压力容器技术的发展历程体现了工业文明的演进。我国重大工程领域装备具有运行参数苛刻化、结构尺寸大型化、服役环境复杂化等典型特征,这对从强度设计、制造质量到运维的全寿命周期压力容器安全技术提出了全新挑战与要求,而人工智能的发展为压力容器安全智能技术的更替提供了前所未有的契机。本文首先结合压力容器的服役工况、损伤模式及运行安全保障的传统方法,综述了压力容器的基本支撑——强度与安全;其次,从新型传感方法及其适用性、全局与局部状态监测方法、多源传感监测方法4个方面总结了面向运维安全的压力容器状态监测技术的新进展;再次,结合数据科学的发展,从强度寿命的智能化预测、状态的智能化评估、数字孪生与系统的自主演进3个维度分析了面向全寿命周期的压力容器智能化技术,并引入系统工程思想,构建了一个涵盖L1状态感知、L2诊断预警、L3预测维护、L4协同决策和L5自主优化的5级智能化水平框架,明确了压力容器智能技术的演进路径,阐明了其在压力容器安全智能技术进程中的推动作用;最后,提出了智能压力容器的概念,并总结了其面临的挑战与对策,进一步展望了机械强度信息学对发展智能压力容器的重要意义。

酸性氨热法是实现大尺寸、高品质氮化镓单晶规模化生产的重要技术路径,其苛刻服役工况对氮化镓单晶制备用高温超高压反应釜设计和制造提出了极高要求。本文首先介绍了高温超高压反应釜的设计需求,明确了反应釜的潜在失效模式,阐述了高温超高压容器强度设计、高温超高压密封、高强韧镍基高温合金异型筒体锻件研制、基于热等静压的扩散连接等设计制造关键技术以及反应釜检验检测与使用情况,最后针对更大直径反应釜研制提出了相关研究建议。

特种设备包括锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、大型游乐设施、客运索道和场（厂）内专用机动车辆,其运行安全对保障国家经济运行和人民日常生活至关重要。在特种设备建造阶段,无损检测技术被应用于原材料生产、加工成型和焊接质量的检测与控制。在使用阶段,无损检测技术被用于及时发现设备在运行过程中出现的各种腐蚀、开裂和材料劣化等损伤和缺陷,并可根据检测结果对设备的安全状况进行评价,并对其剩余寿命进行评估。首先,论述对特种设备进行无损检测与评价的重要性和作用;其次,给出目前已成熟应用的无损检测技术和制定颁布的各类特种设备无损检测标准;然后,重点对微波、太赫兹、激光散斑、磁声发射、磁巴克豪森和磁多参数融合等适用于非金属材料检测或金属材料疲劳与蠕变等早期损伤检测的无损检测技术进行介绍,综述这些技术的原理、特点、适用范围、仪器和应用情况;最后,对未来特种设备对无损检测技术的需求进行分析和展望,指出将来需进一步开展的主要研究领域和重点任务,以便更好地保障特种设备的高质量发展和运行安全。

加氢反应器是炼油化工一体化的核心装备,是保障国家能源安全的关键。随着石油化工产业向“千万吨级”炼油的大型化方向发展,加氢反应器呈现出显著的“超大直径、超大壁厚”发展趋势。如何在实现轻量化的同时保障设备本质安全,成为行业面临的关键挑战。本文在系统回顾我国加氢反应器从依赖进口到自主创新、再到国际领先的发展历程基础上,重点综述了针对极限尺寸制造需求所构建的以先进结构设计为指导、高效高质量制造与残余应力调控为核心、全覆盖无损检测为保障的一体化建造技术体系。基于该体系,我国成功研制出世界首台2 000 t级煤液化反应器与3 000 t级浆态床反应器,实现了渣油转化率由30%提升至95%,并实现特大型加氢反应器的批量化生产,在多套百万吨级装置中稳定应用,标志着我国特大型加氢反应器建造技术能力已达到国际领先水平。

深层—超深层、“三高”（高温、高压、高含硫）及含砂等复杂气井的加速开发,使采气井口阀门长期处于大压差节流、强冲蚀及多介质耦合腐蚀的极端服役环境,其运行可靠性已成为制约气田安全稳产与高效开发的关键因素。围绕超高压采气井典型工况,系统归纳了井口阀门在服役过程中的主要失效模式与损伤演化特征,重点阐明了流道冲蚀、空化侵蚀、腐蚀疲劳及其多因素耦合作用机理。在此基础上,综述了近年来超高压采气井口阀门在结构优化设计、抗冲蚀与耐腐蚀材料及表面强化技术,以及在线状态监测与检测方法等方面的研究进展。结合深层气藏安全高效开发对装备可靠性的迫切需求,指出井口阀门技术未来的发展方向主要体现在：面向极端工况的长寿命设计与材料性能突破;由单一阀门性能提升向井口阀门—管汇等装备系统的协同化、模块化与集成化设计转变;以及依托大数据与数字孪生技术,构建阀门运行状态感知、损伤演化与寿命预测模型,推动运维模式由被动维修向预测性、智能化维护转型。研究可为深层气井井口装备国产化与高端化发展,以及气田本质安全与高效开发提供技术支撑。

2219铝合金比强度高,高温和低温力学性能好,但其表面硬度与耐蚀性不足,制约了其在特种设备领域的应用。本研究利用电子束重熔技术在其表面制备了AlCoCrFeNi高熵合金熔覆层,进而系统研究了熔覆束流、扫描速度和扫描频率对熔覆层微观组织的影响。并结合显微组织表征及电化学腐蚀实验,深入分析了微观组织结构演变对熔覆层力学性能及耐蚀性的影响机制。结果表明,焊接束流15 mA、扫描速度150 mm/min、扫描频率800 Hz为最佳熔覆参数。在该参数下,界面处Al元素向熔覆层的扩散作用增强,同时稀释效应缓解了界面的约束应力,有效抑制了单道熔覆层裂纹的产生。最终,所得熔覆层显微硬度稳定在400 HV左右,耐蚀性显著优于2219铝合金母材（BM）及其他参数组合下的熔覆层。

玻璃纤维增强复合材料（Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP）在长期服役过程中易产生损伤,其中针对平底孔缺陷难以实现高对比度成像与精确定位的问题,本文开展了基于微波反射法的缺陷检测与成像研究。首先分析了GFRP中电磁波传播特性及内部介电不连续界面对反射系数的影响。构建了基于反射特征增强的缺陷定位与成像方法,结合反射异常谱分析、递增间隔约束峰值识别以及二维空间精细定位,实现了对背面非均匀间隔分布的8 mm平底孔缺陷进行稳定识别与精确定位。结果表明,该方法能够有效抑制背景干扰,显著提高缺陷与基体之间的成像对比度,成像结果与缺陷实际分布具有良好一致性。研究结果表明,所提出的方法适用于GFRP内部典型缺陷的无损检测与可视化表征,为复合材料结构损伤的高质量无损成像检测提供技术参考。

圆筒是压力容器领域中重要的基础件,轴压屈曲是其设计过程中需要重点关注的失效模式。我国压力容器基础设计标准GB/T 150系列标准中有关圆筒许用轴向压缩应力计算方法一直沿用美国ASME方法,所提年代久远,理论基础是线性屈曲,准确性一般。经过十多年潜心研究,笔者所在研究团队基于弹塑性理论和能量壁垒理论提出了新的圆筒许用轴向压缩应力计算方法,并被纳入GB/T 150.1—2024《压力容器 第1部分：通用要求》中,结束了我国轴压圆筒屈曲设计长期采用美国ASME方法的历史。本文详细阐述了新方法的适用范围、应用流程以及理论基础,通过与国内外公开文献报道的轴压圆筒屈曲应力试验值、工业规模大型圆筒件实际承载值以及现行欧美标准方法的多方面对比分析,证明了新方法的准确性、先进性和可靠性。预期新方法能为未来我国压力容器领域中大型圆筒结构的轻量化发展提供一定的理论基础和技术支撑。

笔者回顾了“十一五”到“十四五”期间主持国家重点研发计划项目中课题组织和执行的历程,在原国家质检总局（后期为市场监管总局）组织领导和中国特种设备检测研究院牵头的特种设备安全科技研究发展战略中,笔者呈现了科研团队提出电站锅炉安全科技研究的总体技术思路、分析和综合相结合的研究方法,展示了协同科研取得的科研成果以及这些成果如何转化成指导电站锅炉安全生产促进经济和社会发展的安全监管体系、技术标准和安全评估及预测预警方法,为电站锅炉长周期安全运行构建了一道切实可行的防火墙。实践证明：体系化的领导组织管理、正确的研究思路和研究方法、实事求是反映时代需求的命题设置、产学研诸环节协同攻关创新、全面响应和解决电站锅炉安全生产中存在的现实问题是协同科技攻关重大需求研究中的成功路径。

在“双碳”目标和能源转型背景下,燃煤火电机组由“基荷电源”向“调节性电源”转型,深度调峰与频繁启停成为新常态运行方式。由此导致电站锅炉承压部件长期偏离设计工况,在机械载荷与温度载荷交变同时耦合的热机械疲劳条件下,疲劳与蠕变交互作用会显著加速锅炉各类受热面的损伤与失效。不同的锅炉耐热面涉及材料众多,如15CrMoG(P12)、12Cr1MoVG、12Cr2MoG（P22）、10Cr9Mo1VNbN（P91）、10Cr9MoW2VNbBN（P92)、07Cr18Ni9NbCu3BN（Super304H）、07Cr25Ni21NbN（HR3C）等。然而,目前尚缺乏将上述多层次材料体系在深度调峰这一特定工况下的失效机理进行系统性对比的研究,为此本文按照低合金钢耐热钢、马氏体耐热钢及奥氏体耐热钢进行分类,重点分析不同代际材料在灵活运行条件下的损伤特征与失效机理。研究表明,在疲劳与蠕变交互作用下,上述材料在微观组织和析出相演化、循环变形行为及氧化辅助裂纹扩展方面存在明显差异。在此基础上,进一步结合我国现行GB/T 30580—2022《电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则》,讨论了基于线性累积损伤理论的寿命评估方法在深度调峰工况下的适用性与局限性,并展望了向物理机制非线性模型转型的必要性。

压力容器的科学分类是实现差异化安全监管的基础，对设备安全与行业经济效益具有重要意义。本文系统梳理了中国、欧盟、美国现行的压力容器分类方法，从设计制造、行政许可、使用管理等维度，总结不同地区对各类压力容器的管控要求，并通过多维度对比揭示三者的分类逻辑与管控体系差异。研究发现，目前我国第Ⅰ类与第Ⅱ类压力容器在设计制造检验、使用管理及行政许可等环节未设置差异化要求，导致该层级分类缺乏实际监管意义。针对此问题，本文从法规体系完善、技术标准细化等方面提出优化建议，为我国压力容器分类体系的改进与完善提供参考和思路。

电磁超声检测（Electromagnetic Acoustic Testing，EMAT）与脉冲涡流检测（Pulsed Eddy Current Testing，PECT）作为2类典型的电磁无损检测技术，在缺陷敏感深度、检测机理及工程适应性方面具有显著互补性。近年来，随着压力管道、压力容器等设备安全评估需求的提升，EMAT-PECT复合无损检测技术逐渐成为研究热点。本文系统综述了EMAT-PECT复合检测技术的研究进展，重点从复合检测机理、技术路线演进、系统集成方式、数据融合方法及工程应用现状等方面进行分析，并对未来发展方向进行了展望。本文可为压力管道、压力容器等设备复杂结构的无损检测技术研究与工程应用提供参考。

为了给化工企业承压类特种设备完整性管理构建和落地路径提供建议，本文系统分析了当前国内外2条主流的设备完整性管理实施路径，分别是基于美国化学工程师协会过程安全中心（Center for Chemical Process Safety, CCPS）主导的技术实操导向路径，和基于ISO 55000族系标准主导的体系化管理路径。探讨了2条实施路径的核心重点与本质特征，系统剖析了二者在应用场景、实施流程及核心目标上的差异，重点论证了双路径融合实施的可行性，从评价思路契合度、体系要素对应性等维度阐释融合逻辑，并分析融合实施的成效，提出以ISO体系架构为骨、CCPS指南为翼的融合路径，实现短期实操成效与长期规范化发展的兼顾。最后针对我国化工企业现状，对其承压类特种设备完整性管理的实施提出建议。

特种设备的安全运行关乎国计民生，失效分析是保障其本质安全的重要手段。针对传统失效分析高度依赖专家经验、主观性强且知识传承困难等局限，本文旨在系统介绍人工智能技术在特种设备失效分析领域的应用现状与发展路径，以期为提升失效分析的客观性与智能化水平提供理论参考。通过梳理现有研究，本文从3大关键技术切入：一是基于计算机视觉与卷积神经网络的断口智能识别，实现失效模式的快速客观分类；二是基于知识工程的失效原因分析，利用知识图谱整合碎片化领域知识，构建可查询、可推理的知识系统；三是基于多源信息融合与知识图谱推理的失效智能预测，实现从“被动查询”到“主动预测”的跨越。在此基础上，重点介绍了北京航空航天大学研究团队在失效断口智能识别分类与管线钢氢脆知识图谱构建这2项前沿工作中的具体实践成果。结果表明，基于改进的双分支网络模型可显著提升典型断口形貌的识别精度，而构建的管线钢氢脆知识图谱成功将散落文献中的隐性知识转化为结构化、可查询的显性知识系统。人工智能技术正推动失效分析从依赖个人经验的人工模式迈向数据驱动与知识引导相结合的新型范式。未来发展方向在于推动“感知-认知-决策”技术的深度融合，构建以智能体为核心的一体化智能失效分析系统，并倡导行业共建开放协同的数据与标准基础设施。

针对特种设备安全监管中多源异构数据难以统一访问、制约监管效率的问题，本研究提出一种基于智能体专业化分工的特种设备多源异构数据统一处理方法。该方法通过文档-页面-段落3级分层检索机制，平衡检索精度与计算开销，并构建由主智能体、结构化查询语言（Structured Query Language，SQL）子智能体与知识库智能体协同的多智能体系统，实现多源异构数据的统一语义和可解释性访问，同时采用面向特种设备监管领域的加权倒数排名融合（Reciprocal Rank Fusion，RRF）策略进行结果优化。实验结果表明，所提方法在检索准确率、覆盖率和查询成功率上均优于传统单一检索方法与统一智能体架构，且能有效支持特种设备安全监管中的风险评估、检验合规性验证、事故调查等实际监管场景，为提升特种设备安全监管水平提供技术解决方案。

针对当前电梯制动性能缺乏定量性能退化模型的问题，本文开展了电梯制动器性能退化实验与建模研究。通过搭建电梯制动性能模拟实验平台，在满速满载工况下对同一组制动摩擦片进行1 500次制动实验，获取制动力矩退化实验数据。采用Gamma过程对制动力矩退化趋势进行模拟，同时通过正态分布分析制动力矩观测值与趋势值之间的随机关系，并基于蒙特卡洛模拟构建制动性能退化预测模型。结果表明：Gamma分布能有效刻画磨损增量统计规律；基于该规律构建的退化预测模型能够较好地拟合本文实验数据的退化趋势，为电梯制动器性能退化研究提供了一种有效的方法参考。

现有标准在进行Ω环焊接密封结构设计时，仅依据介质内压来计算螺栓预紧力，未考虑高低温下密封结构热膨胀差对螺栓载荷的影响，而这种影响在低压高温工况下尤其明显。本文针对低压高温工况下Ω环焊接密封结构，选取316L、SA336、16Mn 3种法兰及Ω环常用材料，采用数值模拟方法，研究了在现有标准计算得到的低压高温工况螺栓预紧力下，温差载荷对Ω环焊接密封结构应力分布的影响。研究结果表明，低压高温工况下结构热膨胀差导致的螺栓载荷变化量相较于螺栓预紧力的占比较大，不能忽略；由于材料性能差异，当螺栓热膨胀量大于法兰、Ω环而产生负膨胀现象时，需对螺栓载荷进行补偿，或对螺栓预紧力进行修正。

大型游乐设施的现行法定分类体系主要基于设备结构与运动特性，为特种设备的制造与检验监管提供了坚实基础。针对现有游乐设施分类方法对乘客生理反应体现不足问题，本文将设备运行参数与乘客生理反应特征相结合，提出了一种游乐设施风险分级新方法。研究引入并优化生物力学风险指数（Risk Biomechanical Index, RBI）风险分级模型，选取高度、速度、束缚与加速度、座位倾斜度和座舱型式5项核心设备参数作为风险因子，通过构建乘积型模型计算RBI，将设施划分为极低至超高5个级别。通过对全国1 746台游乐设施进行风险计算，验证了模型分类的合理性和适用性，可为运营提示、设计改进和安全管理提供支持，具有良好的实际推广价值。

振动测量与分析是进行电梯隐患或故障排查、运行舒适度评估的重要手段。介绍了可进行信号时频分析的连续小波变换（Continuous Wavelet Transform，CWT）及其逆变换计算方法、电梯轿厢三轴振动数据采集方法。将CWT计算出的小波变换系数绘制出二维云图，对轿厢垂直振动和水平振动不符合标准要求的2台曳引驱动电梯进行了时频分析。结果表明，通过CWT可直观判断出电梯异常振动的加速度随频率和时间的变化规律，实现了电梯曳引系统和导向系统等异常振动源和隐患位置的快速定位。

针对管壳式换热器换热管与管板安装时采用的胀接工艺存在塑性变形控制、残余应力、缝隙腐蚀等问题，本文聚焦胀接工艺下换热管的力学行为，以304不锈钢与Q245R碳钢材料为研究对象，采用实验与仿真结合的方法进行研究。模拟胀接过程的实际工况设计了换热管的胀接实验，应用电测法获取胀管率与等效应变的关系，建立了等效应力与胀管率的数学模型，可实现胀管过程中的应力监测。给出了胀接后换热管表面的残余应力分布规律，结果显示残余应力极值与最大应力梯度均出现在胀接区域端部附近，该区域应予以重点关注。