以23Cr2Ni4MoV钢锻件为研究对象，开展常温、不同氢气压力下的长时充氢试验。采用热脱附法测试试验钢中的氢浓度，分析其氢陷阱类型与结合能，并结合改进楔型张开加载（WOL）试样评估其抗氢致开裂性能。结果表明，在常温、35 MPa氢气环境下，氢难以侵入23Cr2Ni4MoV钢锻件；当压力升高至70 MPa时，氢渗透量约为3.41×10^-6；进一步升高至110 MPa，氢渗透量增至4.45×10^-6。热脱附分析显示，试验钢中存在3种氢陷阱，其结合能由低到高依次为10.24，19.93，59.88 kJ/mol，常温高压氢环境下侵入的氢主要被结合能为10.24 kJ/mol的浅陷阱捕获。在常温、110 MPa氢气环境下，材料的氢致开裂应力强度因子门槛值较低；当施加的应力强度因子超过58 MPa·m^1/2时，WOL试样均发生明显开裂。综合判断，23Cr2Ni4MoV钢锻件不适宜用作超高压储氢容器锻件。

针对超高压聚乙烯管式反应器服役中面临的短时超温问题，采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDS）、维氏硬度计和纳米压痕等表征方法，系统研究短时超温温度、时间及超温次数对关键材料30CrNiMo8钢显微组织与力学性能的影响规律。结果表明：超温约30 s时，对30CrNiMo8钢的主要影响由组织相变转变为晶粒尺寸及形态改变，表现为脆性增强和硬度下降；当超温温度超过完全奥氏体化温度A_{c_{\mathrm{3}}}至860 ℃时，因大量马氏体析出、碳化物形成及晶界处C，Cr和Mo元素偏析，材料硬度陡升后降低；超温次数达6次后，马氏体板条显著变宽、板条束取向改变，导致晶粒结构粗化和力学性能劣化。研究可为超高压聚乙烯管式反应器的安全运行提供数据支撑和设计参考。

针对现有管道划痕失效评估方法忽略表层材料性能变化、对高强钢管道划痕致裂风险认识不足等问题，提出一种基于双轴加载平台的划痕模拟与表征方法。设计并搭建专用划痕加工平台，制备不同工艺参数（刀头形状、垂直压力、划动速度）下的划痕试样，系统分析其剖面微观结构与力学性能。结果表明，划痕诱发近表层显著塑性变形，形成分层明显的变质层；靠近根部区域晶粒变形剧烈，组织更为致密。维氏硬度测试显示，根部硬度最高达到388HV，是母材（200HV）的近2倍，且随垂直压力和划动速度增加而升高。基于硬度分布确定变质层厚度均超过2 mm。此外，划痕根部存在残余压应力，其中纵向残余应力随深度增大而增大，横向残余应力则随深度增大而减小。研究为划痕区别于普通金属损失缺陷提供了直接证据，为高强管线钢划痕致裂分析与安全评估提供了重要依据。

蠕变是核电高温部件的重要损伤模式，与温度和时间相关的应力强度限值S_t是蠕变评价的重要材料参数。在ASME规范中，安全系数直接应用于应力强度限值S_t的三个确定准则，但该确定方法所隐含的失效概率与保守性问题缺乏相关报道。为量化应力强度限值S_t失效概率，基于617合金蠕变数据，结合S_t各准则与平均蠕变断裂寿命方程的关联，推导了各准则对应概率的函数表达式，计算了617合金应力强度限值S_t三个准则的失效概率，讨论了安全系数（1.0，1.25，1.5）对失效概率结果的影响。结果表明，对于617合金，应力强度限值S_t具有较低的失效概率（750 ℃时，10⁻⁹~10⁻⁵；850 ℃时，10^-8~10^-5；950 ℃时，10^-8~10^-4），表明该参量引入了较高的保守性；引起蠕变第三阶段开始最小应力准则和最小蠕变断裂应力准则对应力强度限值S_t起控制作用，取决于应力水平的高低。研究结果可为高温强度评价相关材料参量的概率评估提供理论依据。

针对某120 万吨/年乙烯裂解装置用直径3 400 mm的双入口清焦罐大截面矩形入口局部应力集中问题，利用Ansys软件，建立了清焦罐筒体与大尺寸双切向入口接管的有限元计算模型，获得了设置不同筋板厚度和间距后入口接管的应力云图，重点分析了筋板厚度及间距对筒体与切向接管连接处应力的影响。结果表明，优化设计后的筋板厚度为32 mm、筋板间距为280 mm。当在双切向入口清焦罐施加工程应用时的实际接管联合载荷后，按照压力容器分析设计标准对清焦罐在设计工况和操作工况下进行强度评定，筋板优化后的双切向入口清焦罐的强度可以满足标准规定的强度要求。研究结果为双切向入口清焦罐的工程应用提供可靠依据。

针对压力容器常在高温、高压及腐蚀性介质等恶劣工况下运行时，凹坑、裂纹等缺陷显著降低其承载能力并引发安全事故的关键问题，采用线性匹配法（LMM）系统分析了高温承压结构中凹坑缺陷的几何特征对疲劳行为的影响机制。研究结果表明，局部减薄凹坑会显著降低反向塑性极限，其中沿容器轴向的局部减薄凹坑影响程度最大，而椭圆形凹坑的极限载荷基本不受凹坑尺寸的影响；在高温环境下，轴向局部减薄凹坑使总应变范围增加53.8%，周向局部减薄凹坑仅使总应变范围增加18.1%；椭圆形凹坑的总应变范围受凹坑尺寸影响显著，其随短轴（轴向尺寸）增大而增大，随长轴（周向尺寸）增大而减小。研究可为延长设备使用寿命、提高生产效率提供理论参考。

针对D型带法兰凸形封头结构的力学求解问题，采用了三种解析方法：GB 150/ASME Ⅷ-1（方法1）、依据球壳按柱壳改进近似解理论的ASME Ⅷ-2的另一方法（方法2）和本文提出的依据球壳按扁壳近似解理论的计算方法（方法3），并对三种解析方法与有限元分析计算结果进行比较。结果表明，法兰应力方面，方法1与有限元的误差为82.32%~130.73%，方法2与有限元的误差为3.99%~5.19%，方法3与有限元的误差为7.09%~9.21%；球形封头边缘应力方面（方法1未计算），方法2与有限元的误差为3.16%~7.73%，方法3与有限元的误差为0.4%~6.24%。

针对过程工业中部分国产P91管道在高温高压环境下因老化速率过快而提早老化失效问题，提出依据背散射电子衍射（EBSD）测试中的晶界取向差角分布状态来识别老化速率异常的方案。结果表明，高温回火温度超过实际加热相平衡温度Ac_{\mathrm{1}}而产生的高迁移率大角度晶界，是导致P91老化速率异常的原因之一，此类老化速率异常发生时，在EBSD晶界取向差角分布图上30°和45°附近会出现异常“尖峰”，依据上述特征可识别P91高温回火温度过高导致的老化速率异常问题。研究为完善P91管道制造质量检测、避免提早老化失效提供参考。

针对在油气管道泄漏检测时，小样本条件下模型泛化能力不足、泄漏检测精度不高的问题，提出一种基于可学习变分模态分解的回顾性原型网络框架，并将其应用于油气管道泄漏检测中。通过可学习卷积核与自适应参数，实现模态分解的端到端优化和动态权重分配；引入双层Inception多尺度卷积分支捕获多维度信号，来提取更精确特征信息；将回顾性原型分类引入历史原型缓冲区，融合当前与历史原型网络以抑制振荡，提升识别精度；设计交叉熵与原型分离损失的联合优化目标函数，增强训练的稳定性与效率。试验表明，提出的VRPN网络框架在有限样本及跨工况场景下表现优异，平均准确率达98.50%，较ProtoNet提升0.67%。研究可为油气管道泄漏检测提供新的有效解决方案。