用于某(mou)制氨廠的(de)厚壁壓(ya)力(li)容器(qi)，設計(ji)承受壓(ya)力(li)為35MPa,預計(ji)最(zui)高試驗壓(ya)力(li)為47.9MPa,而工(gong)作(zuo)壓(ya)力(li)增加至34.47MPa發生失(shi)效。該容器(qi)簡圖如圖6-5所示(shi)，長(chang)度18.2m,外徑2.0m,重183.5t,由10節圓(yuan)筒(tong)(tong)及(ji)3個鍛件構(gou)成(cheng)。其(qi)中圓(yuan)筒(tong)(tong)由厚度149.2mm的(de)Cr-Ni-Mo-V鋼板(ban)卷(juan)制并焊(han)接而成(cheng)，三個鍛件中的(de)兩個作(zuo)為容器(qi)兩端的(de)封(feng)頭，另一個作(zuo)為連(lian)接容器(qi)一端封(feng)頭的(de)凸緣。
該容(rong)器(qi)失效造成大(da)范圍的破壞(huai)，一(yi)個(ge)(ge)封頭鍛件及相鄰的三個(ge)(ge)圓筒殼(ke)體已(yi)經(jing)損(sun)壞(huai)，四個(ge)(ge)很大(da)的碎片(pian)從(cong)容(rong)器(qi)爆出，最大(da)一(yi)塊重(zhong)2.3噸,穿透車間墻(qiang)壁拋(pao)至(zhi)46m之外，損(sun)傷慘重(zhong)。
容器(qi)(qi)制造過程：容器(qi)(qi)的圓(yuan)筒(tong)(tong)形(xing)殼(ke)體各部分均(jun)為(wei)熱(re)成形(xing)件，鋼(gang)板(ban)軋向與容器(qi)(qi)軸向垂直，鋼(gang)材供貨狀態為(wei)正(zheng)火(huo)＋回火(huo)；鍛件經退火(huo)、正(zheng)火(huo)并在654℃回火(huo)，以保(bao)證所要求的力(li)學(xue)性能。圓(yuan)筒(tong)(tong)殼(ke)體縱向焊(han)縫(feng)為(wei)電(dian)渣焊(han)縫(feng)，焊(han)縫(feng)經表面(mian)打磨加工。使之與圓(yuan)筒(tong)(tong)曲率相吻合。各段圓(yuan)筒(tong)(tong)焊(han)后(hou)經900~950℃加熱(re)，保(bao)溫時(shi)間4h,空(kong)冷后(hou)進焊(han)縫(feng)檢驗。沿周向焊(han)接時(shi)，先預熱(re)至200℃,采用埋弧(hu)焊(han)工藝(yi)，每一(yi)局部裝配均(jun)經620~660℃加熱(re)，保(bao)溫6h以消除殘余(yu)應力(li)。
三個局(ju)部裝配(pei)件最后焊接。在制造的(de)各(ge)個階段，對各(ge)條焊縫均作(zuo)X射(she)線探傷、聲(sheng)波探傷和磁粉探傷等檢(jian)驗。
斷(duan)(duan)(duan)口(kou)檢(jian)驗表明(ming)，斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)呈(cheng)脆性斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)特(te)征，凸緣鍛件(jian)上有兩個(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)(yuan)。其中一(yi)個(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)(yuan)位于(yu)(yu)容(rong)器外表面(mian)(mian)下14.3m處(chu)，尺寸約9.5mm,該處(chu)位于(yu)(yu)周向(xiang)焊縫(feng)凸緣一(yi)側的(de)熱(re)影(ying)響區(qu)。另(ling)一(yi)個(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)(yuan)位于(yu)(yu)外表面(mian)(mian)以(yi)下11.1mm處(chu)，也位于(yu)(yu)周向(xiang)焊縫(feng)凸緣一(yi)側的(de)熱(re)影(ying)響區(qu)。熱(re)影(ying)響區(qu)上的(de)這兩個(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源(yuan)(yuan)均(jun)呈(cheng)平坦(tan)無特(te)征的(de)小(xiao)刻面(mian)(mian)。
金相檢驗表明，裂(lie)紋源區為貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)和奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)混合(he)組織(zhi)，維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)度(du)（9.8N載荷）為426~420HV,裂(lie)紋源外的(de)熱影響區組織(zhi)為粗大(da)的(de)鋸齒狀貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)，維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)度(du)為316~363HV,表明斷裂(lie)處的(de)硬(ying)度(du)比相鄰區域(yu)高。
檢查焊(han)縫(feng)截面組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，發(fa)現凸(tu)緣鍛件具(ju)(ju)有(you)(you)明(ming)顯的(de)帶(dai)狀(zhuang)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，而殼(ke)體(ti)(ti)板材沒有(you)(you)。帶(dai)與帶(dai)之間的(de)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)由鐵素(su)體(ti)(ti)和珠光(guang)體(ti)(ti)構成(cheng)(cheng)，維(wei)氏硬(ying)度（98N載荷(he)）為(wei)(wei)180~200HV,帶(dai)內(nei)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)上貝(bei)氏體(ti)(ti)，維(wei)氏硬(ying)度為(wei)(wei)251~265HV.切取該區域試樣使(shi)之在950℃奧氏體(ti)(ti)化，并在10%NaOH溶液(ye)中淬火，以得到全部馬(ma)氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，然(ran)后橫貫(guan)試樣帶(dai)狀(zhuang)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)測定各點(dian)的(de)維(wei)氏硬(ying)度（9.8N載荷(he)），結果帶(dai)的(de)一側平均硬(ying)度為(wei)(wei)507HV,帶(dai)內(nei)為(wei)(wei)549HV,另(ling)一側為(wei)(wei)488HV,對帶(dai)狀(zhuang)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)作成(cheng)(cheng)分掃描發(fa)現內(nei)外(wai)有(you)(you)差(cha)異(yi)，如(ru)表6-1所示。成(cheng)(cheng)分差(cha)異(yi)表明(ming)，偏析帶(dai)內(nei)具(ju)(ju)有(you)(you)較(jiao)高淬透(tou)性，因此具(ju)(ju)有(you)(you)較(jiao)大的(de)開裂敏感(gan)性，特別(bie)是(shi)周(zhou)向(xiang)焊(han)縫(feng)熱影響區內(nei)的(de)帶(dai)狀(zhuang)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)。
上(shang)述分析中，凸緣鍛(duan)件內存在硬(ying)化(hua)區的(de)(de)事實表(biao)明(ming)(ming)(ming)，容器(qi)可能未(wei)按規(gui)定(ding)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)進行(xing)消除(chu)(chu)應(ying)力(li)(li)熱處(chu)(chu)理。為證(zheng)(zheng)明(ming)(ming)(ming)這一(yi)點，在熱影響區切取一(yi)組試(shi)樣，加熱到(dao)不同溫(wen)(wen)度(du)(du)后(hou)(hou)回火(huo)，測定(ding)維氏硬(ying)度(du)(du)發(fa)現，加熱溫(wen)(wen)度(du)(du)達550℃時(shi)，仍未(wei)偏(pian)離失效硬(ying)度(du)(du)范(fan)圍(wei)，直(zhi)到(dao)600℃或更高溫(wen)(wen)度(du)(du)時(shi)，硬(ying)度(du)(du)才開始明(ming)(ming)(ming)顯下降。因此工件很可能未(wei)按規(gui)定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)進行(xing)消除(chu)(chu)應(ying)力(li)(li)處(chu)(chu)理。對(dui)焊縫試(shi)樣進行(xing)卻貝(bei)V形缺口沖擊試(shi)驗，結果表(biao)明(ming)(ming)(ming)，焊縫金屬在未(wei)重(zhong)新回火(huo)的(de)(de)狀(zhuang)態下沖擊功很低(di)，在650℃重(zhong)新回火(huo)6h后(hou)(hou)，室溫(wen)(wen)沖擊功有了明(ming)(ming)(ming)顯提高。這一(yi)試(shi)驗也證(zheng)(zheng)明(ming)(ming)(ming)該容器(qi)去(qu)應(ying)力(li)(li)處(chu)(chu)理時(shi)的(de)(de)加熱溫(wen)(wen)度(du)(du)低(di)于規(gui)定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)。
由上述分析得(de)出結論，該壓(ya)力(li)(li)容器斷(duan)裂起源于(yu)連接凸緣與(yu)第一(yi)節殼(ke)體的(de)周向(xiang)焊(han)接熱影(ying)響(xiang)區內的(de)橫向(xiang)裂紋；凸緣鍛件中存在的(de)合金元素偏(pian)析帶引起局部(bu)硬(ying)化(hua)，尤以熱影(ying)響(xiang)區的(de)偏(pian)析帶最(zui)為嚴重，從(cong)而成為促進裂紋產生(sheng)的(de)因素。容器去應力(li)(li)處理工藝不(bu)當，使(shi)焊(han)縫近縫區保留了較高的(de)殘(can)余應力(li)(li)和局部(bu)硬(ying)化(hua)區，從(cong)而降(jiang)低了材(cai)料(liao)的(de)缺口韌(ren)性。
