用(yong)于(yu)某制(zhi)(zhi)氨廠(chang)的(de)厚壁(bi)壓(ya)力(li)容器(qi)，設計承受(shou)壓(ya)力(li)為(wei)35MPa,預(yu)計最高試驗壓(ya)力(li)為(wei)47.9MPa,而工作(zuo)壓(ya)力(li)增加至34.47MPa發生失效。該容器(qi)簡(jian)圖(tu)如圖(tu)6-5所示，長(chang)度18.2m,外徑2.0m,重183.5t,由(you)10節圓筒及3個鍛件構成。其中(zhong)圓筒由(you)厚度149.2mm的(de)Cr-Ni-Mo-V鋼板(ban)卷制(zhi)(zhi)并焊接而成，三(san)個鍛件中(zhong)的(de)兩個作(zuo)為(wei)容器(qi)兩端(duan)的(de)封(feng)頭(tou)，另一(yi)個作(zuo)為(wei)連接容器(qi)一(yi)端(duan)封(feng)頭(tou)的(de)凸緣。

  該(gai)容(rong)器失效造成大范圍的破壞，一(yi)個(ge)(ge)封頭鍛件及相鄰的三個(ge)(ge)圓筒(tong)殼體已經損(sun)壞，四個(ge)(ge)很大的碎片從容(rong)器爆出，最大一(yi)塊重(zhong)2.3噸,穿(chuan)透車間(jian)墻壁拋至46m之外，損(sun)傷慘(can)重(zhong)。

  容(rong)器(qi)制造過(guo)程(cheng)：容(rong)器(qi)的圓筒(tong)形殼體各(ge)部分(fen)均為熱成形件，鋼板軋(ya)向(xiang)與(yu)容(rong)器(qi)軸向(xiang)垂直，鋼材(cai)供(gong)貨狀態為正(zheng)火＋回(hui)火；鍛件經退火、正(zheng)火并在654℃回(hui)火，以(yi)保證所要求的力(li)學性能(neng)。圓筒(tong)殼體縱向(xiang)焊(han)(han)縫(feng)為電(dian)渣焊(han)(han)縫(feng)，焊(han)(han)縫(feng)經表面打磨(mo)加工。使之(zhi)與(yu)圓筒(tong)曲率相吻合。各(ge)段圓筒(tong)焊(han)(han)后經900~950℃加熱，保溫(wen)時間4h,空冷后進焊(han)(han)縫(feng)檢驗(yan)。沿周向(xiang)焊(han)(han)接時，先預熱至200℃,采用埋弧焊(han)(han)工藝，每一局部裝配均經620~660℃加熱，保溫(wen)6h以(yi)消除(chu)殘余應力(li)。

  三個局(ju)部(bu)裝(zhuang)配件最后焊接。在制造的各個階段，對各條(tiao)焊縫(feng)均作X射線(xian)探(tan)傷、聲波探(tan)傷和(he)磁粉探(tan)傷等檢驗。

  斷(duan)(duan)口檢驗表(biao)明，斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)呈脆性斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)特(te)征，凸(tu)(tu)(tu)緣(yuan)鍛件上有(you)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)。其中一(yi)個(ge)(ge)(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)位于(yu)容(rong)器外表(biao)面下14.3m處，尺寸約9.5mm,該(gai)處位于(yu)周(zhou)向(xiang)(xiang)焊(han)縫凸(tu)(tu)(tu)緣(yuan)一(yi)側的熱(re)影(ying)響區。另一(yi)個(ge)(ge)(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)位于(yu)外表(biao)面以(yi)下11.1mm處，也位于(yu)周(zhou)向(xiang)(xiang)焊(han)縫凸(tu)(tu)(tu)緣(yuan)一(yi)側的熱(re)影(ying)響區。熱(re)影(ying)響區上的這兩(liang)個(ge)(ge)(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)均呈平坦無特(te)征的小刻面。

  金(jin)相檢驗(yan)表(biao)明(ming)，裂(lie)紋(wen)源區(qu)為貝(bei)(bei)氏體和奧氏體的(de)(de)(de)混合組織，維氏硬度（9.8N載(zai)荷(he)）為426~420HV,裂(lie)紋(wen)源外的(de)(de)(de)熱影響區(qu)組織為粗大的(de)(de)(de)鋸齒狀(zhuang)貝(bei)(bei)氏體，維氏硬度為316~363HV,表(biao)明(ming)斷裂(lie)處的(de)(de)(de)硬度比相鄰區(qu)域高。

  檢查焊縫(feng)截面組(zu)(zu)織(zhi)，發(fa)現(xian)凸緣鍛(duan)件具有(you)明(ming)顯的(de)帶(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)，而(er)殼體(ti)板材沒有(you)。帶(dai)與帶(dai)之(zhi)間的(de)組(zu)(zu)織(zhi)由鐵素(su)體(ti)和珠光體(ti)構(gou)成，維(wei)氏硬度（98N載荷）為(wei)180~200HV,帶(dai)內(nei)組(zu)(zu)織(zhi)為(wei)上(shang)貝氏體(ti)，維(wei)氏硬度為(wei)251~265HV.切取該區域(yu)試樣(yang)使之(zhi)在950℃奧氏體(ti)化，并在10%NaOH溶液中淬火，以得到全部馬氏體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，然后(hou)橫貫試樣(yang)帶(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)測定各點的(de)維(wei)氏硬度（9.8N載荷），結(jie)果(guo)帶(dai)的(de)一側平(ping)均硬度為(wei)507HV,帶(dai)內(nei)為(wei)549HV,另(ling)一側為(wei)488HV,對帶(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)作成分(fen)掃(sao)描發(fa)現(xian)內(nei)外有(you)差異(yi)，如表6-1所示。成分(fen)差異(yi)表明(ming)，偏析帶(dai)內(nei)具有(you)較高(gao)淬透性，因此具有(you)較大的(de)開裂敏感性，特別(bie)是周向焊縫(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)區內(nei)的(de)帶(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)。

  上(shang)述分析中，凸緣鍛件內(nei)存在硬(ying)化區的(de)事實表明(ming)(ming)(ming)，容器(qi)可(ke)能未(wei)按規定的(de)溫度(du)(du)進(jin)行(xing)消除(chu)應(ying)力熱(re)(re)(re)處理。為證明(ming)(ming)(ming)這(zhe)一(yi)點，在熱(re)(re)(re)影響區切(qie)取一(yi)組試樣(yang)，加(jia)熱(re)(re)(re)到(dao)不(bu)同溫度(du)(du)后回火，測定維氏硬(ying)度(du)(du)發現，加(jia)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)達(da)550℃時(shi)，仍未(wei)偏(pian)離失效硬(ying)度(du)(du)范圍，直到(dao)600℃或(huo)更高溫度(du)(du)時(shi)，硬(ying)度(du)(du)才開始明(ming)(ming)(ming)顯(xian)下降。因此工(gong)件很可(ke)能未(wei)按規定溫度(du)(du)進(jin)行(xing)消除(chu)應(ying)力處理。對焊縫(feng)試樣(yang)進(jin)行(xing)卻貝V形缺口沖(chong)(chong)擊試驗(yan)，結果(guo)表明(ming)(ming)(ming)，焊縫(feng)金(jin)屬在未(wei)重新(xin)回火的(de)狀態下沖(chong)(chong)擊功很低，在650℃重新(xin)回火6h后，室溫沖(chong)(chong)擊功有了明(ming)(ming)(ming)顯(xian)提高。這(zhe)一(yi)試驗(yan)也(ye)證明(ming)(ming)(ming)該(gai)容器(qi)去應(ying)力處理時(shi)的(de)加(jia)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)低于規定溫度(du)(du)。

  由上述分析得出(chu)結論(lun)，該壓力容器斷裂(lie)起源(yuan)于連(lian)接凸緣(yuan)與第一節殼體的周向(xiang)焊接熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)內(nei)的橫向(xiang)裂(lie)紋；凸緣(yuan)鍛件(jian)中存在的合金(jin)元素偏析帶(dai)引起局(ju)部硬化，尤以(yi)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)的偏析帶(dai)最為(wei)嚴(yan)重，從而成為(wei)促進裂(lie)紋產生的因(yin)素。容器去應力處理工藝不當，使焊縫(feng)近縫(feng)區(qu)(qu)保(bao)留(liu)了較高的殘余應力和局(ju)部硬化區(qu)(qu)，從而降低(di)了材(cai)料的缺口(kou)韌性(xing)。