1.超纯管线钢
超纯钢一般是指总氧含量低、SPN和H含量低的钢。超纯管线钢中各种物质的含量低，分别为s<00005%、P<0.002%、n<0.001%、H<0001%。杂质元素对钢的性能有不利影响。对于钢管，高总氧含量将降低钢的韧性和延展性，s将降低钢冲击韧性；P能显著降低钢的低温冲击韧性，提高脆性转变温度，使钢产生冷脆性；氮化物破坏钢的焊接性。为了提高管线钢的性能，有必要系统地降低管线钢中杂质元素的含量。
然而，不可能完全消除工业中的夹杂物。因此，控制夹杂物的形貌已成为获得管线钢的重要手段。基本方法是在钢中添加Ca、Zr、Ti、稀土等元素，以控制夹杂物形态，提高管线钢的韧性指数。
2.高强度高韧性管线钢
随着管道工程的发展，对管线钢韧性的技术要求越来越高。韧性已成为管线钢很重要的性能指标。为了获得高韧性管线钢，可以采用多种增韧机制和方法。其中，以低碳或超低碳、纯或超纯、均匀或超均匀、细晶粒或超细晶粒和针状铁素体为代表的显微组织是高韧性管线钢很重要的特征。
（1）超细晶粒管线钢的获得归功于微合金化理论的成功应用。在管线钢控制轧制的再加热过程中，未溶解的微合金碳和氮化物通过颗粒钉扎机制阻止奥氏体晶粒的粗化过程。同时，在控制轧制过程中，应变诱导沉淀析出的微合金化碳化物和氯化物阻止奥氏体通过晶界和亚晶界的颗粒钉扎重新形成，从而获得精细的相变结构。超细晶粒管线钢的获得取决于控制轧制技术的应用。通过控制热轧条件，工业生产的铁素体晶粒尺寸可控制在3~4um，实验室可获得1~2um的铁素体晶粒尺寸。对于针状铁素体或超低碳贝氏体管线钢，通过控制轧制和控制冷却，可以减小铁素体板条束的尺寸，大大细化“有效晶粒”的尺寸，提高管线钢的强韧性指数。
（2）针状铁素体管线钢为了进一步提高管线钢的强度和韧性，20世纪70年代研究开发了针状铁氧体管线钢。典型成分为CMN-NB-Mo，碳含量通常小于0.06%。针状铁素体是一种具有高密度位错的非等轴铁素体，在略高于上贝氏体的冷却温度范围内通过剪切转变形成。针状铁素体管线钢通过微合金化、控制轧制和控制冷却，综合利用晶粒细化、微合金元素析出相和位错亚结构的强化作用，使钢的屈服强度达到650mpa，-60℃冲击吸收能达到80J。
（3）为了满足发展能源的需要，20世纪80年代初，在针状铁素体钢研究的基础上，国内外开发了超低碳贝氏体钢。在超低碳贝氏体钢的成分设计中，选择了C、Mn、Nb、Mo、B和Ti的组合，以便在较宽的冷却范围内形成完整的贝氏体组织。在保证良好的低温韧性和焊接性的前提下，通过适当增加合金元素含量，进一步改进控轧控冷工艺，超低碳贝氏体钢的屈服强度可达到700～800MPa。