用于(yu)某制氨廠的厚壁壓(ya)(ya)力(li)(li)容器，設計(ji)(ji)承受(shou)壓(ya)(ya)力(li)(li)為35MPa,預(yu)計(ji)(ji)最高試(shi)驗壓(ya)(ya)力(li)(li)為47.9MPa,而(er)工作(zuo)壓(ya)(ya)力(li)(li)增加至34.47MPa發生失效。該(gai)容器簡圖(tu)如圖(tu)6-5所示，長度(du)18.2m,外徑2.0m,重(zhong)183.5t,由10節圓筒及3個鍛(duan)件構成。其(qi)中圓筒由厚度(du)149.2mm的Cr-Ni-Mo-V鋼板(ban)卷制并焊接(jie)而(er)成，三個鍛(duan)件中的兩個作(zuo)為容器兩端(duan)的封頭(tou)，另一個作(zuo)為連接(jie)容器一端(duan)封頭(tou)的凸緣。
該容器失效造成大(da)(da)范(fan)圍(wei)的破(po)壞，一個封(feng)頭(tou)鍛件及相鄰的三(san)個圓筒(tong)殼(ke)體已(yi)經損壞，四(si)個很大(da)(da)的碎片從容器爆出，最大(da)(da)一塊(kuai)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)的圓筒(tong)(tong)形殼體(ti)各(ge)部分均為(wei)熱(re)成形件，鋼板軋向與容(rong)(rong)器(qi)軸向垂直(zhi)，鋼材(cai)供貨狀態為(wei)正火(huo)＋回(hui)火(huo)；鍛(duan)件經(jing)退(tui)火(huo)、正火(huo)并在654℃回(hui)火(huo)，以(yi)保證(zheng)所要求的力學性能。圓筒(tong)(tong)殼體(ti)縱(zong)向焊(han)縫為(wei)電渣焊(han)縫，焊(han)縫經(jing)表面打(da)磨加工。使之與圓筒(tong)(tong)曲率相吻合。各(ge)段圓筒(tong)(tong)焊(han)后經(jing)900~950℃加熱(re)，保溫(wen)時(shi)間4h,空冷后進焊(han)縫檢(jian)驗。沿周向焊(han)接時(shi)，先預熱(re)至200℃,采用埋弧焊(han)工藝，每一(yi)局部裝配均經(jing)620~660℃加熱(re)，保溫(wen)6h以(yi)消除殘余(yu)應力。
三個局(ju)部裝配件最后焊接。在制造的各個階段，對各條焊縫均作(zuo)X射線探傷(shang)、聲波探傷(shang)和磁粉探傷(shang)等(deng)檢驗。
斷(duan)(duan)(duan)口檢驗表明，斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)呈脆性(xing)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)特征，凸緣(yuan)鍛件上有兩(liang)個(ge)(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)源(yuan)(yuan)(yuan)。其中一(yi)個(ge)(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)源(yuan)(yuan)(yuan)位于容器外表面(mian)下(xia)14.3m處，尺寸約9.5mm,該(gai)處位于周向焊縫凸緣(yuan)一(yi)側的(de)(de)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)。另(ling)一(yi)個(ge)(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)源(yuan)(yuan)(yuan)位于外表面(mian)以下(xia)11.1mm處，也(ye)位于周向焊縫凸緣(yuan)一(yi)側的(de)(de)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)。熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)上的(de)(de)這兩(liang)個(ge)(ge)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)源(yuan)(yuan)(yuan)均(jun)呈平坦無特征的(de)(de)小刻(ke)面(mian)。
金相檢驗表明(ming)，裂紋源區為(wei)貝(bei)氏(shi)體和奧氏(shi)體的(de)混合組(zu)織(zhi)，維氏(shi)硬(ying)度（9.8N載荷(he)）為(wei)426~420HV,裂紋源外的(de)熱(re)影(ying)響區組(zu)織(zhi)為(wei)粗大的(de)鋸(ju)齒狀貝(bei)氏(shi)體，維氏(shi)硬(ying)度為(wei)316~363HV,表明(ming)斷裂處的(de)硬(ying)度比相鄰區域高。
檢查焊(han)縫(feng)截面(mian)組(zu)(zu)織(zhi)，發現(xian)凸緣鍛件(jian)具有(you)明顯的(de)(de)帶(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)，而殼體(ti)(ti)(ti)板材沒有(you)。帶(dai)與帶(dai)之間(jian)的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)由鐵素體(ti)(ti)(ti)和珠光體(ti)(ti)(ti)構成，維(wei)(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)(du)（98N載荷）為(wei)(wei)180~200HV,帶(dai)內組(zu)(zu)織(zhi)為(wei)(wei)上貝氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，維(wei)(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)(du)為(wei)(wei)251~265HV.切取該(gai)區域試樣使之在(zai)950℃奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)化，并在(zai)10%NaOH溶液中淬(cui)火，以得到全部馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，然后橫(heng)貫試樣帶(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)測(ce)定各點的(de)(de)維(wei)(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)(du)（9.8N載荷），結果帶(dai)的(de)(de)一(yi)側平均硬(ying)度(du)(du)為(wei)(wei)507HV,帶(dai)內為(wei)(wei)549HV,另一(yi)側為(wei)(wei)488HV,對(dui)帶(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)作成分掃描發現(xian)內外有(you)差(cha)異，如表6-1所示。成分差(cha)異表明，偏析帶(dai)內具有(you)較(jiao)高(gao)淬(cui)透性(xing)，因此具有(you)較(jiao)大的(de)(de)開裂(lie)敏感(gan)性(xing)，特別是周向焊(han)縫(feng)熱影響區內的(de)(de)帶(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)。
上述(shu)分析中，凸緣鍛件(jian)內(nei)存在(zai)硬(ying)化區的事實表明，容器可能未(wei)按(an)規定的溫(wen)(wen)度進行(xing)消除應力熱(re)處理(li)。為證(zheng)明這一點(dian)，在(zai)熱(re)影響區切取一組試(shi)(shi)(shi)樣，加熱(re)到不同溫(wen)(wen)度后回(hui)火，測定維(wei)氏硬(ying)度發現，加熱(re)溫(wen)(wen)度達(da)550℃時(shi)，仍未(wei)偏離失(shi)效(xiao)硬(ying)度范圍，直到600℃或更高(gao)溫(wen)(wen)度時(shi)，硬(ying)度才開始明顯下降。因(yin)此工件(jian)很可能未(wei)按(an)規定溫(wen)(wen)度進行(xing)消除應力處理(li)。對焊(han)縫試(shi)(shi)(shi)樣進行(xing)卻貝V形(xing)缺口(kou)沖擊(ji)試(shi)(shi)(shi)驗，結果表明，焊(han)縫金屬在(zai)未(wei)重新回(hui)火的狀態下沖擊(ji)功(gong)很低，在(zai)650℃重新回(hui)火6h后，室溫(wen)(wen)沖擊(ji)功(gong)有了明顯提高(gao)。這一試(shi)(shi)(shi)驗也證(zheng)明該容器去應力處理(li)時(shi)的加熱(re)溫(wen)(wen)度低于規定溫(wen)(wen)度。
由(you)上述分析得出結論，該壓力容器(qi)斷裂(lie)(lie)起源(yuan)于連接凸緣與第一節(jie)殼體的(de)(de)周向焊(han)接熱影響區(qu)(qu)內的(de)(de)橫向裂(lie)(lie)紋；凸緣鍛(duan)件(jian)中存在的(de)(de)合(he)金(jin)元素(su)偏析帶(dai)引起局部硬(ying)化，尤以熱影響區(qu)(qu)的(de)(de)偏析帶(dai)最為嚴重(zhong)，從而成為促(cu)進(jin)裂(lie)(lie)紋產生的(de)(de)因素(su)。容器(qi)去應力處理工藝不當，使焊(han)縫近縫區(qu)(qu)保留(liu)了(le)較高的(de)(de)殘余(yu)應力和(he)局部硬(ying)化區(qu)(qu)，從而降低了(le)材料的(de)(de)缺(que)口韌(ren)性。
