李树勋 尹会全 赵敏捷 杨玲霞 刘太雨

(1.兰州理工大学 石油化工学院∥机械工业泵及特殊阀门工程研究中心，甘肃 兰州 730050；2.上海高中压阀门股份有限公司，上海 201401)

随着经济的高速发展和能源需求的逐渐增大，液化天然气(LNG)作为一种清洁能源被广泛应用于工业生产和居民生活。超低温球阀是LNG管线运输过程中的主要截流装置之一，设备使用温度最低可达到-196 ℃，受温度载荷的影响，常温环境对螺栓施加的预紧力在低温工况运行时将会发生变化[1]。同时，法兰结构各组件发生热变形，使得垫片的应力分布不均匀，严重时将导致密封失效，进而引发泄漏，因此对低温下的螺栓预紧力进行研究显得尤为重要。

李操等[2]通过有限元分析研究了螺栓预紧力、法兰厚度、螺栓分布状态等因素对箭体结构舱段对接面连接刚度的影响；Yan等[3]通过有限元仿真分析验证了预紧力预测公式在计算低温环境下螺栓预紧力变化的可行性和准确性；杨陈等[4]研究了温度载荷对发动机各零部件应力分布和密封性能的影响；杜静等[5]利用有限元方法分析了螺栓预紧力对轴承载荷分布的影响；Yang等[6]借助有限元接触模型分析了螺栓在承受预紧载荷时的应力、应变状态；Nelson等[7]利用有限元方法研究了不同工况下单垫片和双垫片法兰接头的接触应力。以上研究只分析了螺栓预紧力变化对法兰结构各组件的应力、应变状态以及密封性能的影响，针对线膨胀系数不同的螺栓材料在低温下的预紧力变化趋势的研究鲜有报道。……