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当今世界石油安全已成为保障国家经济安全的重大战略课题。战略石油储备对保障能源安全至关重要，也是应对短期石油供应冲击的有效途径。目前，国内外能够生产石油储罐钢板的企业均采用离线淬火加离线回火工艺来生产大型石油储罐钢板，钢板轧完后需二次加热淬火，工艺复杂、工序多，且加入的合金含量高，成本高，生产周期长。 本文研究一种热机械轧制(TMCP)、离线回火的工艺，生产非调质型高强度石油储罐钢板JGR610E，旨在简化生产工艺、缩短生产周期、显著降低成本，实现减量化消耗合金，并满足大型石油储罐建造用钢板所必须具有的良好强韧性、良好的大线能量焊接性能。 通过对大型石油储罐用高强度钢板机械性能要求的分析，采用低碳化、超低碳当量和添加微合金化元素的合金化思想进行JGR610E钢板的成分设计，适当添加Nb、V、Ti等微合金元素，通过固溶强化、细晶强化和相变强化获得良好的强韧性及焊接性能。 通过高温热塑性及变形抗力研究，发现 JGR610E钢在850～1200℃为JGR610E钢最佳塑性温度区间，在650～850℃温度区间存在一个低塑性槽。通过变形抗力模型的回归分析，得出了本实验用钢的数学模型。 利用MMS200型热模拟实验设备对JGR610E的动、静态连续冷却相变行为进行了研究分析。本研究发现，热变形后可以在更宽的冷却速度范围内获得针状铁素体组织，从未变形的3～10℃/s扩大到变形后的5～20℃/s的冷却速率范围。热变形显著地加速相变过程，使CCT曲线明显向左上方移动，相变开始温度明显提高。 JGR610E钢在不同的终轧温度、冷却速度条件下为先共析多变形铁素体和珠光体、粒状贝氏体和少量针状铁素体等不同显微组织的组合，当轧后冷却速度达到20～40℃/s，钢的微观组织将以板条贝氏体为主。 控轧第二阶段的终轧温度对钢的韧性影响很大，随终轧温度的降低韧性提高，特别是当终轧温度降低到750℃时以下时，韧性的提高更为显著;钢控轧后的进行加速冷却有利于细化贝氏体相变组织，从而达到提高强度的目的。 850～860℃终轧温度和15～18℃/s轧后冷却速度的匹配，可以实现良好的钢板组织与机械性能优化组合。 JGR610E钢不同回火温度下的碳化物主要有两类，即以Ti(CN)和Nb(CN)为主的MC型碳化物和含有Fe和Mn元素的MxCy碳化物。回火温度为620～650℃时，MC型碳化物和MxCy碳化物均存在，其中较大尺寸的为MxCy碳化物，较小尺寸的为MC型碳化物。当以较低温度530～590℃进行回火时，碳化物主要为MC型。结合不同回火温度和不同回火保温时间的力学性能和冲击韧性及显微结构的综合分析，确定JGR610E钢的回火工艺为630℃回火、保温时间为2min/mm，主要组织结构为针状铁素体和贝氏体的混合结构，能够获得最佳的强韧匹配。 采用气电立焊(VEGA)对JGR610E钢板进行的大线能量焊接实验表明，熔池金属为针状铁素体和板条贝氏体，焊接热影响区(HAZ)内细晶粒区(FGZ)和粗晶粒区(CGZ)分别以细小粒状铁素体以及细小板条贝氏体结构为组织特征的微观结构组成。平均尺寸小于50纳米的方形结构的Nb、Ti碳氮化物以及300纳米不规则M23C6碳化物分散分布在焊接热影响区。 本研究所取得的工艺生产的JGR610E在国内首次应用于舟山国家石油储备基地、宁波大榭石油储备库10万立方米石油储罐罐体建造。