毕业设计（论文）液氯管道工艺过程安全研究.doc

分 类 号 : 密 级 : 公 开 U D C: 编 号 : 学 士 学 位 论 文液氯管道工艺过程安全研究Safety Research Of Chlorine pipeline Process指导教师作 者 姓 名 申请学位级别 工学学士专业名称安全工程 论文提交日期 2015年5月 论文答辩日期 2015年6月 学位授予单位和日期 江苏大学 2015年6月 答辩委员会主席 评阅人 2015年 6 月独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入中国学位论文全文数据库并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入中国优秀博硕士学位论文全文数据库并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密 。学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日江 苏 大 学毕业设计（论文）任务书  环境与安全工程学院 学院安工1101班级焦志华 学生  设计（论文）题目液氯管道工艺过程安全研究   课题来源 生产实践   起讫日期 年月日至年月日  指导教师（签名）李丽霞   教研室主任（签名）      课题依据： 化工产业循环经济发展的一体化模式,给化工集中区经济发展注入了新的活力。化工企业相互之间产业链的形成，往往伴随着化工物料管道的联通，且大多涉及易燃易爆、有毒有害或腐蚀性物质。对于任意化工集中区内物料管道的输送过程，其工艺过程安全是实现生产本质安全的关键。近年来关于化工管道输送工艺过程安全的研究有许多报道，其研究方法不断更新，研究内容也不断深入。本课题以某化工集中区内一根跨道路的剧毒化学品化工管道为研究对象，通过次声波管道泄漏探测技术应用，从工艺控制、设备装置和工艺管理以及应急处置等方面进行研究，提出相应安全对策措施，实现跨道路剧毒化学品管道本质安全化。有较好的实用价值，为学生以后工作打下基础。任务要求： 1、认真收集资料，并对资料进行充分分析；撰写开题报告。2、在充分分析资料的基础上，发现问题并详细了解；针对存在的问题进行充分分析研究。3、在以上工作的基础上撰写一篇依据充分、科学合理、简明扼要的研究报告，作为本次毕业设计研究论文（文字要求15000字以上）。 4、翻译外文资料不少于20000字符。毕业设计（论文）进度计划起讫日期工 作 内 容备 注2015.03.02-03.14翻译有关的中外文资料2015.03.1504.05收集资料，阅读资料，撰写开题报告2015.04.0605.03资料分析与调查研究2015.05.04-05.31论文撰写2015.06.01 -6.12准备答辩，参与答辩备注参考文献：1）任延霞. 论如何加强炼油化工工艺管道的施工管理及质量控制J;中国石油和化工标准与质量，2011；2）陈勇. HAZOP分析方法及其应用最新进展. 石油化工安全环保技术，2013；3）卫耕轩. 石油化工管道安装工程监理质量控制J;河南化工，2007。等摘要液氯是基本的化工原料，其被广泛应用于工业生产中，可用于冶金、纺织、造纸等工业，并且是合成盐酸、聚氯乙烯、塑料、农药的原料。氯气液化大大方便了运输和贮存，同时平衡了氯气的实际生产使用情况。氯是很活泼的物质，可以和大多数物质起反应，特别是金属。氯在有水存在的情况下对钢铁有强烈腐蚀作用，这加大了液氯的储存运输难度。管道输送液氯是一种比较安全可靠的液氯输送方式，方便了企业的连续生产，但这同时对液氯管道的安全输送提出了更高的要求。泄漏是液氯管道输送时面临的主要危险因素，一旦液氯泄漏将会对周围环境和人体造成重大伤害。我国管道泄漏检测技术起步较晚，与发达国家还有一定的差距。在这种情况下，根据我国的实际情况和产业发展的需要，形成一套成熟的管道泄漏检测技术、安全管理方案和应急救援程序及措施迫在眉睫。特别是一些实际在生产中使用到的管道，当事企业应有意识地选择合适的泄漏检测系统，完善这些管道的管理办法，并做好有效的应急救援预案，为保障周围群众和企业自己的安全，做到万无一失。液氯管道的工艺过程相对简单，但研究较少，本文以某化工园区一液氯管道为研究对象，对介质和工艺过程的危险性进行了分析，发现液氯管道输送过程中泄漏中毒是其主要危害。接着对液氯泄漏的原因进行了分析，对现有管道泄漏检测方法进行了研究和对比，选用次声波泄漏检测方法进行液氯管道泄漏检测，研究其在液氯管道检漏中应用，对该监测系统的施工过程及其注意事项进行了说明。对于储罐处和阀门法兰泵处的泄漏，这建议采用有毒气体报警仪进行检测。然后对从日常管理和应急研究，给出了相应的应对措施。当然，论文还有不完善的地方有待进一步改善。关键词液氯；管道输送；泄漏检测；安全管理AbstractLiquid chlorine is a basic chemical raw materials, it is widely used in industrial production, can be used in metallurgy, textile, paper and other industries, and is a synthesis of hydrochloric acid, PVC, plastic, pesticide raw materials. Chlorine liquefaction greatly facilitate the transport and storage, and balance the actual production of the chlorine usage. Chlorine is very livelymaterial, can react and most materials, especially metal. Chloride in the presence of water has strong corrosion of steel, raising the liquid chlorine storage transportation is difficult. Pipeline liquid chlorine is a relatively safe and reliable way of liquid chlorine transfer, convenient for the continuous production of the enterprise, but it at the same time, the safety of the liquid chlorine pipe transmission put forward higher requirements. Is liquid chlorine leakage pipeline when the main risk factors, once the liquid chlorine leak will cause significant on the surrounding environment and the human body. Pipeline leak detection technology in China started late, there is a certain gap with the developed countries. In this case, according to the actual situation of our country and the needs of the development of industry, forming a set of mature pipeline leak detection technology, daily management plan and emergency rescue preplan is imminent. Especially some practical use in production to the pipeline, party enterprise should be to choose the appropriate leak detection system, perfect the measures for the administration of these pipes and make effective emergency rescue plan, in order to ensure the security of the masses and the enterprise own around, bulletproof. Process chlorine pipeline is relatively simple, but few studies, Taking a chemical park a chlorine pipe for the study of hazardous materials and processes were analyzed and found that chlorine poisoning pipeline leak during its The main hazards. Then the causes of liquid chlorine leakage analyzed the existing pipeline leak detection methods were studied and compared the choice of infrasound pipeline leak detection methods chlorine leak detection, research its application in liquid chlorine leak in the pipeline, the monitoring construction and Notes system has been described. Tanks for leaks at the flanges and valves at the pump, it is recommended to detect toxic gas alarm. Then from the daily management and emergency research, it gives the corresponding countermeasures. Of course, there are imperfections in the paper should be further improved.Key words:Liquid chlorine；Pipeline; Leak detection technology目录第一章 引 言11.1研究背景11.2研究的主要内容、意义1第二章 液氯管道工艺过程危险性分析22.1介质危险性分析22.1.1液氯理化及危害特性22.1.2液氯危险性小结32.2工艺过程危险性分析32.2.1液氯输送管道及附件（法兰、阀门）故障引起泄漏32.2.2液氯输送与使用过程中三氯化氮蓄积引起化学爆炸42.2.3超温、超压或超装引起物理或化学爆炸42.3小结5第三章 液氯管道工艺过程泄漏检测63.1液氯管道泄漏原因分析63.1.1液氯输送管道泄漏63.1.2液氯储罐泄漏63.1.3 阀门、法兰、泵处发生泄漏73.2液氯管道工艺过程泄漏检测73.2.1有毒气体报警仪泄漏检测73.2.2液体管道泄漏检测方法73.2.3液氯管道泄漏次声波检测113.3小结13第四章 液氯管道安全管理与应急144.1 液氯管道输送过程安全管理144.1.1管道安全管理144.1.2泵、阀、法兰等部件安全管理144.1.3储罐安全管理154.1.4运行及检查安全管理154.2公共液氯管道事故应急184.2.1应急组织机构184.2.2液氯泄漏应急响应及处置204.2.3应急救援保障224.3小结24第五章 结论255.1 结论255.2 感想与展望25参考文献27致谢29附录一30附录二36第一章 引 言1.1研究背景化工行业是我国国民经济的支柱产业之一，在国民经济中占有着十分重要的地位。但是，化工行业同时也是一个高污染高投入的行业，随时可能面临能源及原材料危机。为了减少运输消耗、节约能源、降低安全事故和环境污染风险，实现原料和能源的循环利用和可持续发展，我国对化工行业采取循环经济的发展形式，很多地区陆续成立了专门的化工园区，化工产业循环经济发展的一体化模式，给化工集中区经济发展注入了新的活力。化工企业相互之间产业链的形成，往往伴随着化工物料管道的联通，且大多涉及易燃易爆、有毒有害或腐蚀性物质。管道安全问题由于其繁杂性、严重性、不确定性对安全造成了极大的隐患，引起人们的关注。对于任意化工集中区内物料管道的输送过程，其工艺过程安全是实现生产本质安全的关键。这些物料管道包括企业内部的管道和企业之间的管道。对于企业内部的管道，由企业负责，遵循相关的法律法规和标准对管道进行规划、建设和运行，其日常管理（检验、维护和保养等）由企业负责。我国自2012年3月1日起施行危险化学品输送管道安全管理规定，对于企业间的管道，危险化学品输送管道安全管理规定由“管道单位”负责危化品管道的规划、建设、运行及日常管理，但是实际生产过程中，因为责任不清、维护保养困难等多种原因，导致管道日常维护保养不良，埋下事故的隐患。对危险化学品公共管道安全的相关研究很少，由于公共管道，特别是公共管廊输送化学品种类多样且情况多变，是一个很难研究触及的领域。因为不是一根管道一种化学品，很可能是多根管道多根化学品多方单位共同使用的状态，无法很有针对性的研究，研究起来难度也很大。液氯毒性极大，管控极严，长距离的液氯管道很少见，一般在同一工业园区内形成管道连接的供需双方。另外，液氯除了液氯管道输送，主要经由陆路车辆运输，这种方式更普遍，也更灵活，不受距离和地域的限制。液氯管道的使用范围小，管道距离较短，这可能是液氯管道得到较少关注的原因。1.2研究的主要内容、意义本课题以某化工集中区内某公共液氯输送管道为研究对象，对液氯管道输送工艺过程危险性进行分析，分析常见的泄漏原因，从泄漏检测，日常管理和事故应急三个方面着手对该液氯管道输送工艺过程进行安全研究，实现液氯管道输送安全，为同类型危险化学品管道运输安全提供参考。第二章 液氯管道工艺过程危险性分析2.1介质危险性分析2.1.1液氯理化及危害特性工艺介质为液氯，其理化及危害特性见下表2-1所示。表2-1 液氯理化及危险特性物品名称氮危险性类别第2.2类 不燃气体危险货物编号22006CAS号7727-37-9UN编号1977建规火险分级理化性质分子式：N2；分子量：28.01；外观与性状：压缩液体，无色无臭。主要用途：用作致冷剂等。熔点()：-209.8(纯)；沸点)：-195.6；相对密度(水=1)：0.81；相对密度(空气=1)：0.97；溶解性：微溶于水、乙醇。燃爆危险特性与消防聚合危害：不能出现；燃烧性：不燃；闪点()：无意义；自燃温度()：无意义；爆炸下限(V%)：无意义；爆炸上限(V%)：无意义；危险特性：若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。灭火方法：用雾状水保持火场中容器冷却。可用雾状水喷淋加速液氮蒸发，但不可使水枪射至液氮。健康危害侵入途径：吸入 皮入；健康危害：皮肤接触液氮可致冻伤。如在常压下汽化产生的氮气过量，可使空气中氧分压下降，引起缺氧窒息。 泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防寒服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止气体在低凹处积聚，遇点火源着火爆炸。用排风机将漏出气送至空旷处。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。毒理资料-急救措施皮肤接触：若有冻伤，就医治疗。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。防护措施接触限值：中国MAC：未制定标准；苏联MAC：未制定标准；美国TWA：未制定标准；美国STEL：未制定标准；工程控制：密闭操作。提供良好的自然通风条件。呼吸系统防护：一般不需特殊防护。但当作业场所空气中氧气浓度低于18时，必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具；眼睛防护：戴安全防护面罩；防护服：穿防寒服；手防护：戴防寒手套；其他：避免高浓度吸入。防止冻伤。 储运注意事项储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30。储区应备有泄漏应急处理设备。钢质气瓶；安瓿瓶外普通木箱。采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。严禁与易燃物或可燃物等混装混运。夏季应早晚运输，防止日光曝晒。铁路运输时要禁止溜放1。 2.1.2液氯危险性小结从上表可知，氯是一种很活泼的元素，也是一种较强的氧化剂,除了惰性物质、碳等以外，几乎能与所有元素反应,并放出巨大能量；氯中若混入其他物质(如氢、环氧乙烷、甲醇、硝基物等),存在火灾爆炸的危险；根据剧毒化学品名录,氯属于剧毒品，对人的皮肤、黏膜、呼吸道等均会造成损伤，一旦发生泄漏,则可能引发人员中毒（见表1-2）和环境污染事故；而液氯是一种低温、高压液化气体，其液相转化为气相时体积扩大460倍左右，随着温度的升高，液氯在管道或容器中的压力随之升高；因此液氯在管道输送过程中如出现保温不良或管道缺陷等原因,可能会导致物理爆炸事故。表1-2 氯气对人体的危害浓度mg/m3人体反应0.061.5无不良反应10.5稍有气味39有明显气味和刺激1840刺激咽喉90引起咳嗽120180接触30分钟60分钟可引起严重损害300可造成致致命性损害3000吸入少许即可危及生命2.2工艺过程危险性分析该液氯管道的具体情况为：液氯管道输送从A公司到输送到B公司，管道长度1500m，输送条件为1.4MPa和-8，对液氯管道采用保冷材料进行保冷，达到节能和防止汽化。A公司液氯输送泵出口设置止回阀、压力表、紧急切断阀和管道安全阀，切断阀的信号来自有毒气体检测报警仪。从公司的液氯包装间的液氯包装泵，通过管道把液氯输送到公司氯化车间汽化间的液氯储罐。2.2.1液氯输送管道及附件（法兰、阀门）故障引起泄漏液氯输送系统中的管道、阀门、法兰等因选材、选型不当，或存在固有缺陷等，可能会导致液氯在输送过程中发生泄漏；如果液氯中的水分含量超过正常标准，则液氯对管道、阀门、法兰等金属材料或合金材料会产生严重腐蚀，而这往往是液氯管道发生泄漏的直接或间接原因；液氯管道所处的环境中腐蚀性的介质对液氯管道有从外到内的腐蚀，化工园区、化工集中区的化工企业众多，可能涉及的腐蚀性介质种类多、成分复杂，如果存在HCl、SO2、Cl2、H2S 等， 特别是HCl 对金属材料的腐蚀性很强，液氯管线系统长时间处于腐蚀环境中，可能会引起管线系统的表面严重腐蚀而引起泄漏；管道连接处易引发泄漏；液氯管道的管段连接处一般采用焊接形式，而焊接处的表面及内部缺陷（如焊接尺寸结构缺陷、未焊透、烧穿、气孔、裂纹、夹渣等内部缺陷）是引起液氯管道泄漏的主要原因；因液氯管道管架下沉，使管道失去支撑或支撑失去平衡，可能会导致管道破裂而发生泄漏；在管架上的各类管道如排列不当， 特别当将盐酸、硫酸等腐蚀性物料管道排列在液氯管道的上方、并行排列或间距过小时，若腐蚀性物料管道发生泄漏，腐蚀性物料对液氯管道产生腐蚀而引起氯气泄漏； 如因液氯输送系统上下游的送料和出料操作出现失误，可能导致管路憋压，使管道爆裂而引起泄漏，造成环境污染。表2-1所示氯气是2.3类毒性气体，一旦液氯发生泄漏，立即气化，因为其密度大于空气，所以会在管道地表附近向周围和空气中散发，容易引起检验人员或路过人员中毒。另外由于液氯管道外部由保冷材料，所以一旦发生泄漏，不容易第一时间检测到泄漏源，这给泄漏事故后果处理带来困难。2.2.2液氯输送与使用过程中三氯化氮蓄积引起化学爆炸三氯化氮在液氯产品中的含量一般情况下是极微量的，但当液氯被使用时，三氯化氮积聚，就有潜在的爆炸风险。近年来，我国发生过多起因三氯化氮含量超标而发生的爆炸事故，这不仅危害安全生产，还造成严重的设备损失和人员伤亡。液氯是氯化钠等电解产品之一，在氯化钠电解过程中，当溶液的PH值小于5时，盐水中含有的铵离子与氯气反应生成，会产生NCl3。NCl3，常温下为黄色黏稠油状液体，密度为1.635，凝固点-27，沸点71，自燃爆炸点95。纯净的三氯化氮与橡胶、油类等有机物接触，可发生强烈的反应。在日光照射或碰撞下，三氯化氮更易发生爆炸。当三氯化氮体积分数为5.0%-6.0%时，温度达到90就能自燃爆炸，温度达到60时，受震动或超声波条件下，也可分解爆炸。在三氯化氮所处空间大小不变的情况下，其爆炸时的温度高达2128，压力高达531.6MPa。三氯化氮在开放空间爆炸时，其爆炸温度高达1698。NCl3是影响液氯使用单位安全的重要因素。三氯化氮的爆炸危害很久以前就得到了专业认识的注意，并加以研究分析，但是国家相关部门仍未出台有关三氯化氮含量管控的标准或者法规，使用液氯的企业也只能加大设备内三氯化氮的清除力度。三氯化氮爆炸具有突发性，没有任何爆炸迹象和爆炸前兆，爆炸的毁灭性也极大。因三氯化氮聚积发生的爆炸可以使在各个部位，如管道、排污罐、气化器、钢瓶等处。2.2.3超温、超压或超装引起物理或化学爆炸有上表2-1可知，液氯的沸点为-34.5，极易气化，为确保液氯储罐及其输送管道的安全，储罐的贮存量不超过储罐容量的80%(设定贮罐液氯高度上下限分别为500mm、1100mm)，贮储罐按照压力容器标准进行管理，并按照压力容器安全规程中规定的周期进行定期检验。液氯储罐的压力不应大于1.3Mpa。由于汽化后的氯气随着生产的变化而变化，因此液氯的实际用量也在变化。所以在液氯进储罐前要设置调节阀，进而使储罐的液位恒定。另外，在输送的过程中由于温度的变化也可能引起超压发生物理爆炸，或三氯化氮等化学爆炸。2.3小结通过以上液氯管道输送过程中的危害分析，发现液氯在输送过程中存在泄漏、中毒、火灾、爆炸和环境污染等危害。管道腐蚀、材料缺陷、设计和施工质量是液氯输送管道事故发生的主要原因，其次，环境条件和第三方破坏均是不可忽略的因素，上述影响因素又贯穿着液氯输管道的设计、施工和运行各个环节中，为了保证液氯管道的安全运行，预防和控制液氯管道灾害事故的发生，应加强各个环节的安全监控2。第三章 液氯管道工艺过程泄漏检测上节对液氯管道输送工艺过程的危害分析可知，液氯管道的输送过程中主要危害为各种原因造成的泄漏中毒，而且由于液氯管道外部由保冷材料，所以一旦发生泄漏，不容易第一时间检测到泄漏源，这给泄漏事故后果处理带来困难，所以探索液氯管道的实时泄漏检测方法非常重要。3.1液氯管道泄漏原因分析3.1.1液氯输送管道泄漏管段的泄漏有很多种原因，其中焊缝、冲刷、振动、腐蚀、冻裂、外力作用等是主要原因。管道焊缝上发生的泄漏很大部分是因为在最初焊接的时候留有缺陷，而后期管道的使用的环境因素，如振动、应力变化使焊缝处的缺陷加大，以致发生管道泄漏。液氯管道在液氯这种腐蚀介质作用下，以及环境因素和应力的辅助下使管壁发生腐蚀，最终局部穿孔而发生泄漏。冲刷引起管道泄漏。由于高速运动的流体在改变方向时，对管壁产生较大的冲刷力，使管壁逐渐变薄，这种过程就像滴水穿石一样，最终造成管道穿孔而泄漏。振动引起的管道泄漏。强烈的机械振动或流体的气锤、水锤的冲击作用，使管材承受交变载荷产生疲劳裂纹，导致泄漏。冻裂引起的管道泄漏。因管子内的水冻胀将管子冻裂，或因管子周围的土产生冻胀是管子移位而造成管子泄漏。外力作用引起的管道泄漏。因外部静载荷或冲击载荷超过管子的允许限度而使管子泄漏，如管道在道路下埋设较浅，在车辆冲击、振动载荷作用下则产生泄漏。管材本身缺陷引起的管道泄漏。由于管材存在细小的砂眼、裂缝，初期不明显，经过一段时间后，缺陷扩大，产生泄漏3。3.1.2液氯储罐泄漏在管道输送的两端都设有液氯储罐，每段液氯储罐共二个，一用一备，备用液氯储罐首先接入辅助真空系统，并使备用罐的负压达到-0.098MPa，一旦使用中的液氯储罐出现问题，可利用备用罐内的负压把使用中储罐的氯气抽入备用罐中。液氯储罐的安全阀动作时，可通过接入的负压抽风系统的尾气吸收塔，用碱液稀释吸收。液氯储罐泄漏发生的原因多种多样，可以概括为设备质量问题、人为操作错误、充装过量。设备质量问题包括储罐罐体缺陷和附属配件缺陷，这种情况与管道发生泄漏的原因相似，焊缝、冲刷、振动、腐蚀、冻裂、外力作用等是主要原因。人为操作错误主要是操作人员不按标准操作流程，违规操作或者是失误操作。员工专业素质低，得不到相应的教育培训是间接原因。过量充装是一种常见的，也是最容易出现的一种储罐泄漏的原因。3.1.3阀门、法兰、泵处发生泄漏液氯管道上阀门、法兰、泵是不可缺少的主要控制元件，由于受到液氯温度、压力、冲刷、腐蚀的作用，及阀门压力和生产制作中阀门存在的内部缺陷，阀门在使用过程中几乎不可避免会发生泄漏情况，而且泄漏可能发生在阀门上的各个点。阀门在生产过程中的铸造缺陷以及腐蚀介质的输送、流体介质的冲刷造成的阀体的泄漏。由于填料老化等因素造成的填料泄漏，在无法更换填料的情况下，可以采用“管道注剂式带压密封技术”，当把密封注剂注射到阀门填料部位后，立刻能达到止住泄漏的目的，同时又能起到阀门填料一样的自润滑功能及长期密封的效果。液氯管道在焊接时总是会产生尺寸或结构缺陷，这些缺陷在液氯管道正常运行的情况下也会扩大，最终导致泄漏的发生4。管道法兰发生泄漏原因汇总：对法兰高温、高压的结构选择不当，即使正确施工，紧固很好，也仍不能杜绝泄漏的发生，或由于管道介质的冷热交替，热应力的作用下是液氯管道发生泄漏的原因之一；因为液氯管道的热应力产生异常应力，从而导致法兰本体或固定法兰的螺栓发生损坏，若法兰处发生破损情况，液氯管道便会泄漏，即使不法兰处没有明显破损发生，法兰垫圈压面平整度的降低也会导致液氯管道泄漏；法兰、垫圈、螺栓的热膨胀不均，即使结构良好，但法兰部位有温度梯度时，也往往发生泄漏；法兰刚性不足，垫圈配合面的缺陷，法兰变形，不能得到均匀而适当的垫圈压面；法兰平行性不好，中心偏差，安装不当或机械损伤而使垫圈不贴合处泄漏；螺栓强度不足、松动和腐蚀，在高温情况下，有强度不足（蠕变）的情况；由于振动、热变化、应力缓和而松动，多数是来自外部的腐蚀；垫圈承压力不足、受腐蚀、变质或材料缺陷；由各种综合情况而引起，或由于流体的作用而导致法兰腐蚀，或随法兰使用时间增加而变质。3.2液氯管道工艺过程泄漏检测3.2.1有毒气体报警仪泄漏检测由以上对液氯管道输送过程泄漏原因分析有：由于焊缝、冲刷、振动、腐蚀、冻裂、外力作用等原因造成液氯输送管道泄漏；由于设备质量问题、人为操作错误、充装过量甚至配件问题引发的液氯储罐泄漏；以及管路上阀门、法兰和泵处发生泄漏。对于后两者可以通过在易泄漏点附近设置有毒气体报警仪检测液氯泄漏，但是气体报警仪对于液氯管道泄漏之前的隐患没有检测作用。3.2.2液体管道泄漏检测方法目前，关于管道泄漏检测方法主要有以下几类。质量或体积平衡法：该法原理最根本是基于管道中流体物质流动的质量或体积的守恒，即液体的流入量与流出量的差与等于管道内停滞的流体量相同。如果管道运行稳定，流入量管道的介质应该与流出管道的介质相等。根据这个原理，在检测管道多点位（或泵站两端）的输入和输出流量时，若差值大于一定范围，即说明可能有泄漏发生在被检测的管段或泵站。管道介质沿管道运行，其温度、压力、密度、黏度等物理特性会随时改变，这也是质量或体积平衡法产生误差的主要原因，但这种误差根据管道的实际运行情况可进行修正。 在用质量或体积平衡法对管道泄漏进行检测时，所使用流量计的精度和管道中的流体物质存余量的约值对泄漏检测精度有影响。如果采用拟合流量计流量误差曲线，可以使流量计方面的误差明显减小。对计量精度进行实时在线校正，实现流量计的精度补偿。另外流量计之间的距离不宜设置过远，以确保流量计之间管道中流体物质余量预测的精确性。质量和体积平衡法对于检测运行状况不断变化的管道和泄漏量少的情况时，检测误差会较大，很难及时发现泄漏，须与其它方法配合使用5。质量/体积平衡法的优点是安装、维护方便，技术成熟，缺点是：仪表精度要求高、价格高、安装要求高；无法实现定位；泄漏检测灵敏度低、误报率高；无法实现预警。光纤泄漏检测法：根据Joule-Thomson效应原理，当管道发生泄漏时，泄漏源附近的温度会由于泄漏的发生而降低，如果可以监测到该局部温度变化，即可以对管道泄漏进行实时监测和定位。由光纤泄漏检测法的原理可知，光纤法应该是非常有效并且定位准确的，但是该法存在以下几个问题：当泄漏量较小时，泄漏源附近温度变化较小，这就对光纤传感器的检测灵敏度要求很高，因此光纤法的成本由于光纤传感器的价格而相应偏高；当使用与管道平行埋设的光纤时，由于当初埋设光纤的目的不是做管道泄漏检测，因此，光纤的埋设离管道有一定的距离，并不是贴着管道埋设，如此一来，因管道发生泄漏而引起的温度降低，光纤就检测不到；即使原有光纤与管道离得很近，当发生光纤和泄漏点处于管道两端的情况时，无法报警，按照国外的报道，光纤检测系统里面的光纤需要三根均匀分布在管道周围，才能确保管道的泄漏报警。光纤泄漏检测法的优点是灵敏度高、能够实现定位和预警，定位精度高、泄漏检测孔径小，无需防爆，监测距离远。该法的缺点是系统安装施工量大、维护复杂，成本高昂，灵敏度太高，造成误报、漏报多，技术产品还不能在国内普及。声波泄漏检测法：当流体输送管道因老化、腐蚀 、人为破坏等原因发生泄漏时, 在泄漏处会产生声波信号.其低频信号能够沿着管道远距离传播 .这样,只要在管道两端安装能够检测到泄漏声波信号的传感器并对传感器信号进行分析, 就可以检测出两个传感器之间的任一位置发生的泄漏并对其进行定位 .与输油管道中广泛应用的基于压力波的泄漏监测系统结构相同, 其中:L 为管道的长度，O为泄漏发生点A 为上游端，B 为下游端。假设声波在管道气体中的传播速度为 v， 当泄漏发生时, 由泄漏产生的声波传到 A ,B 点所用的时间分别为t1 和 t2 ,则泄漏位置可按下式计算AO =(L +vt)/2,式中 t =t1 -t2 。从式中可以看出, 只要知道管道的长度、声波在气体中的传播速度以及泄漏时声波传播到上下游端的时间差 t ,就可以对泄漏进行定位。因此,泄漏检测和定位的关键是从干扰和噪声背景中准确地检测到泄漏声波信号，并确定其到达上、下游的时间差6。声波泄漏检测法优点是安装维护方便、技术成熟、灵敏度高、定位准确、成本适中、监测距离远。缺点是灵敏度受运行压力影响较大，且预警能力差。各种泄漏检测方法的对比研究，评价检测技术的主要性能指标有：灵敏度，泄漏检测系统对小的泄漏信号的检测能力；定位精度，当发生不同级别的泄漏时系统所能确定泄漏点位置的范围；误报率，系统没有发生泄漏时却被错误地判定出了泄漏；检测时间，从管道开始泄漏到被检测出泄漏时间长短7。各种泄漏检测方法的性能指标对比如下表3-1所示。表3-1泄漏检测方法的性能指标对比检测方法灵敏度定位精度误报率检测时间适应能力费用技术成熟度质量/体积平衡法差低很高较短无低较成熟光纤泄漏检测法较高中等中等较短有很高较成熟声波泄漏检测法高很高较低很短有较高较成熟七项指标分析了几种主要的泄漏检测方法的性能，从表中可以看出各种方法都有各自的优缺点，没有一种方法的各项指标都令人满意。根据此次研究对象（液氯管道）泄漏检测的实际情况，综合比较以上几种泄漏检测技术的各种指标以及工程应用情况可知：分布式光纤检测法和声波检测法优势明显，可能是未来国内应用比较多的泄漏检测技术。三种泄漏检测方法的技术对比如下表3-2所示。表3-2三种泄漏检测方法的技术对比对比项目声波泄漏检测法光纤泄漏检测法次声波管道泄漏检测法检测对象泄漏引起的管线内部情况对管道外部情况（周围地质变化状况、施工带来的振动、应变）的检测泄漏引起的管线内部情况无中继最大检测范围0-50km0-60km0-50km40km内定位精度±30m±50m±30m发展前景音波和人工神经网络相结合的泄漏检测技术具有研究意义、在未来的管道检测中将得到广泛的应用利用一根或几根光纤对天然气管线内介质的温度、压力、流量、管壁应力进行分布式在线测量，这在管道监控系统中将极具应用潜力声纹识别技术是最具有