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针对燃料电池汽车车载氢系统冬季出现温度驱动安全泄压装置（TPRD）异常损坏，影响泄放系统的密封和强度，严重危及氢气的泄放安全等问题，通过设计TPRD抗冻胀试验，系统分析车载氢系统泄放管路进水结冰冻胀后对其泄放安全的影响。试验结果显示，车载氢系统泄放管路进水后，在反复“结冰-消融”这一循环过程中，产生的冻胀应力造成试验用两组瓶口组合阀的TPRD发生意外激活，均未通过抗冻胀试验，其中，玻璃泡形式TPRD按照预设通道进行泄放，易熔合金形式TPRD未按照预设通道泄放，严重影响氢气泄放安全。未来应重点关注泄放管路的防水与排水设计，避免因进水造成涉氢安全事故。
为了研究奥氏体不锈钢焊接接头的低温冲击性能对低温压力容器的安全性影响，本文通过-196℃的低温冲击试验，对比研究了钨极气体保护焊（GTAW）、熔化极气体保护电弧焊（GMAW）、埋弧焊（SAW）3种焊接方法对S30408和S31608两种奥氏体不锈钢焊接接头低温冲击性能的影响。对于S30408焊接接头，热影响区的低温冲击性能小于母材与焊缝区，成为薄弱位置；3种焊接方法中，GTAW获得的焊接接头在热影响区的冲击性能处于最优水平。对于S31608焊接接头的低温冲击性能，焊缝、热影响区与母材的差异较小；3种焊接方法中，SAW获得的焊接接头在冲击吸收能量上与母材结果相近，能够获得焊接接头较好的综合冲击性能。通过对比不同焊接工艺下焊接接头断口形貌特征表明，焊接接头不同区域冲击断口形貌特征与低温冲击性能的结果相吻合。本文研究工作对于奥氏体不锈钢低温压力容器焊接工艺的选择具有参考意义。
为了研究应用于压力容器的管道或承压部件的铜/钢双金属复合管材料中晶粒存在形式和力学性能之间的关系，通过爆炸焊技术获得了T2铜/316L不锈钢复合管，并对其界面形貌与微观组织进行分析。结果表明，T2铜/316L不锈钢复合管结合界面处呈现平直界面和周期性波状界面，波形结合区域的平均波长203μm、波高58μm。复合管结合界面两侧的元素发生互扩散，扩散层厚度为1μm。界面处Fe侧晶粒尺寸较小，随着结合界面距离的增加晶粒尺寸逐渐变大。通过纳米压痕试验发现，波峰处界面的纳米压痕结果达到了3.16 GPa，波谷处的纳米压痕结果达到了2.44 GPa，同时波峰处界面附近区域的纳米压痕结果均高于波谷处，Fe侧纳米压痕结果均高于Cu侧。纳米压痕试验获得的力学性能分布规律和微观组织的分布规律相一致。
获得PVC材料的J-R阻力曲线以及断裂韧度JIC的难点在于裂纹扩展量Δa的测量，传统染色处理以及三维测量等方法过程复杂且测试成本高。由于塑料的易切割性，可以简化Δa的测量过程。因此，基于多试样法，提出根据规范的测点要求对加载后的试件沿着裂纹纵向切割成若干片、再通过工业电子显微镜测量每个切割片上的裂纹长度，从而获得Δa的二维测量方法。通过GB 21143—2014和ASTM D6068-10两个标准，应用该方法均能获得相对一致的J-R阻力曲线和JIC值，测试结果有效且准确。其中根据GB 21143—2014获得PVC的JIC值为8.03 kJ/m2,J-R阻力曲线拟合方程的系数为9.93，指数为0.15；根据ASTM D6068-10获得PVC的JIC为8.31 kJ/m2,J-R阻力曲线拟合方程的系数为12.7，指数为0.3；表明ASTM D6068-10获得PVC的断裂韧度JIC值和拟合方程的系数、指数均大于GB 21143—2014。由于PVC材料与金属材料性能的差异，得出ASTM D6068-10更适用于测试PVC材料的J-R阻力曲线和JIC值的结论。该方法将传统的裂纹染色处理和三维测量等复杂操作简化为切片和二维测量，简化测量过程，降低了测量成本，可普及应用于塑料断裂韧性的测量。
针对管道环焊缝裂纹缺陷特征建立含裂纹缺陷管道环焊缝的多重极限状态函数，结合参数统计特征，形成基于Monte Carlo的X80管道环焊缝可靠性计算方法。同时进行管道环焊缝敏感性分析，得到各个参数的灵敏度。结果表明，管道壁厚为18.4 mm，管道外径为1 219 mm，焊接工艺为自保护药芯焊丝半自动焊的X80管道环焊缝的失效概率在基于应力的失效准则1，基于应力的失效准则2和基于应变的失效准则下分别为8.2×10~(-7),5.9×10~(-7)和3.5×10~(-7)。它们均处于可接受安全水平内，无需进行维修或更换。外载荷、缺陷深度、断裂韧性和屈服强度对管道环焊缝的失效概率影响较大，可以通过控制外载荷，减小管道缺陷尺寸，提高屈服强度和断裂韧性来增强管道环焊缝的可靠性，确保管道安全运行。
针对防止承受复杂循环载荷的承压设备和部件发生棘轮失效的重要性，各国标准给出了相应的评定准则。我国新修订的压力容器分析设计标准GB/T 4732—2024《压力容器分析设计》中对棘轮这一重要失效模式给出了弹性分析、简化的弹塑性分析和弹塑性分析等3种评定方法，对该标准中3种棘轮评定方法的分析要求及修订的理论背景进行了详细的解读和探讨，通过算例着重介绍了新标准中简化的弹塑性方法和弹塑性方法的应用，并验证了棘轮评定中的这两种方法的一致性，旨在为工程设计人员更好地理解新标准提供参考。
为深入理解压力容器超压泄放设计，针对火灾环境下无隔热气体压力容器的安全泄放量计算问题，推导了气体压力容器泄放过程的质量及能量平衡方程，分析了方程求解过程的简化及假设条件，明确了API 520—2020标准内火灾环境无隔热气体压力容器安全泄放量公式的来源，研究了各简化假设条件对安全泄放量计算结果的影响。结果表明，API 521—2020安全泄放量公式是在质量平衡及能量平衡方程基础上，对一些参数进行工程简化得到的。其假设简化条件包括：泄放过程定压、火焰热量经壁面完全传递至气体、大空间竖直平板自然对流、采用常温常压空气物性简化实际气体的h'/（cpM1/2）、理想气体假设、容器壁面不发生破坏及壁面温度推荐取固定值。上述简化及假设条件均使安全泄放量计算结果偏于保守，在应用时偏安全。研究可为科学开展火灾环境下气体压力容器超压泄放设计提供一定的指导。
针对某乙烯裂解装置稀释蒸汽管道304H耐热不锈钢三通使用1年后发生开裂的情况，从材料成分、力学性能、金相组织、残余应力和断口特性等方面进行了分析。结果表明，裂纹分别启裂于三通的内壁和外壁，多数裂纹开裂处伴有晶间腐蚀特征，裂纹扩展特性以沿晶型为主；断口附近腐蚀产物存在O,S,Cl等酸性腐蚀介质。三通主管表面最大轴向应力达到147 MPa，三通相贯线附近距裂纹20 mm处的最大环向应力达到114 MPa，说明运行中的三通表面应力达到了材料屈服强度的1/2。分析认为，裂纹的产生是由于材料发生敏化后，在应力和腐蚀介质共同作用下形成的以沿晶为主的应力腐蚀开裂，更换三通材料或通过适当的固溶处理降低三通中的残余应力是避免三通开裂的重要途径。
为解决管道裂纹在线检测评价的难题，基于平衡电磁检测的技术原理，建立管道表面电磁场和裂纹仿真计算模型，设计研制了Φ1 219 mm管道平衡电磁内检测系统，制作含裂纹标样管并开展了牵拉试验。仿真分析结果表明，管道裂纹引起的电磁场畸变会引起平衡电磁传感器中电压信号的幅值和相位变化，不同角度裂纹产生的信号相位规律不同。对于轴向裂纹，裂纹长度与电压信号峰谷间距正相关；对于环向裂纹，裂纹长度与检测到电压信号的探头数量和探头间距相关；感应电压信号幅值与裂纹角度、埋藏深度、裂纹深度等裂纹形态和位置相关，通过以上特征可以有效实现阈值内全角度裂纹的识别和量化。通过预制含裂纹标样管的牵拉试验和对比分析，验证了平衡电磁内检测系统在2 m/s的检测速度下有较好检测性能的结论，管体及环焊缝裂纹的检出率和量化精度基本满足预期性能指标要求，低速下阈值内裂纹检出率可达91.67%，可信度为90%的条件下，环焊缝裂纹长度量化精度在±10 mm以内、深度精度在±3 mm以内，研究结果可为管道环焊缝裂纹检测提供一个新的解决方案。
为了研究脉冲涡流技术在检测带有包覆层的压力容器或管道壁厚时，提离高度和保护层材质对检测结果的影响，分析了提离高度对脉冲涡流信号的影响，并提出了一种利用中期信号截距计算提离高度的方法，研究结果表明，不同保护层材质对脉冲涡流信号的影响各异，其中不锈钢皮影响较小；铝皮增加了信号幅值；而镀锌铁皮降低了信号幅值。在利用晚期信号斜率计算壁厚时，提离高度的影响较小，但对于铝皮保护层，计算壁厚随提离高度的增加而降低，需要用校准公式进行校准。通过试验验证，校准后的计算壁厚与实际壁厚相差不超过2%，表明校准方法是有效的。
为了使双相不锈钢换热管与管板胀接接头获得更好的性能，寻求合适的液压胀力及胀接工艺，分别对■19 mm×2 mm的S22053管子与相同或不同材质管板接头、管孔开槽或不开槽接头、液压胀接或机械胀接接头进行了试验，对比分析了胀后的拉脱力及管壁与管孔贴合状态。试验结果表明：S22053管子与S22053管板接头需要400 MPa左右的液压胀力才可实现拉脱力达标；S22053管子与Q345R管板接头，不宜采用液压胀，贴胀接头几乎不能承担拉脱力，必须胀接时建议采用机械胀。研究结果可为双相不锈钢换热管与管板接头的胀接连接及胀接工艺提供参考依据。