用于某(mou)制氨廠(chang)的(de)厚壁壓力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)，設計(ji)承受(shou)壓力(li)(li)(li)為(wei)(wei)35MPa,預計(ji)最高試(shi)驗壓力(li)(li)(li)為(wei)(wei)47.9MPa,而(er)工(gong)作(zuo)壓力(li)(li)(li)增加至34.47MPa發生(sheng)失(shi)效。該容(rong)器(qi)簡圖(tu)(tu)如(ru)圖(tu)(tu)6-5所示，長度18.2m,外徑2.0m,重(zhong)183.5t,由10節圓筒及(ji)3個鍛件構成。其(qi)中(zhong)圓筒由厚度149.2mm的(de)Cr-Ni-Mo-V鋼板卷(juan)制并焊(han)接(jie)而(er)成，三個鍛件中(zhong)的(de)兩(liang)個作(zuo)為(wei)(wei)容(rong)器(qi)兩(liang)端(duan)的(de)封(feng)頭，另一個作(zuo)為(wei)(wei)連(lian)接(jie)容(rong)器(qi)一端(duan)封(feng)頭的(de)凸緣。
該容(rong)器失效(xiao)造成大(da)(da)范圍的破壞，一(yi)個(ge)(ge)(ge)封頭鍛件及相(xiang)鄰的三個(ge)(ge)(ge)圓筒殼(ke)體(ti)已經損(sun)壞，四個(ge)(ge)(ge)很大(da)(da)的碎片從容(rong)器爆出，最大(da)(da)一(yi)塊重(zhong)2.3噸,穿透車(che)間(jian)墻壁拋至46m之外，損(sun)傷(shang)慘(can)重(zhong)。
容(rong)器(qi)制造(zao)過程：容(rong)器(qi)的圓筒(tong)形(xing)殼體各部分均為(wei)熱(re)成形(xing)件(jian)，鋼板軋向(xiang)(xiang)與(yu)容(rong)器(qi)軸向(xiang)(xiang)垂直，鋼材供貨狀態為(wei)正(zheng)火(huo)＋回火(huo)；鍛(duan)件(jian)經(jing)退火(huo)、正(zheng)火(huo)并在654℃回火(huo)，以保證(zheng)所要求的力(li)學(xue)性(xing)能。圓筒(tong)殼體縱向(xiang)(xiang)焊(han)(han)縫為(wei)電渣焊(han)(han)縫，焊(han)(han)縫經(jing)表(biao)面打磨加(jia)工(gong)。使(shi)之與(yu)圓筒(tong)曲率相(xiang)吻合。各段(duan)圓筒(tong)焊(han)(han)后(hou)(hou)經(jing)900~950℃加(jia)熱(re)，保溫時(shi)間4h,空冷后(hou)(hou)進焊(han)(han)縫檢驗。沿周向(xiang)(xiang)焊(han)(han)接時(shi)，先預熱(re)至200℃,采用(yong)埋弧焊(han)(han)工(gong)藝，每一局部裝配均經(jing)620~660℃加(jia)熱(re)，保溫6h以消除殘余應力(li)。
三個局部裝(zhuang)配件最后焊接。在制造的各個階段，對各條(tiao)焊縫均作X射線探(tan)傷(shang)、聲波探(tan)傷(shang)和磁粉探(tan)傷(shang)等檢驗。
斷(duan)(duan)口檢驗表(biao)明，斷(duan)(duan)裂呈(cheng)脆性斷(duan)(duan)裂特征，凸(tu)緣(yuan)鍛件(jian)上(shang)有兩(liang)個(ge)斷(duan)(duan)裂源(yuan)。其中一(yi)個(ge)斷(duan)(duan)裂源(yuan)位于容器外(wai)表(biao)面(mian)下14.3m處(chu)，尺寸約9.5mm,該處(chu)位于周向焊(han)縫(feng)凸(tu)緣(yuan)一(yi)側(ce)的(de)(de)(de)熱影響(xiang)(xiang)區(qu)。另(ling)一(yi)個(ge)斷(duan)(duan)裂源(yuan)位于外(wai)表(biao)面(mian)以下11.1mm處(chu)，也位于周向焊(han)縫(feng)凸(tu)緣(yuan)一(yi)側(ce)的(de)(de)(de)熱影響(xiang)(xiang)區(qu)。熱影響(xiang)(xiang)區(qu)上(shang)的(de)(de)(de)這兩(liang)個(ge)斷(duan)(duan)裂源(yuan)均呈(cheng)平(ping)坦(tan)無特征的(de)(de)(de)小刻面(mian)。
金相檢驗表(biao)明(ming)，裂(lie)紋源區(qu)為貝氏(shi)體(ti)和奧氏(shi)體(ti)的混合組(zu)(zu)織，維氏(shi)硬度(du)（9.8N載荷）為426~420HV,裂(lie)紋源外的熱影(ying)響區(qu)組(zu)(zu)織為粗(cu)大(da)的鋸齒狀貝氏(shi)體(ti)，維氏(shi)硬度(du)為316~363HV,表(biao)明(ming)斷裂(lie)處(chu)的硬度(du)比相鄰區(qu)域高。
檢查焊縫截面組織(zhi)，發(fa)(fa)現(xian)凸緣(yuan)鍛件具有(you)明(ming)顯(xian)的(de)帶(dai)狀組織(zhi)，而殼體板材沒有(you)。帶(dai)與帶(dai)之(zhi)間的(de)組織(zhi)由鐵素體和(he)珠光體構成(cheng)，維氏(shi)硬度(du)（98N載(zai)荷(he)）為(wei)180~200HV,帶(dai)內(nei)組織(zhi)為(wei)上(shang)貝氏(shi)體，維氏(shi)硬度(du)為(wei)251~265HV.切取該區(qu)域試樣(yang)使之(zhi)在(zai)(zai)950℃奧氏(shi)體化，并在(zai)(zai)10%NaOH溶液(ye)中淬火(huo)，以(yi)得到全部馬(ma)氏(shi)體組織(zhi)，然后橫(heng)貫試樣(yang)帶(dai)狀組織(zhi)測(ce)定各(ge)點的(de)維氏(shi)硬度(du)（9.8N載(zai)荷(he)），結果帶(dai)的(de)一(yi)側平均硬度(du)為(wei)507HV,帶(dai)內(nei)為(wei)549HV,另一(yi)側為(wei)488HV,對(dui)帶(dai)狀組織(zhi)作成(cheng)分掃描發(fa)(fa)現(xian)內(nei)外有(you)差異(yi)(yi)，如表(biao)6-1所示。成(cheng)分差異(yi)(yi)表(biao)明(ming)，偏析(xi)帶(dai)內(nei)具有(you)較高淬透(tou)性，因此(ci)具有(you)較大(da)的(de)開裂敏感性，特別是(shi)周向焊縫熱影響(xiang)區(qu)內(nei)的(de)帶(dai)狀組織(zhi)。
上述(shu)分析中，凸緣(yuan)鍛件內存在(zai)硬(ying)(ying)化區的事實表(biao)明，容器可(ke)能(neng)未按規(gui)定(ding)的溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)進行消除(chu)應(ying)力熱(re)(re)處理。為證明這(zhe)一(yi)點(dian)，在(zai)熱(re)(re)影響區切取一(yi)組試樣(yang)，加(jia)熱(re)(re)到不同(tong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)后回火，測定(ding)維氏硬(ying)(ying)度(du)(du)發現，加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)達550℃時(shi)，仍未偏離失效硬(ying)(ying)度(du)(du)范圍，直到600℃或更(geng)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)時(shi)，硬(ying)(ying)度(du)(du)才(cai)開始明顯下(xia)(xia)降。因此工件很可(ke)能(neng)未按規(gui)定(ding)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)進行消除(chu)應(ying)力處理。對焊縫試樣(yang)進行卻貝(bei)V形(xing)缺口沖(chong)擊(ji)試驗(yan)，結果(guo)表(biao)明，焊縫金(jin)屬(shu)在(zai)未重(zhong)新(xin)回火的狀態下(xia)(xia)沖(chong)擊(ji)功很低(di)，在(zai)650℃重(zhong)新(xin)回火6h后，室溫(wen)(wen)(wen)(wen)沖(chong)擊(ji)功有(you)了(le)明顯提高。這(zhe)一(yi)試驗(yan)也證明該容器去(qu)應(ying)力處理時(shi)的加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低(di)于規(gui)定(ding)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。
由上(shang)述分析得出結(jie)論，該壓力容(rong)器斷裂(lie)(lie)起源于(yu)連(lian)接(jie)凸緣與第(di)一節殼體的周向焊(han)接(jie)熱(re)影響區(qu)內的橫向裂(lie)(lie)紋；凸緣鍛件中(zhong)存在的合金元(yuan)素偏析帶引起局部硬化(hua)，尤以熱(re)影響區(qu)的偏析帶最(zui)為(wei)嚴(yan)重(zhong)，從而(er)成為(wei)促進(jin)裂(lie)(lie)紋產生(sheng)的因(yin)素。容(rong)器去(qu)應(ying)力處理工藝不當(dang)，使焊(han)縫近縫區(qu)保留了較高(gao)的殘余應(ying)力和局部硬化(hua)區(qu)，從而(er)降低了材料的缺口韌性。
