王增超，银建中，韩志远，谢国山，徐君臣

1. 大连理工大学 化工学院，辽宁 大连 116024

2. 中国特种设备检测研究院，北京 100029

3. 惠生工程(中国)，上海 201210

焦炭塔是炼油厂生产焦炭的关键设备，其生产工艺是延迟焦化过程，可简述为：采用加热炉将原料油加热到反应温度，并在高流速、短停留时间的条件下，使原料油基本不发生或只发生少量裂化反应就迅速离开加热炉，进入焦炭塔内，借助自身的热量，原料油在“延迟”状态下进行裂化和生焦缩合反应，称之为“延迟焦化”过程[1-2]。因为焦化反应不是在加热炉管内而是延迟到焦炭塔内，延迟焦化因此而得名。焦炭塔是延迟焦化装置的核心设备，其作用是为原料提供热分解和综合反应的场所。

一般说来，焦炭塔的整个运行周期为24 ～ 48 h，焦炭塔的工艺流程包括蒸汽加热、充油、水冷和卸盖除焦4个阶段。每个生产周期，塔内温度从室温到490 ℃循环变化。由周期性温度波动引起的热载荷和内压、重力、风载荷等机械载荷导致的低周热机械疲劳损伤是焦炭塔的主要失效机理，目前大多数学者认为由周期性热应力引起的热机械疲劳损伤是焦炭塔结构失效的主要原因，即循环热应力诱发了焦炭塔的鼓胀和开裂等失效。已有众多学者对焦炭塔在长时间循环载荷作用下的安全性开展了研究，但关于如何准确预测焦炭塔剩余寿命，目前尚未很好地解决。美国石油协会曾对焦炭塔运行状况做过三次调查，内容包括操作情况、塔体的设计数据、检查检验、失效事故以及修复情况等，在焦炭塔的破坏事例中，约61%的焦炭塔发生筒体鼓胀变形，约97%发生了筒体环向开裂，约78%则发生了塔体与裙座连接处焊缝开裂[3]。……