Актуальность исследования связана с повышением надежности сварных соединений паросиловых установок и тем самым с рациональным использованием материалов изделий за счет совершенствования и развития методов изучения их ресурсных физических характеристик. Цель: тестирование новых наномасштабных структурных характеристик III рода для оценок состояния поверхности. Объект: образцы жаропрочной стали трубных поверхностей нагрева паровых котлов. Методы: физическое моделирование условий эксплуатации путем термоциклирования в электропечи МИМП-10УЭ, холодного циклического деформирования с применением гидравлического пресса, рентгенометрия образцов с оценкой среднеквадратичных отклонений атомов и внутренних структурных напряжений на рентгеновских дифрактометрах типа ДРОН, анализ морфологии поверхности с помощью портативного электронного микроскопа типа PENSCKOPE с увеличением ´20. Результаты. Проведены экспериментальные исследования, связанные с количественной оценкой колебательной амплитуды атомов и ее эволюцией при циклических термических и механических нагрузках. В результате исследований предложен новый диагностический параметр в виде колебательной амплитуды атомов , отражающий фундаментальную природу сил межатомных связей. Продемонстрирована корреляция между среднеквадратичными отклонениями атомов (микромасштабный уровень свойств), представляющими микроструктурные характеристики III рода, с макромеханическими характеристиками  и  (макромасштабный уровень свойств). Так как условный предел текучести и временное сопротивление разрушению связаны с прочностью и разрушением, то и среднеквадратичные отклонения атомов могут быть использованы в качестве индикатора поврежденности и признака достижения предельных состояний. Параметр  может служить также характеристикой текущего индивидуального физического состояния металла. Предложена новая методология оценки текущего и наступления предельных состояний. Показано, что восстановление структуры контролируется на атомном микромасштабном уровне по колебательной амплитуде и напряжениям I рода.