EP2419671B1

EP2419671B1 - Arrêt de la membrane secondaire d'une cuve de gnl

Info

Publication number: EP2419671B1
Application number: EP10715919.6A
Authority: EP
Inventors: Adnan Ezzarhouni; Lucas Troncy
Original assignee: Gaztransport et Technigaz SA
Current assignee: Gaztransport et Technigaz SA
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: SA110310287B1; CO6440521A2; MA33253B1; HRP20160092T8; DOP2011000263A; SG174490A1; ES2559931T7; KR101412680B1; US9291308B2; NZ594659A; MX2011010549A; CU20120073A7; CA2752208C; CN102348925A; CA2752208A1; JP2012523527A; WO2010119199A1; IL217318A0; RU2514458C2; PL2419671T6

Description

Domaine technique de l'invention

La présente invention se rapporte à la réalisation de cuves étanches et thermiquement isolées intégrées dans une structure porteuse.

Etat de la technique

Dans les demandes de brevet français n° FR 2 691 520 et n° FR 2 724 623 , on a déjà proposé une cuve étanche et thermiquement isolée intégrée dans une structure porteuse constituée par la double coque d'un navire. Chaque paroi de la cuve présente, successivement depuis l'intérieur de la cuve vers la structure porteuse, une barrière d'étanchéité primaire au contact avec le produit contenu dans la cuve, une barrière thermiquement isolante primaire, une barrière d'étanchéité secondaire et une barrière thermiquement isolante secondaire.
La barrière thermiquement isolante primaire, la barrière d'étanchéité secondaire et la barrière thermiquement isolante secondaire sont essentiellement constituées par un ensemble de panneaux préfabriqués fixés sur la structure porteuse. Chaque panneau préfabriqué est formé, en premier lieu, d'une première plaque rigide portant une couche d'isolant thermique et constituant avec elle un élément de barrière thermiquement isolante secondaire, en deuxième lieu, d'une nappe souple ou rigide adhérant sensiblement sur toute la surface de la couche d'isolant thermique de l'élément de barrière thermiquement isolante secondaire précité, ladite nappe formant un élément de barrière d'étanchéité secondaire, en troisième lieu, d'une deuxième couche d'isolant thermique, qui recouvre partiellement la nappe précitée et qui y adhère et, en quatrième lieu, d'une deuxième plaque rigide recouvrant la deuxième couche d'isolant thermique et constituant avec elle un élément de barrière thermiquement isolante primaire.
Dans une zone située au sommet des parois verticales de la cuve, la barrière d'étanchéité secondaire est reliée à la structure porteuse. Cette zone appelée « zone d'arrêt de la membrane secondaire », n'est pas décrite dans les documents précités.
La figure 1 représente, en coupe, la zone d'arrêt de la membrane secondaire d'une cuve de l'art antérieur. La structure porteuse 1 est constituée par la double coque d'un navire. Elle comprend un pan vertical 2 et un pan horizontal 3. Un plat en L 4 est soudé au pan horizontal 3 et s'étend vers le bas.
De manière connue, des panneaux préfabriqués (non représentés) sont fixés au pan vertical 2 pour former la barrière thermiquement isolante primaire, la barrière d'étanchéité secondaire et la barrière thermiquement isolante secondaire. Sur la figure 1, on peut voir la couche 5 de matériau isolant et la nappe 6 étanche du panneau préfabriqué situé le plus haut.
Dans la zone d'arrêt de la membrane secondaire, la nappe 6 doit être reliée de manière étanche à la structure porteuse 1. Cela est réalisé par une nappe 7 souple qui est d'une part, collée sur la nappe 6 du panneau préfabriqué et, d'autre part, collée sur le plat en L 4. Le collage de la nappe 7 sur le plat en L 4 est réalisé, et deux couches de mastic 8 sont prévues, comme le montre de manière plus détaillée la figure 2. Une poutre 9 de placage est boulonnée au plat en L 4.
Ce système de fermeture de la membrane secondaire présente plusieurs inconvénients.
D'une part, la jonction mécanique de la nappe 7 au plat en L 4 est compliquée à mettre en oeuvre puisqu'elle nécessite, outre le collage de la nappe 7, l'application des deux couches de mastic 8 et le boulonnage de la poutre 9.
D'autre part, la faible surface encollée entre la nappe 7 et le plat en L 4 exige l'emploi d'une main d'oeuvre hautement qualifiée et expérimentée pour mener à bien cette opération et garantir l'étanchéité au GNL sous forme gazeuse et liquide.

Résumé de l'invention

Un problème que la présente invention propose de résoudre est de fournir une cuve qui ne présente pas au moins certains des inconvénients précités de l'art antérieur. En particulier, un but de l'invention est de fournir une cuve dans laquelle la barrière étanche secondaire peut être reliée plus facilement à la structure porteuse. Un autre but de l'invention est de permettre d'automatiser et de fiabiliser le plus possible la fabrication de la cuve.
La solution proposée par l'invention est un réservoir pour gaz naturel liquéfié, comprenant une structure porteuse et une cuve étanche et thermiquement isolée destinée à contenir du gaz naturel liquéfié, ladite cuve comprenant plusieurs parois de cuve fixées à ladite structure porteuse, chaque paroi de cuve présentant successivement, dans le sens de l'épaisseur depuis l'intérieur vers l'extérieur de ladite cuve, une barrière étanche primaire, une barrière thermiquement isolante primaire, une barrière étanche secondaire et une barrière thermiquement isolante secondaire, lesdites parois de cuve comprenant au moins une paroi verticale, la barrière étanche secondaire de ladite paroi verticale comprenant une première nappe étanche située au sommet de ladite paroi et un dispositif de liaison reliant, de manière étanche, ladite première nappe étanche à ladite structure porteuse, caractérisé par le fait que ledit dispositif de liaison comprend une première plaque métallique parallèle à ladite première nappe étanche, une troisième nappe étanche collée à ladite première plaque métallique, et une deuxième nappe étanche collée, d'une part, à ladite première nappe étanche et d'autre part à ladite troisième nappe étanche. En variante, la deuxième nappe étanche peut être collée directement sur la première plaque métallique.
Ce réservoir peut être par exemple un navire ou un réservoir terrestre. Grâce aux caractéristiques précitées, la deuxième nappe étanche est collée respectivement sur deux surfaces parallèles. Ce collage peut donc être réalisé facilement, de manière automatisée et fiable. Le collage de la première nappe étanche peut être réalisé avant l'installation dans la cuve, en atelier. La première plaque étant métallique, elle peut être reliée à la structure porteuse, directement ou indirectement, par soudure continue. Cette soudure continue peut aussi être réalisée facilement, de manière automatisée et fiable. Ainsi, l'invention permet d'éviter l'utilisation de couches de mastic. De plus, le collage de la deuxième nappe ne nécessite pas une main d'oeuvre très qualifiée et expérimentée.
De préférence, ladite deuxième nappe étanche est souple et présente une zone non encollée entre la première nappe étanche et la troisième nappe étanche.
La souplesse de la deuxième nappe et la zone non encollée permettent la reprise des déplacements imposés par la structure porteuse et l'isolation thermique secondaire à la barrière étanche secondaire.
Avantageusement, ladite première plaque métallique est soudée à une pièce métallique reliée à la structure porteuse.
De préférence, ladite pièce métallique présente une partie verticale et une partie horizontale, la première plaque métallique étant soudée à la partie verticale, la partie horizontale étant reliée à la structure porteuse.
La longueur de la partie horizontale permet un réglage de la position de la partie verticale, lors de l'installation de la pièce métallique. Cela permet d'ajuster la position de la partie verticale à la position de la première nappe. Selon un mode de réalisation, la partie verticale, sur laquelle est collée la troisième nappe étanche, est positionnée pour que la première et la troisième nappe soient situées dans le même plan. Cela facilite encore le collage.
Avantageusement, ladite première nappe étanche est collée sur une couche de matériau isolant ou sur une plaque de contreplaqué faisant partie de la barrière thermiquement isolante secondaire.
Selon un mode de réalisation, ladite structure porteuse comprend des pans de mur verticaux en béton, installés sur terre.
Selon un autre mode de réalisation, ladite structure porteuse comprend la double coque d'un ouvrage flottant.

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. Sur ces dessins :

la figure 1 est une vue en coupe d'une cuve de l'art antérieur, au niveau de la zone d'arrêt de la membrane secondaire,
la figure 2 représente un détail de la figure 1,
la figure 3 est une vue en coupe d'une cuve selon un mode de réalisation de l'invention, au niveau de la zone d'arrêt de la membrane secondaire,
les figures 4 et 5 représentent des détails de la figure 3,
la figure 6 est une vue en perspective de la zone d'arrêt de la membrane secondaire de cuve de la figure 3, au niveau d'un coin,
les figures 7 et 8 représentent une équerre agencée dans le coin de la figure 6,
la figure 9 est une vue similaire à la figure 6, où certains éléments ont été retirés,
la figure 10 est une vue en coupe d'une cuve selon un autre mode de réalisation de l'invention, au niveau de la zone d'arrêt de la membrane secondaire,
les figures 11 et 12 représentent des détails de la figure 10, et
la figure 13 est une vue en perspective de la zone d'arrêt de la membrane secondaire de cuve de la figure 10, au niveau d'un coin.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

Les figures 3 à 9 se rapportent à une cuve selon un premier mode de réalisation de l'invention. La cuve présente plusieurs parois de cuve et est intégrée dans une structure porteuse 11. La structure porteuse 11 peut être la double coque d'un navire ou d'un autre type d'ouvrage flottant.
De manière connue, chaque paroi de cuve présente successivement, dans le sens de l'épaisseur depuis l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, une barrière étanche primaire, une barrière thermiquement isolante primaire, une barrière étanche secondaire et une barrière thermiquement isolante secondaire.
De manière similaire à l'art antérieur cité en introduction, la barrière thermiquement isolante primaire, la barrière étanche secondaire et la barrière thermiquement isolante secondaire sont essentiellement constituées par un ensemble de panneaux préfabriqués fixés sur la structure porteuse 11.
En particulier, la barrière étanche secondaire est constituée par un assemblage de nappes étanches. Chaque nappe est constituée d'un matériau composite dont les deux couches externes sont des tissus de fibres de verre et dont la couche intermédiaire est une feuille d'aluminium mince déformable d'environ 0,1 mm d'épaisseur. En fonction de son procédé de fabrication, la nappe peut être rigide ou souple. Chaque panneau préfabriqué comprend donc, entre autres, une nappe rigide collée sur une couche de matériau thermiquement isolant. Au niveau des jonctions entre panneaux adjacents, des bandes de nappe souple relient les nappes rigides adjacentes.
Dans une zone située au sommet d'une paroi verticale de la cuve, la barrière étanche secondaire, également appelée membrane secondaire, est reliée à la structure porteuse 11. La figure 3 représente, en coupe, cette zone appelée la zone d'arrêt de la membrane secondaire. Les figures 4 et 5 représentent des détails de la figure 3.
La structure porteuse 11 comprend un pan vertical 12 et un pan horizontal 13. Un plat 14 en L est soudé au pan horizontal 13. Le plat 14 présente une partie verticale 27 qui s'étend vers le bas, parallèlement au pan vertical 12, et une partie horizontale 28 située à l'extrémité inférieure de la partie verticale 27 et qui s'étend à distance du pan vertical 12.
Une équerre 20 de fixation est fixée sous la partie horizontale 28. Un étrier 21 en U est fixé au plat 14 et à l'équerre 20. Plus précisément, l'étrier 21 présente deux branches 30 parallèles reliées par une paroi 29 perpendiculaire aux branches 30. Les branches 30 sont fixées respectivement à la partie horizontale 28 du plat 14 et à l'équerre 20.
On peut remarquer d'une part, que la structure porteuse 11 et le plat 14 présentent la même forme que dans l'art antérieur de la figure 1. Autrement dit, l'invention ne nécessite pas de modifier les formes de structures porteuses habituellement utilisées. D'autre part, la fixation de l'équerre 20 et de l'étrier 21 peut être réalisée facilement par soudure continue, de manière automatisée et fiable.
On peut voir sur les figures 3 à 5 une couche 15 de matériau thermiquement isolant d'un panneau préfabriqué situé au sommet de la paroi. Cette couche 15 est recouverte par une nappe 16 rigide, sauf au niveau d'un bord supérieur. Au niveau de ce bord supérieur, la couche 15 est moins épaisse et le panneau présente une face 24 en retrait dans laquelle est ménagée une rainure 25 horizontale. La face 24 est située sensiblement dans le même plan que la paroi 29 de l'étrier 21, ce qui est possible car la géométrie de l'étrier 21 permet, lors de sa fixation, un réglage de la position de la paroi 29.
Une plaque 22 métallique est soudée à la paroi 29 de l'étrier et s'étend vers le bas, en recouvrant la face 24 jusqu'à la rainure 25. A son extrémité inférieure, la plaque 22 présente un rebord 26 plié dans la rainure 25. Une bande de nappe 23 rigide est collée sur la plaque 22.
Comme le montre la figure 5, une bande de nappe 17 souple est collée, d'une part, sur la nappe 16 et, d'autre part, sur la nappe 23. Une zone non encollée se trouve entre les nappes 16 et 23. On peut remarquer que ce collage est réalisé respectivement sur deux surfaces parallèles, sur lesquelles se trouvent des nappes rigides. Ce collage peut donc être réalisé facilement, de manière automatisée et fiable. En variante, il n'y a pas de bande de nappe 23 et la bande de nappe 17 est collée directement sur la plaque 22.
La structure qui précède permet de relier de manière étanche la nappe 16 du panneau préfabriqué à la structure porteuse 11, par l'intermédiaire de la nappe 17 souple, éventuellement de la nappe 23 rigide, de la plaque 22, de l'étrier 21 et du plat 14. De plus, la souplesse de la nappe 17 permet la reprise des déplacements imposés par la structure porteuse 11 et l'isolation thermique secondaire à la barrière étanche secondaire, en laissant une zone non encollée entre la nappe 23 et la nappe 16.
La figure 6 représente, en perspective, un coin de la cuve formé par deux parois verticales. On peut y voir, pour chaque paroi, certains des éléments décrits ci-dessus.
La figure 7 est similaire à la figure 6 et représente une variante dans laquelle une équerre 31 est fixée dans l'angle, pour maintenir la nappe 17 souple en place. En effet, le collage à plat soumet le collage des zones d'angle à une résultante d'efforts thermomécaniques perpendiculaires au plan de collage pouvant entraîner la rupture du joint collé par pelage. En fonction du dimensionnement de la cuve et des caractéristiques du collage, une telle équerre 31 peut être nécessaire ou non. La figure 8 montre l'équerre 31 et ses boulons de fixation de manière plus détaillée.
La figure 9 est similaire à la figure 6, mais la nappe 17 souple a été retirée pour permettre de voir les éléments sous-jacents. On peut y voir que la nappe 23 rigide se présente, le long des parois, sous forme d'une bande plane. De manière connue, une telle bande plane est fabriquée à partir de deux couches de tissu de verre agencées de part et d'autre d'une feuille d'aluminium, résinées ensemble et pressées à chaud durant la polymérisation de la résine. Dans le coin, la nappe 23 rigide se présente sous la forme d'une bande en L. Une telle bande non plane peut être fabriquée en polymérisant la résine, à chaud et sous pression, sur un moule à forme voulue. En variante, dans le coin, on utilise une nappe 23 souple qui, de par sa souplesse, peut s'adapter à une zone de coin.
Les figures 10 à 13 représentent une cuve selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La cuve présente plusieurs parois de cuve et est intégrée dans une structure porteuse 111. La structure porteuse 111 comprend des pans de mur verticaux en béton précontraint. Dans ce mode de réalisation, la structure porteuse 111 et la cuve forment un réservoir terrestre pour GNL.
Une plaque 114 métallique est fixée à la structure porteuse 111. Par exemple, la plaque 114 est positionnée pendant le coulage du béton. Une plaque 120 métallique est soudée à la plaque 114, et s'étend horizontalement.
De manière similaire au premier mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante primaire, la barrière étanche secondaire et la barrière thermiquement isolante secondaire de la cuve sont essentiellement constituées par un ensemble de panneaux préfabriqués fixés sur la structure porteuse 111. On peut voir notamment sur la figure 11 que chaque panneau préfabriqué supérieur comprend une couche 115 de matériau isolant, recouverte par une plaque 132 en contreplaqué. La plaque 132 est recouverte par une nappe 116 rigide, sauf au niveau d'un bord supérieur moins épais, où la plaque 132 présente une face 124 en retrait.
Une plaque 122 métallique est vissée au panneau 132, sur la face 124, en laissant une zone 133 non recouverte adjacente à la partie du panneau 132 recouverte par la nappe 116. La plaque 122 est partiellement recouverte par une nappe 123 rigide.
Comme le montre la figure 12, une bande de nappe 117 souple est collée, d'une part, sur la nappe 116 et, d'autre part, sur la nappe 123. Une zone non encollée se trouve entre les nappes 116 et 123. On peut remarquer que ce collage est réalisé respectivement sur deux surfaces parallèles, sur lesquelles se trouvent des nappes rigides. Ce collage peut donc être réalisé facilement, de manière automatisée et fiable. De préférence, les nappes 116 et 123 sont situées dans le même plan, ce qui facilite encore le collage. En variante, il n'y a pas de nappe 123 et la bande de nappe 117 est collée directement sur la plaque 122.
Une cornière 121 métallique est soudée, d'une part, à la plaque 120 et, d'autre part, à la plaque 122. Plus précisément, la cornière 121 présente une paroi horizontale 130 soudée à la plaque 120 et une paroi verticale 129 soudée à la plaque 122.
Ainsi, la structure qui précède permet de relier de manière étanche la nappe 116 du panneau préfabriqué à la structure porteuse 111, par l'intermédiaire de la nappe 117 souple, de la nappe 123 rigide, de la plaque 122, de la cornière 121 et des plaques 120 et 114. Le collage de la nappe 117 peut être réalisé de manière automatisée et fiable. De manière similaire, la soudure de la cornière 121 peut être réalisée de manière automatisée et fiable. La géométrie de la cornière 121 permet un réglage de position pour coïncider avec la position de la plaque 122.
La figure 13 représente la zone d'arrêt de la membrane secondaire en perspective. On peut y voir une zone d'angle 133 entre deux parois verticales adjacentes. Cet angle est plus ouvert que dans le cas du premier mode de réalisation de sorte que le risque de décollage par pelage est moins élevé. Cependant, en fonction du dimensionnement de la cuve et des caractéristiques du pelage, on peut éventuellement fixer une équerre de bridage, de manière similaire à l'équerre 31 du premier mode de réalisation.
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, telle que définie par les revendications.
Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus, la nappe souple forme avec notamment la plaque 22 ou 122 un dispositif de liaison reliant de manière étanche la nappe d'un panneau préfabriqué à la structure porteuse. Un dispositif de liaison a été décrit en relation avec un ouvrage flottant et l'autre avec un réservoir terrestre. Les deux dispositifs de liaison peuvent toutefois être utilisés avec un ouvrage flottant ou un réservoir terrestre.

Claims

Réservoir pour gaz naturel liquéfié, comprenant une structure porteuse (11, 111) et une cuve étanche et thermiquement isolée destinée à contenir du gaz naturel liquéfié, ladite cuve comprenant plusieurs parois de cuve fixées à ladite structure porteuse, chaque paroi de cuve présentant successivement, dans le sens de l'épaisseur depuis l'intérieur vers l'extérieur de ladite cuve, une barrière étanche primaire, une barrière thermiquement isolante primaire, une barrière étanche secondaire et une barrière thermiquement isolante secondaire, lesdites parois de cuve comprenant au moins une paroi verticale, la barrière étanche secondaire de ladite paroi verticale comprenant une première nappe étanche (16, 116) située au sommet de ladite paroi et un dispositif de liaison reliant, de manière étanche, ladite première nappe étanche à ladite structure porteuse, caractérisé par le fait que ledit dispositif de liaison comprend une première plaque métallique (22, 122) parallèle à ladite première nappe étanche, et une deuxième nappe étanche (17, 117) qui est, d'une part, collée à ladite première nappe étanche et d'autre part reliée à ladite première plaque métallique.
Réservoir selon la revendication précédente, dans lequel ladite deuxième nappe étanche est souple et présente une zone non encollée entre la première nappe étanche et la première plaque métallique.
Réservoir selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une troisième nappe étanche (23, 123) est collée à ladite première plaque métallique, ladite deuxième nappe étanche étant collée à ladite troisième nappe étanche.
Réservoir selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite première plaque métallique est soudée à une pièce métallique (21, 121) reliée à la structure porteuse.
Réservoir selon la revendication précédente, dans lequel ladite pièce métallique présente une partie verticale (29, 129) et une partie horizontale (30, 130), la première plaque métallique étant soudée à la partie verticale, la partie horizontale étant reliée à la structure porteuse.
Réservoir selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite première nappe étanche est collée sur une couche de matériau isolant (15) ou sur une plaque de contreplaqué (132) faisant partie de la barrière thermiquement isolante secondaire.
Réservoir selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite structure porteuse comprend des pans de mur verticaux en béton, installés sur terre.
Réservoir selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite structure porteuse comprend la double coque d'un ouvrage flottant.