随着国家战略石油储备基地建设的展开,对大型石油储罐用高强度钢板的需求日益增加。建造容积在10万m3以上的大型石油储罐对罐体材料提出了很高的综合性能要求：高强度、高韧性、高均匀性和高稳定性,同时具有良好的大线能量焊接性能。迄今为止,我国建造大型石油储罐用高强度钢板基本依赖进口,其价格昂贵且不能保证供货时间。针对国内石油储罐用高强度钢的生产现状,结合首钢公司“高附加值宽厚钢板产品开发”项目,进行了高性能石油储罐用钢开发。论文主要研究工作和结果如下：(1)从石油储罐用钢的使用性能特点出发,以国标GB19189-2003成分要求为基础,采用降C添加微量Nb、Ti,降低Mn、Mo含量并严格控制Pcm、S、P的成分优化设计路线,确定了高性能石油储罐用钢的化学成分。(2)利用MMS-300热力模拟试验机,进行高温淬火实验和连续冷却转变实验,确定了试验钢的临界转变温度、绘制了静态和动态CCT曲线,研究了石油储罐用钢的加热温度、热变形及冷却工艺参数对组织演变的影响规律。结果表明,加热温度在1150-1200℃之间奥氏体晶粒均匀细小,变形提高了试验钢的相变开始温度,当冷却速度为25～30℃/s时,可获得马氏体和贝氏体组织。(3)通过对调质热处理过程中石油储罐用钢组织性能变化规律及机理进行系统的研究,确定了其具有良好的组织形态与综合力学性能的淬火温度范围为910～950℃,回火温度范围为640～660℃。研究表明：随着淬火温度的升高,马氏体板条束长度方向明显变长,而宽度方向变化较小,强度呈明显上升趋势,延伸率和冲击功略有降低；随着回火温度的升高,强度呈先慢后快的下降趋势,冲击功和延伸率逐渐升高,马氏体板条内的位错重新排列形成亚晶粒,高于680℃回火时碳化物才开始发生聚集粗化。(4)进行了石油储罐用钢的控轧和轧后模拟在线直接淬火实验,研究了奥氏体未再结晶区总压下率、直接淬火温度、回火温度等对其组织性能的影响规律。结果表明,当未再结晶区总压下率为60%、直接淬火温度在850～910℃之间、回火温度在640～680℃范围内时,试验钢具有良好的综合力学性能。(5)通过对淬火态下直接淬火钢和再加热淬火钢的组织性能进行对比分析,结果表明,直接淬火钢因形变热处理效应而有细小且弥散的碳化物析出,导致其强度高于再加热淬火钢的强度,两者的延伸率相当,-20℃的冲击功均在180J以上。经相同回火处理后,冲击功和延伸率均显著提高,前者强度的下降幅度小于后者,表现出良好的回火稳定性。证实了采用在线直接淬火工艺是提高石油储罐用钢强韧性能的有效手段。(6)通过斜Y型坡口焊接裂纹试验、焊接热模拟试验及气电立焊焊接试验,深入系统的研究了石油储罐用钢的焊接性能,得出了线能量和峰值温度对焊接热影响区组织性能的影响规律。结果表明：开发的石油储罐用钢焊接冷裂纹倾向较小,在100kJ/cm的大热输入条件下,焊接接头的强度与母材相当,其各部位仍表现出良好的综合力学性能。(7)基于实验室的研究结果设计了石油储罐用钢板(SG610E)的成分,制定了相应的轧制及热处理工艺制度,成功试制了不同厚度规格SG610E钢板,其力学性能和使用性能达到或超过国家标准要求,并顺利通过了全国锅炉压力容器标准化技术委员会的技术评审。