N80-1非调质无缝油井管具有成本低、节约生产资源、减少生产周期和环境污染等诸多优点，但性能控制一直不太稳定，尤其是冲击韧性时常偏低，严重影响了该产品的成材率和使用安全性。归根究底，还是缺乏有效的工艺控制技术及相关理论研究。然而，N80-1非调质无缝油井管的工艺控制极为独特，传统的工艺控制技术及研究方法均不太适用。本文紧密结合N80-1无缝油井管的工艺控制特点及实际参数，采用工业生产的36Mn2V和40Mn2V钢，在试验研究的基础上，对N80-1无缝油井管的新型工艺控制技术及相关理论进行了探索和研究，并在工业实践中进行了验证。主要研究工作如下：通过现场采集、测量和计算，确定了N80-1无缝油井管连轧和定径温度的可控范围及80个常用规格对应的不可控参数，连轧和定径的变形量、变形速率和钢管空冷速度，建立空冷速度与规格尺寸之间的数学关系式，平均准确度R为96.70%。为工艺控制技术研究提供了可靠的参数。通过连轧和定径的热模拟试验、奥氏体晶粒观察及微合金碳氮化物的析出分析，系统研究了变形参数对变形抗力、动态再结晶行为、晶粒细化的影响及相关理论。建立36Mn2V和40Mn2V钢变形抗力数学关系式（拟合度分别为96.96%和97.33%），计算出连轧和定径的变形抗力范围。求出两个钢种的动态再结晶激活能分别为361.96KJ/mol和381.66KJ/mol（比普通碳锰钢分别高出52.35KJ/mol和72.05KJ/mol），作出两个钢种的综合动态再结晶图。综合得出两个钢种的连轧再结晶细化晶粒控制温度均≥1050℃，最佳温度为1050℃（平均晶粒尺寸可达十几个μm）。其中，Ti和V的碳氮化物析出，尤其是V（N、C）的析出，显著地推迟了动态再结晶行为，并细化了奥氏体晶粒。通过连轧+再加热+定径+冷却的综合热模拟实验、性能测试、金相及透射电镜观察，系统分析了钢种和工艺参数对性能、组织及析出物的影响，并对试验钢的性能变化、组织转变规律、微合金碳氮化物析出特点及相关理论依据进行了探讨。得出了36Mn2V和40Mn2V钢性能与工艺参数之间的定量关系，建立了两个钢种屈服和抗拉强度的数学关系式（计算结果与测试值偏差约±10MPa）。钢种和工艺参数对组织及V的碳氮化物析出的影响与其对性能的影响相吻合。其中，定径温度和冷却速度是影响组织和性能的关键参数，强度均随温度的升高和冷却速度的增大而递增，冲击韧性随温度的升高而递减，但随冷却速度的增大先缓慢升高，达到峰值后迅速降低，其峰值对应的临界冷却速度随温度的升高而递减。贝氏体转变是组织转变的鲜明特点，还是导致韧性显著降低的主要因素。温度越高，越容易产生贝氏体组织，当冷却速度超过某一临界值时，则发生贝氏体转变，恰好与韧性峰值对应的临界冷却速度一致。主要析出物V（N、C）和VC分别在定径和冷却过程中析出，温度是关键影响因素，温度越高，V（N、C）越少，VC越多。其中，VC析出数量最多（占75%以上），尺寸最小（5~20nm），分布最均匀。与36Mn2V钢相比，40Mn2V钢铁素体含量更少，珠光体含量更多，更容易发生贝氏体转变，且V的碳氮化物析出更多，其屈服和抗拉强度平均高出91.1MPa和157MPa，冲击韧性平均低21.5J。结合工艺参数、组织、析出物及性能，对N80-1非调质无缝油井管的强韧化基本原理及机制进行了探讨，其强韧化效果为V的碳氮化物析出和组织的叠加及相互作用。VC和V（N、C）沉淀强化为关键强化机制，其中，VC强化作用最显著。组织对强韧化的作用是矛盾对立的，却是韧化的主要因素。铁素体及晶内铁素体是关键的韧化机制；珠光体和贝氏体强化作用显著，但不利于韧化，尤其是贝氏体组织脆化显著。要想获得良好的综合性能，主要靠细小的F+P组织及大量的VC的强韧化作用。根据上述研究结果，结合工艺控制特点及实际参数，对工艺控制技术进行了探索和研究。性能的关键影响因素中，钢种可合理选择，温度可有效控制，冷却速度可根据规格合理搭配，与N80-1无缝油井管的工艺控制特点相吻合。韧性是此类钢的薄弱环节，需优先考虑，以临界冷却速度为重要的依据。36Mn2V和40Mn2V钢的适用规格范围恰好覆盖了80个研究规格。针对不同规格，确定了选用的合适钢种，及连轧、定径合理控制温度范围和最佳控制温度，形成了一套完善的新型工艺控制技术。所有规格的屈服强度试验值稳定在600~700MPa之间，冲击韧性试验值远大于37J，完全满足控制目标要求。将整套研究软件化，采用VC++6.0软件，开发了一个可查询不同规格的基本参数、应选用的钢种及工艺控制参数，预报变形抗力和性能等信息的数据库软件。通过工业实践应用，验证了此套技术的可行性和准确性，实际屈服强度和冲击韧性与研究值的平均偏差约±20MPa和-8~+6J。产品的屈服强度和冲击韧性基本稳定在615~675MPa之间和45J以上，完全满足API5CT验收要求，且大大提高了一次性成材率。