油气田用双金属复合无缝钢管由外基层碳钢和内衬层耐腐蚀合金钢构成，由于其良好的抗腐蚀性能和较为低廉的价格在国内外海洋油气田开采中得到了广泛应用。尤其是冶金结合界面双金属复合无缝钢管以其良好的界面结合及力学性能，成为油气田开采大规模用管的首选。双金属复合钢管的良好界面结合是保证管材稳定服役的先决条件，传统方法生产的冶金复合管型材，界面未能实现完全的冶金结合，仍存在局部间隙，这些间隙往往成为裂纹扩展、腐蚀开裂的起点。热轧法制备的双金属复合无缝钢管具有较高的可靠性和较强的品种适应性，因而在双金属管材众多生产工艺的竞争中脱颖而出。双金属复合无缝钢管应用市场广阔，需要在大规模投入应用的同时，对界面附近包括金相组织、析出相、元素穿过界面扩散等问题进行研究。这对双金属复合无缝钢管的研发、生产和应用都有着重要意义。本论文主要对双金属复合无缝钢管10MnVNb/12Cr在不同温度的外加热场(扩散退火)条件下，管材两层材料界面结合处的组织状况及其他物理现象进行了试验研究。论文设计了适合分步铸造法制备双金属复合无缝钢管10MnVNb/12Cr的铸造浇注系统，并对其铸造缺陷可能出现的位置进行分析。浇铸成型后将管坯热轧穿孔，正火空冷获得的双金属管界面两侧合金大部分已经处于结合状态，仅存在较少的局部未熔合区；对热轧成型后的双金属管施加不同温度(1000~1250℃)的外加热场(扩散退火)，寻找界面结合的合适温度范围，从界面相结构、第二相颗粒观察及显微硬度的分布可以看出，在1100~1150℃范围内，界面结合较为良好，组织结构相对合理，碳化物颗粒比较细小、分布均匀，界面处硬度介于两侧金属之间，有利于双金属管变形的协调性。特别地，以界面扩散理论为基础，结合菲克第二定律，在甄选合适的基本模型后，提出合理假设，找到符合假设的初始条件。对不同外加热场下，双金属管界面附近Cr、Ni元素的扩散现象进行了计算和分析。找到了针对双金属管界面元素扩散的计算公式及其函数解，分析了实测值和计算值出现误差的可能原因。