用于某制(zhi)氨廠的厚(hou)(hou)壁壓力(li)(li)容器(qi)，設計承受壓力(li)(li)為35MPa,預(yu)計最(zui)高試驗壓力(li)(li)為47.9MPa,而工作(zuo)(zuo)壓力(li)(li)增加至34.47MPa發生失效(xiao)。該容器(qi)簡圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)6-5所示，長度(du)18.2m,外徑(jing)2.0m,重183.5t,由(you)10節圓(yuan)筒(tong)及3個(ge)鍛(duan)(duan)件(jian)構成。其中(zhong)圓(yuan)筒(tong)由(you)厚(hou)(hou)度(du)149.2mm的Cr-Ni-Mo-V鋼板(ban)卷制(zhi)并焊接(jie)而成，三(san)個(ge)鍛(duan)(duan)件(jian)中(zhong)的兩個(ge)作(zuo)(zuo)為容器(qi)兩端(duan)的封(feng)頭，另一個(ge)作(zuo)(zuo)為連接(jie)容器(qi)一端(duan)封(feng)頭的凸緣。

  該容(rong)器失效造(zao)成大范圍的(de)(de)破壞(huai)，一個(ge)封頭鍛件及相鄰的(de)(de)三個(ge)圓筒(tong)殼體已經損壞(huai)，四個(ge)很(hen)大的(de)(de)碎片從容(rong)器爆出，最大一塊重(zhong)(zhong)2.3噸,穿透車間墻壁拋(pao)至46m之外(wai)，損傷慘重(zhong)(zhong)。

  容(rong)器(qi)制(zhi)造過(guo)程(cheng)：容(rong)器(qi)的(de)圓(yuan)(yuan)筒(tong)形(xing)殼體各部(bu)分均為(wei)熱(re)(re)(re)成形(xing)件，鋼板軋(ya)向與容(rong)器(qi)軸向垂直，鋼材供貨狀態為(wei)正火＋回(hui)火；鍛件經退火、正火并在654℃回(hui)火，以(yi)保證所要(yao)求的(de)力學性能。圓(yuan)(yuan)筒(tong)殼體縱向焊(han)縫(feng)(feng)為(wei)電渣焊(han)縫(feng)(feng)，焊(han)縫(feng)(feng)經表(biao)面打磨加(jia)工。使(shi)之與圓(yuan)(yuan)筒(tong)曲率(lv)相吻合。各段(duan)圓(yuan)(yuan)筒(tong)焊(han)后(hou)經900~950℃加(jia)熱(re)(re)(re)，保溫(wen)時(shi)間4h,空冷后(hou)進焊(han)縫(feng)(feng)檢驗。沿周向焊(han)接(jie)時(shi)，先(xian)預熱(re)(re)(re)至200℃,采用埋弧焊(han)工藝，每一(yi)局(ju)部(bu)裝配(pei)均經620~660℃加(jia)熱(re)(re)(re)，保溫(wen)6h以(yi)消除殘余應力。

  三個(ge)局部裝(zhuang)配件最后焊接(jie)。在制造的(de)各(ge)個(ge)階段(duan)，對各(ge)條焊縫均作X射(she)線探(tan)傷(shang)(shang)、聲波探(tan)傷(shang)(shang)和磁粉探(tan)傷(shang)(shang)等檢驗。

  斷口檢驗表明(ming)，斷裂(lie)呈脆性斷裂(lie)特征，凸緣鍛件上有兩個斷裂(lie)源。其中一(yi)(yi)個斷裂(lie)源位(wei)于容器(qi)外表面(mian)下14.3m處，尺寸約9.5mm,該(gai)處位(wei)于周向(xiang)焊縫凸緣一(yi)(yi)側(ce)的熱影(ying)響(xiang)區。另一(yi)(yi)個斷裂(lie)源位(wei)于外表面(mian)以下11.1mm處，也位(wei)于周向(xiang)焊縫凸緣一(yi)(yi)側(ce)的熱影(ying)響(xiang)區。熱影(ying)響(xiang)區上的這兩個斷裂(lie)源均呈平坦(tan)無特征的小刻面(mian)。

  金(jin)相檢驗表明，裂(lie)(lie)紋源區為(wei)貝(bei)氏(shi)體(ti)和奧(ao)氏(shi)體(ti)的混合組織，維(wei)氏(shi)硬度（9.8N載(zai)荷）為(wei)426~420HV,裂(lie)(lie)紋源外(wai)的熱影響區組織為(wei)粗(cu)大的鋸齒狀貝(bei)氏(shi)體(ti)，維(wei)氏(shi)硬度為(wei)316~363HV,表明斷裂(lie)(lie)處的硬度比相鄰區域高。

  檢(jian)查(cha)焊縫截面組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，發現凸緣鍛(duan)件具(ju)有(you)(you)明顯的(de)(de)(de)帶狀(zhuang)(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，而殼體板材沒有(you)(you)。帶與(yu)帶之(zhi)間的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)由鐵素體和珠(zhu)光體構成(cheng)，維氏硬(ying)度（98N載荷）為(wei)180~200HV,帶內(nei)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)為(wei)上(shang)貝氏體，維氏硬(ying)度為(wei)251~265HV.切取該(gai)區域試樣(yang)使之(zhi)在950℃奧(ao)氏體化，并在10%NaOH溶液中(zhong)淬火，以(yi)得(de)到全部馬氏體組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，然后橫貫(guan)試樣(yang)帶狀(zhuang)(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)測定各點的(de)(de)(de)維氏硬(ying)度（9.8N載荷），結果(guo)帶的(de)(de)(de)一側平均硬(ying)度為(wei)507HV,帶內(nei)為(wei)549HV,另一側為(wei)488HV,對帶狀(zhuang)(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)作(zuo)成(cheng)分(fen)掃描發現內(nei)外有(you)(you)差(cha)異，如表6-1所(suo)示。成(cheng)分(fen)差(cha)異表明，偏(pian)析(xi)帶內(nei)具(ju)有(you)(you)較高(gao)淬透性(xing)，因此具(ju)有(you)(you)較大的(de)(de)(de)開裂(lie)敏感性(xing)，特(te)別是周向焊縫熱影(ying)響區內(nei)的(de)(de)(de)帶狀(zhuang)(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)。

  上述分(fen)析中，凸(tu)緣鍛件內存在硬化區(qu)的事實表(biao)明(ming)，容器(qi)可(ke)能(neng)未按(an)規定的溫(wen)度(du)(du)進(jin)行消除應力熱(re)處(chu)理(li)。為證(zheng)明(ming)這(zhe)一點(dian)，在熱(re)影響區(qu)切取(qu)一組(zu)試樣，加(jia)熱(re)到不同溫(wen)度(du)(du)后(hou)回火(huo)，測定維氏(shi)硬度(du)(du)發現(xian)，加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)達550℃時(shi)，仍(reng)未偏離失效硬度(du)(du)范(fan)圍，直到600℃或更(geng)高溫(wen)度(du)(du)時(shi)，硬度(du)(du)才開始(shi)明(ming)顯下降。因此(ci)工件很可(ke)能(neng)未按(an)規定溫(wen)度(du)(du)進(jin)行消除應力處(chu)理(li)。對(dui)焊(han)縫試樣進(jin)行卻貝V形缺口沖擊試驗，結(jie)果表(biao)明(ming)，焊(han)縫金(jin)屬在未重新(xin)回火(huo)的狀(zhuang)態下沖擊功(gong)(gong)很低，在650℃重新(xin)回火(huo)6h后(hou)，室溫(wen)沖擊功(gong)(gong)有了(le)明(ming)顯提高。這(zhe)一試驗也證(zheng)明(ming)該容器(qi)去應力處(chu)理(li)時(shi)的加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)低于規定溫(wen)度(du)(du)。

  由(you)上(shang)述分(fen)析得出結論，該(gai)壓力(li)容器(qi)斷裂起源于連接凸緣與第一節殼(ke)體的(de)(de)(de)周向焊接熱(re)影(ying)響區內的(de)(de)(de)橫向裂紋(wen)；凸緣鍛件中存在的(de)(de)(de)合金元(yuan)素偏(pian)析帶(dai)(dai)引起局(ju)部硬化，尤(you)以熱(re)影(ying)響區的(de)(de)(de)偏(pian)析帶(dai)(dai)最為(wei)嚴重，從(cong)而成為(wei)促進(jin)裂紋(wen)產生(sheng)的(de)(de)(de)因素。容器(qi)去應力(li)處理工藝(yi)不當，使焊縫(feng)近縫(feng)區保(bao)留了較高(gao)的(de)(de)(de)殘(can)余應力(li)和局(ju)部硬化區，從(cong)而降低了材料的(de)(de)(de)缺口韌性(xing)。