本文利用有限元法模拟计算了乙烯裂解炉管的时变应力场及损伤过程。 渗碳是乙烯裂解炉管失效的主要起因，也是应力场模拟的关键。本论文中采用修正的误差函数解对炉管含碳量分布作了近似的模拟。渗碳后炉管径向上存在热膨胀系数差异，在升降温过程中，会由此产生热应力。在恒温阶段，渗碳对炉管应力场的影响是通过渗碳层密度的动态变化来实现的。定义一个渗碳膨胀系数，根据渗碳与升温都引起体积膨胀的类似性，采用与升温相似的计算方法。内压作为一种表面力可方便地加以来处理。可用初应变法解决蠕变对应力的影响。根据材料的Larson-Miller曲线和时变应力场确定炉管寿命分数。至此，建立了整个过程的有限元计算模型和寿命预测方法。 对炉管仅受内压的应力场分析表明，内压造成的周向应力和径向应力都很小，不足以对炉管的寿命造成大的影响。因此，可以断言，将内压造成的应力作为炉管最重要的设计依据之一是不可取的。 计算结果表明很大的渗碳膨胀系数使炉管内壁在恒温过程中受到了很大的压应力，而外壁受到了很大的拉应力，这是使炉管发生蠕变损伤的主要原因。从计算出的实际情况（即各种环境因素共同作用）的应力场来看，炉管在恒温时依然保持了炉管只渗碳而不发生蠕变的理想状态的应力场基本形状，这也反应了渗碳是炉管应力场的决定因素。在升降温过程中，膨胀系数的不同致使炉管受到周期性的交变应力，并且炉管内壁的交变应力范围较外壁更大，这可能是内壁多发生疲劳破坏的原因。计算结果也表明蠕变使炉管应力得到了极大地松弛，在一定程度上延缓了发生塑性变形的时间。 对HK-40钢制成的乙烯裂解炉管的计算结果表明，使炉管发生蠕变失效的是炉管外壁所受周向拉应力，1年半后产开始生蠕变裂纹。这与实际炉管的失效方式、位置和寿命是基本吻合的。