用于(yu)某制(zhi)氨(an)廠的厚壁(bi)壓力(li)(li)容器，設計(ji)承受(shou)壓力(li)(li)為35MPa,預計(ji)最高試驗壓力(li)(li)為47.9MPa,而工(gong)作(zuo)(zuo)壓力(li)(li)增加至34.47MPa發生失效。該(gai)容器簡圖如圖6-5所示，長度(du)18.2m,外徑2.0m,重183.5t,由10節圓(yuan)筒(tong)及3個鍛件(jian)構(gou)成。其中圓(yuan)筒(tong)由厚度(du)149.2mm的Cr-Ni-Mo-V鋼板卷制(zhi)并焊(han)接而成，三個鍛件(jian)中的兩個作(zuo)(zuo)為容器兩端的封頭(tou)，另(ling)一個作(zuo)(zuo)為連接容器一端封頭(tou)的凸緣。

  該容(rong)器失效造成大范圍的(de)破(po)壞，一個(ge)封頭鍛件(jian)及(ji)相(xiang)鄰的(de)三個(ge)圓筒(tong)殼體已經(jing)損壞，四個(ge)很大的(de)碎片(pian)從(cong)容(rong)器爆出，最大一塊重2.3噸,穿透車間墻壁拋至46m之外，損傷慘重。

  容(rong)(rong)器(qi)制造過程(cheng)：容(rong)(rong)器(qi)的圓(yuan)(yuan)筒形殼(ke)體各部分(fen)均為熱(re)(re)(re)成形件(jian)(jian)，鋼板軋向(xiang)(xiang)(xiang)與容(rong)(rong)器(qi)軸向(xiang)(xiang)(xiang)垂(chui)直(zhi)，鋼材供貨狀(zhuang)態為正火(huo)＋回(hui)火(huo)；鍛件(jian)(jian)經(jing)(jing)退(tui)火(huo)、正火(huo)并在654℃回(hui)火(huo)，以(yi)保(bao)證所(suo)要求的力學性能(neng)。圓(yuan)(yuan)筒殼(ke)體縱向(xiang)(xiang)(xiang)焊(han)(han)縫為電(dian)渣焊(han)(han)縫，焊(han)(han)縫經(jing)(jing)表面打磨加(jia)工(gong)。使之與圓(yuan)(yuan)筒曲率(lv)相吻合。各段(duan)圓(yuan)(yuan)筒焊(han)(han)后經(jing)(jing)900~950℃加(jia)熱(re)(re)(re)，保(bao)溫(wen)時間4h,空冷后進焊(han)(han)縫檢驗。沿(yan)周向(xiang)(xiang)(xiang)焊(han)(han)接時，先(xian)預(yu)熱(re)(re)(re)至200℃,采用埋弧焊(han)(han)工(gong)藝，每一局部裝(zhuang)配均經(jing)(jing)620~660℃加(jia)熱(re)(re)(re)，保(bao)溫(wen)6h以(yi)消除殘余應力。

  三個局部裝配(pei)件(jian)最后焊接。在制(zhi)造的(de)各個階(jie)段，對各條焊縫均(jun)作X射線探傷、聲波探傷和磁粉探傷等檢(jian)驗。

  斷(duan)(duan)口檢驗表明，斷(duan)(duan)裂(lie)呈脆性斷(duan)(duan)裂(lie)特征(zheng)，凸緣(yuan)鍛件(jian)上有兩(liang)(liang)個(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)源。其中一(yi)個(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)源位(wei)于(yu)容(rong)器外(wai)表面(mian)下14.3m處(chu)，尺(chi)寸(cun)約9.5mm,該(gai)處(chu)位(wei)于(yu)周向焊(han)縫凸緣(yuan)一(yi)側的熱影(ying)響(xiang)區。另一(yi)個(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)源位(wei)于(yu)外(wai)表面(mian)以下11.1mm處(chu)，也位(wei)于(yu)周向焊(han)縫凸緣(yuan)一(yi)側的熱影(ying)響(xiang)區。熱影(ying)響(xiang)區上的這兩(liang)(liang)個(ge)斷(duan)(duan)裂(lie)源均呈平(ping)坦無特征(zheng)的小刻面(mian)。

  金相(xiang)檢驗表明，裂(lie)(lie)紋(wen)源(yuan)區為(wei)貝氏(shi)體和奧氏(shi)體的混合組織(zhi)，維(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)（9.8N載荷(he)）為(wei)426~420HV,裂(lie)(lie)紋(wen)源(yuan)外的熱影響區組織(zhi)為(wei)粗大的鋸(ju)齒(chi)狀貝氏(shi)體，維(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)為(wei)316~363HV,表明斷裂(lie)(lie)處的硬(ying)度(du)比相(xiang)鄰區域高。

  檢查焊(han)(han)縫截面組(zu)織，發現(xian)凸緣鍛件具有(you)(you)明(ming)(ming)顯的(de)帶(dai)(dai)狀組(zu)織，而殼(ke)體板材沒有(you)(you)。帶(dai)(dai)與帶(dai)(dai)之間的(de)組(zu)織由鐵素體和珠(zhu)光體構成(cheng)，維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬度(du)(du)（98N載荷）為(wei)(wei)180~200HV,帶(dai)(dai)內(nei)組(zu)織為(wei)(wei)上貝(bei)氏(shi)(shi)(shi)體，維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬度(du)(du)為(wei)(wei)251~265HV.切取該區域試(shi)樣使(shi)之在950℃奧氏(shi)(shi)(shi)體化，并在10%NaOH溶(rong)液中淬火，以得到全(quan)部馬氏(shi)(shi)(shi)體組(zu)織，然后橫貫試(shi)樣帶(dai)(dai)狀組(zu)織測定各點的(de)維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬度(du)(du)（9.8N載荷），結(jie)果帶(dai)(dai)的(de)一(yi)側(ce)平均(jun)硬度(du)(du)為(wei)(wei)507HV,帶(dai)(dai)內(nei)為(wei)(wei)549HV,另一(yi)側(ce)為(wei)(wei)488HV,對帶(dai)(dai)狀組(zu)織作成(cheng)分掃(sao)描發現(xian)內(nei)外(wai)有(you)(you)差異，如表(biao)6-1所示。成(cheng)分差異表(biao)明(ming)(ming)，偏析帶(dai)(dai)內(nei)具有(you)(you)較高淬透性，因此具有(you)(you)較大的(de)開(kai)裂敏(min)感性，特別(bie)是(shi)周向焊(han)(han)縫熱影響(xiang)區內(nei)的(de)帶(dai)(dai)狀組(zu)織。

  上述分析(xi)中，凸緣鍛件內存(cun)在硬(ying)化區(qu)的(de)(de)事實表(biao)明，容器(qi)可能未按規定(ding)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)進行(xing)消除應力熱處理。為證明這一點，在熱影響區(qu)切取一組試樣(yang)，加熱到(dao)不(bu)同溫(wen)度(du)(du)后回(hui)火(huo)，測定(ding)維氏硬(ying)度(du)(du)發(fa)現，加熱溫(wen)度(du)(du)達550℃時(shi)，仍未偏離失效(xiao)硬(ying)度(du)(du)范圍，直到(dao)600℃或更高溫(wen)度(du)(du)時(shi)，硬(ying)度(du)(du)才開始(shi)明顯(xian)下降。因此工件很可能未按規定(ding)溫(wen)度(du)(du)進行(xing)消除應力處理。對焊縫(feng)試樣(yang)進行(xing)卻貝V形缺(que)口(kou)沖擊試驗(yan)，結果表(biao)明，焊縫(feng)金(jin)屬(shu)在未重新回(hui)火(huo)的(de)(de)狀態(tai)下沖擊功(gong)很低(di)，在650℃重新回(hui)火(huo)6h后，室(shi)溫(wen)沖擊功(gong)有了明顯(xian)提(ti)高。這一試驗(yan)也證明該(gai)容器(qi)去應力處理時(shi)的(de)(de)加熱溫(wen)度(du)(du)低(di)于(yu)規定(ding)溫(wen)度(du)(du)。

  由上述分析得(de)出結論，該壓力(li)(li)容器(qi)斷(duan)裂起(qi)源于連接凸緣(yuan)與第一節殼體的(de)(de)(de)(de)周(zhou)向焊接熱影響區(qu)內(nei)的(de)(de)(de)(de)橫向裂紋(wen)；凸緣(yuan)鍛(duan)件中存在的(de)(de)(de)(de)合金(jin)元素(su)偏(pian)(pian)析帶引(yin)起(qi)局(ju)部硬化，尤(you)以熱影響區(qu)的(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)析帶最為嚴重，從而成為促(cu)進(jin)裂紋(wen)產生的(de)(de)(de)(de)因素(su)。容器(qi)去應力(li)(li)處理工藝不當，使焊縫(feng)近(jin)縫(feng)區(qu)保留了較高(gao)的(de)(de)(de)(de)殘余應力(li)(li)和局(ju)部硬化區(qu)，從而降(jiang)低了材(cai)料的(de)(de)(de)(de)缺口韌性。