焦炭塔循環(huán)載荷下的疲勞分析.pdf

1、焦炭塔是延遲焦化裝置的重要設(shè)備，操作條件苛刻，是承受熱循環(huán)和機械應力循環(huán)的壓力容器。頻繁的加熱和冷卻使焦炭塔簡體與裙座連接處產(chǎn)生很高的應力強度水平。在這樣的操作狀態(tài)下，容易出現(xiàn)強度問題引起的多種失效。從目前的使用狀況來看，多數(shù)焦炭塔已處于超期服役狀態(tài)，因此為提高經(jīng)濟效益，防止事故的發(fā)生，對焦炭塔進行安全分析和壽命評估是十分重要的。 本文主要以焦炭塔失效的敏感部位--簡體與裙座連接處附近區(qū)域為研究對象，利用大型有限元分析軟件，采用

2、數(shù)值模擬與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法對焦炭塔的實際模型和分析模型進行適當?shù)暮喕?，對焦炭塔循環(huán)載荷下的疲勞分析重點展開了以下工作： （1）焦炭塔單一操作周期劃分為升溫階段、進油生焦階段和冷卻除焦階段，并根據(jù)焦炭塔的實際操作工況曲線，對每個階段進行動態(tài)的溫度場和應力場分析。 （2）在單一周期內(nèi)應力分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對焦炭塔進行了安定性分析。 （3）在單一周期內(nèi)應力分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用兩種不同方法對焦炭塔進行了壽命分析，包

3、括基于分析設(shè)計的疲勞壽命分析和基于彈塑性分析的疲勞壽命分析。 根據(jù)新的ASME-Ⅷ-2中的規(guī)定，采用數(shù)值方法對循環(huán)載荷下的焦炭塔進行安定性分析和疲勞分析是本文的創(chuàng)新。 分析結(jié)果表明焦炭塔塔壁存在徑向、軸向和周向的應力，且熱應力占主要成分，采用安定性準則進行評價，得出焦炭塔滿足安定性條件的結(jié)論。利用S-N疲勞曲線和線性累積損傷理論進行疲勞評定，分析結(jié)果顯示分析設(shè)計獲得的允許使用壽命為39.4年，彈塑性分析方法獲得允許使用壽