用(yong)于某制氨(an)廠(chang)的厚壁(bi)壓(ya)力(li)容(rong)器，設計(ji)承受壓(ya)力(li)為35MPa,預計(ji)最高試驗壓(ya)力(li)為47.9MPa,而(er)工作(zuo)壓(ya)力(li)增(zeng)加至34.47MPa發生失(shi)效(xiao)。該容(rong)器簡圖如圖6-5所(suo)示(shi)，長(chang)度(du)18.2m,外徑2.0m,重183.5t,由(you)10節(jie)圓(yuan)(yuan)筒及3個鍛件(jian)(jian)構成(cheng)。其(qi)中圓(yuan)(yuan)筒由(you)厚度(du)149.2mm的Cr-Ni-Mo-V鋼板(ban)卷制并焊接而(er)成(cheng)，三個鍛件(jian)(jian)中的兩(liang)個作(zuo)為容(rong)器兩(liang)端(duan)的封頭，另一個作(zuo)為連(lian)接容(rong)器一端(duan)封頭的凸緣。

  該容器失效造成大范圍的(de)破(po)壞(huai)，一(yi)個(ge)封(feng)頭鍛(duan)件及相鄰的(de)三個(ge)圓筒殼體已經損(sun)壞(huai)，四(si)個(ge)很大的(de)碎片(pian)從容器爆出(chu)，最大一(yi)塊(kuai)重2.3噸,穿透車間(jian)墻壁拋至46m之外，損(sun)傷(shang)慘重。

  容(rong)(rong)器(qi)制(zhi)造過程(cheng)：容(rong)(rong)器(qi)的圓(yuan)筒(tong)形殼體各部(bu)分均為熱(re)成形件，鋼板軋向與容(rong)(rong)器(qi)軸向垂(chui)直，鋼材供貨狀態為正火(huo)＋回火(huo)；鍛件經退(tui)火(huo)、正火(huo)并在654℃回火(huo)，以保(bao)證所要求的力學(xue)性(xing)能。圓(yuan)筒(tong)殼體縱向焊縫為電渣焊縫，焊縫經表(biao)面打磨加(jia)工。使之與圓(yuan)筒(tong)曲率相吻合。各段圓(yuan)筒(tong)焊后經900~950℃加(jia)熱(re)，保(bao)溫時間4h,空冷后進焊縫檢(jian)驗。沿周向焊接時，先預熱(re)至200℃,采用埋弧焊工藝，每(mei)一局部(bu)裝配均經620~660℃加(jia)熱(re)，保(bao)溫6h以消(xiao)除(chu)殘余應力。

  三個(ge)局部裝配件(jian)最后焊(han)(han)接。在(zai)制造(zao)的(de)各個(ge)階段，對各條焊(han)(han)縫均作(zuo)X射線探傷、聲波(bo)探傷和磁粉(fen)探傷等檢驗(yan)。

  斷(duan)口檢驗表(biao)明，斷(duan)裂(lie)(lie)呈(cheng)脆性斷(duan)裂(lie)(lie)特(te)征，凸(tu)緣(yuan)鍛件上有兩個斷(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)。其中(zhong)一個斷(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)位(wei)于(yu)容器外(wai)表(biao)面(mian)下14.3m處，尺寸約9.5mm,該處位(wei)于(yu)周(zhou)向(xiang)焊(han)縫凸(tu)緣(yuan)一側(ce)的(de)熱影(ying)響區(qu)。另一個斷(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)位(wei)于(yu)外(wai)表(biao)面(mian)以下11.1mm處，也位(wei)于(yu)周(zhou)向(xiang)焊(han)縫凸(tu)緣(yuan)一側(ce)的(de)熱影(ying)響區(qu)。熱影(ying)響區(qu)上的(de)這兩個斷(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)均(jun)呈(cheng)平坦無(wu)特(te)征的(de)小刻面(mian)。

  金相檢驗表(biao)明，裂紋源區為(wei)貝氏(shi)(shi)體和奧氏(shi)(shi)體的混合(he)組織(zhi)，維氏(shi)(shi)硬(ying)度（9.8N載荷）為(wei)426~420HV,裂紋源外的熱影(ying)響(xiang)區組織(zhi)為(wei)粗大的鋸齒狀貝氏(shi)(shi)體，維氏(shi)(shi)硬(ying)度為(wei)316~363HV,表(biao)明斷裂處(chu)的硬(ying)度比相鄰區域高。

  檢查焊(han)縫截面組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)，發(fa)現凸緣鍛件(jian)具有明顯的(de)(de)(de)帶狀(zhuang)組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)，而殼體(ti)板材沒有。帶與帶之間的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)由(you)鐵素體(ti)和珠光(guang)體(ti)構成(cheng)，維氏(shi)(shi)硬度（98N載(zai)荷(he)）為(wei)180~200HV,帶內(nei)組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)為(wei)上貝氏(shi)(shi)體(ti)，維氏(shi)(shi)硬度為(wei)251~265HV.切取該區域試樣使(shi)之在950℃奧氏(shi)(shi)體(ti)化(hua)，并在10%NaOH溶液中淬火(huo)，以得到全部馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)，然(ran)后橫貫試樣帶狀(zhuang)組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)測(ce)定各點的(de)(de)(de)維氏(shi)(shi)硬度（9.8N載(zai)荷(he)），結果帶的(de)(de)(de)一(yi)側平均硬度為(wei)507HV,帶內(nei)為(wei)549HV,另一(yi)側為(wei)488HV,對帶狀(zhuang)組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)作成(cheng)分(fen)(fen)掃描發(fa)現內(nei)外(wai)有差異(yi)，如(ru)表(biao)6-1所示。成(cheng)分(fen)(fen)差異(yi)表(biao)明，偏析帶內(nei)具有較高淬透性(xing)，因(yin)此具有較大的(de)(de)(de)開(kai)裂敏感性(xing)，特別是周向焊(han)縫熱影響區內(nei)的(de)(de)(de)帶狀(zhuang)組(zu)(zu)(zu)(zu)織(zhi)。

  上述分析中，凸(tu)緣鍛件內(nei)存在(zai)(zai)硬(ying)(ying)化區(qu)的事實(shi)表明(ming)(ming)，容器可能(neng)未按規定(ding)(ding)的溫(wen)度(du)(du)進行(xing)消(xiao)除應(ying)(ying)力熱處(chu)理(li)。為證明(ming)(ming)這(zhe)一(yi)點，在(zai)(zai)熱影(ying)響區(qu)切取一(yi)組試樣，加(jia)熱到不同溫(wen)度(du)(du)后回(hui)火，測(ce)定(ding)(ding)維氏硬(ying)(ying)度(du)(du)發現(xian)，加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)達550℃時，仍未偏離失效硬(ying)(ying)度(du)(du)范圍，直到600℃或(huo)更高溫(wen)度(du)(du)時，硬(ying)(ying)度(du)(du)才開始明(ming)(ming)顯(xian)下(xia)降。因此工(gong)件很可能(neng)未按規定(ding)(ding)溫(wen)度(du)(du)進行(xing)消(xiao)除應(ying)(ying)力處(chu)理(li)。對焊縫試樣進行(xing)卻貝(bei)V形缺口沖(chong)擊(ji)試驗(yan)，結果表明(ming)(ming)，焊縫金屬在(zai)(zai)未重新回(hui)火的狀態下(xia)沖(chong)擊(ji)功很低(di)，在(zai)(zai)650℃重新回(hui)火6h后，室溫(wen)沖(chong)擊(ji)功有了明(ming)(ming)顯(xian)提高。這(zhe)一(yi)試驗(yan)也(ye)證明(ming)(ming)該容器去應(ying)(ying)力處(chu)理(li)時的加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)低(di)于(yu)規定(ding)(ding)溫(wen)度(du)(du)。

  由(you)上述分析得出結(jie)論(lun)，該壓力容器斷裂(lie)(lie)(lie)起源于連接(jie)凸緣(yuan)與(yu)第一節殼(ke)體的(de)(de)周向焊接(jie)熱(re)影(ying)響區(qu)內的(de)(de)橫向裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)；凸緣(yuan)鍛(duan)件中存(cun)在的(de)(de)合金元(yuan)素偏(pian)析帶引起局部(bu)硬(ying)化，尤(you)以熱(re)影(ying)響區(qu)的(de)(de)偏(pian)析帶最為(wei)嚴重，從而成為(wei)促進裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)產生(sheng)的(de)(de)因素。容器去應(ying)力處(chu)理工藝不當(dang)，使焊縫近縫區(qu)保留了較(jiao)高(gao)的(de)(de)殘(can)余應(ying)力和局部(bu)硬(ying)化區(qu)，從而降(jiang)低了材(cai)料(liao)的(de)(de)缺(que)口韌性。