一種大中型儲罐罐壁用鋼板及其制造方法和罐壁結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及儲罐技術，特別涉及一種大中型儲罐罐壁用鋼板及其制造方法和罐壁 結構，適用于容量在7萬及7萬W下立方米的大中型儲罐。
【背景技術】
[0002] 在工業(yè)生產和日常生活中，有很多容量在7萬及7萬立方米W下的大、中型儲罐， 如大中型石油儲罐、大中型LNG、丙帰儲罐等等的罐壁都是由鋼板或復合鋼板焊成的圓柱形 鋼結構。盡管儲罐儲存的介質不同，容積不同，儲罐的罐壁鋼板選用的材質也可能不同，所 用鋼板規(guī)格尺寸（厚度、寬度和長度等）設計也有差別，甚至同是5萬立米的石油儲罐，因 建造地的地質條件等因素，其所用鋼板的設計規(guī)格尺寸也會有某些差別，但總的來說，送些 儲罐的罐壁鋼板都有如下共同特點：
[0003] 罐壁鋼板自上而下分若干層。同一層內，鋼板都是W鋼板的寬度作為該層的層高、 W鋼板長度方向作為罐壁的一段弧長，且鋼板的厚度都是相同的。但在不同層間，鋼板厚度 則由上而下呈階梯狀增加，即下層鋼板的厚度總是大于或等于上一層的厚度，W此來抵抗 由上而下遞增的罐內儲存液體所產生的靜壓力并保證罐體必要的剛性。
[0004] 在同一層內，鋼板的材質都是相同的，通常為抗拉強度級別在60公斤級W下的正 火鋼種，如Q245R、Q345R、16MnR、16MnDR、Q370R、15MnNbR、A516Gr. 70、P355化及 09MnNiDR 等。
[0005] 罐壁鋼板都需要進行卷曲成型加工，使其彎曲的曲率半徑等于罐壁圓柱體的半 徑。罐壁鋼板壁板的卷曲成型加工是傳統(tǒng)儲罐罐壁板的必須要有的預制加工工序之一。
[0006]W某個經典的7萬立方米石油儲罐設計為例，其罐壁周長為248米，罐壁鋼板材質 均為A516Gr. 70 ;總高15. 25米的罐壁由5層鋼板焊接而成，每層罐壁鋼板的長度和寬度都 是相同的，即都是由20張3. 05米寬X12. 4米長的A516Gr. 70鋼板焊接而成，但鋼板厚度 則由上而下呈階梯狀增加，即下層鋼板的厚度總是大于或等于上一層的厚度，W此來抵抗 由上而下遞增的罐內儲存液體所產生的靜壓力。
[0007] 該7萬立方米石油儲罐用罐壁鋼板的具體設計如下：
[0008] 表1 ;7萬立方米石油儲罐用罐壁鋼板清單
[0010] 據(jù)此，不難推算出：
[0011] 該7萬立方米石油儲罐共需5X20 = 100張50公斤級正火鋼A516Gr. 70鋼板，共 計（29+23+17+12+10)X3. 05X12. 4X20X7. 85W540 噸。
[0012] 該7萬立方米石油儲罐共需焊接總計4X248 = 992米長的環(huán)形焊縫和 5X20X3. 05 = 305米長的縱向焊縫。
[0013] 對于容量在7萬及7萬立方米W下的大、中型儲罐罐壁結構及其罐壁用正火鋼板， 上述設計已十分成熟的，且已納入行業(yè)標準規(guī)范，因此，對于容量在7萬及7萬立方米W下 的大、中型儲罐的罐壁結構及其罐壁用鋼板，未檢索到有相關的新型技術方案及發(fā)明專利 提出。
[0014] 仍然W7萬立方米石油儲罐為例，分析現(xiàn)有技術下儲罐罐壁的結構設計存在著W 下不足：
[0015] ①儲罐裝滿石油后，罐壁上某一點的鋼板所承受的靜壓力反比于它的高度，因此， 每層鋼板上沿位置的承壓總是小于鋼板下沿位置的承壓。而且，每層的高度越高，即鋼板越 寬，鋼板的上沿和下沿所承受的靜壓力差就越大。顯然，單純從受力計算角度上看，鋼板上 沿的厚度完全可W小于下沿的厚度。然而事實上，現(xiàn)有的儲罐結構設計時，罐壁鋼板的厚度 都是根據(jù)其下沿位置所承受的靜壓力來計算的，也就是說，對于鋼板的上沿，總有部分厚度 是屬于"多余"的。而且，每一層罐壁層高越高，即鋼板越寬，"多余"的厚度也越多，產生的 鋼材"浪費"就越嚴重。從節(jié)約鋼板使用量角度來講，罐壁的層高（也即鋼板寬度）越小越 好。但從焊接角度出發(fā)，希望鋼板越寬越好，W減少焊縫的數(shù)量，尤其是不同層罐壁之間的 環(huán)形焊縫（即周向橫焊縫）。送就形成了一對矛盾。
[0016] 綜合考慮后，某項目7萬立方米石油儲罐壁板的寬度被設計為3050mm。
[0017] ②3050mm送一板寬并非國內主流寬厚板廠家的理想板寬。因為，目前主流寬厚板 社機都為5米厚板社機，實際最大成品寬度為4700~4800mm。因此對于3050mm的鋼板寬 度，上述5米厚板社機的生產效率并不理想，只有4700mm寬度鋼板生產效率的80%左右。
[0018] ⑨3050mm送一板寬同樣不利于焊接施工。如上所述，送樣一種7萬立方米石油儲 罐的設計，罐壁鋼板間共有1240米長的環(huán)形焊縫和305米長的縱向焊縫，環(huán)形焊縫的長度 數(shù)倍于縱縫縱向焊縫的長度。環(huán)形焊縫通常采用埋弧橫焊，縱向焊縫通常采用氣電立焊，而 相比之下，埋弧橫焊的焊接效率很低，僅為縱縫氣電立焊十分之一至五分之一。顯然，成倍 地減少環(huán)形焊縫的長度就意味著成倍地提高儲罐罐壁的焊接效率。
[0019] ④目前的鋼板都是W板寬作為罐壁的層高、W板長作為罐壁圓周上的一段弧長， 因此，傳統(tǒng)儲罐的罐壁壁板都需要進行卷曲成型加工，其彎曲的曲率半徑就是罐壁圓周的 半徑。壁板的卷曲成型加工作為傳統(tǒng)儲罐罐壁板的預制加工工序之一，既增加了儲罐制造 成本，也延長了制造周期。

【發(fā)明內容】

[0020] 本發(fā)明的目的在于提供一種大中型儲罐罐壁用鋼板及其制造方法和罐壁結構，在 儲罐容量、安全性不受到任何損失的情況下，顯著減少罐壁鋼板的材料使用量，減少壁板的 預制加工工序，提高罐壁的焊接施工效率，且該罐壁鋼板的鋼種為抗拉強度級別60公斤級 W下的正火鋼種。本發(fā)明適用于容量在7萬及7萬W下立方米的大中型儲罐。
[0021] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是：
[0022] 一種大中型儲罐罐壁用鋼板，其特征是，鋼板在長度方向上一端厚、一端薄，且其 板厚在全部或部分長度區(qū)段內逐漸增加或減小；其中，鋼板的板寬W與鋼板的板長L是恒定 的；鋼板的厚度是沿長度方向變化而變化的，其中，在最薄端的板厚為化，在最厚端的板厚 為化，化與化之比應不大于4 ;L1、L2…分別為離開鋼板薄端部的不同距離，在該距離上， 鋼板的厚度分別為T1、T2…，其余類推；在O~LULl~L2...長度區(qū)間范圍內板厚呈線性 增加或減小，且在該長度區(qū)間內厚度的增加或減小的斜率是恒定的，最終形成罐壁用差厚 鋼板。
[0023] 本發(fā)明大中型儲罐罐壁用鋼板的制造方法，其特征是，所需昆料的成分與生產普 通大中型儲罐用60公斤級W下強度級別的正火鋼板所需昆料的成分相同，昆料厚度應是 成品鋼板最大板厚的3倍W上；差厚鋼板采用可逆式寬厚板社機社制或鍛造設備鍛造的方 法生產；然后進行正火熱處理，除在爐時間、保溫時間參數(shù)外，差厚鋼板的正火工藝與普通 大中型儲罐罐壁用60公斤級W下強度級別正火鋼板的工藝相同；該差厚鋼板在爐時間、保 溫時間取決于其最小板厚化和最大板厚化：
[0024] 在爐時間=A*Tb，單位min;其中，A為在爐時間厚度系數(shù)，取A= 1.5~8.0,單位 min/mm；
[002引保溫時間=B*Tb，單位min ;其中，B為保溫時間厚度系數(shù)，取B=0. 8~7. 0,單位min/mm；
[0026]B* (化-了日）《60,單位min,其中，Tb、化單位為mm。
[0027] 進一步，熱加工成型過程中，鋼板頭尾溫差應不大于10(TC;除成型道次之外，該差 厚鋼板的社制或鍛造工藝與普通大中型儲罐壁