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针对核电稳压器筒体内壁不锈钢堆焊层309L过渡层中出现的微裂纹缺陷问题，采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）及能谱分析（EDS）等方法，对截取的带裂纹样品进行了深入研究。结果表明，这些微裂纹为高温失延裂纹，其特征是裂纹沿晶界扩展并伴有晶界滑移，且晶界中存在大量氧化物。通过复现试验并结合实际工况，发现裂纹产生的主要原因是焊接过程中焊缝工作区域保护不充分，导致晶界氧化物析出，进而在焊接应力的作用下萌生并扩展。研究开发的高温失延裂纹复现试验方法有效验证了裂纹性质及成因，为核电设备堆焊工艺的改进和优化提供了重要的理论依据，对确保核电设备的安全运行具有重要意义。
针对12Cr1MoV钢球化等级判定中存在的人为偏差问题，提出基于自适应多特征融合的机器学习算法，并配套开发了球化图像评级软件。通过采集263余张长期服役的12Cr1MoV钢制承压设备的金相图像样本（含珠光体球化图像147张、贝氏体球化图像近116张），融合Canny边缘特征、分形维数特征及深度学习特征构建识别模型。结果表明，对于珠光体球化图像，自适应多特征融合模型的识别准确率达到93%，较传统Canny-XGBoost方法提升39%；在贝氏体球化图像识别中，准确率为90%，相对提升42%。本研究显著提高了球化等级判定的准确性和效率，实现了小样本条件下球化等级的智能评定，对保障设备安全运行具有重要意义。
针对1 000 MPa级高强钢熔敷金属强韧性匹配不良的问题，采用丝级埋弧焊研究热输入对组织与性能的影响规律。结合显微组织表征和力学测试发现，随着焊接热输入增大，熔敷金属组织由针状铁素体（AF）依次转变为贝氏体铁素体（BF）、先共析铁素体（PF）与准多边形铁素体（QF）;M-A组元（马氏体-残余奥氏体）由均匀弥散分布向粗化块状演变，其中，残余奥氏体（A）含量呈先增后减趋势，而马氏体（M）在热输入较高时显著增多。熔敷金属的抗拉强度与屈服强度呈先增后减趋势，低温冲击韧性显著降低，断裂机制由韧性断裂向解理断裂转变。试验结果表明，当焊接热输入在18～25 kJ/cm范围内时，熔敷金属兼具优异的强韧性匹配性能。研究结果可为水力发电工程应用提供参考。
针对埋地高钢级管线钢在服役期内因外部载荷引发塑性变形后环焊缝韧性退化导致的安全风险问题，提出一套环焊缝应变敏感性评价方法。该方法以材料在不同温度下冲击结果拟合获得的韧脆转变曲线为核心，研究塑性变形对焊缝转变温度的影响，并利用该方法对X80管线目前常用的药芯焊丝自保护焊（FCAW-S）焊材、药芯焊丝气保护焊（FCAW-G）焊材及其匹配焊接工艺建造的环焊缝进行比较。结果表明，经过2%变形后，FCAW-S焊缝在冲击吸收能量为60 J时所对应的转变温度升高44℃，相同条件下，FCAW-G焊缝对应的转变温度仅升高5℃。相比之下，FCAW-S焊缝韧性对塑性变形更为敏感。研究结果为高钢级管线环焊缝的安全评估及焊材与工艺组合的选择提供了重要依据。
针对压水堆核电厂一回路承压管道在长寿期运行中易发生高周热疲劳问题，采用数值仿真与在线监测相结合的方法进行了深入分析。数值仿真结果显示，在5×10~(-3) Hz入口温度波动频率下，焊缝附近温度变化明显；而在2×10~(-2) Hz高频波动下，温度变化被显著衰减，内壁面温度衰减率可达82.7%。研究开发了TECMAN疲劳管理分析软件，该软件能有效监测到管道内流体的热分层和热冲击现象，并成功应用于国内某大型压水堆核电机组。研究可为核电厂一回路承压管道的热疲劳管理提供科学依据和技术支撑，有助于保障核电厂的安全稳定运行。
针对复合急冷器中二次冷却系统壳程空气的流动与传热问题，提出了一种折流板错位排布的方式。利用Fluent软件模拟分析了折流板错位布置下和传统弓形折流板布置下换热器的传热性能与压降，发现错位布置折流板使壳程流体能够形成螺旋状流动形态；泵功一致下，折流板的错位排布能够实现更高的换热量，节能效果较好，综合性能优于传统的弓形板布置形式。同时，进一步分析了折流板不同的错位排布方式（间距、角度β、缺口率h~*）对急冷器壳程强化传热的影响规律。结果表明，在不同布置间距条件下，随流动方向板间距均匀增大的S2布置形式的综合换热性能最优；随着错位角增加，换热系数和换热量先增后减，相较于β为180°，β为120°时换热量增加约5.8%，综合性能最佳；随着缺口率增大，压降变化减小，换热系数和换热量减小，相对于h~*为0.25,h~*为0.45时换热量增加约6.9%。研究结果可为急冷器在性能优化及工程应用方面提供依据。
针对NEN型固定式热交换器管板的设计方法，对比了GB/T 151—2014中的常规设计方法和GB/T 4732.3—2024中的分析设计方法，指出2种方法具有相同的理论基础；然而，GB/T 151—2014的计算方法是在分析设计的基础上建立了简化力学模型，忽略了管板及其边缘结构的面内拉伸变形。采用2种设计方法对3个不同直径的NEN型热交换器算例进行计算，对比其管板应力，并用三维实体有限元进行了详细的力学分析。根据以上分析得出：2个国家标准中对于管板布管区的基本假定和所建议的削弱系数是合理的；针对适用于GB/T 151—2014应用范围、直径较小的NEN型热交换器，其所提供的常规设计方法可靠；对于大直径的NEN型热交换器，应采用GB/T 4732.3—2024的分析设计方法进行管板计算。研究结果为NEN型热交换器设计提供参考。
针对石化储罐缺陷检测精度低的问题，用磁记忆检测技术与仿真分析、室内试验相结合的方法，研究磁轮式爬壁机器人外施磁场对储罐缺陷磁信号的影响。对比磁轮不同排布方式对缺陷磁场数据的影响，发现方式一排布时缺陷磁感应峰峰值及y方向分量峰峰值最大，检测效果最佳。仿真与试验结果表明，外施磁场对采集罐壁缺陷信息的作用，较无外施磁场高1～5个数量级，显著提升了缺陷检测精度。通过调整磁轮排布方式并利用外施磁场，可以有效促进储罐缺陷的检测，提高检测效率和准确性。该研究对于提升储罐质量水平和保证储罐安全具有重要意义。
针对核电装备现场金相检测中传统液态腐蚀剂带来的安全隐患及设备污染问题，开发了双模态酸膏腐蚀技术。该技术包括电解腐蚀酸膏与敷料腐蚀酸膏，分别适用于不锈钢、镍基材质（电解腐蚀酸膏）和碳钢、合金钢材质（敷料腐蚀酸膏）。通过引入膨润土载体，实现了腐蚀剂的膏状固化，显著提高了操作安全性和环保性。试验结果表明，使用新型腐蚀酸膏后，工件表面清洁度高，无酸液残留，腐蚀效果理想，例如不锈钢（SA-240 MTP316LN）和碳钢（SA-508M）材质的腐蚀面组织形貌清晰，晶界完整。研究证实，双模态酸膏腐蚀技术兼具高效刻蚀、易清洁和无污染特性，填补了核电在役原位检测领域的技术空白，对提升核电装备检测效率与安全性具有重要意义。