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FR3135126A1 - Paroi de cuve traversée par une conduite étanche d’évacuation de fluide - Google Patents

Paroi de cuve traversée par une conduite étanche d’évacuation de fluide Download PDF

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FR3135126A1
FR3135126A1 FR2203969A FR2203969A FR3135126A1 FR 3135126 A1 FR3135126 A1 FR 3135126A1 FR 2203969 A FR2203969 A FR 2203969A FR 2203969 A FR2203969 A FR 2203969A FR 3135126 A1 FR3135126 A1 FR 3135126A1
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Cédric Morel
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Gaztransport et Technigaz SA
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Abstract

L’invention concerne une cuve étanche et thermiquement isolante 2 comportant une paroi de cuve présentant une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane étanche secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire et une membrane étanche primaire. La cuve 2 comporte également une conduite étanche 7, ainsi qu’une gaine étanche 26, un plateau de liaison 28 et un élément de liaison périphérique 29. Le plateau de liaison 28 est disposé tout autour de la conduite étanche, et présente une surface intérieure 28a tournée vers l’intérieure de la cuve 2. L’élément de liaison périphérique 29 se développe parallèlement à la gaine étanche 26. Le plateau de liaison 28 est lié de manière étanche à l’élément de liaison périphérique 29 et comporte une portion externe 48 s’étendant radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique 29. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Paroi de cuve traversée par une conduite étanche d’évacuation de fluide
L’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes destinées à contenir des liquides froids ou chauds, et plus particulièrement des cuves embarquées sur des navires ou d’autres ouvrages flottants pour le stockage et/ou le transport par voie maritime de gaz liquéfié.
 Arrière-plan technologique
Des cuves étanches et thermiquement isolantes sont utilisées dans différentes industries pour stocker un produit froid ou chaud. Par exemple, dans le domaine de l’énergie, un tel produit peut être du gaz naturel liquéfié, abrégé GNL, stocké dans des cuves de stockage terrestre ou dans des cuves embarquées dans des structures flottantes. De telles structures flottantes sont en particulier les barges, les navires méthaniers pour le transport du GNL et les installations off-shore, connues notamment sous les acronymes FPSO (Floating Production Storage and Offloading) et FSRU (Floating Storage Regasification Unit), pour le stockage, la liquéfaction ou la regazéification du GNL.
Les cuves étanches et thermiquement isolantes peuvent être constituées d’une ou plusieurs membranes étanches associées à des couches isolantes. On connaît, notamment par FR-A-2691520, une cuve étanche et thermiquement isolante comportant une paroi de cuve fixée sur une structure porteuse, dans laquelle la paroi de cuve présente une structure multicouche qui comporte successivement, dans une direction d’épaisseur de la paroi de cuve, une membrane étanche primaire destinée à être en contact avec le produit contenu dans la cuve, une barrière thermiquement isolante primaire, une membrane étanche secondaire et une barrière thermiquement isolante secondaire.
Le GNL est stocké dans ces cuves à pression atmosphérique, à environ -163°C et se trouve ainsi dans un état d’équilibre diphasique liquide-vapeur de telle sorte que le flux thermique s’exerçant au travers des parois des cuves tend à entraîner son évaporation.
Afin d’éviter de générer des surpressions à l’intérieur des cuves, en particulier embarquées sur un navire méthanier, chaque cuve est associée à une conduite d’évacuation de la vapeur produite par l’évaporation du GNL, dite dôme gaz. Ce dôme gaz est une structure de grande dimension traversant la paroi de plafond de la cuve, de sorte à définir un passage de vapeur entre l’espace intérieur de la cuve et un collecteur de vapeur principal du navire agencé à l’extérieur de la cuve. La vapeur ainsi collectée peut ensuite être transmise vers une installation de re-liquéfaction en vue de réintroduire ensuite le fluide dans la cuve, vers un équipement de production d’énergie ou vers un mât de dégazage prévu sur le pont du navire.
Toutefois, dans certaines conditions d’avarie, lorsque le niveau de remplissage de la cuve est maximum et que le navire est dans une position dans laquelle il présente une inclinaison de gite et/ou une inclinaison d’assiette importante(s), il existe un risque que le dôme gaz débouche dans la phase liquide et ne soit donc plus en contact avec la phase vapeur stockée dans la cuve. Dans de telles circonstances, des poches isolées de gaz en phase vapeur sont susceptibles de se former à l’intérieur de la cuve. Or de telles poches de gaz sont susceptibles d’induire des surpressions qui peuvent endommager les cuves et/ou entraîner une expulsion de la phase liquide vers l’extérieur de la cuve au travers de la conduite d’évacuation de la vapeur.
Pour éviter que de telles poches de gaz en phase vapeur isolées ne se forment à l’intérieur d’une cuve sans pouvoir en être évacuées, au moins deux conduites étanches, de diamètre réduit par rapport à celui du dôme gaz, traversent la paroi de cuve et débouchent à l’intérieur de la cuve au niveau de deux positions écartées par rapport au gaz dôme. Ainsi, lorsque le navire est immobilisé dans une position inclinée dans laquelle l’une des deux extrémités opposées de la paroi de plafond est surélevée par rapport à l’autre, au moins l’une des deux conduites débouche dans une zone élevée de la paroi de plafond et est ainsi apte à évacuer la phase vapeur stockée dans la cuve.
D’autres détails quant au nombre et à la position des conduites d’évacuation de la phase vapeur et quant à l’installation de collecte de la vapeur située à l’extérieur de la cuve et auxquelles de telles conduites peuvent être reliées sont décrits dans le document WO-A-2016120540.
En outre, le document WO-A-2019155154 décrit une installation pour le stockage et le transport de gaz liquéfié comportant de telles conduites étanches, supportées par un surbau équipant une structure porteuse, pour évacuer de la phase vapeur stockée dans une cuve étanche et thermiquement isolante.
Résumé
Dans les cuves du type précité, pour isoler la conduite étanche des déformations de la membrane étanche secondaire dues aux déformations de la structure porteuse du navire ou aux effets thermiques de contraction et de dilatation lors du remplissage ou de la vidange du GNL contenu dans la cuve, la membrane étanche secondaire se raccorde par un collage étanche à un plateau de liaison fixé à la périphérie d’une gaine étanche soudée à la conduite étanche.
Le plateau de liaison est d’abord fixé à la gaine étanche de la conduite étanche. La structure métallique mécanosoudée comprenant la conduite étanche, la gaine étanche et le plateau de liaison, est ensuite soudée au surbau, sur site, de façon à positionner le plateau de liaison au niveau de la membrane étanche secondaire. Enfin, la membrane étanche secondaire est raccordée par collage au plateau de liaison.
Cependant, sous l’effet du phénomène de retrait thermique des soudures fixant la structure mécanosoudée au surbau, il est difficile d’ajuster la position du plateau de liaison au niveau de la membrane étanche secondaire.
Une idée à la base de l’invention est de proposer une structure permettant, par un montage simple, de faire pénétrer une conduite étanche dans une cuve étanche et thermiquement isolante, notamment une conduite de diamètre réduit, pouvant servir à collecter ou injecter du liquide ou de la vapeur.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante agencée dans une structure porteuse pour contenir un fluide, la cuve étanche et thermiquement isolante comportant
une paroi de cuve ancrée contre la structure porteuse, la paroi de cuve présentant une structure multicouche, la structure multicouche comportant successivement, dans une direction d’épaisseur depuis l’extérieur vers l’intérieur de ladite cuve étanche et thermiquement isolante, une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane étanche secondaire portée par la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire et une membrane étanche primaire portée par la barrière thermiquement isolante primaire, la membrane étanche primaire étant destinée à être en contact avec le fluide contenu dans ladite cuve étanche et thermiquement isolante, et
une conduite étanche disposée à travers la paroi de cuve, la membrane étanche primaire étant liée de manière étanche à la conduite étanche,
et dans laquelle ladite paroi de cuve comporte, autour de la conduite étanche,
une gaine étanche disposée tout autour de la conduite étanche et s’étendant parallèlement à la conduite étanche à travers une épaisseur de la barrière thermiquement isolante secondaire, la gaine étanche étant reliée de manière étanche à ladite conduite étanche de sorte qu’un espace entre la gaine étanche et la conduite étanche ne communique pas avec la barrière thermiquement isolante secondaire,
des blocs thermiquement isolants secondaires ancrés contre la structure porteuse autour de la gaine étanche, les blocs thermiquement isolants secondaires formant la barrière thermiquement isolante secondaire autour de la gaine étanche de sorte que ladite conduite étanche traverse la barrière thermiquement isolante secondaire entre lesdits blocs thermiquement isolants secondaires,
une première nappe étanche recouvrant les blocs thermiquement isolants secondaires,
un plateau de liaison disposé tout autour de la conduite étanche, le plateau de liaison présentant une surface intérieure tournée vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante et disposée parallèlement à la paroi de cuve,
un élément de liaison périphérique se développant parallèlement à la gaine étanche, l’élément de liaison périphérique étant lié de manière étanche à la gaine étanche tout autour de la gaine étanche, le plateau de liaison étant lié de manière étanche à l’élément de liaison périphérique et comportant une portion externe s’étendant radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique,
une deuxième nappe étanche recouvrant la surface intérieure du plateau de liaison au moins sur une partie de la portion externe du plateau de liaison, le plateau de liaison étant positionné de sorte que la deuxième nappe étanche est située au même niveau que la première nappe étanche, et
une troisième nappe étanche fixée de manière étanche à cheval entre la première nappe étanche et la deuxième nappe étanche, la première nappe étanche, la deuxième nappe étanche et la troisième nappe étanche formant la membrane étanche secondaire.
Grâce à ces caractéristiques, une traversée de la paroi de cuve peut être réalisée de manière simple et fiable, sans mettre en péril l’étanchéité de la paroi de cuve. En effet, la deuxième nappe étanche peut être fixée au plateau de liaison en atelier, notamment par un collage sensible aux conditions de température et d’humidité pour assurer une bonne qualité du collage.
De préférence, la liaison entre l’élément de liaison périphérique et la gaine étanche est réalisée à distance du plateau de liaison. Ainsi, la fixation du plateau de liaison sur la gaine étanche par l’intermédiaire de l’élément de liaison périphérique peut être réalisée à distance du plateau de liaison pour éviter que l’échauffement générée au voisinage de la soudure n’endommage la deuxième nappe étanche.
Selon un mode de réalisation, l’élément de liaison périphérique est lié à un bord radialement intérieur du plateau de liaison de sorte que tout le plateau de liaison s’étend radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique.
Selon un mode de réalisation, l’élément de liaison périphérique fait saillie depuis la surface intérieure du plateau de liaison vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante, la liaison entre l’élément de liaison périphérique et la gaine étanche étant réalisée à distance de la surface intérieure du plateau de liaison.
Ainsi, la soudure réalisée entre l’élément de liaison périphérique et la gaine étanche est éloignée de l’encollage du plateau de liaison. Le plateau de liaison, préalablement recouvert par la deuxième nappe étanche en atelier, peut être installé autour de la gaine étanche, directement au cours du montage de la paroi de cuve sur site, de sorte à être ajusté au niveau de la membrane étanche secondaire.
Selon un mode de réalisation, le plateau de liaison comporte en outre une portion interne s’étendant radialement en direction de la conduite étanche depuis l’élément de liaison périphérique.
Selon un mode de réalisation, le plateau de liaison présente une surface extérieure opposée à la surface intérieure, et l’élément de liaison périphérique fait saillie depuis la surface extérieure vers la structure porteuse, la liaison entre l’élément de liaison périphérique et la gaine étanche étant réalisée à distance de la surface extérieure du plateau de liaison.
Selon un mode de réalisation, les blocs thermiquement isolants secondaires sont disposés tout autour de la gaine étanche de sorte à ménager un espace interstitiel entre la gaine étanche et les blocs thermiquement isolants secondaires, l’espace interstitiel étant garni d’une matière isolante et l’espace interstitiel ayant de préférence une épaisseur égale à une extension radiale de la portion externe du plateau de liaison.
Ainsi, la soudure réalisée entre l’élément de liaison périphérique et la gaine étanche est éloignée de l’encollage du plateau de liaison. Le plateau de liaison, préalablement recouvert par la deuxième nappe étanche en atelier, peut être installé autour de la gaine étanche, directement au cours du montage de la paroi de cuve sur site, de sorte à être ajusté au niveau de la membrane étanche secondaire.
Selon des modes de réalisation, une telle cuve étanche et thermiquement isolante peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la première nappe étanche et/ou la deuxième nappe étanche est un revêtement fait d’un matériau stratifié composite rigide comprenant au moins une feuille métallique prise en sandwich entre deux couches de fibre de verre liées par une résine polymère.
Selon un mode de réalisation, la troisième nappe étanche est un revêtement fait d’un matériau stratifié composite souple comprenant au moins une feuille métallique prise en sandwich entre deux couches de fibre de verre liées par une résine polymère.
Selon un mode de réalisation, la gaine étanche présente une extrémité extérieure s’étendant à l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante et reliée de manière étanche à la conduite étanche tout autour de la conduite étanche.
Selon un mode de réalisation, un anneau de support est fixé à l’extrémité extérieure de la gaine étanche et s’étend radialement en direction de la conduite étanche de manière à assurer une liaison étanche entre la gaine étanche et la conduite étanche.
Selon un mode de réalisation, des blocs thermiquement isolants primaires sont disposés sur la membrane étanche secondaire, les blocs thermiquement isolants primaires formant la barrière thermiquement isolante primaire autour de la conduite étanche de sorte que ladite conduite étanche traverse la barrière thermiquement isolante primaire entre lesdits blocs thermiquement isolants primaires.
Selon un mode de réalisation la gaine étanche est une gaine étanche secondaire et la cuve étanche et thermiquement isolante comporte également une gaine étanche primaire disposée autour de la conduite étanche, entre la conduite étanche et la gaine étanche secondaire, la gaine étanche primaire s’étendant parallèlement à la conduite étanche au moins jusqu’à la membrane étanche primaire, la membrane étanche primaire étant liée de manière étanche à la gaine étanche primaire.
Ainsi, la transmission de sollicitations mécaniques entre la paroi porteuse et les membranes d’étanchéité via la conduite étanche peut être très substantiellement limitée par la présence de la gaine étanche secondaire et, le cas échéant, de la gaine étanche primaire.
Une telle conduite étanche peut servir différentes fonctions, par exemple collecter du liquide depuis l’espace intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante ou injecter du gaz dans l’espace intérieur, notamment du fluide en phase vapeur dans une portion haute de ladite cuve ou du fluide en phase liquide dans une portion basse de ladite cuve.
Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve est une paroi de plafond.
Une telle conduite pour collecter la phase vapeur dans la cuve étanche et thermiquement isolante peut être prévue en différents emplacements de la portion supérieure de ladite cuve, notamment à proximité d’un bord longitudinal et/ou d’un bord latéral de la paroi de plafond de ladite cuve.
Selon un mode de réalisation, la conduite étanche comporte une extrémité de collecte débouchant à l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante au niveau d’une portion supérieure de ladite cuve pour collecter une phase vapeur du fluide contenu dans ladite cuve.
Une telle conduite pour collecter la phase vapeur dans la cuve peut être prévue avec un diamètre relativement faible, par exemple inférieur à 300 mm, et notamment inférieur à 100 mm.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi une installation pour le stockage d’un fluide comportant une structure porteuse et une cuve étanche et thermiquement isolante, la structure porteuse comportant une paroi porteuse munie d’une ouverture de sorte que la conduite étanche est engagée dans l’ouverture de la paroi porteuse pour définir un passage de fluide entre l’intérieur et l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante, la structure porteuse comportant également un surbau faisant saillie vers l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante par rapport à la paroi porteuse, le surbau étant disposé tout autour de la conduite étanche et présentant une paroi de sommet de sorte que ladite conduite étanche est supportée par la paroi de sommet du surbau.
Ainsi, la transmission de sollicitations mécaniques entre la paroi porteuse et notamment la membrane d’étanchéité secondaire peut être très substantiellement limitée par la présence du surbau.
La fixation de la gaine étanche – secondaire et, le cas échéant, primaire – à la structure porteuse peut être réalisée de différentes manières, directement ou indirectement.
Selon un mode de réalisation, l’extrémité extérieure de la gaine étanche est attachée à la paroi de sommet du surbau.
Selon un mode de réalisation, la gaine étanche constitue une paroi latérale du surbau, la gaine étanche étant soudée à la paroi porteuse et plus particulièrement au pont intermédiaire autour de l’ouverture de la paroi porteuse, la paroi de sommet du surbau étant fixée sur l’extrémité extérieure de la gaine.
La structure porteuse peut être réalisée de différentes manières, notamment sous la forme d’une construction terrestre, sous la forme d’une carcasse métallique autoporteuse transportable, ou sous la forme d’une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, un navire de transport de GPL, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres.
Ainsi, selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un navire pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque et une installation pour le stockage d’un fluide installée dans la double coque, dans laquelle la structure porteuse est formée par des parois internes de la double coque.
Selon des modes de réalisation, un tel navire peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve est une paroi de plafond et la paroi porteuse est un pont intermédiaire du navire, ledit navire comportant en outre un pont supérieur parallèle à et espacé du pont intermédiaire, la conduite étanche comportant en outre une portion supérieure s’étendant au-dessus du surbau jusqu’au pont supérieur, un manchon en matière isolante étant agencé autour de ladite portion supérieure entre le surbau et le pont supérieur.
Selon un mode de réalisation, le navire comporte en outre un compensateur en accordéon s’étendant le long de la portion supérieure de la conduite au-dessus du pont supérieur, le compensateur présentant une extrémité inférieure liée au pont supérieur autour de l’ouverture du pont supérieur et une extrémité supérieure liée à la conduite étanche tout autour de la conduite étanche, le compensateur servant à fermer de manière étanche l’ouverture du pont supérieur autour de la conduite étanche en autorisant une contraction thermique de la conduite étanche.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi l’utilisation d’un navire pour le chargement ou le déchargement d’un produit liquide froid, dans laquelle on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve étanche et thermiquement isolante du navire.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un liquide froid, le système comportant un navire, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve étanche et thermiquement isolante installée dans la double coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve étanche et thermiquement isolante du navire.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de montage d’une paroi de cuve autour d’une conduite étanche dans une cuve étanche et thermiquement isolante, la cuve étanche et thermiquement isolante étant agencée dans une structure porteuse pour contenir un fluide,
la paroi de cuve présentant une structure multicouche, la structure multicouche comportant successivement, dans une direction d’épaisseur depuis l’extérieur vers l’intérieur de ladite cuve étanche et thermiquement isolante, une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane étanche secondaire portée par la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire, et une membrane étanche primaire portée par la barrière thermiquement isolante primaire, la membrane étanche primaire étant destinée à être en contact avec le fluide contenu dans ladite cuve étanche et thermiquement isolante,
la conduite étanche traversant la structure multicouche de la paroi de cuve de sorte à définir un passage entre l’intérieur et l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante,
une gaine étanche étant disposée tout autour de la conduite étanche et s’étendant parallèlement à la conduite étanche à travers une épaisseur de la barrière thermiquement isolante secondaire,
le procédé de montage comportant successivement les étapes suivantes :
– juxtaposer et fixer des panneaux préfabriqués sur la structure porteuse autour de la gaine étanche, chaque panneau préfabriqué comportant un panneau inférieur, une première couche de mousse isolante portée par le panneau inférieur et faisant partie avec le panneau inférieur de la barrière thermiquement isolante secondaire, le panneau inférieur et la première couche de mousse isolante présentant une découpe sur un bord destinée à accueillir la gaine étanche une première nappe étanche recouvrant complètement la première couche de mousse isolante, la première nappe étanche faisant partie de la barrière thermiquement isolante secondaire, une deuxième couche de mousse isolante disposée sur la première nappe étanche et un panneau supérieur recouvrant la deuxième couche de mousse isolante et faisant partie avec ladite deuxième couche de mousse isolante de la barrière thermiquement isolante primaire, la deuxième couche de mousse isolante et le panneau supérieur ne recouvrant pas un rebord périphérique et une zone de dégagement de la première nappe étanche, de sorte que le rebord périphérique de la première nappe étanche d’un premier des panneaux préfabriqués est à chaque fois voisin du rebord périphérique de la première nappe étanche d’un deuxième des panneaux préfabriqués ;
– fournir un plateau de liaison et un élément de liaison périphérique, le plateau de liaison présentant une surface intérieure et se développant depuis un bord radialement intérieur, la surface intérieure étant recouverte d’une deuxième nappe étanche, l’élément de liaison périphérique étant lié audit bord radialement intérieur de sorte que tout le plateau de liaison s’étend radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique, l’élément de liaison périphérique faisant saillie de la surface intérieure du plateau de liaison ;
– fixer l’élément de liaison périphérique à la gaine étanche tout autour de la gaine étanche de sorte que la surface intérieure est tournée vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante et disposée parallèlement à la paroi de cuve, et de sorte que la deuxième nappe étanche recouvrant ladite surface intérieure est située au même niveau que la première nappe étanche, l’élément de liaison périphérique étant de préférence fixé à la gaine étanche au niveau d’une extrémité de l’élément de liaison périphérique distante de la surface intérieure du plateau de liaison ;
– disposer au moins une pièce de troisième nappe étanche à cheval entre la zone de dégagement de la première nappe étanche et la deuxième nappe étanche disposée sur la surface intérieure du plateau de liaison, et disposer des bandes de troisième nappe étanche à cheval sur les rebords périphériques voisins des premières nappes étanches des panneaux préfabriqués ;
– coller la pièce et les bandes de la troisième nappe étanche pour compléter la membrane étanche secondaire entre les panneaux préfabriqués, et entre les panneaux préfabriqués et le plateau de liaison ;
– disposer et fixer des blocs thermiquement isolants primaires sur au moins une partie de la troisième nappe étanche, chaque bloc thermiquement isolant primaire comportant une deuxième couche de mousse isolante et un panneau supérieur surmontant la deuxième couche de mousse isolante, la deuxième couche de mousse isolante et le panneau supérieur présentant une découpe dans un bord, selon la direction d’épaisseur, pour loger la conduite étanche, de sorte à compléter la barrière thermiquement isolante primaire autour de la conduite étanche ; et
– disposer et fixer la membrane étanche primaire sur la barrière thermiquement isolante primaire.
Dans le procédé ci-dessus certaines étapes peuvent être effectuées dans un autre ordre. Par exemple, l’étape de fixer l’élément de liaison périphérique et la gaine étanche à la structure porteuse peut être effectuée avant l’étape de juxtaposer et fixer les panneaux préfabriqués sur la structure porteuse.
Avantageusement, le positionnement du plateau de liaison de sorte que la deuxième nappe étanche est au niveau de la première nappe étanche est réalisée par rapport à un plan de référence.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un procédé de montage d’une paroi de cuve autour d’une conduite étanche dans une cuve étanche et thermiquement isolante, la cuve étanche et thermiquement isolante étant agencée dans une structure porteuse pour contenir un fluide,
la paroi de cuve présentant une structure multicouche, la structure multicouche comportant successivement, dans une direction d’épaisseur depuis l’extérieur vers l’intérieur de ladite cuve étanche et thermiquement isolante, une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane étanche secondaire portée par la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire, et une membrane étanche primaire portée par la barrière thermiquement isolante primaire, la membrane étanche primaire étant destinée à être en contact avec le fluide contenu dans ladite cuve étanche et thermiquement isolante,
la conduite étanche traversant la structure multicouche de la paroi de cuve de sorte à définir un passage entre l’intérieur et l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante,
une gaine étanche étant disposée tout autour de la conduite étanche et s’étendant parallèlement à la conduite étanche à travers une épaisseur de la barrière thermiquement isolante secondaire,
le procédé de montage comportant les étapes suivantes :
– fournir un plateau de liaison et un élément de liaison périphérique, le plateau de liaison présentant une surface intérieure recouverte d’une deuxième nappe étanche, l’élément de liaison périphérique faisant saillie depuis une surface extérieure du plateau de liaison opposée à la surface intérieure, le plateau de liaison comportant une portion externe s’étendant radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique et une portion interne s’étendant radialement à partir de l’élément de liaison périphérique ;
– fixer l’élément de liaison périphérique à la gaine étanche tout autour de la gaine étanche de sorte que la surface intérieure est tournée vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante et disposée parallèlement à la paroi de cuve, et de sorte que la portion interne du plateau de liaison s’étend vers la conduite étanche, l’élément de liaison périphérique étant de préférence fixé à la gaine étanche au niveau d’une extrémité de l’élément de liaison périphérique distante de la surface extérieure du plateau de liaison, l’élément de liaison périphérique faisant de préférence uniquement saillie depuis la surface extérieure du plateau de liaison ;
– fournir une matière isolante et garnir de la matière isolante un espace secondaire compris entre la portion externe du plateau de liaison et la structure porteuse ;
– fournir des panneaux préfabriqués, chaque panneau préfabriqué comportant un panneau inférieur, une première couche de mousse isolante portée par le panneau inférieur et constituant avec le panneau inférieur un bloc thermiquement isolant secondaire, une première nappe étanche recouvrant complètement la première couche de mousse isolante, la première nappe étanche faisant partie de la membrane étanche secondaire, une deuxième couche de mousse isolante disposée sur la première nappe étanche et un panneau supérieur recouvrant la deuxième couche de mousse isolante et faisant partie avec ladite deuxième couche de mousse isolante de la barrière thermiquement isolante primaire, la deuxième couche de mousse isolante et le panneau supérieur ne recouvrant pas un rebord périphérique et une zone de dégagement de la première nappe étanche ;
– fixer les panneaux préfabriqués sur la structure porteuse, les panneaux préfabriqués reposant sur des cordons de mastic présentant une épaisseur de mastic, les cordons de mastic étant intercalés entre la structure porteuse et les panneaux inférieurs, lesdits panneaux préfabriqués étant juxtaposés autour de la gaine étanche de sorte que le rebord périphérique de la première nappe étanche d’un premier des panneaux préfabriqués est à chaque fois voisin du rebord périphérique de la première nappe étanche d’un deuxième des panneaux préfabriqués, le bloc thermiquement isolant secondaire de chaque panneau préfabriqué étant dimensionné de manière à ménager, une fois les panneaux préfabriqués fixés, un espace interstitiel entre la gaine étanche et les blocs thermiquement isolants secondaires, l’espace interstitiel ayant de préférence une épaisseur égale à une extension radiale de la portion externe du plateau de liaison ;
– ajuster un positionnement de la première nappe étanche de sorte que la première nappe étanche est au même niveau que la deuxième nappe étanche ;
– disposer au moins une pièce de troisième nappe étanche à cheval entre la zone de dégagement de la première nappe étanche et la deuxième nappe étanche disposée sur la surface intérieure du plateau de liaison, et disposer des bandes de troisième nappe étanche à cheval sur les rebords périphériques voisins des premières nappes étanches des panneaux préfabriqués ;
– coller la pièce et les bandes de la troisième nappe étanche pour compléter la membrane étanche secondaire entre les panneaux préfabriqués, et entre les panneaux préfabriqués et le plateau de liaison ;– disposer et fixer des blocs thermiquement isolants primaires sur au moins une partie de la troisième nappe étanche, chaque bloc thermiquement isolant primaire comportant une deuxième couche de mousse isolante et un panneau supérieur surmontant la deuxième couche de mousse isolante, et chaque bloc thermiquement isolant primaire présentant une découpe dans un bord, selon la direction d’épaisseur, pour loger la conduite étanche, de sorte à compléter la barrière thermiquement isolante primaire autour de la conduite étanche ; et
– disposer et fixer la membrane étanche primaire sur la barrière thermiquement isolante primaire.
Avantageusement, le positionnement du plateau de liaison de sorte que la deuxième nappe étanche est au niveau de la première nappe étanche est réalisée par rapport à un plan de référence.
 Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
La est une vue partielle en coupe d’une cuve étanche et thermiquement isolante, embarquée sur un navire de transport de GNL et équipée de conduites étanches pour l’évacuation de la vapeur traversant la paroi de plafond de la cuve, et des ponts intermédiaire et supérieur du navire.
La est une vue schématique agrandie de la zone II de la selon un premier mode de réalisation.
La est une vue agrandie de la zone III de la .
La est une vue schématique équivalente à celle de la selon un deuxième mode de réalisation.
La est une vue partielle en perspective d’une zone de la paroi de cuve entourant la conduite étanche, avant la fermeture de la membrane d’étanchéité secondaire.
La est une vue analogue à la , montrant la membrane d’étanchéité secondaire et la barrière thermiquement isolante primaire.
La est une vue partielle en perspective d’une zone de la paroi de cuve entourant la conduite étanche, montrant la membrane d’étanchéité primaire.
La est une vue schématique agrandie de la zone II de la , selon un troisième mode de réalisation.
La est une vue agrandie de la zone IX de la .
La est une vue schématique équivalente à celle de la , selon un quatrième mode de réalisation.
La est une représentation schématique écorchée d’un navire comportant une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de GNL et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
La représente un agrandissement de la zone XII de la , dans une vue éclatée à gauche et dans une vue assemblée à droite, la barrière thermiquement isolante secondaire étant omise.
Les modes de réalisation ci-après sont décrits en relation avec une cuve étanche et thermiquement isolante destinée pour le stockage et/ou le transport de GNL par voie maritime. Dans des variantes non décrites, une telle cuve étanche et thermiquement isolante peut être une cuve utilisée pour le stockage terrestre d’autres produits froids ou chauds.
En référence à la , on a représenté partiellement une coque de navire 1 inclinée d’un angle de gite, dans laquelle est intégrée une cuve étanche et thermiquement isolante 2 présentant une forme générale polyédrique, définie par des parois de cuve, à savoir une paroi de plafond 12 (seule visible), une paroi de fond, des parois transversales et des parois latérales, les parois transversales et les parois latérales reliant la paroi de fond et la paroi de plafond 12 selon la technique connue. La cuve étanche et thermiquement isolante 2 est par exemple destinée à contenir une cargaison de GNL à une pression voisine de la pression atmosphérique.
Par convention, les termes « sur », « au-dessus », « supérieur » et « haut » font généralement référence à une position située vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2 tandis que les termes « sous », « en-dessous », « inférieur » et « bas » font généralement référence à une position située vers l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2, quelle que soit l’orientation de la paroi de cuve par rapport au champ de gravité terrestre.
La cuve étanche et thermiquement isolante 2 présente une dimension longitudinale s’étendant selon la direction longitudinale du navire. La cuve étanche et thermiquement isolante 2 est bordée au niveau de chacune de ses extrémités longitudinales par une cloison transversale (non représentée), délimitant un espace intercalaire étanche appelé « cofferdam ».
La coque de navire 1 est une double coque comportant une coque interne et une coque externe espacées par des raidisseurs 3. Dans la partie supérieure du navire, la coque interne est fermée par un pont intermédiaire 4 et la coque externe par un pont supérieur 5, qui sont espacés par un espace d’entrepont 6, mieux visible sur la .
Une conduite étanche 7, prévue par exemple pour l’évacuation de la phase vapeur dans une situation d’inclinaison, relie l’espace intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2 à un dôme gaz 8, lui-même relié à un circuit collecteur de vapeur principal 9 et à un mât de dégazage 10 par l’intermédiaire d’une soupape de surpression 11. Pour cela, la conduite étanche 7 traverse une paroi de la cuve, ici la paroi de plafond 12. La fonction d’une telle conduite étanche 7 pour l’évacuation de la phase vapeur est décrite plus en détail dans la publication WO-A-2016120540.
En référence aux figures 2 à 10 et 12, on va maintenant décrire plus en détail la structure de la paroi de cuve et de la structure porteuse à l’emplacement où elles sont traversées par la conduite étanche 7. Cet emplacement est désigné par la zone II sur la .
On commence par décrire un premier mode de réalisation en référence aux figures 2, 3 et 5 à 7 et 12.
En référence à la , chaque paroi de la cuve étanche et thermiquement isolante 2, ici la paroi de plafond 12, présente successivement, dans une direction d’épaisseur, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2, une barrière thermiquement isolante secondaire 13, une membrane étanche secondaire 14 portée par la barrière thermiquement isolante secondaire 13, une barrière thermiquement isolante primaire 15 et une membrane étanche primaire 16, portée par la barrière thermiquement isolante primaire 15 et destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve étanche et thermiquement isolante 2.
La barrière thermiquement isolante secondaire 13 et la barrière thermiquement isolante primaire 15 sont essentiellement constituées de panneaux juxtaposés. La barrière thermiquement isolante secondaire 13 repose sur des cordons de mastic (non représentés) disposés sur la surface interne de la paroi porteuse, soit ici le pont intermédiaire 4. D’autres détails de la paroi de cuve peuvent être trouvés dans le document FR-A-2691520.
La conduite étanche 7 est, par exemple, un tube en acier inoxydable, typiquement circulaire de diamètre inférieur à 100 mm, qui s’étend perpendiculairement à la paroi de plafond 12 à travers toute l’épaisseur de la paroi de plafond 12 et de la double coque 1 pour relier l’espace intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2 à des équipements situés sur le pont supérieur 5 du navire. La conduite étanche 7 présente une extrémité interne 17 qui est ouverte et débouche dans l’espace intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2 à proximité immédiate de la membrane étanche primaire 16.
La conduite étanche 7 s’étend à travers une ouverture de la membrane étanche primaire 16 et à travers une ouverture de la membrane étanche secondaire 14, qui sont fermées de manière étanche tout autour de conduite étanche 7, comme il sera décrit ci-après.
La conduite étanche 7 s’étend également à travers une ouverture 18 du pont intermédiaire 4 avec un espacement et à travers une ouverture 19 du pont supérieur 5 avec un espacement.
On sait que la structure porteuse d’un ouvrage flottant est susceptible de se déformer à la houle, notamment par flexion le long de l’axe longitudinal. Pour isoler la conduite étanche 7 des effets de ces déformations, la conduite étanche 7 est supportée au niveau du pont intermédiaire 4 par un surbau 20, qui permet de décaler la liaison mécano-soudée de la conduite étanche 7 à distance du pont intermédiaire 4.
Le surbau s’étend dans l’espace d’entrepont 6. La hauteur du surbau 20 est nettement plus faible que la hauteur de l’espace d’entrepont 6, et par exemple comprise entre 10 et 20 cm.
En référence à la , le surbau 20 est une structure métallique mécano-soudée, par exemple en acier inoxydable. Il comporte une paroi latérale 21 formant une tourelle saillante vers l’extérieur, soudée au pont intermédiaire 4 autour de l’ouverture 18, et une paroi de sommet 22. Un rebord périphérique 68 s’étendant parallèlement au pont intermédiaire 4 est soudé à l’extrémité supérieure de la paroi latérale 21, opposée au pont intermédiaire 4. La paroi de sommet 22 présente une ouverture qui est traversée par la conduite étanche 7, par exemple au centre de la paroi de sommet 22, et dont le bord est soudé tout autour de la conduite étanche 7. Des goussets 67 sont soudés à la conduite étanche 7 et à la paroi de sommet 22 pour contreventer la conduite étanche 7 au surbau 20. La paroi de sommet 22 est soudée au rebord périphérique 68, de sorte que le surbau 20 supporte le poids de la conduite étanche 7. L’espace intérieur du surbau, délimité par la paroi latérale 21 et la paroi de sommet 22, communique avec la barrière thermiquement isolante secondaire par l’intermédiaire de l’ouverture 18. À la mer, le surbau 20 se déforme similairement à une rotule en réponse à la flexion du pont intermédiaire 4 et permet de limiter le déplacement de la conduite étanche 7.
Un manchon isolant 24 est disposé autour de la conduite étanche 7 dans l’espace d’entrepont 6, pour limiter la fuite thermique. De même, un remplissage isolant 25 est agencé dans le surbau 20, au-delà de la barrière thermiquement isolante secondaire 13, pour limiter la fuite thermique. Des matériaux convenant pour le manchon isolant 24 et le remplissage isolant 25 sont notamment la laine de verre, la mousse de polyuréthane et autres.
Une gaine étanche secondaire 26 de forme tubulaire, par exemple en acier inoxydable, est agencée autour de la conduite étanche 7 et s’étend en partie dans l’épaisseur de la paroi de cuve et en partie dans l’espace d’entrepont 6, de manière à être interposée entre la conduite étanche 7 et le surbau 20.
Plus particulièrement, la gaine étanche secondaire 26 s’étend depuis un anneau de support 27 fixé autour de la conduite étanche 7 dans le surbau 20 jusque dans la barrière thermiquement isolante primaire 15. Un interstice 59 entre la conduite étanche 7 et la gaine étanche secondaire 26, bien visible sur la , peut être laissé vide ou rempli d’une garniture isolante. De préférence, l’anneau de support 27 est disposé dans la moitié supérieure du surbau 20.
Toutefois, d’autres possibilités existent pour assembler la gaine étanche secondaire 26 à la structure porteuse.
Selon un mode de réalisation représenté à la , la gaine étanche secondaire 26 peut être soudée à la paroi de sommet 22 du surbau 20. Dans ce cas, le surbau 20 participe partiellement à la membrane étanche secondaire 14, du moins au niveau de la paroi de sommet 22 s’étendant entre la gaine étanche secondaire 26 et la conduite étanche 7. Le surbau 20 doit donc être étanche au moins au niveau de la paroi de sommet 22.
Selon encore un autre mode de réalisation (non représenté), au moins une partie de la gaine étanche secondaire 26 peut constituer directement la paroi latérale du surbau 20. Dans ce cas, le surbau 20 participe entièrement à la membrane étanche secondaire 14. Le surbau 20 doit donc être entièrement étanche.
Comme illustré sur la , au cours du montage, l’ensemble mécanosoudé constitué de la conduite étanche 7, de la gaine étanche secondaire 26 et de la paroi de sommet 22 est inséré depuis l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2 dans l’ouverture 18 du pont intermédiaire 4, puis fixé au surbau 20 en soudant la paroi de sommet 22 au rebord périphérique 68.
Comme représenté à la , au-dessus du pont supérieur 5, la conduite étanche 7 est entourée d’un compensateur en accordéon 23 qui relie la surface périphérique de la conduite étanche 7 à la surface extérieure du pont supérieur 5 de manière étanche, tout en permettant une variation de longueur de la conduite étanche 7 sous l’effet des variations de température en service.
De manière alternative, il existe des liaisons, non représentées, entre la conduite étanche 7 et la surface extérieure du pont supérieur 5 dépourvues d’accordéon, notamment lorsque la conduite étanche 7 est de forme coudée entre le pont intermédiaire 4 et le pont supérieur 5.
La membrane étanche secondaire 14 vient se raccorder par un collage étanche à la surface intérieure 28a d’un plateau de liaison 28 fixé à la périphérie de la gaine étanche secondaire 26 par l’intermédiaire d’un élément de liaison périphérique 29 de forme tubulaire. En particulier, le plateau de liaison 28 comporte une portion externe 48 qui s’étend radialement à l’extérieur de la gaine étanche secondaire 26.
De préférence, le plateau de liaison 28 et l’élément de liaison périphérique 29 sont deux éléments distincts assemblés par soudage. L’assemblage du plateau de liaison 28 et l’élément de liaison périphérique 29 est réalisé avant le montage sur site.
La membrane étanche primaire 16 est soudée de manière étanche autour de la conduite étanche 7 à distance de l’extrémité interne 30 de la gaine étanche secondaire 26.
La structure de la paroi de cuve autour de la conduite étanche 7 et de la gaine étanche secondaire 26 sera maintenant décrite de manière plus détaillée en référence aux figures 3 à 7.
La illustre la réalisation de la barrière thermiquement isolante secondaire 13, de la membrane étanche secondaire 14 et de la barrière thermiquement isolante primaire 15 au moyen de deux panneaux préfabriqués 31 rectangulaires. Les panneaux préfabriqués 31 sont disposés sur la surface intérieure du pont intermédiaire 4, de part et d’autre de la conduite étanche 7, de sorte que la gaine étanche secondaire 26 se trouve logée dans une découpe ménagée dans un bord, par exemple dans un bord longitudinal, de chacun des panneaux préfabriqués 31 à la mi-longueur de ceux-ci. La montre aussi le plan de coupe A-A correspondant à la .
Chacun des deux panneaux préfabriqués 31 autour de la conduite étanche 7 présente globalement une forme de gradins avec un bloc thermiquement isolant secondaire 32 formant un élément de la barrière thermiquement isolante secondaire 13. Plus précisément, chaque bloc thermiquement isolant secondaire 32 comporte un panneau inférieur 37 et une couche de mousse isolante 38, le panneau inférieur 37 et la couche de mousse isolante 38 présentant une forme de demi-cercle localement à la mi-longueur de ceux-ci pour accueillir la gaine étanche secondaire 26.
Avantageusement, la couche de mousse isolante 38 est constituée d’un matériau plastique alvéolaire tel qu’une mousse de polyuréthane. De préférence, des fibres de verre sont noyées dans la mousse de polyuréthane pour la renforcer.
Chaque panneau préfabriqué 31 comporte également une première nappe étanche 33 recouvrant complètement la surface supérieure du bloc thermiquement isolant secondaire 32, et un bloc thermiquement isolant supérieur 34, en forme de « U », de plus petite dimension et formant un élément de la barrière thermiquement isolante primaire 15. Le bloc thermiquement isolant supérieur 34 est positionné par rapport au bloc thermiquement isolant secondaire 32 de manière à laisser découvert un rebord périphérique 35 et une zone de dégagement 36 de la première nappe étanche 33 autour de la gaine étanche secondaire 26. Le plateau de liaison 28 est recouvert d’une deuxième nappe étanche 40.
Avantageusement, la première nappe étanche 33 et la deuxième nappe étanche 40 consistent en un revêtement fait d’un matériau stratifié composite rigide incluant un empilement de feuilles métalliques, par exemple en aluminium de 0,07 mm d’épaisseur, prise en sandwich entre deux tissus de fibres de verre imprégnés d’une résine polymère, par exemple une résine de polyamide.
Le panneau préfabriqué 31 comporte en outre un épaulement 47, visible sur la , formé par une découpe hémicirculaire de la couche de mousse isolante 38 du bloc thermiquement isolant secondaire 32 pour accueillir la partie de l’élément de liaison de périphérique 29 faisant saillie depuis le plateau de liaison 28 vers le pont intermédiaire 4.
En référence à la , l’élément de liaison périphérique 29 s’étend de part et d’autre du plateau de liaison 28. L’élément de liaison périphérique 29 est lié à un bord 49 radialement intérieur du plateau de liaison 28 de sorte que tout le plateau de liaison 28, assimilé ici à la portion externe 48, s’étend radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique 29. Ainsi, selon un plan de coupe comprenant l’axe de révolution de la conduite étanche 7, l’ensemble constitué du plateau de liaison 28 et de l’élément de liaison périphérique 29 présente une section en forme de « T ». Une telle forme en « T » présente l’avantage d’avoir une fixation robuste entre l’élément de liaison périphérique 29 et la gaine étanche secondaire 26.
En particulier, au niveau du bord 49, une partie de l’élément de liaison périphérique 29 fait saillie depuis la surface intérieure 28a du plateau de liaison 28 vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2, parallèlement à la gaine étanche secondaire 26. Dans le mode de réalisation décrit, la gaine étanche secondaire s’étend jusque dans une partie de la barrière thermiquement isolante primaire 15, de sorte à réaliser la soudure 66 entre l’élément de liaison de périphérique 29 et la gaine étanche secondaire 26 à distance de la surface intérieure 28a du plateau de liaison 28.
Une autre partie de l’élément de liaison périphérique 29 fait saillie depuis une surface extérieure 28b, opposée à la surface intérieure 28a, du plateau de liaison 28 vers le pont intermédiaire 4. De préférence, la partie de l’élément de liaison périphérique 29 faisant saillie vers le pont intermédiaire 4 est plus longue que la partie de l’élément de liaison périphérique 29 faisant saillie vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2.
En outre, un lamage 39 circulaire est formé dans la couche de mousse isolante 38 du bloc thermiquement isolant secondaire 32 au niveau de la zone de dégagement 36 visible sur la , à distance de la gaine étanche secondaire 26. Pour pouvoir accueillir le plateau de liaison 28, le diamètre du lamage 39 est supérieur au diamètre du plateau de liaison 28. L’espace interstitiel 69 ménagé entre la bordure du lamage 39 et l’extrémité du plateau de liaison 28 située à l’opposé du bord 49 peut être garni de matière isolante.
Au cours du montage de la paroi de cuve sur site, une fois les panneaux préfabriqués 31 juxtaposés autour de la gaine étanche secondaire 26, le plateau de liaison 28, encollé de deuxième nappe étanche 40, et l’élément de liaison périphérique 29 sont respectivement positionnés dans le lamage 39 et l’épaulement 47 du bloc thermiquement isolant secondaire 32. La partie de l’élément de liaison périphérique 29 faisant saillie vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2 depuis la surface intérieure 28a du plateau de liaison 28, i.e. la partie qui n’est pas insérée dans l’épaulement 47, est soudée de manière étanche à la gaine étanche secondaire 26. Le montage est réalisé de sorte que la deuxième nappe étanche 40 se situe précisément au niveau de la première nappe étanche 33.
Puis, comme visible sur la , une pièce 42 de troisième nappe étanche 41 est collée à cheval sur le plateau de liaison 28 et sur les blocs thermiquement isolants secondaires 32 tout autour de la gaine étanche secondaire 26 pour assurer la continuité de la membrane étanche secondaire 14. Des bandes 43 de troisième nappe étanche 41 sont également collées au niveau des interstices entre deux panneaux préfabriqués 31 de manière à recouvrir les rebords périphériques 35 non recouverts par les blocs thermiquement isolant supérieurs 34.
Avantageusement, la troisième nappe étanche 41 consiste en un revêtement fait d’un matériau stratifié composite souple composé d’une feuille métallique, par exemple en aluminium de 0,1 mm d’épaisseur, prise en sandwich entre deux couches de fibres de verre liées par une résine polymère, par exemple une réside de polyamide.
La montre aussi, dans une vue en perspective éclatée, des blocs thermiquement isolants supérieurs complémentaires 44, qui sont collés après terminaison de la membrane étanche secondaire 14 sur les rebords périphériques 35 des panneaux préfabriqués 31 et dans la zone de dégagement 36 pour terminer la barrière thermiquement isolante primaire 15.
Deux blocs thermiquement isolants primaires 45 en forme de demi-pavés sont employés autour de la conduite étanche 7, posés à cheval sur les blocs thermiquement isolants secondaires 32 et sur le plateau de liaison 28. Chacun d’eux comporte une découpe hémicirculaire 46 dans un bord, par exemple un bord longitudinal, pour loger la conduite étanche 7. Un épaulement 51, visible sur la , est formé dans la découpe hémicirculaire 46 et vient recouvrir l’extrémité interne 30 de la gaine étanche secondaire 26.
En référence à la , les blocs thermiquement isolants supérieurs 34, les blocs thermiquement isolants supérieurs complémentaires 44 et les blocs thermiquement isolants primaires 45 comportent chacun une couche de mousse isolante 52, appuyée sur la membrane étanche secondaire 14 et surmontée d’un panneau supérieur 53 destiné à supporter le membrane étanche primaire 16.
Avantageusement, la couche de mousse isolante 52 est constituée d’un matériau plastique alvéolaire tel qu’une mousse de polyuréthane. De préférence, des fibres de verre sont noyées dans la mousse de polyuréthane pour la renforcer.
Les blocs thermiquement isolants primaires 45 peuvent comporter une plaque de fond rigide 54, par exemple contreplaqué, pour les rigidifier. Bien que les blocs thermiquement isolants supérieurs 34 et les blocs thermiquement isolants supérieurs complémentaires 44 présentent une meilleure rigidité, du fait de leur plus grande dimension et de l’absence de découpe, une plaque de fond (non représentée) peut aussi être prévue dans ceux-ci.
La montre la membrane étanche primaire 16 autour de la conduite étanche 7. La membrane étanche primaire 16 est formée de plaques métalliques comportant des ondulations 55 et 56 faisant saillie vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2. Plus particulièrement, la membrane étanche primaire 16 comporte une première série d’ondulations 55 dites transversales et une deuxième série d’ondulations 56 dites longitudinales dont les directions respectives sont perpendiculaires. La deuxième série d’ondulations 56 longitudinales présente une hauteur inférieure à la première série d’ondulations 55 transversales.
Les ondulations 55 et 56 forment des zones élastiques pour absorber la contraction thermique et les efforts de pression statiques et dynamiques. De telles membranes étanches en tôle ondulée ou gaufrée ont notamment été décrites dans FR-A-1379651, FR-A-1376525, FR-A-2781557 et FR-A-2861060.
L’espacement entre deux ondulations 56 de la série d’ondulations longitudinales ou entre deux ondulations 55 de la série d’ondulations transversales est par exemple compris entre 200 mm et 600 mm, notamment 340 mm.
L’extrémité 17 de la conduite étanche 7 traverse une zone plane 57 de la membrane étanche primaire 16 située entre les séries d’ondulations 55 et 56, et munie d’une ouverture correspondante. Un anneau à collerette 58 est soudé à la fois aux bords des plaques métalliques formant la membrane étanche primaire 16 autour de l’ouverture et à la périphérie de la conduite étanche 7 pour assurer l’étanchéité.
Différentes possibilités existent pour souder l’élément de liaison périphérique 29 à la gaine étanche secondaire 26. On décrit à présent, en référence à la , un deuxième mode de réalisation, les éléments identiques ou similaires à ceux du premier mode de réalisation portent le même chiffre de référence que dans les figures 2, 3 et 5 à 7, et ne seront décrits à nouveau que dans la mesure où ils diffèrent du premier mode de réalisation.
En référence à la , le plateau de liaison 28 comporte, outre la portion externe 48 qui s’étend radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique 29, une portion interne 50 qui s’étend radialement en direction de la conduite étanche 7, depuis l’élément de liaison périphérique 29. Le plateau de liaison 28 comporte également un passage circulaire 83 traversé par la conduite étanche 7. Le passage circulaire 83 présente un diamètre supérieur au diamètre de la conduite étanche 7 de manière à laisser un espacement entre la portion interne 50 et la conduite étanche 7.
Dans ce mode de réalisation, la gaine étanche secondaire 26 s’étend parallèlement à la conduite étanche jusque dans une partie de la barrière thermiquement isolante secondaire 13, soit en deçà de la membrane étanche secondaire 14. En outre, l’élément de liaison périphérique 29 fait uniquement saillie depuis la surface extérieure 28b vers le pont intermédiaire 4. La soudure étanche 82 entre l’élément de liaison de périphérique 29 et la gaine étanche secondaire 26 est ainsi réalisée à distance de la surface intérieure 28a du plateau de liaison 28.
La portion interne 50 et l’élément de liaison périphérique 29 forment un espace interne 84 adossé à la paroi extérieure de la conduite étanche 7, l’espace interne 84 étant destiné à recevoir l’extrémité de la gaine étanche secondaire 26. De cette manière, la gaine étanche secondaire 26 et l’élément de liaison périphérique 29 peuvent s’emboîter et coopérer pour coulisser lorsqu’ils ne sont pas soudés. Lors du soudage de l’élément de liaison périphérique 29 avec la gaine étanche secondaire 26, l’écartement entre le plateau de liaison 28 et le pont intermédiaire 4 peut être ajusté pour placer la deuxième nappe étanche 40 encollée sur le plateau de liaison 28 précisément au niveau de la première nappe étanche 33.
Dans ce mode de réalisation, les blocs thermiquement isolants secondaires 32 sont dimensionnés de sorte que, une fois disposés tout autour de la gaine étanche secondaire 26, un espace interstitiel 60, garni de matière isolante 64, est ménagé entre la gaine étanche secondaire 26 et la barrière thermiquement isolante secondaire 13. L’espace interstitiel 60 a une épaisseur égale à l’extension radiale de la portion externe 48 du plateau de liaison 28.
Avantageusement, la matière isolante 64 est peut comprendre, par exemple, de la mousse de polyuréthane ou de la laine de verre.
De préférence, un espace interstitiel 85 est ménagé entre les blocs thermiquement isolants secondaires 32 et la matière isolante 64. L’espace interstitiel 85 est garni de matière isolante, de préférence de la laine de verre.
Au cours du montage de la paroi de cuve sur site, l’élément de liaison périphérique 29 est d’abord soudé à la gaine étanche secondaire 26. La position du plateau de liaison 28 est ajustée par rapport à un plan de référence de sorte que la surface intérieure 28a qui supporte la deuxième nappe étanche 40 permette un positionnement dans le même plan des différents éléments constituant la membrane étanche secondaire 14, et notamment un positionnement dans le même plan de la première nappe étanche 33 et la deuxième nappe étanche 40. L’espace interstitiel 60, situé entre la portion externe 48 du plateau de liaison 28 et le pont intermédiaire 4, est ensuite garni de matière isolante 64. Puis les panneaux préfabriqués 31 sont juxtaposés autour de la gaine étanche secondaire 26. Si nécessaire, la position de la première nappe étanche 33 est modifiée pour être précisément au niveau de la deuxième nappe étanche 40 portée par la surface intérieure 28a du plateau de liaison 28 par des moyens connus.
La soudure de l’élément de liaison périphérique 29 à la gaine étanche secondaire 26 est réalisée avant l’installation des panneaux préfabriqués 31 et également avant le garnissage par la matière isolante 64. Dans le cas contraire, la barrière thermiquement isolante secondaire 13 gênerait l’accès à l’espace secondaire autour de la gaine étanche secondaire 26, i.e. au lieu où la soudure est réalisée.
En outre, les panneaux préfabriqués reposant sur des cordons de mastic, il n’est pas possible de reproduire les mêmes étapes de montage que celles du premier mode de réalisation décrit ci-avant. En effet, l’absence de lamage pour accueillir la portion externe 48 du plateau de liaison 28 et d’épaulement pour accueillir l’élément de liaison périphérique 29 dans la matière isolante 64 empêchent de faire « glisser » les panneaux préfabriqués 31 sur le pont intermédiaire 4 pour les positionner sous le plateau de liaison 28 préalablement fixé autour de la gaine étanche secondaire 26. C’est pourquoi, les panneaux préfabriqués 31 sont dimensionnés de sorte que les blocs thermiquement isolants secondaires 32 sont interrompus à distance de la gaine étanche secondaire 26 pour ménager un espace interstitiel 60 ayant une épaisseur égale à l’extension radiale de la portion externe 48 du plateau de liaison 28.
En référence aux figures 8 à 10, on va maintenant décrire un troisième et un quatrième modes de réalisation de la paroi de cuve autour de la conduite étanche 7, lesquels sont respectivement la déclinaison du premier et du deuxième modes de réalisation, i.e. selon que le plateau de liaison 28 présente ou non une portion interne 50 s’étendant radialement en direction de la conduite étanche 7 depuis l’élément de liaison périphérique 29. Les éléments identiques ou similaires à ceux des deux premiers modes de réalisation portent le même chiffre de référence que dans les figures 2 à 7 et ne seront pas décrits à nouveau.
Ces troisième et quatrième modes de réalisation emploient une gaine étanche primaire 61, également de forme tubulaire, intercalée entre la gaine étanche secondaire 26 et la conduite étanche 7, et servant à fermer la membrane étanche primaire 16 sans liaison directe avec la conduite étanche 7. La gaine étanche primaire 61 permet de découpler davantage la membrane étanche primaire 16 et ainsi de la protéger des déplacements éventuels que la conduite étanche 7 peut subir en service sous l’effet de la contraction thermique et/ou sous l’effet de flux qu’elle conduit. Avantageusement, la gaine étanche primaire 61 est en acier inoxydable.
Comme pour la gaine étanche secondaire 26, différentes possibilités existent pour assembler la gaine étanche primaire 61 à la structure porteuse. En référence à la , la gaine étanche primaire 61 est reliée à la conduite étanche 7 par un anneau de support 62. Selon un autre mode de réalisation non représenté, la gaine étanche primaire 61 peut aussi être prolongée jusqu’au sommet du surbau 20, en étant par exemple fixée à la paroi de sommet 22 du surbau 20.
Les figures 9 et 10 illustrent plus en détail la structure de la paroi de cuve et de la structure porteuse à l’emplacement où elles sont traversées par la conduite étanche 7. En particulier, la est une vue agrandie de la zone IX de la .
L’anneau à collerette 58 est soudé à la fois aux bords des plaques métalliques formant la membrane étanche primaire 16 autour de l’ouverture et à la périphérie de la gaine étanche primaire 61 pour assurer l’étanchéité. L’interstice 63 entre la conduite étanche 7 et la gaine étanche primaire 61 est en communication avec l’espace intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante 2. Selon la taille de l’interstice 86 entre la gaine étanche secondaire 26 et la gaine étanche primaire 61, ce dernier peut être ou non rempli d’une garniture isolante, par exemple de la laine de verre ou de la mousse de polyuréthane.
Dans un exemple de dimensionnement, l’épaisseur de paroi de la conduite étanche 7, de la gaine étanche secondaire 26 et, le cas échéant, de la gaine étanche primaire 61 est comprise entre 5 mm et 12 mm.
Les structures décrites ci-dessus en référence à une conduite étanche 7 pour l’évacuation de la phase vapeur et à une paroi de plafond 12 de la cuve étanche et thermiquement isolante 2 peuvent être utilisées pour d’autres conduites, notamment des conduites de petit diamètre, devant traverser toute la paroi de cuve.
En référence à la , une vue écorchée d’un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et thermiquement isolante 2 de forme générale prismatique montée dans la double coque 1 du navire méthanier 70.
De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 73 disposées sur le pont supérieur du navire méthanier 70 peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve étanche et thermiquement isolante 2.
La représente également un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous- marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73.
Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de navires méthaniers 70. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du navire méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire méthanier 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (18)

  1. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) agencée dans une structure porteuse pour contenir un fluide, la cuve étanche et thermiquement isolante (2) comportant
    une paroi de cuve ancrée contre la structure porteuse, la paroi de cuve présentant une structure multicouche, la structure multicouche comportant successivement, dans une direction d’épaisseur depuis l’extérieur vers l’intérieur de ladite cuve étanche et thermiquement isolante (2), une barrière thermiquement isolante secondaire (13), une membrane étanche secondaire (14) portée par la barrière thermiquement isolante secondaire (13), une barrière thermiquement isolante primaire (15) et une membrane étanche primaire (16) portée par la barrière thermiquement isolante primaire (15), la membrane étanche primaire (16) étant destinée à être en contact avec le fluide contenu dans ladite cuve étanche et thermiquement isolante (2), et
    une conduite étanche (7) disposée à travers la paroi de cuve, la membrane étanche primaire (16) étant liée de manière étanche à la conduite étanche (7),
    et dans laquelle ladite paroi de cuve comporte autour de la conduite étanche (7) :
    – une gaine étanche (26) disposée tout autour de la conduite étanche (7) et s’étendant parallèlement à la conduite étanche (7) à travers une épaisseur de la barrière thermiquement isolante secondaire (13), la gaine étanche (26) étant reliée de manière étanche à ladite conduite étanche (7) de sorte qu’un espace (59) entre la gaine étanche (26) et la conduite étanche (7) ne communique pas avec la barrière thermiquement isolante secondaire (13),
    – des blocs thermiquement isolants secondaires (32) ancrés contre la structure porteuse autour de la gaine étanche (26), les blocs thermiquement isolants secondaires (32) formant la barrière thermiquement isolante secondaire (13) autour de la gaine étanche (26) de sorte que ladite conduite étanche (7) traverse la barrière thermiquement isolante secondaire (13) entre lesdits blocs thermiquement isolants secondaires (32),
    – une première nappe étanche (33) recouvrant les blocs thermiquement isolants secondaires (32),
    – un plateau de liaison (28) disposé tout autour de la conduite étanche (7), le plateau de liaison (28) présentant une surface intérieure (28a) tournée vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante (2) et disposée parallèlement à la paroi de cuve,
    – un élément de liaison périphérique (29) se développant parallèlement à la gaine étanche (26), l’élément de liaison périphérique (29) étant lié de manière étanche à la gaine étanche (26) tout autour de la gaine étanche (26), le plateau de liaison (28) étant lié de manière étanche à l’élément de liaison périphérique (29) et comportant une portion externe (48) s’étendant radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique (29),
    – une deuxième nappe étanche (40) recouvrant la surface intérieure (28a) du plateau de liaison (28) au moins sur une partie de la portion externe (48) du plateau de liaison (28), le plateau de liaison (28) étant positionné de sorte que la deuxième nappe étanche (40) est située au même niveau que la première nappe étanche (33) et
    – une troisième nappe étanche (41) fixée de manière étanche à cheval entre la première nappe étanche (33) et la deuxième nappe étanche (40), la première nappe étanche (33), la deuxième nappe étanche (40) et la troisième nappe étanche (41) formant la membrane étanche secondaire (14).
  2. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon la revendication 1, dans laquelle l’élément de liaison périphérique (29) est lié à un bord (49) radialement intérieur du plateau de liaison (28) de sorte que tout le plateau de liaison (28) s’étend radialement vers l’extérieur de l’élément de liaison périphérique (29).
  3. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon la revendication 2, dans laquelle l’élément de liaison périphérique (29) fait saillie depuis la surface intérieure (28a) du plateau de liaison (28) vers l’intérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante (2), la liaison entre l’élément de liaison périphérique (29) et la gaine étanche (26) étant réalisée à distance de la surface intérieure (28a) du plateau de liaison (28).
  4. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon la revendication 1, dans laquelle le plateau de liaison (28) comporte en outre une portion interne (50) s’étendant radialement en direction de la conduite étanche (7) depuis l’élément de liaison périphérique (29).
  5. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon la revendication 4, dans laquelle le plateau de liaison (28) présente une surface extérieure (28b) opposée à la surface intérieure (28a), et l’élément de liaison périphérique (29) fait saillie depuis la surface extérieure (28b) vers la structure porteuse, la liaison entre l’élément de liaison périphérique (29) et la gaine étanche (26) étant réalisée à distance de la surface extérieure (28b) du plateau de liaison (28).
  6. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle les blocs thermiquement isolants secondaires (32) sont disposés tout autour de la gaine étanche (26) de sorte à ménager un espace interstitiel (60) entre la gaine étanche (26) et les blocs thermiquement isolants secondaires (32), l’espace interstitiel (60) étant garni d’une matière isolante (64) et l’espace interstitiel (60) ayant de préférence une épaisseur égale à une extension radiale de la portion externe (48) du plateau de liaison (28).
  7. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la première nappe étanche (33) et/ou la deuxième nappe étanche (40) est un revêtement fait d’un matériau stratifié composite rigide comprenant au moins une feuille métallique prise en sandwich entre deux couches de fibre de verre liées par une résine polymère.
  8. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle la troisième nappe étanche (41) est un revêtement fait d’un matériau stratifié composite souple comprenant au moins une feuille métallique prise en sandwich entre deux couches de fibre de verre liées par une résine polymère.
  9. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle la gaine étanche (26) présente une extrémité extérieure s’étendant à l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante (2) et reliée de manière étanche à la conduite étanche (7) tout autour de la conduite étanche (7).
  10. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon la revendication 9, comportant en outre un anneau de support (27) fixé à l’extrémité extérieure de la gaine étanche (26) et s’étendant radialement en direction de la conduite étanche (7), de manière à assurer une liaison étanche entre la gaine étanche (26) et la conduite étanche (7).
  11. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon l’une des revendications 1 à 10, comportant en outre des blocs thermiquement isolants primaires (45) disposés sur la membrane étanche secondaire (14), les blocs thermiquement isolants primaires (45) formant la barrière thermiquement isolante primaire (15) autour de la conduite étanche (7) de sorte que ladite conduite étanche (7) traverse la barrière thermiquement isolante primaire (15) entre lesdits blocs thermiquement isolants primaires (45).
  12. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon l’une des revendications 1 à 11, dans laquelle la gaine étanche (26) est une gaine étanche secondaire (26) et la cuve étanche et thermiquement isolante (2) comporte également une gaine étanche primaire (61) disposée autour de la conduite étanche (7), entre la conduite étanche (7) et la gaine étanche secondaire (26), la gaine étanche primaire (61) s’étendant parallèlement à la conduite étanche (7) au moins jusqu’à la membrane étanche primaire (16), la membrane étanche primaire (16) étant liée de manière étanche à la gaine étanche primaire (61).
  13. Cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon l’une des revendications 1 à 12, dans laquelle la paroi de cuve est une paroi de plafond (12).
  14. Installation pour le stockage d’un fluide comportant une structure porteuse et une cuve étanche et thermiquement isolante (2) selon l’une des revendications 1 à 13, la structure porteuse comportant une paroi porteuse (4) munie d’une ouverture (18) de sorte que la conduite étanche (7) est engagée dans l’ouverture (18) de la paroi porteuse (4) pour définir un passage de fluide entre l’intérieur et l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante (2), la structure porteuse comportant également un surbau (20) faisant saillie vers l’extérieur de la cuve étanche et thermiquement isolante (2) par rapport à la paroi porteuse (4), le surbau (20) étant disposé tout autour de la conduite étanche (7) et présentant une paroi de sommet (22) de sorte que ladite conduite étanche (7) est supportée par la paroi de sommet (22) du surbau (20).
  15. Navire (70) pour le transport d’un produit liquide froid, le navire (70) comportant une double coque (72) et une installation selon la revendication 14 installée dans la double coque (72), dans laquelle la structure porteuse est formée par des parois internes de la double coque (72).
  16. Navire (70) selon la revendication 15, dans lequel la paroi de cuve est une paroi de plafond (12) et la paroi porteuse (4) est un pont intermédiaire du navire (70), ledit navire (70) comportant en outre un pont supérieur (5) parallèle à et espacé du pont intermédiaire (4), la conduite étanche (7) comportant en outre une portion supérieure s’étendant au-dessus du surbau (20) jusqu’au pont supérieur (5), un manchon (24) en matière isolante étant agencé autour de ladite portion supérieure entre le surbau (20) et le pont supérieur (5).
  17. Utilisation d’un navire (70) selon l’une des revendications 15 ou 16 pour le chargement ou le déchargement d’un produit liquide froid, dans laquelle on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 76, 79, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve étanche et thermiquement isolante (2) du navire (70).
  18. Système de transfert pour un liquide froid, le système comportant un navire (70) selon l’une des revendications 15 ou 16, des canalisations isolées (73, 76, 79, 81) agencées de manière à relier la cuve étanche et thermiquement isolante (2) installée dans la double coque (72) du navire (70) à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées (73, 76, 79, 81) depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve étanche et thermiquement isolante (2) du navire (70).
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