用于某制氨(an)廠(chang)的厚壁壓力(li)容器(qi)(qi)，設計承受壓力(li)為(wei)(wei)35MPa,預計最高試驗壓力(li)為(wei)(wei)47.9MPa,而工作(zuo)(zuo)壓力(li)增加至34.47MPa發生失(shi)效(xiao)。該容器(qi)(qi)簡圖(tu)如圖(tu)6-5所示(shi)，長度18.2m,外徑2.0m,重183.5t,由10節圓筒及3個(ge)鍛件構成(cheng)。其中圓筒由厚度149.2mm的Cr-Ni-Mo-V鋼(gang)板卷制并焊接而成(cheng)，三(san)個(ge)鍛件中的兩(liang)個(ge)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)容器(qi)(qi)兩(liang)端的封頭(tou)，另(ling)一個(ge)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)連接容器(qi)(qi)一端封頭(tou)的凸緣。
該容器失(shi)效造(zao)成(cheng)大范圍的(de)破壞，一個封頭(tou)鍛件及(ji)相鄰(lin)的(de)三個圓筒殼體已(yi)經(jing)損壞，四個很大的(de)碎片從(cong)容器爆出，最大一塊重2.3噸,穿透車間墻壁拋至46m之外，損傷慘(can)重。
容(rong)器(qi)(qi)制造過程：容(rong)器(qi)(qi)的(de)圓筒形(xing)殼體各部分均為(wei)熱(re)(re)成形(xing)件，鋼板軋(ya)向(xiang)與容(rong)器(qi)(qi)軸向(xiang)垂直，鋼材(cai)供(gong)貨(huo)狀(zhuang)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)，以保證所要求(qiu)的(de)力(li)學性能(neng)。圓筒殼體縱向(xiang)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)為(wei)電渣焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)經表面打磨加(jia)工。使之與圓筒曲(qu)率相吻合。各段圓筒焊(han)(han)(han)(han)后經900~950℃加(jia)熱(re)(re)，保溫時(shi)間4h,空冷后進(jin)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)檢驗。沿周向(xiang)焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)，先預熱(re)(re)至200℃,采用埋弧焊(han)(han)(han)(han)工藝，每一局部裝配均經620~660℃加(jia)熱(re)(re)，保溫6h以消除殘余應力(li)。
三個(ge)局部裝(zhuang)配件最后焊接(jie)。在(zai)制(zhi)造的各(ge)個(ge)階段，對各(ge)條焊縫均作(zuo)X射線(xian)探(tan)傷(shang)、聲波探(tan)傷(shang)和磁粉探(tan)傷(shang)等檢(jian)驗(yan)。
斷(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)口檢(jian)驗(yan)表明，斷(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)呈(cheng)脆(cui)性斷(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)特征(zheng)，凸緣(yuan)鍛件上(shang)有(you)兩個(ge)斷(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源。其(qi)中(zhong)一個(ge)斷(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源位(wei)(wei)(wei)于容(rong)器外(wai)表面下(xia)14.3m處(chu)，尺寸約9.5mm,該(gai)處(chu)位(wei)(wei)(wei)于周(zhou)向焊縫(feng)凸緣(yuan)一側的熱影響區。另一個(ge)斷(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源位(wei)(wei)(wei)于外(wai)表面以下(xia)11.1mm處(chu)，也位(wei)(wei)(wei)于周(zhou)向焊縫(feng)凸緣(yuan)一側的熱影響區。熱影響區上(shang)的這兩個(ge)斷(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)源均呈(cheng)平坦無(wu)特征(zheng)的小刻面。
金(jin)相檢驗表明(ming)，裂(lie)紋(wen)源區為貝氏體和奧氏體的(de)混合組織，維(wei)氏硬度（9.8N載荷）為426~420HV,裂(lie)紋(wen)源外的(de)熱影(ying)響區組織為粗大的(de)鋸齒(chi)狀貝氏體，維(wei)氏硬度為316~363HV,表明(ming)斷裂(lie)處的(de)硬度比(bi)相鄰區域(yu)高(gao)。
檢(jian)查焊(han)縫截面組(zu)(zu)織，發現凸緣鍛件具(ju)有(you)明(ming)顯的(de)帶狀(zhuang)組(zu)(zu)織，而殼體(ti)板(ban)材沒有(you)。帶與帶之(zhi)間的(de)組(zu)(zu)織由鐵(tie)素(su)體(ti)和珠(zhu)光體(ti)構成(cheng)，維(wei)氏(shi)硬度（98N載荷）為(wei)(wei)180~200HV,帶內組(zu)(zu)織為(wei)(wei)上貝氏(shi)體(ti)，維(wei)氏(shi)硬度為(wei)(wei)251~265HV.切(qie)取該區域試(shi)樣(yang)使之(zhi)在(zai)950℃奧氏(shi)體(ti)化，并(bing)在(zai)10%NaOH溶(rong)液中淬(cui)火，以得到全部馬氏(shi)體(ti)組(zu)(zu)織，然后橫貫試(shi)樣(yang)帶狀(zhuang)組(zu)(zu)織測定各點的(de)維(wei)氏(shi)硬度（9.8N載荷），結果帶的(de)一側(ce)平均硬度為(wei)(wei)507HV,帶內為(wei)(wei)549HV,另一側(ce)為(wei)(wei)488HV,對帶狀(zhuang)組(zu)(zu)織作成(cheng)分掃描發現內外有(you)差(cha)異(yi)(yi)，如表(biao)(biao)6-1所(suo)示。成(cheng)分差(cha)異(yi)(yi)表(biao)(biao)明(ming)，偏析帶內具(ju)有(you)較(jiao)高淬(cui)透性，因(yin)此具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)開裂敏(min)感性，特別是周向焊(han)縫熱影響區內的(de)帶狀(zhuang)組(zu)(zu)織。
上述分(fen)析中，凸緣鍛件內存在(zai)硬(ying)化區(qu)的事實表明(ming)，容(rong)器(qi)可能未按規定(ding)(ding)的溫度(du)進(jin)(jin)行(xing)消(xiao)(xiao)除應力熱(re)處(chu)理。為證(zheng)明(ming)這一(yi)點，在(zai)熱(re)影響區(qu)切取一(yi)組試樣(yang)，加(jia)熱(re)到(dao)不同溫度(du)后回(hui)火，測定(ding)(ding)維氏硬(ying)度(du)發現，加(jia)熱(re)溫度(du)達550℃時，仍(reng)未偏離失效硬(ying)度(du)范圍，直到(dao)600℃或(huo)更(geng)高溫度(du)時，硬(ying)度(du)才開始明(ming)顯下降。因此工件很可能未按規定(ding)(ding)溫度(du)進(jin)(jin)行(xing)消(xiao)(xiao)除應力處(chu)理。對(dui)焊縫試樣(yang)進(jin)(jin)行(xing)卻貝V形(xing)缺(que)口(kou)沖(chong)擊試驗，結果表明(ming)，焊縫金屬在(zai)未重新回(hui)火的狀態下沖(chong)擊功很低，在(zai)650℃重新回(hui)火6h后，室溫沖(chong)擊功有了明(ming)顯提高。這一(yi)試驗也證(zheng)明(ming)該容(rong)器(qi)去應力處(chu)理時的加(jia)熱(re)溫度(du)低于(yu)規定(ding)(ding)溫度(du)。
由上(shang)述分(fen)析得出結(jie)論，該壓力容器斷(duan)裂起源于連接凸緣(yuan)與第一節殼(ke)體的(de)(de)(de)(de)周(zhou)向焊接熱影響區(qu)(qu)內的(de)(de)(de)(de)橫(heng)向裂紋；凸緣(yuan)鍛件中(zhong)存在的(de)(de)(de)(de)合金元素偏析帶引(yin)起局(ju)部硬化，尤以熱影響區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)偏析帶最為(wei)嚴重(zhong)，從而(er)成為(wei)促進裂紋產生的(de)(de)(de)(de)因素。容器去應(ying)力處理工藝(yi)不當，使焊縫近縫區(qu)(qu)保留了較高的(de)(de)(de)(de)殘余(yu)應(ying)力和局(ju)部硬化區(qu)(qu)，從而(er)降低(di)了材料的(de)(de)(de)(de)缺(que)口韌性。
