CN105438677B - 一种大中型储罐罐壁用钢板及其制造方法和罐壁结构 - Google Patents

Abstract

一种大中型储罐罐壁用钢板及其制造方法和罐壁结构，其罐壁用钢板钢板在长度方向上一端厚、一端薄，且其板厚在全部或部分长度区段内逐渐增加或减小；其中，钢板的板宽W与钢板的板长L是恒定的；钢板的厚度是沿长度方向变化而变化的；最厚端的板厚Tb与最薄端的板厚Ta之比不大于4；L1、L2…分别为离开钢板薄端部的不同距离，在该距离上，钢板厚度分别为T1、T2…，其余类推；在0～L1、L1～L2...长度区间范围内板厚呈线性增加或减小，且在该长度区间内厚度的增加或减小的斜率是恒定的。本发明在不影响储罐容量及安全性的前提下显著减少罐壁钢板的材料使用量，减少壁板的预制加工工序，提高罐壁的焊接施工效率，适用于容量在7万及7万以下立方米的大中型储罐。

Description

一种大中型储罐罐壁用钢板及其制造方法和罐壁结构

技术领域

本发明涉及储罐技术，特别涉及一种大中型储罐罐壁用钢板及其制造方法和罐壁结构，适用于容量在7万及7万以下立方米的大中型储罐。

背景技术

在工业生产和日常生活中，有很多容量在7万及7万立方米以下的大、中型储罐，如大中型石油储罐、大中型LNG、丙烯储罐等等的罐壁都是由钢板或复合钢板焊成的圆柱形钢结构。尽管储罐储存的介质不同，容积不同，储罐的罐壁钢板选用的材质也可能不同，所用钢板规格尺寸(厚度、宽度和长度等)设计也有差别，甚至同是5万立米的石油储罐，因建造地的地质条件等因素，其所用钢板的设计规格尺寸也会有某些差别，但总的来说，这些储罐的罐壁钢板都有如下共同特点：

罐壁钢板自上而下分若干层。同一层内，钢板都是以钢板的宽度作为该层的层高、以钢板长度方向作为罐壁的一段弧长，且钢板的厚度都是相同的。但在不同层间，钢板厚度则由上而下呈阶梯状增加，即下层钢板的厚度总是大于或等于上一层的厚度，以此来抵抗由上而下递增的罐内储存液体所产生的静压力并保证罐体必要的刚性。

在同一层内，钢板的材质都是相同的，通常为抗拉强度级别在60公斤级以下的正火钢种，如Q245R、Q345R、16MnR、16MnDR、Q370R、15MnNbR、A516Gr.70、P355NL及09MnNiDR等。

罐壁钢板都需要进行卷曲成型加工，使其弯曲的曲率半径等于罐壁圆柱体的半径。罐壁钢板壁板的卷曲成型加工是传统储罐罐壁板的必须要有的预制加工工序之一。

以某个经典的7万立方米石油储罐设计为例，其罐壁周长为248米，罐壁钢板材质均为A516Gr.70；总高15.25米的罐壁由5层钢板焊接而成，每层罐壁钢板的长度和宽度都是相同的，即都是由20张3.05米宽×12.4米长的A516Gr.70钢板焊接而成，但钢板厚度则由上而下呈阶梯状增加，即下层钢板的厚度总是大于或等于上一层的厚度，以此来抵抗由上而下递增的罐内储存液体所产生的静压力。

该7万立方米石油储罐用罐壁钢板的具体设计如下：

表1：7万立方米石油储罐用罐壁钢板清单

据此，不难推算出：

该7万立方米石油储罐共需5×20＝100张50公斤级正火钢A516Gr.70钢板，共计(29+23+17+12+10)×3.05×12.4×20×7.85≈540吨。

该7万立方米石油储罐共需焊接总计4×248＝992米长的环形焊缝和5×20×3.05＝305米长的纵向焊缝。

对于容量在7万及7万立方米以下的大、中型储罐罐壁结构及其罐壁用正火钢板，上述设计已十分成熟的，且已纳入行业标准规范，因此，对于容量在7万及7万立方米以下的大、中型储罐的罐壁结构及其罐壁用钢板，未检索到有相关的新型技术方案及发明专利提出。

仍然以7万立方米石油储罐为例，分析现有技术下储罐罐壁的结构设计存在着以下不足：

①储罐装满石油后，罐壁上某一点的钢板所承受的静压力反比于它的高度，因此，每层钢板上沿位置的承压总是小于钢板下沿位置的承压。而且，每层的高度越高，即钢板越宽，钢板的上沿和下沿所承受的静压力差就越大。显然，单纯从受力计算角度上看，钢板上沿的厚度完全可以小于下沿的厚度。然而事实上，现有的储罐结构设计时，罐壁钢板的厚度都是根据其下沿位置所承受的静压力来计算的，也就是说，对于钢板的上沿，总有部分厚度是属于“多余”的。而且，每一层罐壁层高越高，即钢板越宽，“多余”的厚度也越多，产生的钢材“浪费”就越严重。从节约钢板使用量角度来讲，罐壁的层高(也即钢板宽度)越小越好。但从焊接角度出发，希望钢板越宽越好，以减少焊缝的数量，尤其是不同层罐壁之间的环形焊缝(即周向横焊缝)。这就形成了一对矛盾。

综合考虑后，某项目7万立方米石油储罐壁板的宽度被设计为3050mm。

②3050mm这一板宽并非国内主流宽厚板厂家的理想板宽。因为，目前主流宽厚板轧机都为5米厚板轧机，实际最大成品宽度为4700～4800mm。因此对于3050mm的钢板宽度，上述5米厚板轧机的生产效率并不理想，只有4700mm宽度钢板生产效率的80％左右。

③3050mm这一板宽同样不利于焊接施工。如上所述，这样一种7万立方米石油储罐的设计，罐壁钢板间共有1240米长的环形焊缝和305米长的纵向焊缝，环形焊缝的长度数倍于纵缝纵向焊缝的长度。环形焊缝通常采用埋弧横焊，纵向焊缝通常采用气电立焊，而相比之下，埋弧横焊的焊接效率很低，仅为纵缝气电立焊十分之一至五分之一。显然，成倍地减少环形焊缝的长度就意味着成倍地提高储罐罐壁的焊接效率。

④目前的钢板都是以板宽作为罐壁的层高、以板长作为罐壁圆周上的一段弧长，因此，传统储罐的罐壁壁板都需要进行卷曲成型加工，其弯曲的曲率半径就是罐壁圆周的半径。壁板的卷曲成型加工作为传统储罐罐壁板的预制加工工序之一，既增加了储罐制造成本，也延长了制造周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大中型储罐罐壁用钢板及其制造方法和罐壁结构，在储罐容量、安全性不受到任何损失的情况下，显著减少罐壁钢板的材料使用量，减少壁板的预制加工工序，提高罐壁的焊接施工效率，且该罐壁钢板的钢种为抗拉强度级别60公斤级以下的正火钢种。本发明适用于容量在7万及7万以下立方米的大中型储罐。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种大中型储罐罐壁用钢板，其特征是，钢板在长度方向上一端厚、一端薄，且其板厚在全部或部分长度区段内逐渐增加或减小；其中，钢板的板宽W与钢板的板长L是恒定的；钢板的厚度是沿长度方向变化而变化的，其中，在最薄端的板厚为Ta，在最厚端的板厚为Tb，Tb与Ta之比应不大于4；L1、L2…分别为离开钢板薄端部的不同距离，在该距离上，钢板的厚度分别为T1、T2…，其余类推；在0～L1、L1～L2...长度区间范围内板厚呈线性增加或减小，且在该长度区间内厚度的增加或减小的斜率是恒定的，最终形成罐壁用差厚钢板。

本发明大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，所需坯料的成分与生产普通大中型储罐用60公斤级以下强度级别的正火钢板所需坯料的成分相同，坯料厚度应是成品钢板最大板厚的3倍以上；差厚钢板采用可逆式宽厚板轧机轧制或锻造设备锻造的方法生产；然后进行正火热处理，除在炉时间、保温时间参数外，差厚钢板的正火工艺与普通大中型储罐罐壁用60公斤级以下强度级别正火钢板的工艺相同；该差厚钢板在炉时间、保温时间取决于其最小板厚Ta和最大板厚Tb：

在炉时间＝A*Tb，单位min；其中，A为在炉时间厚度系数，取A＝1.5～8.0，单位min/mm；

保温时间＝B*Tb，单位min；其中，B为保温时间厚度系数，取B＝0.8～7.0，单位min/mm；

B*(Tb-Ta)≤60，单位min，其中，Tb、Ta单位为mm。

进一步，热加工成型过程中，钢板头尾温差应不大于100℃；除成型道次之外，该差厚钢板的轧制或锻造工艺与普通大中型储罐壁板的轧制或锻造工艺相同。

采用可逆式宽厚板轧机轧制生产差厚钢板时，为减少壁板的焊缝长度，提高罐壁建造速率及壁板的生产效率，罐壁用钢板的宽度W应尽可能地宽，但不宜超过4.8米。

在成型轧制道次之前，上述差厚钢板的加热、轧制工艺与普通传统等厚钢板的加热、轧制工艺相同。成型轧制为轧制最后的若干道次，在此之前，钢板是沿长度方向等厚分布的，而在此若干道次中，轧机动态地调整辊缝，最终将钢板轧成所述的差厚钢板。

又，为提高壁板的生产效率，还可以将二张或二张以上差厚钢板拼凑成一张轧制大板以实现倍尺轧制，该轧制大板采用对称设计，即在长度方向上的厚度先由薄变厚、再由厚变薄，或先由厚变薄、再由薄变厚，或者是上述两种方式的组合。

用本发明所述的大中型储罐罐壁用钢板的储罐结构，其特征是，储罐罐壁为多边形结构，罐壁钢板为差厚钢板，该钢板的长度方向为罐壁的高度方向，而钢板宽度方向作为多边形罐壁的一段边长焊接而成；罐壁的厚度部分或全部自上而下地分段线性地增加，即罐壁垂直剖面的几何形状部分或全部呈梯形形状。

本发明提出了容量在7万及7万立方米以下的大中型储罐的罐壁结构，该储罐罐壁为多边形体，罐壁的厚度部分或全部自上而下地分段线性地增加，即罐壁垂直剖面的几何形状部分或全部呈梯形形状。与现有储罐罐壁相比，本发明储罐罐壁在不影响储罐容量及安全性的情况下，显著减少了罐壁钢板的材料使用量，提高了罐壁的焊接施工效率。

本发明的有益效果：

采用本发明提出的新型大中型储罐罐壁结构及罐壁用钢板的制造方法，能够达到以下效果：

1.本发明大中型储罐罐壁的垂直剖面几何形状以梯形为主，对比普通大中型储罐罐壁垂直剖面的台阶形，可以显著减小截面的面积，换而言之，可以减少所用钢板的重量。

2.储罐罐壁用新型钢板的宽度可增加至当今5米及以上宽厚板轧机的最大宽幅，使壁板的张数尽可能减少，并增加钢板的平均单重，进而提高宽厚板轧机的生产效率。

3.本发明储罐结构及其钢板，可大幅度减少钢板的张数，这意味着钢板焊缝的长度也可以大幅减少。特别是，由于新型储罐罐壁结构只是单层结构，取消了焊接效率较低的罐壁钢板间的环形焊缝，而只保留纵向焊缝，通过使用气电立焊，可成倍地提高焊接效率。

4.传统罐壁钢板都是以板宽作为罐壁的层高、以板长作为罐壁圆周上的一段弧长，因此，传统罐壁的钢板都需要进行卷曲成型加工，其弯曲的曲率半径就是罐壁圆周的半径。而本发明储罐罐壁为多边形结构，由新型钢板以板长为高，以板宽为多边形罐壁的一段边长焊接而成。换而言之，新型钢板不需要卷曲成型加工，既节省了储罐成型加工成本，又缩短的制造周期。

附图说明

图1为本发明大中型储罐罐壁的垂直剖面示意图。

图2为本发明大中型储罐罐壁用钢板的剖面示意图。

图3为本发明为实现倍尺轧制所设计的“轧制大板”示意图。

图4为现有的7万立方米石油储罐罐壁的垂直剖面示意图。

图5为现有的2万立方米烧碱储罐罐壁(碳钢－不锈钢复合钢板的基板部分)的垂直剖面示意图。

具体实施方式

下面金耳环实施例和附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，其为本发明大中型储罐罐壁的垂直剖面示意图，图1中，1为本发明特别设计的厚度渐变的差厚钢板板面，11为差厚钢板的剖面，3为罐壁钢板间的纵向焊缝。

图2为本发明大中型储罐罐壁用钢板的剖面示意图，图2中，1为本发明特别设计的差厚钢板板面，11为差厚钢板的剖面，W为前述新型差厚钢板的板宽，L为新型差厚钢板的板长，W与L是恒定的；钢板的厚度是沿长度方向变化而变化的，其中，在最薄端的板厚为Ta，在最厚端的板厚为Tb；L1、L2…分别为离开钢板最薄端部的不同距离，在该距离上，钢板的厚度分别为T1、T2…，其余类推。在0～L1、L1～L2...长度区间范围内板厚呈线性增加或减小，且在该长度区间内厚度的增加或减小的斜率是恒定的。

图3为本发明为实现倍尺轧制所设计的“轧制大板”示意图，图3中，W为前述差厚钢板的板宽，L为差厚钢板的成品板长，W与L是恒定的，但钢板厚度是沿长度方向变化而变化的，其中，“轧制大板”最薄处的板厚为Ta，最厚处的板厚为Tb；L1、L2…分别为离开钢板最薄端部的不同距离，在该距离上，钢板的厚度分别为T1、T2…。在0～L1、L1～L2...长度区间范围内板厚呈线性增加或减小，且在该长度区间内厚度的增加或减小的斜率是恒定的。为保证钢板性能均匀稳定，Tb与Ta之比应限定在一定范围之内。同样地，为保证钢板性能均匀稳定性，在热成型过程中应对钢板温度均匀性进行控制，热成型过程中钢板头尾温差在一定范围之内；除成型道次之外，该新型差厚钢板的轧制或锻造工艺与普通大中型储罐壁板的轧制或锻造工艺相同。

图4为传统的7万立方米石油储罐罐壁的垂直剖面示意图，图4中，2为罐壁用钢板的板面，21、22、23、24和25分别为罐壁自上而下第1层、第2层、第3层、第4层及第5层钢板的厚度剖面示意图。3为罐壁钢板间的纵向焊缝，4为罐壁钢板间的水平方向上的环形焊缝。图中可以看出，传统普通大中型储罐罐壁的厚度自上而下，呈台阶形增加。

图5为现有的2万立方米烧碱储罐罐壁(碳钢－不锈钢复合钢板的基板部分)的垂直剖面示意图，图5中，2为罐壁用钢板的板面，21、22、23、24、25、26、27、28、29和20分别为罐壁自上而下第1层、第2层、第3层、第4层、第5层、第6层、第7层、第8层、第9层及第10层钢板的厚度剖面示意图，3为罐壁钢板与罐壁钢板之间的纵向焊缝，4为罐壁钢板与罐壁钢板之间的水平方向上的环形焊缝。图5中可以看出，传统大中型储罐的每层罐壁厚度自上而下，呈台阶形增加。

实施例1

本实施例设计了一座理论容量为7万立方米的石油储罐罐壁结构及其罐壁用钢板。

在现有的传统设计中，这样一座设计容量为7万立方米的石油储罐罐壁结构应如图4所示。图中，2为罐壁用钢板的板面示意图，21、22、23、24和25分别为罐壁自上而下第1层、第2层、第3层、第4层及第5层钢板的厚度剖面示意图。该传统7万立方米的石油储罐罐壁为圆形，周长为248米，罐壁高为15.25米、石油极限液位14.5米；罐壁共分5层，每层高3050mm，由20张3050mm宽×15250mm长的钢板以板宽为高、以板长为弧长焊接而成，钢板材质选用50公斤强度级别的正火钢A516Gr70。

表2

本发明实施例中，储罐罐壁周长、罐壁高、极限液位、罐壁所用钢板的材质与现有传统设计的7万立方米的石油储罐相同，即：罐壁周长为248米，罐壁高约为15.25米、石油极限液位14.5米，钢板材质选用50公斤强度级别的正火钢A516Gr.70。

但本实施例中，图1所示，储罐罐壁为五十三边形结构，且只有一层，由本实施例特别设计的差厚钢板1焊接而成，钢板焊接拼凑方式是以板长为高、板宽为五十三边形中的一段边长，其材质为50公斤强度级别的正火钢A516Gr.70。差厚钢板1的厚度，自上而下，部分或全部沿长度方向分段地、线性地增加，使得储罐罐壁的厚度部分或全部自上而下地分段线性地增加。图中可以看出，该储罐的罐壁结构只有一层钢板，因此没有罐壁钢板间的环形焊缝，只有若干条罐壁钢板间的纵向焊缝。

本实施例中，图2所示，W为前述新型差厚钢板1的板宽，设计为4680mm，L为差厚钢板的板长，设计为15250mm，W与L是恒定的；钢板的厚度是沿长度方向变化而变化的，Ta为最薄端的板厚，设计为10mm；Tb为最厚端的板厚，设计为29mm；L1、L2分别为离开钢板最薄端部的不同距离，分别设计为3050mm、6100mm；T1、T2分别为离开钢板最薄端部距离L1、L2位置上的钢板厚度，分别设计为10mm、12mm；在离开最薄端距离为0～L1范围内的钢板厚度是恒定，设计为10mm；在离开最薄端距离为L1～L2范围内，钢板厚度线性地由10mm增加至12mm；在离开最薄端距离为L2～最厚端范围内，钢板厚度线性地由12mm增加至29mm。

7万立方米石油储罐罐壁用钢板清单。

表3

	第1层
		板厚，mm	10～29mm渐变
钢板材质	A516Gr.70

板宽，mm	4680
		板长，mm	15250(＝层高)
焊缝	罐壁钢板间的环形焊缝长度为0，纵向焊缝长度为808米
		钢板张数	共53张
钢板总重量	484吨
		钢板单重	9.1吨

本发明实施例中，差厚钢板所需坯料的成分与生产普通的正火钢板所需坯料的正火型A516Gr.70成分相同，由可逆式宽厚板轧机轧制生产，采用的坯料厚度为300mm厚度的连铸坯，与壁板的最大厚度29mm之比为10.3倍；为减少壁板的焊缝长度，壁板的宽度W设计为4.68米。在成型轧制道次之前，上述差厚钢板的加热、轧制工艺与普通传统的A516Gr.70等厚钢板的加热、轧制工艺相同。成型轧制为轧制最后的1～3道次，在此之前，钢板是沿长度方向等厚分布的，而在此1～3道次中，轧机动态地调整辊缝，最终将钢板轧成图2中所述的差厚钢板。

为提高壁板的生产效率，如图3所示，两张差厚钢板1拼在一起，组成一张“轧制大板”以实现倍尺轧制，提高生产效率。为了便于切割后的钢板堆放，该“轧制大板”拼凑时采用了对称设计，即将两块差厚钢板1的最厚端拼在了一起。为保证钢板性能均匀稳定性，壁板的最大厚度与最小厚度之比为2.9，在热成型过程中对钢板温度均匀性进行了控制，热成型过程中钢板头尾温差都被控制在80℃之内。

本实施例中，300mm厚度的连铸坯轧成前述的“轧制大板”后，再经火焰切割成单张差厚钢板，然后，还要经过正火热处理。除正火热处理在炉时间和保温时间之外，其它正火热处理工艺与普通A516Gr.70正火钢板相同，即：正火温度设计为910℃±30℃；正火后，钢板需摊开在空气中自然冷却，至400℃以下放可堆垛等；差厚钢板正火处理的在炉时间、保温时间有如下规定：

在炉时间＝A*Tb＝2.0*29＝58min，

保温时间＝B*Tb＝1.1*29＝32min，

B*(Tb-Ta)＝1.1*(29-10)＝21≤60min，

其中，Tb、Ta分别为差厚钢板的最大、最小厚度，单位为mm；A、B分别为“在炉时间厚度系数”和“保温时间厚度系数”，单位为min/mm；

对比传统设计，见表1，这样一座设计容量为7万立方米的石油储罐罐壁结构需用50公斤级正火钢板A516Gr.70的总重量为540吨，100张钢板，平均单重5.4吨，而储罐只需484吨，53张钢板，平均单重91吨。相比前者，既可节省10.44％的钢板用量，又可增加钢板的单重69％，十分有利于宽厚板轧机和热处理产线的高效生产。

对比传统设计，详见表2、表3，这样一座设计容量为7万立方米的石油储罐罐壁结构需焊接的总焊缝长度为1279米，其中焊接效率最低的罐壁钢板间的环形焊缝990米；而储罐的总焊缝长度仅为808米，相比前者减少37.7％，且完全省去了焊接效率最低的罐壁钢板间的环形焊缝，焊接效率可成倍提高。

对比传统设计，详见表2、表3，这样一座设计容量为7万立方米的石油储罐罐壁用钢板共有100张钢板，每块钢板都需要进行卷曲成型加工，其弯曲的曲率半径就是罐壁圆周的半径。而罐壁用钢板不需要卷曲成型加工，既节省了加工成本，又缩短的制造周期。

实施例2

本实施例设计了一座理论容量为2万立方米的烧碱储罐罐壁结构及其罐壁用碳钢－不锈钢复合板中的基板。

在现有的传统设计中，这样一座设计容量为2万立方米的烧碱储罐罐壁结构应如图5所示。图中，2为罐壁用钢板的板面，21、22、23、24、25、26、27、28、29和20分别为罐壁自上而下第1层、第2层、第3层、第4层、第5层、第6层、第7层、第8层、第9层及第10层钢板的厚度剖面示意图，3为罐壁钢板间的纵向焊缝，4为罐壁钢板间水平方向上的环形焊缝。该传统2万立方米的烧碱储罐罐壁为圆形，直径为42m，周长为132米，罐壁高为17米，极限液位16.2米；罐壁共分10层，每层高1800mm，由11张1800mm宽×12000mm长的钢板以板宽为高、以板长为弧长焊接而成，钢板材质选用50公斤强度级别的正火钢Q345R。

传统2万立方米石油储罐罐壁用钢板清单表4所示。

表4

本实施例中，储罐罐壁周长、罐壁高、极限液位、罐壁所用钢板的材质与现有传统设计的2万立方米的烧碱储罐相同，即：罐壁直径为42米，罐壁周长为132米，罐壁高约为17米、极限液位16.2米，钢板材质选用50公斤强度级别的正火钢Q345R。

但本实施例中，图1所示，储罐罐壁为二十九边形结构，且只有一层，由本实施例特别设计的差厚钢板1焊接而成，钢板焊接拼凑方式是以板长为高、板宽为二十九边形中的一段边长，其材质为50公斤强度级别的正火钢Q345R。差厚钢板1的厚度部分或全部沿长度方向分段地、线性地增加，使得储罐罐壁的厚度部分或全部自上而下地分段线性地增加。图中可以看出，该储罐的罐壁结构只有一层钢板，因此没有罐板钢板间的水平方向上的环形焊缝，只有若干条罐壁钢板间的纵向焊缝。

本实施例中，图2所示，W为前述差厚钢板1的板宽，设计为4600mm，L为差厚钢板的板长，设计为17000mm，W与L是恒定的；钢板的厚度是沿长度方向变化而变化的，Ta为最薄端的板厚，设计为8mm；Tb为最厚端的板厚，设计为30mm；L1、L2分别为离开钢板最薄端部的不同距离，分别设计为800mm、4400mm；T1、T2分别为离开钢板最薄端部距离L1、L2位置上的钢板厚度，分别设计为8mm、9mm；在离开最薄端距离为0～L1范围内的钢板厚度是恒定，设计为8mm；在离开最薄端距离为L1～L2范围内，钢板厚度线性地由8mm增加至9mm；在离开最薄端距离为L2～最厚端范围内，钢板厚度线性地由9mm增加至30mm.

2万立方米石油储罐罐壁用钢板清单表5所示。

表5

	第1层
		板厚，mm	8～30mm渐变
钢板材质	Q345R
		板宽，mm	4600
板长，mm	17000(＝层高)
		焊缝	罐壁钢板间的环形焊缝长度为0，纵向焊缝长度为493米
钢板张数	共29张
		钢板总重量	293吨
钢板单重	10.2吨

本实施例中，差厚钢板所需坯料的成分与生产普通的正火钢板所需坯料的正火型Q345R成分相同，由可逆式宽厚板轧机轧制生产，采用的坯料厚度为300mm厚度的连铸坯，与壁板的最大厚度30mm之比为10倍；为减少壁板的焊缝长度，壁板的宽度W设计为4.6米。

在成型轧制道次之前，上述差厚钢板的加热、轧制工艺与普通传统的Q345R等厚钢板的加热、轧制工艺相同。成型轧制为轧制最后的1～3道次，在此之前，钢板是沿长度方向等厚分布的，而在此1～3道次中，轧机动态地调整辊缝，最终将钢板轧成图2中所述的差厚钢板。

为提高壁板的生产效率，图3所示，两张差厚钢板1拼在一起，组成一张“轧制大板”以实现倍尺轧制，提高生产效率。。为了便于切割后的钢板堆放，该“轧制大板”拼凑时采用了对称设计，即将两块差厚钢板1的最厚端拼在了一起。为保证钢板性能均匀稳定性，壁板的最大厚度与最小厚度之比为3.75，在热成型过程中对钢板温度均匀性进行了控制，热成型过程中钢板头尾温差被控制在90℃之内；

本实施例中，300mm厚度的连铸坯轧成前述的“轧制大板”后，再经火焰切割成单张差厚钢板，然后，还要经过正火热处理。除正火热处理在炉时间和保温时间之外，其它正火热处理工艺与普通Q345R正火钢板相同，即：正火温度设计为880℃～930℃；正火后，钢板需摊开在空气中自然冷却，至400℃以下方可堆垛等；差厚钢板正火处理的在炉时间、保温时间有如下规定：

在炉时间＝A*Tb＝2.0*30＝60min

保温时间＝B*Tb＝1.1*30＝33min

B*(Tb-Ta)＝1.1*(30-10)＝22≤60(min)

其中，Tb、Ta分别为差厚钢板的最大、最小厚度，单位为mm；A、B分别为“在炉时间厚度系数”和“保温时间厚度系数”，单位为min/mm；

对比传统设计，这样一座设计容量为2万立方米的烧碱储罐罐壁需用Q345R钢板(作为其碳钢－不锈钢复合壁板中的基板)的总重量为314.4吨，110张钢板，平均单重2.86吨，而储罐只需293吨，29张钢板，平均单重10.2吨。相比前者，既可节省6.82％的钢板用量，又可使钢板单重提高了2.57倍，十分有利于宽厚板轧机的高效生产。

对比传统设计，详见表4、表5，这样一座设计容量为2万立方米的烧碱储罐罐壁结构需焊接的总焊缝长度为1375米，其中焊接效率最低的罐壁钢板间的环形焊缝1188米；而储罐总焊缝长度只有493米，相比前者减少64.1％，且完全省去了焊接效率最低的环形焊缝，焊接效率成倍提高。

对比传统设计，详见表4、表5，这样一座设计容量为2万立方米的石油储罐罐壁用钢板共有110张钢板，每块钢板都需要进行卷曲成型加工，其弯曲的曲率半径就是罐壁圆周的半径。而罐壁用钢板不需要卷曲成型加工，既节省了加工成本，又缩短的制造周期。

Claims (9)

1.一种大中型储罐罐壁用钢板，其特征是，钢板在长度方向上一端厚、一端薄，且其板厚在全部或部分长度区段内逐渐增加或减小；其中，钢板的板宽W与钢板的板长L是恒定的；钢板的厚度是沿长度方向变化而变化的，其中，在最薄端的板厚为Ta，在最厚端的板厚为Tb，Tb与Ta之比应不大于4；L1、L2…分别为离开钢板薄端部的不同距离，在该距离上，钢板的厚度分别为T1、T2…，其余类推；在0～L1、L1～L2...长度区间范围内板厚呈线性增加或减小，且在该长度区间内厚度的增加或减小的斜率是恒定的，最终形成罐壁用差厚钢板。

2.如权利要求1所述的大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，所需坯料的成分与生产普通大中型储罐用60公斤级以下强度级别的正火钢板所需坯料的成分相同，坯料厚度应是成品钢板最大板厚的3倍以上；差厚钢板采用可逆式宽厚板轧机轧制或锻造设备锻造的方法热加工成型；然后进行正火热处理，除在炉时间、保温时间参数外，差厚钢板的正火工艺与普通大中型储罐罐壁用60公斤级以下强度级别正火钢板的工艺相同；该差厚钢板的在炉时间、保温时间取决于其最小板厚Ta和最大板厚Tb：

在炉时间＝A*Tb，单位min；其中，A为在炉时间厚度系数，取A＝1.5～8.0，单位min/mm；

保温时间＝B*Tb，单位min；其中，B为保温时间厚度系数，取B＝0.8～7.0，单位min/mm；

B*(Tb-Ta)≤60，单位min，其中，Tb、Ta单位为mm。

3.如权利要求2所述的大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，热加工成型过程中，钢板头尾温差应不大于100℃；除成型道次之外，该差厚钢板的轧制或锻造工艺与普通传统大中型储罐壁板的轧制或锻造工艺相同。

4.如权利要求2或3所述的大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，采用可逆式宽厚板轧机轧制生产差厚钢板时，罐壁用钢板的宽度应尽可能地宽，但不宜超过4.8米。

5.如权利要求2或3所述的大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，在成型轧制道次之前，所述差厚钢板的加热、轧制工艺与普通传统等厚钢板的加热、轧制工艺相同；成型轧制为轧制最后的若干道次，在此之前，钢板是沿长度方向等厚分布的，而在此若干道次中，轧机动态地调整辊缝，最终将钢板轧成所述的差厚钢板。

6.如权利要求4所述的大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，在成型轧制道次之前，所述差厚钢板的加热、轧制工艺与普通传统等厚钢板的加热、轧制工艺相同；成型轧制为轧制最后的若干道次，在此之前，钢板是沿长度方向等厚分布的，而在此若干道次中，轧机动态地调整辊缝，最终将钢板轧成所述的差厚钢板。

7.如权利要求2或3所述的大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，为提高壁板的生产效率，还可以将二张或二张以上差厚钢板拼凑成一张轧制大板以实现倍尺轧制，该轧制大板采用对称设计，即在长度方向上的厚度先由薄变厚、再由厚变薄，或先由厚变薄、再由薄变厚，或者是上述两种方式的组合。

8.如权利要求4所述的大中型储罐罐壁用钢板的制造方法，其特征是，为提高壁板的生产效率，还可以将二张或二张以上差厚钢板拼凑成一张轧制大板以实现倍尺轧制，该轧制大板采用对称设计，即在长度方向上的厚度先由薄变厚、再由厚变薄，或先由厚变薄、再由薄变厚，或者是上述两种方式的组合。

9.用权利要求1所述的大中型储罐罐壁用钢板的储罐结构，其特征是，储罐罐壁为多边形结构，罐壁钢板为差厚钢板，该钢板的长度方向为罐壁的高度方向，而钢板宽度方向作为多边形罐壁的一段边长焊接而成；罐壁的厚度部分或全部自上而下地分段线性地增加，即罐壁垂直剖面的几何形状部分或全部呈梯形形状。