主管：中国科学技术协会 主办：中国机械工程学会 压力容器分会 承办：合肥通用机械研究院 编辑出版：压力容器杂志社
名誉社长：陈学东 社长：崔军 主编：王冰 副主编：肖必宏 责任编辑：张晓丹 李风琴 刘昭
国内统一刊号：CN 34-1058/TH 国际标准刊号：ISSN 1001-4837 国内征订代号：26—10 国外发行代号：M1529 单价：8元/期 全年：96元
地 址：安徽省合肥市蜀山区长江西路888号 邮 编：230031 编辑部：0551-65335515 主编室：0551-65335846 E-mail：ylrq1984@163.com
安徽省优秀科技期刊一等奖 安徽省优秀期刊二等奖 第四届华东地区优秀期刊奖 第五届华东地区优秀期刊奖 第六届华东地区优秀期刊奖 中国机械工程学会学会工作成果奖
中国期刊全文数据库（CJFD） 中国引文数据库（CSD） 中国学术期刊数据库（CSPD） 中文科技期刊数据库（CSTJ） 中国科技论文与引文数据库（CSTPCD） 《中国学术期刊文摘》（CSAC）
镍基高温合金在高温氧化环境下的裂纹扩展行为对服役可靠性至关重要。以IN718合金为研究对象，在650℃、真空环境（≤5×10~（-3）Pa）与大气环境下开展疲劳裂纹扩展（FCG）及蠕变疲劳裂纹扩展（CFCG）试验，结合扫描电镜（SEM）和背散射电子衍射（EBSD）技术系统分析氧化损伤对裂纹扩展机制的影响。结果表明：大气环境下疲劳裂纹扩展速率较真空环境提高3～4倍，且近门槛值阶段以沿晶扩展为主；真空环境下裂纹扩展以穿晶方式进行，疲劳裂纹扩展门槛值显著降低。蠕变疲劳裂纹扩展试验中，大气环境下60 s保载时间使扩展速率提升近2个数量级，而真空环境下相同保载时间对扩展速率的加速作用不显著。断口分析表明，氧化导致沿晶开裂及裂纹闭合效应，真空环境下裂纹尖端塑性变形符合小范围屈服条件。通过能量条件分析，揭示了IN718合金晶界氧化机制下裂纹扩展能量条件的统一性。本研究为镍基高温合金氧化相关裂纹扩展理论及工程应用提供了试验依据与理论支撑。
针对承压设备局部焊后热处理温度均匀性难以控制和残余应力难以消除的问题，提出单加热和主副加热两种局部热处理方法，并建立工艺准则和理论设计方法。结果表明，仅需焊缝性能恢复，对消除残余应力要求不高的承压设备，当内外壁保温时，加热带宽度（HB）为6t，梯度控制带宽度（GCB）为2HB。对于既考虑焊缝性能恢复又兼顾残余应力消除效果的承压设备，当内外壁保温时，HB至少为■当内壁不保温，仅外壁保温时，HB应大于■GCB为2HB。当单加热局部焊后热处理加热带宽度过宽，推荐采用主副加热局部焊后热处理方法。本研究可为大型承压设备局部焊后热处理提供理论和实施依据。
确定容器的湿润面积是依据API 521—2020标准开展外部火灾环境液体（含液化气体，下同）容器超压泄放设计的首要步骤。调研发现，工程技术人员在计算该值时容易出错，导致得到错误的泄放设计结果。现有文献也缺少对不同类型液体容器湿润面积计算方法的系统论述。通过调研分析与归纳总结相结合的方法，构建了外部火灾环境下不同类型液体容器的风险工况及几何模型，分析了球罐、卧式容器（半球形封头、平板封头、椭圆形封头）、支座式立式容器（半球形封头、平板封头、椭圆形封头）、裙座式立式容器、塔设备内有效液位高度的计算方法，基于有效液位高度建立了不同类型液体容器湿润面积的计算公式，并给出了计算算例。本研究可为外部火灾环境液体容器超压泄放设计提供参考。
针对燃料电池汽车（尤其是储氢量大的重卡）因氢瓶加注过程温升而导致加注速率受限、加注时间难以满足用户需求的问题，建立了高压氢瓶加注温升的高精度数值计算模型，并借助流体力学软件Fluent，对35 MPa,385 L的重卡用大容积氢瓶加注情形展开仿真模拟，深入探究了加注过程中氢瓶内气体的温度分布规律，以及不同升压速率、环境温度与初始压力对瓶内气体温升的影响规律。模拟结果表明，加注完成时，氢瓶温度随升压速率的增加呈非线性增加，与环境温度和初始压力呈线性相关，不同环境温度和初始压力下，通过理论计算可预测最终瓶内气体温度，进而选择合适的加注策略。同时，针对夏季40℃高温环境加注超温的工况，提出了控制氢瓶温升的加注策略，并通过控制升压速率及预冷温度与时间，保证在能耗最小的情况下，氢瓶在3 min内完成快速、安全加注。该研究为使用大容积氢瓶的燃料电池重卡加注提供了理论支持。
蒸汽发生器传热管是压水堆核电站一回路压力边界的薄弱环节，正常运行及事故条件下的系统运行参数，直接影响着传热管结构的完整性。为进一步对传热管的结构响应特性进行研究，建立两种主流排列方式的传热管局部模型，分别进行正常运行和典型事故参数下的流固耦合计算，并获得一、二次侧流体共同作用下的传热管关键部位的载荷变化规律。结果表明，顺排模型在正常运行和丧失给水事故下的最大等效应力分别为110 MPa和143 MPa，叉排模型分别为112 MPa和146 MPa。在相同的流动条件下，传热管叉排模型的应力和变形均大于顺排模型；传热管根部横截面的等效应力沿壁厚方向先减小再增大，中部横截面的等效应力沿壁厚方向呈现近似线性降低；在传热管根部区域，内、外壁面的等效应力沿轴向高度先迅速降低而后快速升高，并形成应力平台。研究结果可为蒸汽发生器的设计及运行提供参考。
由于介质的特殊性，水蒸气超压泄放质量流量计算公式不同于一般压缩气体。基于干饱和水蒸气超压泄放质量流量计算公式Napier（纳皮尔）方程的演变过程，提出了水蒸气超压泄放质量流量理论计算模型，并与ISO 4126-7:2013标准水蒸气超压泄放质量流量计算公式进行了对比。结果表明，泄放压力较低时（<0.135 MPa），采用Napier方程计算质量流量会产生较大偏差，需进行修正；泄放压力为0.135~14.0 MPa时，Napier（纳皮尔）方程与理论模型（ISO 4126-7:2013计算值）计算偏差在±3%之内；泄放压力为14.0~21.5 MPa时，引入修正系数的计算值与理论模型计算值偏差在±3%之内；泄放压力大于21.5 MPa时，采用Napier方程的修正式进行计算，与ISO 4126-7:2013计算值相比，产生的偏差超过3%，最高达到9%。研究给出了不同压力范围的Napier（纳皮尔）方程修正方法，并根据ISO 4126-7:2013数据拟合得出泄放压力-水蒸气压力系数关系曲线，可为工程应用提供参考。
为预测复杂载荷条件下压力容器结构的承载能力，我国新版压力容器分析设计标准GB/T 4732—2024在第5部分附录C中引入了确定元件极限、安定和棘轮载荷边界的直接计算法。该方法基于上、下限定理，能够有效处理任意几何结构和复杂热机载荷组合作用下的安定分析及棘轮分析问题。为帮助工程设计人员更好地理解和应用新标准，本文提供了一种可选的直接计算法——应力补偿法，并阐述了该方法的基本思想及分析步骤，并以压力容器中常见的斜接管为例，将应力补偿法的结果与增量弹塑性方法进行对比分析。结果表明，应力补偿法在保证计算精度的同时，显著提高了分析效率，能够快速确定元件在热机载荷作用下的安定和棘轮边界。直接计算法兼具高效性与准确性，可替代传统方法解决复杂几何下的承载能力评定难题，对推动压力容器设计技术的进步和标准的实施具有重要的实践意义。
针对Q345R氮气储罐焊缝失效问题，通过宏观形貌分析、残余应力测试及计算机断层扫描（CT）等理化检测技术，系统研究了焊缝开裂的形成及扩展机制。结果表明：失效原因为制造阶段焊缝区域产生的热裂纹在残余拉应力（最高382 MPa）与内压载荷的共同作用下扩展至表面。裂纹区域存在沿晶脆性断裂特征及球状硅酸盐氧化物，且焊缝硬度显著高于母材。建议通过合理选择焊接材料有害元素含量、优化焊接工艺参数等措施避免焊接热裂纹产生。针对壁厚50 mm以上的B类环焊缝，推荐优先采用相控阵超声检测（PAUT）方法以提高裂纹缺陷检出率，并对检测盲区进行补充检测。
针对奥氏体不锈钢焊缝超声检测难度大、单探头检测易漏检等问题，提出一种基于超声相控阵多模式全聚焦成像的检测方法。通过建立奥氏体不锈钢焊缝仿真模型，分析不同模式下的成像效果，筛选出最优成像视图进行图像融合，并通过试验验证了该方法的有效性。试验结果表明，采用多模式全聚焦成像融合方法可实现对焊缝检测的全覆盖，能够检测出直径1 mm、长度20 mm的长横孔缺陷，横向位置偏差在1 mm以内，缺陷定位精确，同时缺陷相关显示大幅减少。该研究可为奥氏体不锈钢焊缝的超声检测提供重要的理论依据和技术支持，对提高工程检测的可靠性和检测效率具有重要意义。
针对大型原油储罐在未开罐情形下定量预测罐底板腐蚀速率难的问题，通过收集国内大量5～15万m～3大型原油储罐的设计建造、检验检测和运行采样数据，筛选影响或表征底板腐蚀的主要因素，建立了基于随机森林（RF）结合粒子群优化算法（PSO）的原油储罐底板腐蚀速率预测模型。结果表明，该模型预测罐底板腐蚀速率与实测罐底板腐蚀速率误差较小，93.3%的预测值与实测值误差不超过0.1 mm/a，且具有较高的精确度：平均绝对误差（MAE）为0.021 mm/a，均方根误差（RMSE）为0.038 mm/a，相关性（R~2）为0.942。研究结果可为大型原油储罐检修周期制定及腐蚀防护决策提供技术支撑。