用于某制(zhi)氨廠的(de)(de)(de)厚(hou)壁壓力(li)容器(qi)(qi)，設(she)計承受壓力(li)為(wei)(wei)35MPa,預(yu)計最(zui)高試(shi)驗壓力(li)為(wei)(wei)47.9MPa,而(er)工(gong)作(zuo)壓力(li)增(zeng)加至34.47MPa發生失效(xiao)。該容器(qi)(qi)簡圖(tu)如圖(tu)6-5所示，長度18.2m,外徑2.0m,重183.5t,由(you)10節圓(yuan)筒(tong)及3個(ge)鍛(duan)件構(gou)成。其(qi)中圓(yuan)筒(tong)由(you)厚(hou)度149.2mm的(de)(de)(de)Cr-Ni-Mo-V鋼(gang)板卷制(zhi)并焊接(jie)而(er)成，三(san)個(ge)鍛(duan)件中的(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)作(zuo)為(wei)(wei)容器(qi)(qi)兩(liang)端(duan)(duan)的(de)(de)(de)封(feng)頭，另一(yi)個(ge)作(zuo)為(wei)(wei)連接(jie)容器(qi)(qi)一(yi)端(duan)(duan)封(feng)頭的(de)(de)(de)凸緣(yuan)。

  該容(rong)器失效造成大(da)范(fan)圍的(de)(de)破(po)壞，一個封頭鍛(duan)件及相鄰的(de)(de)三個圓筒(tong)殼體已經(jing)損壞，四(si)個很(hen)大(da)的(de)(de)碎片從(cong)容(rong)器爆(bao)出，最大(da)一塊重2.3噸,穿透車間墻壁拋(pao)至46m之外，損傷慘(can)重。

  容器(qi)制造過(guo)程：容器(qi)的(de)(de)圓(yuan)筒(tong)形(xing)殼體各部(bu)分均(jun)為(wei)熱成形(xing)件(jian)，鋼(gang)板軋(ya)向(xiang)與(yu)(yu)容器(qi)軸向(xiang)垂直，鋼(gang)材供貨(huo)狀態(tai)為(wei)正(zheng)(zheng)火＋回火；鍛件(jian)經退(tui)火、正(zheng)(zheng)火并在654℃回火，以保證所要求的(de)(de)力學性能(neng)。圓(yuan)筒(tong)殼體縱向(xiang)焊(han)縫(feng)為(wei)電渣焊(han)縫(feng)，焊(han)縫(feng)經表面打磨(mo)加(jia)工。使之(zhi)與(yu)(yu)圓(yuan)筒(tong)曲率相(xiang)吻合(he)。各段圓(yuan)筒(tong)焊(han)后(hou)經900~950℃加(jia)熱，保溫時間4h,空冷后(hou)進焊(han)縫(feng)檢驗。沿周(zhou)向(xiang)焊(han)接時，先(xian)預(yu)熱至(zhi)200℃,采(cai)用埋弧焊(han)工藝，每一局部(bu)裝(zhuang)配均(jun)經620~660℃加(jia)熱，保溫6h以消除殘余應力。

  三個局部裝配(pei)件最后焊(han)接(jie)。在制造的各個階段，對各條焊(han)縫(feng)均作X射(she)線探(tan)傷(shang)、聲波(bo)探(tan)傷(shang)和磁粉探(tan)傷(shang)等檢驗(yan)。

  斷(duan)(duan)口檢(jian)驗(yan)表明，斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)呈(cheng)脆性(xing)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)特征，凸緣(yuan)鍛件上(shang)有(you)兩(liang)個斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源。其中(zhong)一個斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源位于(yu)容器外表面下(xia)14.3m處(chu)，尺寸約9.5mm,該處(chu)位于(yu)周向(xiang)焊縫(feng)凸緣(yuan)一側(ce)的(de)(de)(de)熱(re)影響區。另一個斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源位于(yu)外表面以(yi)下(xia)11.1mm處(chu)，也位于(yu)周向(xiang)焊縫(feng)凸緣(yuan)一側(ce)的(de)(de)(de)熱(re)影響區。熱(re)影響區上(shang)的(de)(de)(de)這兩(liang)個斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)源均呈(cheng)平坦無特征的(de)(de)(de)小刻面。

  金相檢驗表(biao)明(ming)，裂(lie)紋源區(qu)為貝(bei)(bei)氏(shi)(shi)體(ti)和奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的混(hun)合組(zu)織，維(wei)氏(shi)(shi)硬(ying)度（9.8N載荷）為426~420HV,裂(lie)紋源外(wai)的熱影響(xiang)區(qu)組(zu)織為粗大的鋸齒狀貝(bei)(bei)氏(shi)(shi)體(ti)，維(wei)氏(shi)(shi)硬(ying)度為316~363HV,表(biao)明(ming)斷裂(lie)處的硬(ying)度比相鄰區(qu)域高。

  檢查焊縫截面組織(zhi)(zhi)，發(fa)現(xian)凸緣鍛件具有(you)明(ming)顯的帶狀組織(zhi)(zhi)，而殼體(ti)板(ban)材(cai)沒有(you)。帶與帶之(zhi)間的組織(zhi)(zhi)由鐵素體(ti)和珠光體(ti)構(gou)成(cheng)，維(wei)氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)（98N載荷）為180~200HV,帶內(nei)(nei)(nei)組織(zhi)(zhi)為上貝氏(shi)體(ti)，維(wei)氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)為251~265HV.切(qie)取該區域試(shi)樣使之(zhi)在950℃奧(ao)氏(shi)體(ti)化，并在10%NaOH溶液中淬火，以得到全(quan)部馬氏(shi)體(ti)組織(zhi)(zhi)，然后橫(heng)貫試(shi)樣帶狀組織(zhi)(zhi)測(ce)定(ding)各點的維(wei)氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)（9.8N載荷），結(jie)果帶的一側(ce)平均(jun)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)為507HV,帶內(nei)(nei)(nei)為549HV,另(ling)一側(ce)為488HV,對(dui)帶狀組織(zhi)(zhi)作成(cheng)分(fen)掃描(miao)發(fa)現(xian)內(nei)(nei)(nei)外有(you)差異，如表(biao)6-1所示(shi)。成(cheng)分(fen)差異表(biao)明(ming)，偏析帶內(nei)(nei)(nei)具有(you)較高(gao)淬透(tou)性，因(yin)此(ci)具有(you)較大的開(kai)裂敏感(gan)性，特別是周向焊縫熱影響區內(nei)(nei)(nei)的帶狀組織(zhi)(zhi)。

  上述分析(xi)中，凸緣鍛件內存在硬(ying)化區的事實表(biao)明(ming)(ming)，容器(qi)可能未按規定(ding)(ding)的溫(wen)(wen)度(du)(du)進行消除應(ying)力(li)熱(re)處理。為證明(ming)(ming)這一點，在熱(re)影響區切取一組試(shi)(shi)樣(yang)，加(jia)(jia)熱(re)到不(bu)同溫(wen)(wen)度(du)(du)后(hou)回(hui)火(huo)(huo)(huo)，測定(ding)(ding)維氏硬(ying)度(du)(du)發現，加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)達(da)550℃時(shi)，仍未偏離失效硬(ying)度(du)(du)范圍(wei)，直(zhi)到600℃或更高溫(wen)(wen)度(du)(du)時(shi)，硬(ying)度(du)(du)才(cai)開始明(ming)(ming)顯(xian)下(xia)降。因此工(gong)件很(hen)可能未按規定(ding)(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)進行消除應(ying)力(li)處理。對焊縫試(shi)(shi)樣(yang)進行卻貝V形缺口沖(chong)擊試(shi)(shi)驗，結果表(biao)明(ming)(ming)，焊縫金屬在未重新回(hui)火(huo)(huo)(huo)的狀態下(xia)沖(chong)擊功很(hen)低，在650℃重新回(hui)火(huo)(huo)(huo)6h后(hou)，室溫(wen)(wen)沖(chong)擊功有了明(ming)(ming)顯(xian)提高。這一試(shi)(shi)驗也證明(ming)(ming)該(gai)容器(qi)去(qu)應(ying)力(li)處理時(shi)的加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)低于規定(ding)(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)。

  由上述(shu)分析(xi)得出結(jie)論(lun)，該壓力容(rong)器斷裂起源于連接(jie)凸緣與第一(yi)節殼體的(de)(de)周向(xiang)焊接(jie)熱影響區內的(de)(de)橫向(xiang)裂紋；凸緣鍛(duan)件中存(cun)在的(de)(de)合金元素(su)偏析(xi)帶引(yin)起局部(bu)硬化(hua)，尤(you)以熱影響區的(de)(de)偏析(xi)帶最為(wei)嚴重(zhong)，從而(er)成為(wei)促進裂紋產生的(de)(de)因素(su)。容(rong)器去應(ying)力處理工藝不當(dang)，使焊縫(feng)近縫(feng)區保留了較高的(de)(de)殘余應(ying)力和局部(bu)硬化(hua)區，從而(er)降低了材料(liao)的(de)(de)缺口韌性。