用于(yu)某制氨廠(chang)的(de)(de)厚壁(bi)壓力(li)容(rong)器(qi)，設計承受(shou)壓力(li)為35MPa,預(yu)計最高試(shi)驗壓力(li)為47.9MPa,而工作(zuo)壓力(li)增加至34.47MPa發生失效。該容(rong)器(qi)簡圖如圖6-5所示，長度18.2m,外徑2.0m,重183.5t,由(you)10節圓(yuan)筒及3個(ge)鍛(duan)件(jian)構(gou)成(cheng)。其中圓(yuan)筒由(you)厚度149.2mm的(de)(de)Cr-Ni-Mo-V鋼板(ban)卷制并焊接而成(cheng)，三(san)個(ge)鍛(duan)件(jian)中的(de)(de)兩個(ge)作(zuo)為容(rong)器(qi)兩端(duan)的(de)(de)封(feng)頭，另一個(ge)作(zuo)為連接容(rong)器(qi)一端(duan)封(feng)頭的(de)(de)凸緣(yuan)。

  該容(rong)(rong)器(qi)失(shi)效造成大范(fan)圍的破壞，一(yi)個(ge)封頭鍛件及(ji)相鄰(lin)的三個(ge)圓(yuan)筒(tong)殼體已經(jing)損壞，四個(ge)很大的碎片從容(rong)(rong)器(qi)爆(bao)出，最大一(yi)塊重2.3噸,穿透車間墻壁拋至46m之外，損傷慘重。

  容器制造過(guo)程(cheng)：容器的圓筒形(xing)殼(ke)體各(ge)部分(fen)均(jun)為(wei)熱(re)成形(xing)件(jian)(jian)，鋼(gang)板軋向(xiang)與容器軸向(xiang)垂直，鋼(gang)材供(gong)貨狀態為(wei)正(zheng)(zheng)火(huo)(huo)＋回火(huo)(huo)；鍛(duan)件(jian)(jian)經(jing)退火(huo)(huo)、正(zheng)(zheng)火(huo)(huo)并在654℃回火(huo)(huo)，以保證所要求的力學性(xing)能。圓筒殼(ke)體縱向(xiang)焊縫為(wei)電渣(zha)焊縫，焊縫經(jing)表面打磨加(jia)工。使之與圓筒曲率相吻合。各(ge)段圓筒焊后經(jing)900~950℃加(jia)熱(re)，保溫時間4h,空(kong)冷(leng)后進(jin)焊縫檢(jian)驗。沿周向(xiang)焊接時，先預熱(re)至200℃,采用埋弧焊工藝(yi)，每一局部裝(zhuang)配均(jun)經(jing)620~660℃加(jia)熱(re)，保溫6h以消除(chu)殘余應力。

  三個局部(bu)裝(zhuang)配件最后焊接。在(zai)制造的(de)各(ge)個階段，對各(ge)條焊縫均作X射線(xian)探(tan)(tan)傷、聲波(bo)探(tan)(tan)傷和磁(ci)粉(fen)探(tan)(tan)傷等檢(jian)驗。

  斷口(kou)檢驗表(biao)明(ming)，斷裂(lie)呈脆(cui)性斷裂(lie)特征，凸緣鍛(duan)件(jian)上有兩個(ge)斷裂(lie)源(yuan)。其(qi)中一(yi)個(ge)斷裂(lie)源(yuan)位(wei)(wei)于容器外表(biao)面下(xia)14.3m處，尺寸約(yue)9.5mm,該(gai)處位(wei)(wei)于周(zhou)向焊縫(feng)凸緣一(yi)側的熱(re)影(ying)(ying)響區。另一(yi)個(ge)斷裂(lie)源(yuan)位(wei)(wei)于外表(biao)面以下(xia)11.1mm處，也位(wei)(wei)于周(zhou)向焊縫(feng)凸緣一(yi)側的熱(re)影(ying)(ying)響區。熱(re)影(ying)(ying)響區上的這兩個(ge)斷裂(lie)源(yuan)均呈平坦無特征的小刻(ke)面。

  金相檢驗表明，裂(lie)紋源區為(wei)貝氏體(ti)(ti)和奧氏體(ti)(ti)的(de)混合(he)組織，維氏硬度(du)（9.8N載荷(he)）為(wei)426~420HV,裂(lie)紋源外的(de)熱影響區組織為(wei)粗大(da)的(de)鋸齒狀貝氏體(ti)(ti)，維氏硬度(du)為(wei)316~363HV,表明斷裂(lie)處的(de)硬度(du)比(bi)相鄰區域高。

  檢查焊縫截面組(zu)(zu)織(zhi)，發(fa)現凸(tu)緣鍛件具(ju)有(you)明(ming)顯的(de)帶(dai)(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)，而殼體(ti)(ti)板材(cai)沒(mei)有(you)。帶(dai)(dai)與帶(dai)(dai)之間(jian)的(de)組(zu)(zu)織(zhi)由鐵(tie)素體(ti)(ti)和珠光體(ti)(ti)構成(cheng)，維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)度（98N載荷(he)）為(wei)(wei)180~200HV,帶(dai)(dai)內組(zu)(zu)織(zhi)為(wei)(wei)上(shang)貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)度為(wei)(wei)251~265HV.切取該區域試樣(yang)使之在(zai)950℃奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)化，并在(zai)10%NaOH溶液(ye)中淬(cui)火，以得到全部馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，然后橫貫(guan)試樣(yang)帶(dai)(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)測定各點(dian)的(de)維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)度（9.8N載荷(he)），結果(guo)帶(dai)(dai)的(de)一側平(ping)均硬(ying)度為(wei)(wei)507HV,帶(dai)(dai)內為(wei)(wei)549HV,另(ling)一側為(wei)(wei)488HV,對(dui)帶(dai)(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)作成(cheng)分掃描發(fa)現內外有(you)差異(yi)，如表6-1所示。成(cheng)分差異(yi)表明(ming)，偏(pian)析帶(dai)(dai)內具(ju)有(you)較高淬(cui)透性(xing)，因此(ci)具(ju)有(you)較大的(de)開裂敏感性(xing)，特別是周向焊縫熱影響區內的(de)帶(dai)(dai)狀(zhuang)組(zu)(zu)織(zhi)。

  上(shang)述(shu)分析中，凸緣鍛件內存在(zai)硬化區(qu)的(de)事(shi)實表明，容(rong)器(qi)可(ke)能未按規(gui)定的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)進行消除應(ying)力熱(re)處理(li)。為證(zheng)明這一(yi)點，在(zai)熱(re)影響區(qu)切取一(yi)組試樣(yang)(yang)，加熱(re)到(dao)不同溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)后(hou)回(hui)火，測定維氏硬度(du)(du)(du)(du)發(fa)現，加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)達550℃時，仍未偏離失(shi)效硬度(du)(du)(du)(du)范圍，直到(dao)600℃或更高溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)時，硬度(du)(du)(du)(du)才開始明顯下降。因此工(gong)件很(hen)可(ke)能未按規(gui)定溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)進行消除應(ying)力處理(li)。對焊縫(feng)試樣(yang)(yang)進行卻貝V形缺口沖擊試驗(yan)，結果表明，焊縫(feng)金屬在(zai)未重新回(hui)火的(de)狀態下沖擊功(gong)很(hen)低(di)(di)，在(zai)650℃重新回(hui)火6h后(hou)，室溫(wen)(wen)沖擊功(gong)有了明顯提高。這一(yi)試驗(yan)也證(zheng)明該容(rong)器(qi)去應(ying)力處理(li)時的(de)加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)低(di)(di)于規(gui)定溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)。

  由(you)上述分(fen)析得(de)出結論(lun)，該壓力(li)(li)容器斷裂起(qi)源(yuan)于連接凸緣(yuan)與第一節殼(ke)體的(de)周向焊(han)接熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)內(nei)的(de)橫向裂紋；凸緣(yuan)鍛件(jian)中存(cun)在的(de)合(he)金元素(su)偏(pian)析帶(dai)引起(qi)局部硬化，尤以熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)的(de)偏(pian)析帶(dai)最(zui)為(wei)嚴(yan)重，從(cong)而(er)成為(wei)促進(jin)裂紋產生(sheng)的(de)因素(su)。容器去應力(li)(li)處理工藝不當，使焊(han)縫(feng)近縫(feng)區(qu)(qu)保留了較高的(de)殘余(yu)應力(li)(li)和局部硬化區(qu)(qu)，從(cong)而(er)降低了材料的(de)缺(que)口韌性。