[發明專利]一種大中型儲罐罐壁用鋼板及其制造方法和罐壁結構

有效

• 申請號: 201410513945.3
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN105438677B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 陳超;張漢謙;苗雨川;侯洪;閔秉棟;肖桂林
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B65D90/02
• 分類號: B65D90/02;B65D90/08;C21D8/02;B21C37/02
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及儲罐技術，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7萬以下立方米的大中型儲罐。

背景技術

在工業生產和日常生活中，有很多容量在7萬及7萬立方米以下的大、中型儲罐，如大中型石油儲罐、大中型LNG、丙烯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格尺寸也會有某些差別，但總的來說，這些儲罐的罐壁鋼板都有如下共同特點：

罐壁鋼板自上而下分若干層。同一層內，鋼板都是以鋼板的寬度作為該層的層高、以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，以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。

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公斤級以下的正火鋼種，如Q245R、Q345R、16MnR、16MnDR、Q370R、15MnNbR、A516Gr.70、P355NL及09MnNiDR等。

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儲罐罐壁板的必須要有的預制加工工序之一。

以某個經典的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×12.4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，以此來抵抗由上而下遞增的罐內儲存液體所產生的靜壓力。

該7萬立方米石油儲罐用罐壁鋼板的具體設計如下：

表1：7萬立方米石油儲罐用罐壁鋼板清單

據此，不難推算出：

該7萬立方米石油儲罐共需5×20＝100張50公斤級正火鋼A516Gr.70鋼板，共計(29+23+17+12+10)×3.05×12.4×20×7.85≈540噸。

該7萬立方米石油儲罐共需焊接總計4×248＝992米長的環形焊縫和5×20×3.05＝305米長的縱向焊縫。

對于容量在7萬及7萬立方米以下的大、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，且已納入行業標準規范，因此，對于容量在7萬及7萬立方米以下的大、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明專利提出。

仍然以7萬立方米石油儲罐為例，分析現有技術下儲罐罐壁的結構設計存在著以下不足：

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以小于下沿的厚度。然而事實上，現有的儲罐結構設計時，罐壁鋼板的厚度都是根據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，希望鋼板越寬越好，以減少焊縫的數量，尤其是不同層罐壁之間的環形焊縫(即周向橫焊縫)。這就形成了一對矛盾。

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。

②3050mm這一板寬并非國內主流寬厚板廠家的理想板寬。因為，目前主流寬厚板軋機都為5米厚板軋機，實際最大成品寬度為4700～4800mm。因此對于3050mm的鋼板寬度，上述5米厚板軋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。

③3050mm這一板寬同樣不利于焊接施工。如上所述，這樣一種7萬立方米石油儲罐的設計，罐壁鋼板間共有1240米長的環形焊縫和305米長的縱向焊縫，環形焊縫的長度數倍于縱縫縱向焊縫的長度。環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，成倍地減少環形焊縫的長度就意味著成倍地提高儲罐罐壁的焊接效率。