通常认为增加精轧应变可以有效细化管线钢组织，从而提高管线钢的强度和韧性，然而，随着产品厚度的增加，该调整方法受设备的限制，成为生产技术瓶颈。本研究采用Gleeble-2000 热模拟试验机、金相分析、扫描电镜技术等系统研究了轧制工艺对管线钢组织和性能的影响。研究结果表明：厚规格产品韧性不符合标准归因于边部和心部冷却梯度增加，边部以粒状贝氏体组织为主，而心部存在多边形铁素体，这种组织梯度最终引起韧性的恶化。热模拟分析结果表明，通过减小精轧应变增加铁素体孕育时间，可以有效避免这一问题。依据研究结果，结合理论分析制定了减小中间坯厚度的生产工艺，并进行了X70 和X80 工业试验，管线钢强度和韧性均有明显增加，韧性不稳定问题得到解决，最终形成了稳定、批量生产厚规格管线钢产品的新工艺。