美国能源信息管理局：液化天然气市场

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液化天然气（LNG）是指被冷却至液态（液化）的天然气，约为-260°华氏度，用于运输和储存。液态天然气体积约为气态（天然气管道中）体积的600分之一。液化工艺，于19世纪发展起来^th世纪，使得将天然气输送到天然气管道无法到达的地方成为可能，并利用天然气作为交通燃料。

LNG扩大天然气市场

在天然气管道不可行或不存在的情况下，液化天然气是一种将天然气从生产区输送到市场的方式，如往返美国及其他国家。自20世纪70年代世界液化天然气贸易开始以来，亚洲国家在全球LNG进口中占据了全球最大份额，相较于其他所有地区。

LNG出口设施通过管道接收天然气，并将气体液化后运送到专用的远洋LNG船或油轮上。大多数LNG通过称为LNG运输船的大型船载过冷（低温）罐运输。LNG也通过符合国际标准化组织（ISO）标准的小型集装箱运输，这些容器可放置在船上和卡车上。

在进口码头，LNG从船舶卸载，储存在低温储罐中，然后再恢复气态或再气化。再气化后，天然气通过天然气管道输送至燃气发电厂、工业设施以及住宅和商业客户。

（你知道?

天然气以液化天然气（LNG）的形式通过专门设计的船只运输。LNG是冷却至-260°华氏度的天然气，即天然气变为液体的温度。液体体积是气态的600分之一。）

在美国，一些电厂在电力需求高（如寒冷或炎热天气）或管道输送能力受限或不足以满足其他消费者对天然气需求的时，现场生产并储存LNG以发电。这一过程称为削尖。电厂从天然气管道取气，在小型液化设施中液化，储存在低温罐中。液化天然气在需要时由电厂再气化并燃烧。一些船舶、卡车和公交车配备了专门设计的LNG罐，用于使用LNG作为燃料。

美国液化天然气进口在2007年达到顶峰

美国直到1995年进口的LNG量极为有限。1995年，LNG年度进口量开始增加，直到2007年达到峰值，约为7710亿立方英尺（Bcf），占总天然气进口量的17%。自2007年以来，LNG进口在大多数年份均呈下降趋势。随后几年，美国天然气产量增加和美国天然气管道网络的扩展减少了天然气进口。

2023年，美国液化天然气进口约占美国天然气进口总量的1%（15.24亿立方英尺）。

2023年美国液化天然气进口的来源国、数量及占比如下：¹
特立尼达和多巴哥11.93 公元前夫78%
加拿大2.05 BCF13%
牙买加1.26 Bcf8%

2023年，位于马萨诸塞州波士顿附近的埃弗雷特LNG再气化终端接收了约87%的美国液化天然气进口，全部由来自特立尼达和多巴哥和牙买加的LNG运输公司完成。剩余13%的液化天然气进口通过卡车从加拿大运送到阿拉斯加、缅因州、蒙大拿州、纽约州、佛蒙特州和华盛顿州。新英格兰州——康涅狄格州、缅因州、马萨诸塞州、新罕布什尔州、罗德岛州和佛蒙特州——历来在冬季因极寒天气供暖需求大幅增加而面临管道限制。LNG进口有助于满足新英格兰的天然气需求，因为该地区东北部及与其他美国天然气生产区的管道互联有限。

美国的液化天然气出口能力和出口在2016年至2023年间大幅增长

美国在2016年至2023年间是LNG的净出口国（出口超过进口），这主要归因于美国天然气产量的增加、LNG进口的下降以及LNG出口终端容量的增加。

美国液化天然气基载出口能力从2016年约10亿立方英尺/日增长到2023年底约1144亿立方英尺/天。2023年峰值出口能力约为1401亿立方英尺/日。2016年，美国液化天然气出口总额平均为0.5亿立方英尺/天，覆盖17个国家。2023年，美国液化天然气总出口量平均为11.90亿立方英尺/天，覆盖43个国家，占美国天然气出口总额的57%。2023年，美国对欧洲的液化天然气出口大幅增长，主要原因是欧洲国家减少了从俄罗斯管道进口天然气。随着截至2023年底仍在建设中的9.69亿立方英尺出口能力即将投产，预计未来几年美国液化天然气出口将增长。

2023年美国液化天然气出口总额中，前五名目的地国家、出口量及占比百分比如下：²
荷兰589 公立英尺14%
法国493 BCF11%
英国451 BCF10%
日本310 BCF7%
韩国276公立英尺6%

2023年，LNG运输公司几乎承担了美国所有的LNG出口。约0.69亿立方英尺的美国液化天然气出口通过卡车通过ISO集装箱运往加拿大和墨西哥，其中88%运往墨西哥。

有时，当天然气价格有利时，美国会重新出口部分最初进口的液化天然气。然而，2023年美国并未再出口任何液化天然气。

LNG出口终端消耗天然气以液化天然气

并非所有输送到LNG出口设施（原料气）的天然气都以LNG形式出口，因为LNG出口终端会消耗部分原料气以运行现场液化设备。EIA估计（基于调查EIA-176表格;参见LNG受访者数据），约7%至15%的LNG进料气用于液化工艺，主要用于现场液化设备运行。³美国的液化天然气出口设施（除自由港液化天然气外）使用天然气轮机驱动的制冷剂压缩机将天然气转化为液化天然气。自由港液化天然气是美国唯一使用电动机而非天然气轮机驱动制冷剂压缩机的液化设施。因此，自由港的大部分进料气都转化为液化天然气。

¹数据来源：《天然气月刊》，表4,2024年3月，2023年初步数据
²数据来源：Natural Gas Monthly，表5,2024年3月，2023年初步数据
³美国能源信息署（AEA）不会专门公布液化天然气液化所消耗的天然气体积数据。这些体积被包含在管道和配电使用天然气消耗数据中，但未列明。

最后更新：2024年6月21日，数据来源于《天然气月刊》，2024年3月;2023年初步数据。

来源：气瓶设计的小工程师

在工程设计中，螺栓的有效螺纹越多越越好？

感性的我觉得，越多愈好，理性的我觉得应该有点说法；带着这个疑问，我们来看一下相关论文的研究，在螺栓–螺母连接中，载荷在各接合螺纹之间的分布并不均匀。大量理论推导、实验研究和有限元分析一致表明：最靠近螺栓头或承压面的第一圈螺纹承担最大的轴向载荷，其载荷可远高于其他螺纹，是螺纹失效的最关键位置。总结：“在螺栓—螺母连接中，最靠近受载端的第一圈螺纹始终承受最高载荷，是螺纹失效与连接强度的决定性位置。第一圈螺纹承担约 30%–38% 的总载荷第二圈承担约 20%–25%第三圈约 15% 左右第四圈之后快速降低至 5–8%超过 6 圈螺纹后，新增的螺纹基本不再明显承担载荷 01.哪些螺纹最先承受力？一、Sopwith（1948）对螺纹载荷分布的经典理论观点来源： “The Distribution of Load in Screw Threads”，Proc. IMechE, 1948 该论文给出的核心观点包括：螺母内各圈螺纹的受力分布极不均匀。最靠近受载端（螺栓头或承压面）的第一圈螺纹承担最高载荷。后续螺纹所承载荷随着距离增大呈指数衰减。造成这种现象的根本原因是螺栓和螺母螺纹的接触刚度差异与轴向弹性变形不均匀。Sopwith 建立了经典的“螺纹弹簧模型”，并指出：增加螺母高度可以改善载荷分布，但效益会逐渐降低。这些观点构成了现代螺纹载荷分布理论的基础。二、Coria et al.（Mechanics & Industry, 2020）实验/仿真论文观点来源 1： Achieving Uniform Thread Load Distribution in Bolted Joints 该研究给出非常强的定量结论：螺纹载荷分布高度不均匀。第一圈螺纹承载可达到总载荷的 70% （实验与仿真均验证）。后续螺纹承载迅速下降。论文研究如何通过结构与几何优化改善载荷集中，例如：减小螺母顶部倒角调整螺纹几何改善螺纹—杆部过渡区结论进一步证实： “默认设计下，第一圈螺纹承受的载荷远大于其他所有螺纹，是连接强度的关键限制因素。” 这是近年来最直接、定量性最强的公开研究之一。三、D’Eramo & Cappa（Experimental Mechanics, 1991）实验验证观点来源： An experimental validation of load distribution in screw threads 该论文通过应变计与实验测量方式，直接得到以下结论：第一圈螺纹始终承受最大载荷。实测载荷比例与传统理论（如 Sopwith 模型）高度吻合。随着螺纹圈号增加，载荷呈明显下降趋势。载荷集中程度受以下因素影响：螺母厚度螺纹几何精度材料弹性模量作者明确指出： “实验结果证实了经典螺纹载荷分配理论，即第一啮合螺纹承担最大部分载荷。” 这是一篇关键的实验验证论文。四、Zhang 等人关于螺纹载荷预测与分布的研究（2020）来源： A method for thread load prediction… (2020) 该论文主要观点包括：螺纹载荷沿啮合长度分布不均匀。第一圈螺纹应力最高，主导整体连接的强度与寿命。后续螺纹载荷显著减小，呈规律性梯度分布。论文建立预测模型，用于评估载荷分布与螺纹失效相关性。结论再次验证：螺栓连接强度由前几圈螺纹决定，而不是由全部啮合螺纹共同承担。五、Sato、Englund 等螺纹载荷分析论文（FEA 与实验）来源：如 “Mechanical a nalysis of thread…”、Englund 相关研究多篇论文得出共同结论：附近第一圈啮合螺纹处发生最高接触应力与剪应力。该区域是螺纹剥落、滑牙与疲劳损伤的主要起始位置。增加螺母高度可以改善分布，但改善幅度有限。在有限元模拟中，螺纹载荷按接触刚度呈指数下降，与 Sopwith 理论一致。六、NASA 技术报告与 ASME 相关研究综述来源： NASA 及 ASME 相关资料 NASA 技术文档关于螺栓预紧力与载荷分布提供的观点包括：第一圈螺纹是整个连接中的最高受力点连接失效（拔出、剥落）一般从第一圈开始NASA 建议至少保证 3–4 圈有效承载螺纹载荷集中是导致螺纹疲劳裂纹早期出现的主要原因改进方法：提高螺母强度、增加预紧精度、使用更高质量的螺纹加工七、这些论文共同支持的核心观点总结基于上述确实存在、可检索的论文，学界在螺纹受力分布上具有高度一致的共识：第一圈螺纹承担最高载荷（30%–70% 取决于结构与条件）（Sopwith, Coria, D’Eramo 等）载荷从第一圈向后以指数规律下降（Sopwith 模型，NASA，Zhang 等）后三圈螺纹才是主要承载圈数，其余圈数几乎不承担显著载荷（Sopwith、NASA）第一圈螺纹是螺纹失效的主导位置（FEA + 实验研究）螺母高度、材料弹性模量与螺纹精度会影响分布（Coria, D’Eramo, NASA）来源：气瓶设计的小工程师