浅谈炼油装置中焦炭塔工作特点及失效模式

焦炭塔使用过程中,从室温到高温周期性运行,承受循环载荷,温差应力。常见失效模式主要有：焦炭塔裙座焊缝开裂、堵焦阀焊缝及周围开裂、焦炭塔塔体焊缝内表面开裂;塔体鼓凸、偏斜;塔体材料内部组织出现球化、石墨化现象;下塔盖变形发生泄漏等。     

焦炭塔失效形式分析

运用高温强度理论和近年来研究成果，对某厂超期服役的焦炭塔材料进行了全面的理论分析和试验研究，得出蠕变疲劳交互作用是焦炭塔的主要失效形式、焦炭塔最薄弱的部位是塔体下部的焊缝区域。为进一步评定焦炭塔剩余寿命提供了可靠保证。     

焦炭塔裙座优化设计及更换

焦炭塔裙座长期受交变应力的作用极易产生裂纹，通过对裙座结构进行优化分析设计，采用应力较低的裙座结构，然后制定合理完善的焦炭塔裙座更换施工方案，对有裂纹的裙座成功地进行了更换，消除了焦炭塔裙座缺陷。     

延迟焦化装置焦炭塔定期检验案例总结与缺陷分析

针对某公司延迟焦化装置焦炭塔,阐述了焦炭塔在定期检验时出现的鼓胀变形、内壁板材裂纹、塔体倾斜、焊缝埋藏超标缺陷、地脚螺栓锈蚀断裂、接管倾斜变形及裙座角焊缝开裂等多类问题。根据焦炭塔的设计、制造及运行特点以及相关资料和工程经验,浅析了这些问题产生的原因,以利于同类设备的检验检测及运行维护。     

基于正交试验方法和数值模拟的焦炭塔裙座优化设计

在焦炭塔裙座上开设柔性槽能够减轻裙座刚度影响,降低裙座角焊缝处热应力。但同时柔性槽开孔处会引起较大的应力集中,同样会产生裂纹。为了使裙座角焊缝和柔性槽部位都能处于相对较低的应力水平,利用正交试验和数值模拟的方法,对焦炭塔裙座柔性槽参数进行了优化,对焦炭塔的设计和维护具有一定的实际意义。     

炼油厂延迟焦化装置焦炭塔制造技术改进

焦炭塔是炼油厂延迟焦化的关键设备 ,长期在高温及充焦和除焦的冷热疲劳作用下运行 ,塔体常出现局部严重变形和母材焊缝开裂问题。在技术改造中对焦炭塔的材质、结构设计做了重大修改 ,同时对封头成形、过渡段锻件加工、复合材料焊接及整体热处理等关键制造技术进行了攻关改进 ,获得了成功     

基于低周热疲劳试验条件的活塞寿命预测研究

为了预测铝合金活塞在高温蠕变影响下的低周热疲劳寿命,根据活塞低周热疲劳试验反求确定其热边界条件,运用有限元法计算其温度场及应力场。考虑材料性能的温度效应,采用疲劳分析软件FE-FATIGUE中的E-N方法进行活塞低循环热疲劳寿命预测,经试验验证,软件预测与试验结果基本吻合。     

焦炭塔塔裙连接结构的探讨

焦炭塔塔裙连接型式对焦炭塔安全使用至关重要，通过对焦炭塔不同塔裙连接型式的安全性对比以及2台直径880mm焦炭塔塔裙连体锻焊件的制造总结，进而探讨在目前国内制造水平下焦炭塔采用连体锻焊结构型式的适用性。     

焦炭塔瞬态温度场及热应力分析

焦炭塔是典型的承受复杂热循环的设备,工作过程中温度急剧变化引起的热应力是导致塔体变形乃至失效的主要因素。根据焦炭塔的实测温度曲线,利用大型有限元分析软件ANSYS,模拟焦炭塔生焦和冷焦两个过程中的瞬态温度变化,分析计算焦炭塔在瞬态温度变化下塔体中相应的热应力。     

裙式塔设备平底封头有限元分析设计

裙式塔设备中,底部封头是塔式设备设计的关键部件之一,其结构和载荷较为复杂.介绍了一种新型裙式塔设备平底封头结构设计,详细论述了对平底封头基于有限元方法的分析设计.主要分析了塔设备在工作内压、液柱压力、风载荷、地震载荷及自重等载荷的三种不同组合工况作用下底部封头的应力强度.分析结果表明:该新型平底封头的设计满足规范要求,且能有效降低塔体与裙座之间几何非连续区域的应力集中.     

Optimal slot dimension for skirt support structure of coke drums

The skirt-to-shell junction weld on coke drums is susceptible to fatigue failure due to severe thermal cyclic stresses. One method to decrease junction stress is to add slots near the top of the skirt, thereby reducing the local stiffness close to the weld. The most common skirt slot design is thin relative to its circumferential spacing. A new slot design, which is significantly wider, is proposed. In this study, thermal-mechanical elastoplastic 3-D finite element models of coke drums are created to analyze the effect of different skirt designs on the stress/strain field near the shell-to-skirt junction weld, as well as any other critical stress locations in the overall skirt design. The results confirm that the inclusion of the conventional slot design effectively reduces stress in the junction weld. However, it has also been found that the critical stress location migrates from the shell-to-skirt junction weld to the slot ends. A method is used to estimate the fatigue life near the critical areas of each skirt slot design. It is found that wider skirt slots provide a significant improvement on fatigue life in the weld and slot area.     

裙座与壳体连接形式为圆弧过渡的全复合板焦炭塔的制造

介绍了焦炭塔的设计结构特点及制造难点,对锥体下料滚制组对成形、裙座与锥体搭接缝的组对焊接、封头接管安装尺寸精度等控制进行了阐述,在分析其结构特点的基础上,调整制造组对顺序并采取相应的保证措施,从而取得了较好的效果。     

316不锈钢材料的统计热疲劳模型

通过对316不锈钢材料在450℃,600℃和700℃中温环境应力控制下的低周疲劳试验,得到有实际意义的试验结果,对这些试验结果进行分析和研究,得出316不锈钢材料在中温环境和应力控制下的低周热疲劳行为,并且提出一个低周热疲劳寿命预测模型。在所建立的低周热疲劳寿命模型中,Manson通用斜率方程被用于疲劳寿命与拉伸性能的试验整合。通过对疲劳试验数据与不同的数学模型进行的拟合以建立温度和其他参数之间的函数关系,从而对316不锈钢材料在中温低周疲劳环境下进行寿命预测,为以后的寿命评估模型提供依据。     

风诱导共振作用下高耸空塔局部结构的疲劳计算

高耸塔器结构柔性较大,对风载荷较为敏感,在空塔状态下,风诱导共振对塔器局部结构的影响尤为严重,须引起足够的重视。针对某石化企业高耸空塔在风诱导共振作用下发生局部开裂的情况,结合SW6的常规计算结果,利用有限元软件ANSYS建立了塔器的三维有限元模型,对空塔结构的受力情况进行了计算。结果显示,在一阶共振条件下塔器的裙座与下封头相接处的应力水平最为苛刻。并针对该应力条件,参照JB4732-95对该部位进行了疲劳计算。     

基于改进BP神经网络的焦炭塔热机械疲劳剩余寿命预测

焦炭塔热机械疲劳剩余寿命的分析对于保证焦炭塔的正常运行、防止事故的发生有着十分重要的意义。结合人工神经网络技术,提出了根据有限的材料热机械疲劳试验结果,用改进的BP神经网络预测焦炭塔热机械疲劳剩余寿命的方法,编制了相应的程序,并在实际应用中证明了此方法的有效性。这为研究焦炭塔热机械疲劳剩余寿命提供了一种新的方法。     

焦炭塔热处理后焊缝缺陷原因分析及处理

通过各种理化检验手段,对焦炭塔整体热处理后裂纹产生的原因进行了分析。结果表明,裂纹产生的原因是焦炭塔在制造安装过程中焊接及返修时没有严格执行焊接规程,特别是冬季气温低,湿度大,采取的措施不当,容易产生宏观和微观缺陷,如裂纹、夹渣、气孔、未焊透等。若焊后热处理不当,可能导致裂纹扩展或析出脆性项。