用于(yu)某制氨廠的厚壁壓力容器(qi)，設計(ji)承受壓力為(wei)35MPa,預計(ji)最高試驗(yan)壓力為(wei)47.9MPa,而(er)工作壓力增加至34.47MPa發生失效。該容器(qi)簡圖如圖6-5所示，長度(du)18.2m,外徑(jing)2.0m,重183.5t,由10節(jie)圓筒及3個(ge)(ge)鍛件(jian)構成。其中圓筒由厚度(du)149.2mm的Cr-Ni-Mo-V鋼板卷制并焊接而(er)成，三個(ge)(ge)鍛件(jian)中的兩個(ge)(ge)作為(wei)容器(qi)兩端(duan)的封頭(tou)，另一個(ge)(ge)作為(wei)連接容器(qi)一端(duan)封頭(tou)的凸緣。

  該(gai)容器失(shi)效(xiao)造成大范圍的(de)破壞，一(yi)(yi)個封頭鍛件及相(xiang)鄰的(de)三個圓筒殼(ke)體已經損壞，四(si)個很大的(de)碎片從容器爆出，最大一(yi)(yi)塊重(zhong)2.3噸,穿透車(che)間(jian)墻壁拋至46m之外，損傷(shang)慘重(zhong)。

  容(rong)器(qi)制造過(guo)程：容(rong)器(qi)的圓(yuan)筒(tong)(tong)形殼體各(ge)部分均為熱(re)成形件(jian)，鋼(gang)板軋向(xiang)(xiang)與容(rong)器(qi)軸向(xiang)(xiang)垂直，鋼(gang)材供貨狀態為正火(huo)(huo)＋回火(huo)(huo)；鍛件(jian)經(jing)退火(huo)(huo)、正火(huo)(huo)并在654℃回火(huo)(huo)，以保證所要求的力(li)學性能。圓(yuan)筒(tong)(tong)殼體縱向(xiang)(xiang)焊(han)(han)縫(feng)(feng)為電渣焊(han)(han)縫(feng)(feng)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)經(jing)表(biao)面打磨加工。使之與圓(yuan)筒(tong)(tong)曲率(lv)相吻合。各(ge)段圓(yuan)筒(tong)(tong)焊(han)(han)后(hou)經(jing)900~950℃加熱(re)，保溫(wen)時間(jian)4h,空冷(leng)后(hou)進(jin)焊(han)(han)縫(feng)(feng)檢驗。沿(yan)周向(xiang)(xiang)焊(han)(han)接時，先預熱(re)至(zhi)200℃,采用埋弧焊(han)(han)工藝，每一(yi)局部裝配(pei)均經(jing)620~660℃加熱(re)，保溫(wen)6h以消除殘余(yu)應力(li)。

  三個局部裝(zhuang)配件最后焊接。在制造的各個階段，對(dui)各條焊縫均作X射線探傷、聲波探傷和磁粉探傷等(deng)檢驗。

  斷(duan)(duan)口檢(jian)驗(yan)表(biao)明，斷(duan)(duan)裂呈(cheng)脆(cui)性斷(duan)(duan)裂特(te)征，凸緣鍛(duan)件上(shang)有(you)兩個(ge)斷(duan)(duan)裂源。其中一個(ge)斷(duan)(duan)裂源位于(yu)容(rong)器外表(biao)面下14.3m處，尺寸約(yue)9.5mm,該處位于(yu)周向焊縫(feng)凸緣一側的(de)熱(re)影響區。另(ling)一個(ge)斷(duan)(duan)裂源位于(yu)外表(biao)面以(yi)下11.1mm處，也(ye)位于(yu)周向焊縫(feng)凸緣一側的(de)熱(re)影響區。熱(re)影響區上(shang)的(de)這兩個(ge)斷(duan)(duan)裂源均(jun)呈(cheng)平坦(tan)無特(te)征的(de)小刻面。

  金(jin)相檢驗表(biao)明，裂紋(wen)源區(qu)為(wei)貝氏(shi)(shi)體(ti)和奧氏(shi)(shi)體(ti)的混(hun)合(he)組織，維氏(shi)(shi)硬度（9.8N載荷）為(wei)426~420HV,裂紋(wen)源外的熱(re)影響區(qu)組織為(wei)粗大(da)的鋸(ju)齒狀貝氏(shi)(shi)體(ti)，維氏(shi)(shi)硬度為(wei)316~363HV,表(biao)明斷裂處的硬度比(bi)相鄰區(qu)域高。

  檢查焊縫(feng)(feng)截面組(zu)(zu)織(zhi)，發(fa)現凸緣鍛件(jian)具有(you)明顯的(de)(de)帶(dai)(dai)(dai)(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)，而殼體板材沒(mei)有(you)。帶(dai)(dai)(dai)(dai)與帶(dai)(dai)(dai)(dai)之間(jian)的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)由(you)鐵(tie)素(su)體和(he)珠光體構成，維氏(shi)硬(ying)度(du)（98N載荷）為(wei)(wei)(wei)180~200HV,帶(dai)(dai)(dai)(dai)內(nei)(nei)組(zu)(zu)織(zhi)為(wei)(wei)(wei)上貝氏(shi)體，維氏(shi)硬(ying)度(du)為(wei)(wei)(wei)251~265HV.切取該區域試(shi)樣使之在950℃奧氏(shi)體化，并(bing)在10%NaOH溶(rong)液中淬火，以得到全(quan)部馬氏(shi)體組(zu)(zu)織(zhi)，然后橫貫試(shi)樣帶(dai)(dai)(dai)(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)測定(ding)各點的(de)(de)維氏(shi)硬(ying)度(du)（9.8N載荷），結果帶(dai)(dai)(dai)(dai)的(de)(de)一側平(ping)均硬(ying)度(du)為(wei)(wei)(wei)507HV,帶(dai)(dai)(dai)(dai)內(nei)(nei)為(wei)(wei)(wei)549HV,另一側為(wei)(wei)(wei)488HV,對帶(dai)(dai)(dai)(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)作成分掃描(miao)發(fa)現內(nei)(nei)外有(you)差異，如表(biao)6-1所示(shi)。成分差異表(biao)明，偏(pian)析帶(dai)(dai)(dai)(dai)內(nei)(nei)具有(you)較高淬透性(xing)，因此具有(you)較大(da)的(de)(de)開裂敏感(gan)性(xing)，特別是周(zhou)向焊縫(feng)(feng)熱影響區內(nei)(nei)的(de)(de)帶(dai)(dai)(dai)(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)。

  上述分(fen)析中，凸緣鍛件內存在(zai)(zai)硬(ying)化(hua)區(qu)的(de)事(shi)實表明(ming)(ming)，容(rong)器可(ke)能未(wei)按規(gui)定(ding)的(de)溫(wen)(wen)度進行(xing)消除應力(li)熱處理。為(wei)證明(ming)(ming)這一點，在(zai)(zai)熱影響區(qu)切取一組試(shi)(shi)樣(yang)(yang)，加(jia)熱到不同溫(wen)(wen)度后回(hui)火(huo)，測定(ding)維(wei)氏硬(ying)度發現，加(jia)熱溫(wen)(wen)度達550℃時(shi)(shi)，仍未(wei)偏離失效硬(ying)度范(fan)圍，直到600℃或(huo)更高(gao)溫(wen)(wen)度時(shi)(shi)，硬(ying)度才開始明(ming)(ming)顯下(xia)降。因此工件很(hen)(hen)可(ke)能未(wei)按規(gui)定(ding)溫(wen)(wen)度進行(xing)消除應力(li)處理。對焊縫(feng)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)進行(xing)卻貝V形缺口沖擊試(shi)(shi)驗，結(jie)果表明(ming)(ming)，焊縫(feng)金屬在(zai)(zai)未(wei)重新回(hui)火(huo)的(de)狀態(tai)下(xia)沖擊功很(hen)(hen)低，在(zai)(zai)650℃重新回(hui)火(huo)6h后，室溫(wen)(wen)沖擊功有了明(ming)(ming)顯提高(gao)。這一試(shi)(shi)驗也證明(ming)(ming)該(gai)容(rong)器去應力(li)處理時(shi)(shi)的(de)加(jia)熱溫(wen)(wen)度低于規(gui)定(ding)溫(wen)(wen)度。

  由上(shang)述分析得(de)出結(jie)論，該壓力(li)(li)容器(qi)斷裂(lie)起源于連接凸緣與第一節殼體的(de)周向焊接熱影(ying)響(xiang)區(qu)內的(de)橫向裂(lie)紋；凸緣鍛件中存在的(de)合金元素(su)偏(pian)析帶(dai)(dai)引(yin)起局部硬化(hua)(hua)，尤以熱影(ying)響(xiang)區(qu)的(de)偏(pian)析帶(dai)(dai)最為嚴重，從而成為促進裂(lie)紋產生的(de)因素(su)。容器(qi)去應力(li)(li)處理工藝不當，使焊縫近縫區(qu)保留了較高的(de)殘余(yu)應力(li)(li)和局部硬化(hua)(hua)區(qu)，從而降低了材(cai)料的(de)缺(que)口(kou)韌(ren)性。