈现强的相关性,随Nb含量的增加,母材及焊接热影响区的强度略有增加,而冲击韧性显著增加,但当Nb含量大于0.06%时,Nb含量对管线钢及热影响区的强度和韧性影响作用减弱。X80管线钢的管体及焊缝粗晶区均具有良好的强度和韧性。而随Nb含量的增加的,钢的强度变化不大,但韧性有显著的提高。Nb含量不仅影响粗晶热影响区强度,其塑性也有增加趋势。Nb含量增加对焊接粗晶区的韧性有显著的改善作用,而且环焊热影响区的性能高于直缝焊热影响区的性能。随Nb含量的增加,钢中Nb C析出量增加,Nb C颗粒对原奥氏体晶粒的钉扎作用抑制原奥氏体晶粒长大,细化原奥氏体晶粒,改善钢的强度、塑性和韧性,稳定钢管的性能。综合X65和X80管线钢及焊接热影响区的性能的分析结果,X65高Nb管线钢的Nb含量控制在0.055～0.065%范围内;而X80钢则应该控制在上限0.086%左右。