FR3115880A1 - Dispositif de test d’étanchéité d’une membrane de cuve étanche et thermiquement isolante et procédé de détection de fuite associé - Google Patents

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Abstract

Dispositif de test d’étanchéité d’une membrane de cuve étanche et thermiquement isolante et procédé de détection de fuite associé. L’invention concerne un dispositif de détection de fuite pour détecter une fuite sur une zone de test d’une membrane d’étanchéité d’une cuve étanche et thermiquement isolante comportant une cloche de détection (55) dans laquelle la chambre de détection (61) comprend une pluralité de points de piquage (40) reliés à une pompe à vide et en ce que lesdits points de piquage (40) sont distants les uns des autres d’une distance au plus égale à 80 centimètres, les deux points de piquage (40) distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective au plus égale à 40 centimètres. Figure pour l’abrégé : Fig. 7

Description

Dispositif de test d’étanchéité d’une membrane de cuve étanche et thermiquement isolante et procédé de détection de fuite associé
L’invention se rapporte à une cloche de détection de fuite permettant de détecter des fuites d’une membrane d’étanchéité, en particulier d’une membrane d’étanchéité ondulée, par exemple dans une cuve étanche. Ces cuves étanches peuvent par exemple être des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport d’un fluide, tel qu’un fluide cryogénique.
Le document KR1020100050128 divulgue un procédé de test d’étanchéité d’une membrane d’une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de gaz naturel liquéfié (GNL). La cuve comporte une structure multicouche et présente successivement, depuis l’extérieur vers l’intérieur, une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane d’étanchéité secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire et une membrane d’étanchéité primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve. Le procédé vise plus particulièrement à détecter des fuites au travers des cordons de soudure qui permettent de relier de manière étanche les tôles métalliques de la membrane d’étanchéité primaire. Le procédé prévoit d’injecter un gaz traceur, tel que de l’hélium, dans la barrière thermiquement isolante primaire puis de déplacer un équipement de détection équipé d’un analyseur de gaz traceur, à l’intérieur de la cuve, le long des cordons de soudure de la membrane d’étanchéité primaire. Ainsi, si l’équipement de détection détecte la présence du gaz traceur, il peut être conclu à un défaut d’étanchéité de la membrane d’étanchéité primaire.
On connaît également le document WO2019224479, déposé au nom de la demanderesse, qui décrit un dispositif de détection de fuite, à l’aide d’un gaz traceur, présentant une forme allongée destinée à suivre la ligne de soudure dont ledit dispositif vise à tester l’étanchéité.
Un tel dispositif de détection de fuite doit de préférence pouvoir être manipulé par un opérateur seul, tout en réduisant le temps de test des nombreuses lignes de soudure, également désignées dans la suite par l’expression « cordons de soudure » ou plus simplement « cordons », étant entendu que sa première caractéristique doit résider dans une détection la plus précise et fine possible d’une éventuelle fuite.
C’est pourquoi il est souhaitable de disposer d’un dispositif de détection de fuite de forme allongée pour suivre au mieux une longue ligne de soudure, tout en étant le plus léger possible.
Néanmoins, après de multiples essais, il a été constaté par la demanderesse que le dispositif de détection de fuite peut présenter certaines déficiences ou une diminution de sa capacité de détection de fuite, du fait même de cette recherche d’allégement du dispositif associé à une forme très allongée du dispositif et donc de sa chambre de détection.
De telles déficiences ou imprécisions du dispositif de détection de fuite apparaissent en particulier lorsque les membranes, sur lesquelles reposent ledit dispositif, présentent un état de surface médiocre (mauvaise planéité), lorsque la ligne de soudure est localement plus épaisse ou large qu’habituellement ou encore du fait que la pompe à vide n’est pas très performante.
En effet, l’équipement d’analyse du dispositif de détection de fuite fonctionne correctement lorsque l’on atteint un niveau de vide minimum, de manière homogène, sur toute la longueur de la chambre de détection.
Ainsi, la présente invention vise à proposer un dispositif de détection de fuite fonctionnant parfaitement quelles que sont toutes ces contraintes d’équipements et de dimensionnements ainsi que les multiples aléas d’environnement. Il doit être noté ici qu’une cuve étanche et thermiquement isolante classique, par exemple celle équipant un LNGC (pour « Liquid Natural GAS Carrier »), comprend plus de mille membranes soudées entre elles, soit l’équivalent de plusieurs kilomètres de lignes de soudure, ou cordons, dont il est impératif de vérifier l’étanchéité.
La demanderesse entend remédier aux lacunes du processus de détection et des équipements actuels en proposant un dispositif de test d’étanchéité d’une membrane et un tel procédé associé qui soient parfaitement fiables, simples et rapides à mettre en œuvre.
Après diverses expériences et essais, la demanderesse a ainsi mis au point un dispositif de détection de fuite pour détecter une fuite sur une zone de test d’une membrane d’étanchéité d’une cuve étanche et thermiquement isolante, le dispositif de détection de fuite comportant :
- une cloche de détection de fuite comprenant un corps principal destiné à être disposé sur la zone de test en définissant une chambre de détection étanche, la chambre de détection étanche présentant une forme allongée le long d’un axe longitudinal d’une longueur d’au moins 80 centimètres, d’une largeur d’au moins 5 millimètres ainsi que d’une hauteur d’au moins 2 millimètres,
- une pompe à vide raccordée à la chambre de détection pour générer une dépression dans la chambre de détection, et
- un équipement d’analyse relié à la chambre de détection pour analyser un gaz présent dans la chambre de détection.
Le dispositif selon l’invention se caractérise en ce la chambre de détection comprend une pluralité de points de piquage reliés à la pompe à vide et en ce que lesdits points de piquage sont distants les uns des autres d’une distance au plus égale à 80 centimètres, les deux points de piquage distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective au plus égale à 40 centimètres.
On entend par l’expression « point de piquage » une entrée dans la chambre de détection reliée directement ou indirectement à une pompe à vide ou à l’unique pompe à vide utilisée par le dispositif selon l’invention. Une connexion indirecte entre un point de piquage et une pompe à vide désigne ici le fait que le parcours entre ces deux éléments est en partie commun avec au moins un autre parcours reliant un autre point de piquage à la pompe à vide ou à une autre pompe à vide.
En complément, on entend par l’expression « points de piquage distaux » les points de piquage situés à proximité des (deux) extrémités longitudinales de la cloche de détection, autrement dit les points de piquage situés les plus proches desdits deux extrémités longitudinales respectives de la cloche, l’expression au singulier renvoyant à l’un de ces deux points de piquage d’extrémité.
On entend par le terme de « distance » (ou « distant ») entre deux points de piquage la longueur linéaire ou directe entre des deux points de piquage, peu important la forme de la cloche de détection et donc de la chambre de détection.
Ainsi, la présente invention est particulièrement efficiente concernant l’objet du dispositif, à savoir détecter une éventuelle fuite au niveau d’un cordon de soudure.
Grâce à la cloche de détection de fuite selon l’invention, on est dorénavant capable d’obtenir, sans difficulté, une pression absolue inférieure à 100 Pa en tous points de la chambre de détection, par exemple de l’ordre de 50 à 60 Pa (0,5-0,6 mbar).
Enfin, un tel dispositif de détection est facile à manipuler et à déplacer, ce qui permet de tester plus rapidement l’ensemble des cordons de soudure d’une membrane.
Concernant le poids d’un tel dispositif de détection de fuite, incluant en particulier la cloche de détection, la pompe à vide et l’équipement d’analyse, il pourra être compris entre 10 kilos et 50 kilos, préférentiellement entre 15 et 25 kilos, en fonction en particulier des matériaux utilisés, de sa longueur et de sa largeur.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un chariot mobile portant l’unité de commande, la pompe à vide et l’équipement d’analyse.
Compte tenu de la présence avantageuse du chariot, l’opérateur n’a à manipuler que la cloche de détection qui pèse au plus cinq kilos, de préférence au plus trois kilos.
Grâce aux caractéristiques du dispositif de détection selon l’invention, il est possible de placer la cloche de détection sur une membrane d’étanchéité comprenant des tôles ondulées, le ou les échancrures permettant à la cloche d’enjamber les ondulations.
La cloche de détection de fuites est ainsi apte, lorsqu’elle utilisée sur une zone de membrane comportant des ondes, à tester les zones de soudure présentes sur une pluralité d’ondes, par exemple au moins trois ondes et jusqu’à près d’une dizaine d’ondes. Il pourra également être envisagé d’associer plusieurs cloches de détection les unes à côté des autres, ou les unes à la suite des autres, afin de former une longueur de zone de test plus grande.
D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont présentées succinctement ci-dessous :
De préférence, les points de piquage sont distants les uns des autres d’une distance d’au plus 60 centimètres, lesdits deux points de piquage distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective au plus égale à 30 centimètres.
Selon un aspect particulièrement intéressant de l’invention, la pompe à vide présente un débit d’au moins 5 m3/heure, de préférence d’au moins 10 m3/heure et de façon encore préférentielle d’au moins 15 m3/heure. Grâce à l’invention, on peut utiliser une pompe à vide de faible débit, typiquement de 5 m3/heure de capacité d’aspiration, tout en étant apte à repérer facilement une éventuelle fuite d’un cordon de soudure.
Selon une particularité avantageuse au niveau des points de piquage, au moins un point de piquage, de préférence tous les points de piquage, comporte un orifice d’entrée débouchant dans la chambre de détection présentant un coude arrondi, une ouverture convergente ou divergente, et/ou une ouverture dite progressive. Chacune de ces formes pour l’orifice d’entrée d’un point de piquage est illustrée schématiquement sur la .
Selon une autre particularité avantageuse au niveau des points de piquage, au moins un point de piquage, de préférence tous les points de piquage, comporte un orifice d’entrée débouchant dans la chambre de détection présentant un facteur de perte de charge K au plus égal à 0,2. Ce coefficient K de perte de charge est connu de la littérature technique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif comprend une pluralité de pompes à vide, chacune des pompes à vide étant reliée à au moins un point de piquage distinct des autres pompes à vide.
Avantageusement, la chambre de détection étanche présente une forme allongée le long d’un axe longitudinal d’une longueur comprise entre 1 mètre et 4 mètres, de préférence comprise entre 1,1 et 2,5 mètres, d’une largeur comprise entre 6 et 210 millimètres, de préférence comprise entre 8 et 15 millimètres, ainsi que d’une hauteur au moins égale à 2 millimètres, de préférence une hauteur inférieure à 40 millimètres.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la cloche de détection de fuite comprend un joint d’étanchéité lié au corps principal, ledit joint d’étanchéité étant configuré pour définir au moins une portion de la chambre de détection, le joint d’étanchéité comportant une lèvre d’étanchéité périphérique configurée pour venir en contact avec la membrane d’étanchéité et présentant un contour fermé entourant la chambre de détection.
Dans ce mode de réalisation dans lequel le joint d’étanchéité vient s’interposer entre la cloche de détection et la membrane, la chambre de détection proprement dite présente des dimensions, essentiellement concernant sa largeur, plus difficile à définir compte tenu du fait que le joint d’étanchéité forme une partie des parois de la chambre de détection.
Selon une possibilité offerte par l’invention, la lèvre d’étanchéité est configurée pour présenter, au moins dans un état de service dans lequel une dépression est appliquée dans la chambre de détection, une portion de pincement qui vient se pincer entre le corps principal et la membrane d’étanchéité sur au moins une partie de la périphérie de la chambre de détection.
Selon un mode de réalisation, la lèvre d’étanchéité présente une souplesse permettant la formation de ladite portion de pincement par déformation de la lèvre d’étanchéité en direction de la chambre de détection sous l’effet de la dépression dans la chambre de détection.
Selon un mode de réalisation, la lèvre d’étanchéité présente ladite portion de pincement aussi dans un état de repos, la portion de pincement étant disposée de manière à recouvrir tout ou partie d’une surface inférieure du corps principal destinée à être tournée vers la membrane d’étanchéité.
Selon un mode de réalisation, la chambre de détection de la cloche de détection de fuite présente une zone convexe, par exemple circulaire ou en forme de polygone, destinée à recouvrir une zone de jonction entre quatre tôles métalliques ondulées ou planes.
Selon un mode de réalisation, un cercle géométriquement inscrit dans la zone convexe présente un diamètre supérieur à 68 mm.
En effet, la zone de test d’étanchéité principale est une partie d’un cordon de soudure (linéaire) de la membrane d’étanchéité. Cette zone principale de test est gérée par la partie longitudinale de la cloche. Une zone de test d’étanchéité secondaire consiste en une zone de recouvrement de membranes soudées entre elles, cette zone présentant une forme sensiblement carrée ou rectangulaire (cf. annexée). Cette zone de test d’étanchéité secondaire est gérée avantageusement par les extrémités de la cloche qui porte ainsi une forme circulaire ou semi-circulaire, autrement désignée comme convexe. Bien entendu, on peut prévoir une cloche de détection ne traitant que la susdite zone de test d’étanchéité principale et un autre équipement ou une autre cloche, de forme adaptée, pour traiter spécifiquement la zone de test d’étanchéité secondaire.
Toujours en lien avec la lèvre d’étanchéité, au moins un élément de pression configuré pour exercer sur une portion de la lèvre d’étanchéité une pression dirigée vers la membrane lorsque le corps principal est disposé sur la zone de test.
Le ou les éléments de pression peuvent être réalisés de différentes manières. Selon un mode de réalisation, l’élément de pression comporte une tige montée mobile en translation par rapport au corps principal, un ressort sollicitant la tige vers la lèvre d’étanchéité et un élément d’appui fixé à une extrémité de la tige et venant en appui contre la lèvre d’étanchéité sous l’effet du ressort.
Selon un mode de réalisation, l’élément de pression comporte une première et une deuxième tiges montées mobile en translation par rapport au corps principal à distance l’une de l’autre, des ressorts sollicitant lesdites tiges vers la lèvre d’étanchéité et un élément d’appui allongé présentant une première extrémité fixée à une extrémité de la première tige et une deuxième extrémité fixée à une extrémité de la deuxième tige, ledit élément d’appui allongé venant en appui contre la lèvre d’étanchéité sous l’effet des ressorts.
Selon un mode de réalisation, l’élément de pression comporte une pluralité d’éléments de réglage montés sur le corps principal et formant une ligne, un élément de réglage comprenant une tige s’étendant perpendiculairement en direction de la lèvre d’étanchéité, la tige présentant une extrémité dont la position est réglable dans une direction longitudinale de la tige de sorte à venir en contact avec la lèvre d’étanchéité.
Selon un mode de réalisation, l’élément de pression comporte en outre une semelle de répartition agencée entre les extrémités des tiges et la lèvre d’étanchéité.
Ainsi, le moyen mécanique de pression applique une pression sur une zone où il y a des risques de décollement du joint d’étanchéité dus au changement de pente de l’échancrure.
Selon un mode de réalisation, le moyen mécanique de pression comporte une pluralité d’éléments de pression configurés pour exercer une pression sur une pluralité de portions de la lèvre d’étanchéité, des portions étant situées aux bases de l’échancrure ou des échancrures.
Selon un mode de réalisation, la portion de la lèvre d’étanchéité est située sur un sommet de l’échancrure.
Selon un mode de réalisation, au moins un des, une partie des ou les éléments de pression comportent une lame courbée dont au moins une des extrémités vient en butée sur la base d’une échancrure.
Grâce à cette caractéristique, le positionnement de la cloche de détection de fuite est rendu plus aisé car la lame courbée va permettre le placement adéquat en pression des échancrures de la lèvre d’étanchéité sur les deux ondes contiguës de la membrane, quel que soient les éventuelles légères variations de la distance entre ces deux ondes contiguës ou le positionnement approximatif de la cloche de détection de fuite sur la membrane à ondes par un ou plusieurs opérateurs.
Selon un mode de réalisation, la lèvre d’étanchéité comprend une partie recourbée sensiblement orthogonale à l’enveloppe, la partie recourbée ayant une dimension en section transversale supérieure ou égale à 1 cm, de préférence supérieure ou égale à 1,5 cm, de façon plus préférentielle supérieure ou égale à 2 cm.
Selon un mode de réalisation, le joint d’étanchéité est réalisé dans un matériau élastomère présentant une dureté comprise entre 5 et 50 Shore A.
Grâce à ces caractéristiques, le joint d’étanchéité est composé d’un matériau suffisamment souple pour être déformé par le moyen mécanique de pression.
Selon un mode de réalisation, le matériau élastomère du joint d’étanchéité est choisi parmi le polyuréthane élastomère et le caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère (EPDM). Le matériau élastomère du joint d’étanchéité peut également être en silicone, en nitrile ou en Viton®.
Avantageusement, l’équipement d’analyse est configuré pour détecter un gaz traceur préalablement injecté sous la membrane d’étanchéité ou un composant de l’air ambiant, de préférence pour détecter ledit gaz traceur.
Avantageusement, l’équipement d’analyse comporte un spectromètre de masse.
Avantageusement, le dispositif de détection de fuite comporte en outre au moins un dispositif de visée attaché à une extrémité longitudinale de la cloche de détection, le dispositif de visée présentant un élément indicateur aligné à un axe longitudinal médian de la chambre de détection pour indiquer visuellement la position dudit axe longitudinal médian de la chambre de détection à un opérateur.
Selon un mode de réalisation, l’élément indicateur comporte un corps en forme de pointe ou de flèche orienté dans l’alignement de l’axe longitudinal médian de la chambre de détection.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de visée comporte une source lumineuse, l’élément indicateur comportant un faisceau lumineux directionnel orienté dans l’alignement de l’axe longitudinal médian de la chambre de détection.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse est une source laser, par exemple une diode laser.
Selon un mode de réalisation la cloche de détection comporte deux dispositifs de visée attachés à deux extrémités longitudinales opposées de la cloche de détection et présentant chacun un élément indicateur aligné à l’axe longitudinal médian de la chambre de détection pour indiquer visuellement la position dudit axe longitudinal médian de la chambre de détection à un opérateur.
Selon un mode de réalisation, la cloche de détection comporte en outre deux poignées de manutention disposée sur une surface supérieure de la cloche de détection tournée à l’opposé de la chambre de détection.
Dans un mode de réalisation avantageux de l’invention, le circuit d’aspiration de gaz étant muni d’une vanne commandée commutable dans un état ouvert pour relier la chambre de détection à la pompe à vide et un état fermé pour isoler la chambre de détection de la pompe à vide, et une unité de commande configurée pour commuter la vanne commandée en réponse au signal de commande.
Selon un mode de réalisation, l’unité de commande est configurée pour commuter la vanne commandée alternativement entre l’état ouvert et l’état fermé en réponse au signal de commande.
Selon un mode de réalisation, l’organe de commande est un premier organe de commande actionnable manuellement pour produire un premier signal de commande et la cloche de détection comporte en outre un deuxième organe de commande actionnable manuellement pour produire un deuxième signal de commande,
l’unité de commande étant configurée pour commuter la vanne commandée dans l’état ouvert en réponse au premier signal de commande et dans l’état fermé en réponse au deuxième signal de commande.
L’invention porte également sur un procédé d’utilisation d’un dispositif de détection de fuite tel qu’exposé succinctement ci-dessus sur une zone de test, le procédé comportant les étapes de :
- placer la cloche de détection de fuite sur la zone de test de manière à définir une chambre de détection étanche sur la zone de test,
- générer une dépression dans la chambre de détection au moyen de la pompe à vide reliée à la chambre de détection par l’intermédiaire d’une pluralité de points de piquage distants les uns des autres d’une distance au plus égale à 80 centimètres, les deux points de piquage distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective au plus égale à 40 centimètres,
- conduire les gaz présents dans la chambre de détection vers l’équipement d’analyse, et
- analyser au moyen de l’équipement d’analyse les gaz venant de la chambre de détection pour produire un signal de mesure représentant une quantité d’au moins un gaz présent dans la chambre de détection de manière à détecter une éventuelle fuite au niveau de la zone de test.
Enfin, l’invention concerne aussi un procédé de détection de fuite pour détecter une fuite sur une zone de test d’une membrane d’étanchéité d’une cuve à l’aide d’une cloche de détection de fuite tel qu’exposé succinctement ci-dessus,
- la cloche de détection de fuite comprenant un corps principal destiné à être disposé sur la zone de test en définissant une chambre de détection étanche, la chambre de détection étanche présentant une forme allongée le long d’un axe longitudinal d’une longueur d’au moins 80 centimètres, d’une largeur d’au moins 5 millimètres ainsi que d’une hauteur d’au moins 2 millimètres,
- ladite membrane d’étanchéité comportant une pluralité de tôles métalliques ondulées et planes qui sont soudées les unes aux autres,
le procédé de test de l’étanchéité comportant les étapes consistant à :
- disposer la cloche de détection contre la membrane d’étanchéité en positionnant la chambre de détection au droit d’au moins un cordon de soudure entre une première tôle métallique et une deuxième tôle métallique, et en positionnant la cloche de détection de fuite de manière à former la chambre de détection étanche,
- mettre en dépression la chambre de détection au moyen d’une pompe à vide relié à la chambre de détection par l’intermédiaire d’une pluralité de points de piquage distants les uns des autres d’une distance d’au plus égale à 80 centimètres, les deux points de piquage distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective d’au plus 40 centimètres,
- conduire la phase gazeuse contenue dans la chambre de détection vers un équipement d’analyse pour détecter un gaz présent dans la chambre de détection de manière à détecter une éventuelle fuite au niveau de la zone de test.
De préférence, le gaz détecté présent dans la chambre de détection est un gaz traceur, différent d’un des composants significatifs de l’air atmosphérique.
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.
est une vue schématique d’un dispositif de détection de fuite selon un premier mode de réalisation.
est une vue en coupe transversale selon le plan II-II de la cloche de détection du dispositif de détection de fuite de la , ou celle représentée sur la .
est une vue en perspective d’un joint d’étanchéité selon un premier mode de réalisation.
est une vue schématique d’une variante d’un dispositif de détection de fuite dans laquelle la cloche de détection est équipée d’un système de serrage, ou analogue, au niveau des échancrures de la cloche de détection.
illustre schématiquement le positionnement de la cloche de détection en regard d’une portion d’un cordon de soudure assurant l’étanchéité entre deux tôles métalliques ondulées adjacentes d’une membrane.
est une vue schématique d’un dispositif de détection de fuite selon un mode de réalisation.
est une vue en perspective d’une cloche de détection de fuite selon l’invention.
est une vue schématique en coupe transversale de la cloche de détection de la , après mise en dépression de la chambre de détection.
est une illustration schématique d’une structure multicouche d’une paroi d’une cuve à membranes.
est une vue schématique partielle d’une cuve étanche et thermiquement isolante illustrant des dispositifs d’injection de gaz traceur positionnés au travers d’une membrane de la paroi de fond de la cuve.
est une vue de dessus d’une membrane d’étanchéité illustrant schématiquement une cloche de détection positionnée pour tester une jonction entre quatre tôles rectangulaires.
est une vue schématique fonctionnelle d’un dispositif de détection de fuite employant la cloche de détection de fuite de la .
est une vue schématique de dessus d’un mode de réalisation d’une cloche de détection selon l’invention.
illustre quatre orifices d’entrée d’un point de piquage présentant une géométrie avantageusement adaptée à un dispositif de détection de fuite selon l’invention.
illustre quatre orifices d’entrée d’un point de piquage ne présentant pas une géométrie adaptée à un dispositif de détection de fuite selon l’invention, étant entendu que de telles géométries d’orifices d’entrée ne sont pas intrinsèquement disqualifiantes pour un tel dispositif selon l’invention.
On va décrire ci-dessous un dispositif de détection de fuite qui peut être utilisé pour détecter des fuites dans différents assemblages étanches, en particulier un assemblage soudé. Dans les exemples ci-dessous, l’assemblage soudé est une membrane d’étanchéité pour une cuve de fluide.
Pendant l’étape du test d’étanchéité permettant de vérifier l’étanchéité des cordons de soudure d’une membrane 5, 8, on utilise un dispositif de détection de fuite 54, tel que représenté sur la .
Le dispositif de détection de fuite 54 comporte une cloche de détection 55 qui est destinée à être disposée contre la face interne de la membrane 5, 8 en regard d’une portion du cordon de soudure à tester.
La cloche de détection 55 présente une forme allongée et avantageusement une longueur comprise entre 0,8 et 6 mètres (m), de préférence de l’ordre de 1 m à 4 m de sorte la cloche de détection 55 soit manipulable par un seul et unique opérateur. Ceci étant dit, la longueur de la cloche de détection 55 est avantageusement la plus grande possible de manière à vérifier l’étanchéité d’une zone plus importante au cours d’un seul et unique test. Néanmoins, le choix de cette longueur de la cloche 55 pourra être adaptée en fonction d’une part des dimensions de la membrane 5, 8 à tester et d’autre part en vue de sa manœuvrabilité par un minimum d’opérateur(s), de préférence par un seul opérateur. Une forme allongée est particulièrement adaptée à tester un assemblage de tôles métalliques rectangulaires 5, 8, dans lequel les cordons de soudure suivent essentiellement les bords rectilignes des tôles 5, 8.
Comme représenté sur la , la cloche de détection 55 comporte un corps principal 100 rigide et un joint d’étanchéité 60 souple qui sont fixés l’un à l’autre et qui sont agencés pour définir avec la membrane 5, 8 à tester une chambre de détection 61 étanche, disposée en regard de la portion du cordon de soudure 62 à tester.
En revenant à la , on observe que le dispositif de détection de fuite 54 comporte également un équipement d’analyse 56 qui est raccordé à la chambre de détection 61 et permet de détecter un gaz prédéfini, c’est-à-dire un gaz traceur ou un gaz de l’air ambiant présent de l’autre côté de l’assemblage soudé à tester. Dès lors que l’équipement d’analyse 56 détecte le gaz prédéfini dans une quantité supérieure à un seuil, il peut être conclu à un défaut d’étanchéité de la portion du cordon de soudure 62 testée. Selon un mode de réalisation préféré, l’équipement d’analyse 56 est un spectromètre de masse.
Le dispositif de détection de fuite 54 comporte également une pompe à vide 57 qui est associée audit équipement d’analyse 56. La pompe à vide 57 est raccordée, d’une part, à la chambre de détection 61 de la cloche de détection 55 de manière à permettre une mise en dépression de la chambre de détection 61 et, d’autre part, à l’équipement d’analyse 56 de manière à conduire le gaz contenu dans la chambre de détection 61 vers l’équipement d’analyse 56.
La pompe à vide 57 est reliée à la cloche de détection 55 via un tuyau 58 qui est de préférence flexible. Le tuyau 58 est raccordé à un canal qui est ménagé dans le corps principal 100 et débouche dans la chambre de détection 61.
La caractéristique principale de la présente invention réside dans le fait que la pompe à vide 57 est reliée à la chambre de détection 61 par une pluralité de points de piquage 40 afin de produire le vide souhaité dans ladite chambre 61 de manière optimale qu’elles que sont les conditions d’environnement (liées à la membrane 5, 8 et au cordon de soudure 62 en particulier) et/ou les caractéristiques propres au dispositif de détection de fuite 54 (nombre/puissance de la ou des pompes à vide 57, 37, dysfonctionnements éventuels au niveau des connexions, particularités de forme et de dimensions de la chambre de détection etc…).
Comme représenté sur la , le corps principal 100 comporte un noyau rigide 59 et le joint d’étanchéité 60 comporte une enveloppe 63 épousant la forme du noyau rigide 59 et une lèvre d’étanchéité périphérique 64 qui prolonge l’enveloppe 63 vers le bas. L’enveloppe présente un fond 63 qui recouvre la surface supérieure du noyau rigide 59 et une paroi périphérique 74 qui épouse la périphérie du noyau rigide 59. Le fond 63 présente au moins un trou, non représenté, auquel est raccordé de manière étanche le tuyau 58 relié à la pompe à vide 57. Le noyau rigide 59 comporte sur sa surface inférieure 80 un évidement 79 sur toute la longueur du noyau rigide 59. Cet évidement 79 présente une largeur d adaptée au cordon 62, c’est-à-dire que cette largeur d doit permettre au cordon 62 de se trouver entièrement dans la chambre de détection 61, au moins la partie centrale du cordon 62 qui est la partie dudit cordon 62 susceptible de présenter une fuite. L’évidement 79 permet lors d’une mise en dépression de la chambre de détection 61 d’assurer, malgré un abaissement du noyau rigide 59 vers la membrane 5, 8 dû à une déformation de la lèvre d’étanchéité 64, que la zone de test 62 se trouve toujours en contact fluidique avec la chambre de détection 61.
La lèvre d’étanchéité périphérique 64 est recourbée vers l’extérieur de la cloche de détection 55 et est ainsi configurée pour se fléchir et se plaquer contre la membrane 5, 8 lorsque la chambre étanche 61 est mise en dépression. En d’autres termes, la lèvre d’étanchéité périphérique 64 présente une section présentant une forme générale de L, comme cela est visible sur les figures 2, 8 et 9.
La portion recourbée vers l’extérieur de la lèvre d’étanchéité périphérique 64 présente une largeur de l’ordre de 15 à 40 mm. La lèvre d’étanchéité périphérique 64 est conformée pour s’adapter à la géométrie de la membrane 5, 8 le long du cordon de soudure à tester. Aussi, la lèvre d’étanchéité périphérique 64 comporte des échancrures 65 présentant une forme correspondant à celle des ondulations de la membrane 5, 8 que la cloche de détection 55 est destinée à enjamber lorsqu’elle est en position contre la portion du cordon de soudure 62 à tester.
Le joint d’étanchéité 60 est avantageusement réalisé dans un matériau élastomère présentant une dureté comprise entre 5 et 50 Shore A. Le joint d’étanchéité est par exemple réalisé en polyuréthane élastomère, en caoutchouc EPDM, en silicone, en nitrile ou en Viton®.
La illustre également l’axe longitudinal médian 20 de la chambre de détection 61 entourée par la lèvre d’étanchéité périphérique 64. En service, il est souhaitable de bien centrer la chambre de détection 61 sur le cordon de soudure à vérifier, en particulier du fait que la chambre de détection 61 peut être relativement étroite. Pour cela, la cloche de détection 55 peut comporter un dispositif de visée qui est réalisé, sur la , sous la forme de deux pointes indicatrices 21 qui sont placées aux deux extrémités longitudinales de la cloche de détection et orientées dans l’alignement de l’axe longitudinal médian 20. En variante, une seule des deux pointes indicatrices 21 pourrait être prévue. Les pointes indicatrices 21 sont ici réalisées d’un seul tenant avec la lèvre d’étanchéité périphérique 64, ce qui assure que les pointes indicatrices 21 sont à proximité immédiate de la membrane 5, 8 et limite donc les risques d’erreur de visée par parallaxe. Les pointes indicatrices 21 peuvent cependant être réalisées d’autres manières, par exemple sous la forme de pièces rapportées. Les pointes indicatrices 21 peuvent être fixées à d’autres parties de la cloche de détection 55.
La cloche de détection 55 peut également en variante prévoir un dispositif de visée optique constituée de deux diodes laser attachées aux deux extrémités longitudinales de la cloche de détection 55 et émettant des faisceaux lumineux également orientés dans l’alignement de l’axe longitudinal médian 20. Une seule des deux diodes laser 22 pourrait être prévue.
Dans un mode de réalisation illustré schématiquement sur la , la cloche de détection 55 est en outre équipée d’un moyen mécanique de pression 66, qui est dans ce mode de réalisation un système de serrage 66, apte à plaquer la lèvre d’étanchéité périphérique 64 contre la membrane 5, 8 à tester de manière à garantir l’étanchéité de la chambre de détection 61. Le système de serrage 66 comporte ici une pince 67 au niveau de chacune des échancrures 65 de la lèvre d’étanchéité périphérique 64. Chaque pince 67 comporte deux branches respectivement disposées de part et d’autre de l’échancrure 65 et configurées pour venir appliquer un effort de serrage de la lèvre d’étanchéité périphérique 64 contre la membrane 5, 8. De manière avantageuse, les branches sont configurées pour serrer la lèvre d’étanchéité périphérique 64 contre la membrane d’étanchéité, à proximité de la base de l’ondulation.
De manière générale, les moyens de pression sur la lèvre d’étanchéité 64 fonctionnent lors de la mise en dépression de la chambre de détection 61, autrement dit le plaquage de la cloche de détection 55 lors de la mise en dépression provoque d’une part son rapprochement contre la membrane 5, 8 et d’autre part l’activation des moyens mécaniques de pression 66, 67 agissant en pression sur la lèvre d’étanchéité 64 pour la maintenir en contact hermétique ou étanche aux gaz contre la membrane 5, 8.
Les pinces 67 peuvent avantageusement être remplacées par des lames métalliques relativement souples, désignées en tant que « lames courbées » 72 dans la suite, prenant appui à leurs deux extrémités au niveau de deux échancrures successives, destinées à accueillir deux ondes successives contiguës. Ces lames métalliques 72 présentent l’avantage d’adapter intrinsèquement leurs appuis au niveau des échancrures de la cloche de détection 55 lorsque l’opérateur positionne cette dernière 55 sur la membrane 5, 8 avec ses ondes, également désignée en tant que « membrane corruguée » ou « membrane ondulée ».
Par ailleurs, dans le mode de réalisation représenté sur cette , le système de serrage 66 comporte en outre, au niveau de chacune des extrémités longitudinales de la cloche de détection 55, un doigt 68, mobile, qui est configuré pour venir plaquer l’une des extrémités longitudinales de la lèvre d’étanchéité périphérique 64 contre la membrane 8. Dans la suite, ce doigt 8 représenté de manière schématique sur la peut consister en diverses réalisations ayant toujours la fonction d’appuyer sur la lèvre d’étanchéité 64, au niveau de ses extrémités longitudinales, pour faciliter et/ou aider à la formation de l’étanchéité – autrement du vide partiel – de la chambre de détection 61.
Une procédure pour détecter un défaut d’étanchéité d’un cordon de soudure est la suivante.
Dans un premier temps l’on dispose la cloche de détection 55 en regard de la portion du cordon de soudure 62 à tester, qui longe un bord rectiligne d’une tôle rectangulaire, tel que représenté sur la .
Il convient de s’assurer que la cloche de détection 55 est convenablement centrée par rapport au cordon de soudure 62 de sorte que les deux parties latérales de la portion recourbée de la lèvre d’étanchéité périphérique 64 soient disposées de part et d’autre du cordon de soudure 62.
Pour cela, la illustre également le dispositif de visée, réalisé ici sous la forme des deux pointes indicatrices 21, qui sont placées précisément en superposition du cordon de soudure 62 par l’opérateur pour ainsi aligner l’axe longitudinal médian 20 de la chambre de détection avec le cordon de soudure 62.
La illustre aussi schématiquement le contour 30 de la chambre de détection 61, à savoir la ligne de contact étanche entre la lèvre d’étanchéité périphérique 64 et la membrane 5, 8.
La pompe à vide 57 est alors mise en fonctionnement afin de mettre la chambre de détection 61 en dépression et favoriser la migration du gaz au travers des zones défectueuses du cordon de soudure 62.
Dès que la pression à l’intérieur de la chambre de détection 61 passe en dessous d’un seuil de pression Ps, un flux de gaz est conduit de la chambre de détection 61 vers l’équipement d’analyse 56 et un taux de fuite φ du gaz prédéfini, de préférence consistant en un gaz traceur, est mesuré pendant une durée minimale Tm. Le taux de fuite φ est alors comparé à un seuil φs.
Si le taux de fuite φ est inférieur au seuil φs, alors il est conclu que la portion testée du cordon de soudure 62 ne présente pas de défaut d’étanchéité. Dans ce cas, la cloche de détection 55 est alors détachée de la membrane 5, 8 par libération de la dépression dans la chambre de détection 61. Puis la cloche de détection 55 est disposée en regard d’une portion adjacente du cordon de soudure 62 en assurant un recouvrement entre les deux portions successivement testées de manière à garantir que l’étanchéité du cordon de soudure 62 ait été testée sur toute la longueur dudit cordon de soudure 62.
Au contraire, si le taux de fuite φ est supérieur ou égal au seuil φs, alors il est conclu que la portion testée du cordon de soudure 62 présente un défaut d’étanchéité. Des mesures de soudure correctives sont alors mise en œuvre afin de corriger le défaut.
A titre d’exemple, pour une concentration en hélium dans l’espace thermiquement isolant – défini entre les membranes 5 et 8 - de l’ordre de 20 %, le seuil de pression en dessous duquel le taux de fuite est mesuré est compris entre 10 et 1000 Pa absolu, de préférence inférieure à 100 Pa absolu. A titre d’exemple, la durée minimale de mesure du taux de fuite est de 5 secondes et le seuil φs est de l’ordre de 1,0.10-6Pa.m3.s-1.
Un élément support 73 s’étend sur toute la longueur du corps principal 100 au-dessus de celui-ci et est fixé au corps principal 100. Des poignées de manutention 76 sont fixées aux deux extrémités longitudinales de l’élément support 73 de manière à permettre la manipulation de la cloche de détection 55 par un opérateur et éventuellement d’actionner le moyen mécanique de pression 66 par un effort de l’opérateur.
Le moyen mécanique de pression 66 est composé d’une pluralité d’éléments de pression 68, 72 qui sont notamment sous la forme de lames courbées 72 réparties sur la lèvre d’étanchéité 64 et qui sont fixées par des moyens de fixation 77 à l’élément support 73. Les lames courbées 72 sont déformables élastiquement de manière à, lorsqu’elles sont déformées, exercer un effort de retour élastique sur la lèvre d’étanchéité 64 afin de la plaquer sur la membrane 5, 8. Pour fiabiliser l’étanchéité de la chambre de détection 61, il semble judicieux de plaquer la lèvre d’étanchéité 64 dans les zones où le risque de décollement est plus important. C’est pourquoi des lames courbées 72 sont situées notamment aux bases des échancrures de la lèvre d’étanchéité 64 et le moyen mécanique de pression 66 comprend également, aux extrémités longitudinales de la cloche de détection 55, une structure d’appui 68 – telle qu’un doigt, nid d’abeille ou une mousse polymère précontrainte - sur la lèvre d’étanchéité 64.
Les lames courbées 72 sont fixées en leur milieu à l’élément support 73 alors que leurs deux extrémités sont placées sur la lèvre d’étanchéité 64 de manière à appliquer une pression sur deux zones différentes, ces lames 72 étant avantageusement placées entre deux échancrures 65. Les lames courbées 72 présentent à chacune de leur extrémité en contact avec la lèvre d’étanchéité 64 un manchon cylindrique 75. Le manchon cylindrique 75 permet notamment un appui homogène sur la lèvre d’étanchéité 64 en évitant tout poinçonnant qui pourrait dégrader l’intégrité de la lèvre d’étanchéité 64. Le manchon cylindrique 75 s’étend dans une direction orthogonale à la direction longitudinale du corps principal 100. La longueur d’un manchon cylindrique 75 est de plus sensiblement égale à la dimension de la partie de la lèvre d’étanchéité 64 faisant saillie du corps principal 100, dans la direction où s’étend le manchon cylindrique 75. Ainsi le manchon cylindrique 75 permet au moyen mécanique de pression 66 d’exercer une pression de manière efficace sur la lèvre d’étanchéité.
Lors du placement de la cloche de détection de fuite 55 sur la zone à tester, il faut s’assurer que le moyen mécanique de pression 66 plaque bien de manière étanche le joint d’étanchéité 60 pour pouvoir tester l’étanchéité de la soudure convenablement. Une problématique est donc de s’assurer que le moyen mécanique de pression 66 joue bien son rôle tout autour de la lèvre d’étanchéité périphérique 64. Or, la zone à tester peut être une zone de jonction entre plusieurs tôles métalliques ondulées, par exemple quatre tôles métalliques ondulées, de sorte que la zone n’est pas entièrement plane mais comporte des nivelages rendant difficile de plaquer le joint d’étanchéité 60.
Il va être décrit par la suite un procédé d’utilisation d’une cloche de détection de fuite 65 telle qu’illustrée à la dans un dispositif de détection de fuite 54 comprenant ladite cloche 65, une pompe à vide 57 raccordée à la chambre de détection 61 via la sortie de gaz et un équipement d’analyse 56. L’utilisation d’un tel dispositif de détection 54 permet de contrôler l’étanchéité d’un cordon de soudure 62 entre deux tôles ondules d’une membrane d’étanchéité 5, 8.
Tout d’abord, la cloche de détection 55 est placée sur la zone à tester l’étanchéité ici une partie du cordon de soudure 62, par exemple par un ou plusieurs opérateurs via les poignées de manutention 76. Pour cela, le corps principal 100 de la cloche de détection 55 est placé au-dessus du cordon de soudure 62 de manière que la longueur du corps principal 100 soit alignée avec et centrée sur le cordon de soudure 62. Ainsi, la lèvre d’étanchéité 64 se trouve de part et d’autre du cordon de soudure 62 et entoure complétement la zone du cordon de soudure 62 à tester pour former avec le corps principal 100 et la membrane 5, 8 une chambre de détection 61 étanche.
Après que la cloche de détection 55 a été placée sur le cordon de soudure 62, la cloche de détection 55 se fixe comme une ventouse sur la membrane 5, 8 grâce à la force de dépression activée par la pompe à vide 57. Cette force de dépression est associée au moyen mécanique de pression 66 qui dirige la pression afin de presser la lèvre d’étanchéité 64 sur la membrane 5, 8 dans certaines zones bien définies.
Lorsque le moyen mécanique de pression 66 subit un effort sur l’élément support 73, l’élément support 73 retransmet l’effort aux lames courbées 72 via leurs fixations respectives ce qui tend à déformer élastiquement les lames courbées 72. De ce fait et par retour élastique, les lames courbées 72 transmettent l’effort à la lèvre d’étanchéité 64 via les manchons cylindriques 75 aux zones où le décollement de la lèvre d’étanchéité est le plus probable à savoir les extrémités longitudinales du corps principal 100 et les bases des échancrures 65.
La pompe à vide 57 crée une dépression dans la chambre de détection 61 via le canal 82 et les points de piquage 40 permettent une homogénéité du vide partiel créé dans la chambre de détection 61. La souplesse de la lèvre d’étanchéité 64 entraine une déformation de celle-ci lors de la dépression de la chambre de détection 61 tendant à diminuer le volume de la chambre de détection 61. En effet, la lèvre d’étanchéité 64 se rapproche ainsi de part et d’autre du cordon de soudure 62 comme visible sur la . Dès lors que la pression à l’intérieur de la chambre de détection 61 passe en dessous d’un seuil de pression Ps, les gaz présents dans la chambre de détection 61 sont conduits vers l’équipement d’analyse 56.
L’équipement d’analyse 56 analyse alors au court d’une durée de mesure Tm la concentration en gaz des gaz présents dans la chambre de détection 61 de manière à obtenir une valeur représentative de l’évolution de la concentration. Comme expliqué précédemment, cette valeur représentative est alors comparée à une valeur seuil de manière à déterminer si la partie du cordon de soudure 62 testée présente ou non un défaut d’étanchéité.
Ainsi, de façon avantageuse, la lèvre d’étanchéité 64 occupe deux positions selon qu’elle se trouve dans son état initial, soit sans l’application d’une dépression dans la chambre de détection 61, ou dans son état de service, lorsqu’une telle dépression est appliquée.
Dans son état initial, la lèvre d’étanchéité 64 repose sans pression sur la surface d’une membrane d’étanchéité 5, 8 tandis que dans son état de service au moins une portion de pincement 53 située à une extrémité intérieure de la lèvre d’étanchéité 64 se trouve pressée sous le corps principal 100 de manière à parfaitement étanchéifier le contour ou la périphérie de la chambre de détection 61. En effet, grâce à la souplesse de la lèvre d’étanchéité 64, celle-ci vient se pincer entre le corps principal 100 et la membrane 5, 8 lors de l’application de la dépression. Ce positionnement de la portion de pincement 53 de la lèvre d’étanchéité 64 entre le corps principal 100, écrasée ou comprimée par celui-ci, et la membrane d’étanchéité 5, 8 contribue efficacement à obtenir une parfaite étanchéité de la chambre de détection 61, permettant ainsi d’obtenir et de tenir un vide d’au plus 1500 Pa (15 mbar), voire présentant une pression bien inférieure.
Ainsi, selon un mode d’exécution préféré, la lèvre d’étanchéité 64 présente un état de service, lorsqu’une dépression est appliquée dans la chambre de détection 61, dans lequel une portion de pincement 53 de la lèvre d’étanchéité 64 est maintenue entre le corps principal 100 et la membrane d’étanchéité 5, 8 sur au moins une partie de la périphérie de la chambre de détection 61, voire sur toute la périphérie de ladite chambre 61. Grâce à ce pincement, il est possible de se passer de tout ou partie du moyen mécanique de pression décrit plus haut.
Dans une variante de réalisation, la lèvre d’étanchéité périphérique 64 est formée avec la portion de pincement 53 faisant saillie en permanence sous le corps principal 100, c’est-à-dire également dans l’état initial sans dépression, par exemple tout autour de la chambre de détection 61 ou sur une partie de sa périphérie.
Comme indiqué plus haut, la zone à tester peut être une zone de jonction entre plusieurs tôles métalliques, par exemple quatre tôles métalliques rectangulaires, ondulées ou non, comme représenté sur la .
Concernant une zone de jonction entre plusieurs tôles rectangulaires planes, on peut également se référer à la publication EP-A-0064886. Dans cet exemple comme dans celui de la , chacune des quatre tôles métalliques rectangulaires 31 comporte un pan coupé 32 au niveau du coin, par exemple formant un angle de 45° avec les bords de la tôle. Les quatre pans coupés 32 sont approchés les uns des autres à recouvrement sur un insert métallique 33 fixé sur le massif isolant et dont une zone centrale, ici de forme carrée, reste découverte entre les quatre pans coupés 32. Cette zone centrale de l’insert métallique 33 forme une partie de la membrane étanche grâce aux lignes de soudure étanches réalisées le long des pans coupés 32.
Les lignes 34 en traits interrompus représentent des courbures de décalage dans la direction d’épaisseur des tôles métalliques rectangulaires 31 qui permettent les recouvrements mutuels, selon la technique connue.
Sur la , la cloche de détection 55 présente une forme correspondant au mode de réalisation de la . On a esquissé la position de la cloche de détection en représentant le contour de la lèvre d’étanchéité 64 et le contour 30 de la chambre de détection 61, qui est partiellement représentée. En particulier, la zone circulaire 25 de la chambre de détection 61 est positionnée au droit de la zone de jonction précitée, par exemple centrée sur la partie découverte de l’insert métallique 33, tandis que la bande rectiligne centrale 24 de la chambre de détection 61 est positionnée sur un bord rectiligne d’une des tôles métalliques rectangulaires 31. La zone circulaire 25 de la chambre de détection 61 présente un diamètre adapté à complètement englober les quatre pans coupés 32 au droit de la zone de jonction précitée. Pour cela, son diamètre est par exemple égal à 210 millimètres (mm), ou au plus égal à 210 mm, pour une membrane ondulée de type Mark III®.
On peut noter ici qu’il est possible de réaliser une cloche de détection 55 présentant uniquement une bande rectiligne centrale 24. Toutefois, dans cette hypothèse, cette bande rectiligne centrale 24 présente avantageusement une largeur égale au diamètre de la zone circulaire 25, plus précisément égale au diamètre maximum de cette zone circulaire 25, soit 210 mm dans le cas d’une membrane ondulée de type Mark III®. Ainsi, la bande rectiligne centrale 24, de par sa largeur, permet d’inclure la fonction de la zone circulaire 25 dans le mode de réalisation classique, autrement dit la bande rectiligne centrale 24 permet de tester l’étanchéité à la fois de la soudure (rectiligne) entre deux membranes contiguës 5, 8 et au moins une zone de jonction de membranes précitée, de préférence deux zones de jonction précitée.
Sur la , des éléments de pression d’extrémité 87 ou 68 ont été esquissés en traits interrompus. On peut ainsi remarquer que les éléments de pression d’extrémité 87 ont été positionnés sur la cloche de détection de manière que, lorsque la cloche de détection est positionnée à cet emplacement, les éléments de pression d’extrémité 87 se trouvent en fait au droit des cordons de soudure 62 qui joignent les tôles métalliques rectangulaires 31 entre elles le long des bords. Ainsi, les éléments de pression d’extrémité 87 appuient sur les portions de la lèvre d’étanchéité périphérique 64 qui reposent sur ces cordons de soudure 62, lesquels présentent nécessairement un certain relief. Les éléments de pression d’extrémité 87 ainsi positionnés rendent possible l’obtention d’un contact parfaitement étanche malgré ce relief. En particulier, on voit sur la que trois éléments de pression d’extrémité 87 appuient sur trois portions de la lèvre d’étanchéité périphérique 64 qui traversent respectivement trois cordons de soudure 62 de cette zone de jonction.
D’autres géométries de la cloche de détection peuvent être envisagées pour cette utilisation. La cloche de détection 55 peut ainsi présenter une forme modifiée dans laquelle la zone circulaire 25 constitue une portion centrale de la chambre de détection 61 et la chambre de détection 61 présente deux zones allongées 24 s’étendant depuis la zone circulaire 25 de manière diamétralement opposée l’une de l’autre le long de l’axe longitudinal médian 20. On peut également envisager que la cloche de détection 55 présente une forme modifiée dans laquelle la chambre de détection 61 présente une forme circulaire.
Le dispositif de détection de fuite 54 comporte la cloche de détection 55, l’équipement d’analyse 56 avec sa pompe à vide associée 57, éventuellement une deuxième pompe à vide 37 de plus forte puissance, et un circuit d’aspiration reliant la chambre de détection 61 à l’équipement d’analyse 56 par l’intermédiaire d’au moins une électrovanne 48. Le circuit d’aspiration comporte de préférence un tuyau flexible 58 d’assez grande longueur pour favoriser la mobilité de la cloche de détection 55 sur une zone de travail relativement étendue autour de l’équipement d’analyse 56. Ce tuyau flexible 58 est par exemple raccordé par des connecteurs 39, d’une part à une sortie de la chambre de détection 61 et d’autre part à l’équipement d’analyse 56. Lorsqu’une deuxième pompe à vide 37 est employée, un raccord de dérivation 38 peut être prévu pour relier l’équipement d’analyse 56 et la deuxième pompe à vide 37 en dérivation l’un de l’autre.
Concernant les électrovannes 48, on peut envisager toutes les possibilités dans le circuit selon l’invention, à savoir notamment une électrovanne 48 par point de piquage ou encore une seule électrovanne 48 située en amont du circuit de vide de la cloche de détection 55.
Une unité de commande 36 est également prévue pour piloter l’électrovanne 48, et éventuellement d’autres éléments comme l’équipement d’analyse 56, en réponse à des actions d’un opérateur sur un ou plusieurs organes de commande de la cloche de détection 55, par exemple disposés sur une ou plusieurs poignées de manutention 76 de la cloche de détection 55.
Par exemple, les deux poignées de manutention 76 peuvent être munies chacune d’un bouton poussoir actionnable avec le pouce et configuré respectivement comme bouton d’activation et bouton de désactivation. Des organes de commande présentant une autre forme qu’un bouton poussoir peuvent être envisagées alternativement, par exemple un bouton tactile capacitif, un levier basculant, ou tout autre organe actionnable manuellement.
Dans un mode de fonctionnement préféré, la pompe à vide 37 ou autre source de dépression est préalablement activée et génère de manière permanente une dépression dans le circuit d’aspiration. L’électrovanne 48 présente un état fermé par défaut, de sorte que la chambre de détection 61 n’est pas initialement soumise à la dépression, ce qui permet de déplacer librement la cloche de détection 55 sur la membrane 5, 8.
L’électrovanne 48 peut être positionnée sur la sortie de gaz de la cloche de détection 55. Elle peut aussi être positionnée à un autre emplacement dans le circuit d’aspiration, par exemple au niveau du raccord de dérivation 38 comme indiqué par le chiffre 248 sur la .
Les signaux de commande entre l’unité de commande 36, l’électrovanne 48 et les bouton d’activation et bouton de désactivation sont transportés par des liaisons de communication 35 filaires ou non filaires, par exemple réalisée sous la forme d’une câble électrique souple ou une tresse de câbles souples pour favoriser la mobilité de la cloche de détection 55.
Dans un mode de réalisation, l’unité de commande 36 est configurée pour piloter aussi l’équipement d’analyse 56. Pour cela, une liaison de communication 35 filaire ou non filaire est également prévue entre l’unité de commande 36 et l’équipement d’analyse 56. De plus, un capteur de pression 49 également relié à l’unité de commande 36 est prévu sur la cloche de détection 55 pour mesurer la pression dans la chambre de détection 61.
La source de dépression étant préalablement activé, l’opérateur saisit la cloche de détection 55 par les deux poignées et positionne la cloche de détection 55 sur la zone de test choisie, le cas échéant en s’aidant des dispositifs de visée décrits plus haut. Puis l’opérateur presse le bouton d’activation.
L’opérateur n’a plus qu’à presser le bouton de désactivation pour positionner la cloche de détection 55 sur une autre zone de test. La cloche de détection 55 peut donc être employée sans que l’opérateur n’ait besoin d’interagir avec la pompe à vide 37, l’unité de commande 36 ou l’équipement d’analyse 56, dans toute une zone de travail définie par la longueur des liaisons fluidiques et électriques de la cloche de détection 55 avec ces éléments. Pour favoriser la mobilité du dispositif de détection de fuite 54 à une plus grande échelle, la pompe à vide 37, l’unité de commande 36 et l’équipement d’analyse 56 peuvent être montés sur un chariot roulant, non illustré.
La cloche de détection, le dispositif de détection de fuite 54 et le procédé d’utilisation du dispositif décrits ci-dessus visent plus particulièrement à tester l’étanchéité d’une membrane d’une cuve étanche et thermiquement isolante à membranes. A titre d’exemple, de telles cuves à membranes sont notamment décrites dans les demandes de brevet WO14057221, FR2691520.
Les cuves à membrane présentent une pluralité de parois qui présentent une structure multicouche, telle que représentée sur la . Chaque paroi 1 comporte, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire 2 comportant des panneaux isolants secondaires 3 ancrés à une structure porteuse 4, une membrane secondaire 5 reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire 2, une barrière thermiquement isolante primaire 6 comportant des panneaux isolants primaires 7 reposant contre la membrane secondaire 2 et ancrés à la structure porteuse 4 ou aux panneaux isolants secondaires 3 et une membrane primaire 8 qui repose contre la barrière thermiquement isolante primaire 6 et qui est destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve.
La cuve présente une forme générale polyédrique. Dans le mode de réalisation illustré sur la , la cuve présente une paroi avant 9 et une paroi arrière, non représentée, qui sont ici de forme octogonale. La cuve comporte également une paroi de plafond 10, une paroi de fond 11 et des parois latérales 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 qui s’étendent selon la direction longitudinale de la cuve entre la paroi avant 9 et la paroi arrière.
Les barrières thermiquement isolantes secondaires 2 des parois de cuve communiquent les unes avec les autres de manière à former, entre la structure porteuse 4 et la membrane secondaire 5, un espace thermiquement isolant secondaire, étanche. De même, les barrières thermiquement isolantes primaires 6 des parois de cuve communiquent les unes avec les autres de manière à former, entre la membrane secondaire 5 et la membrane primaire 8, un espace thermiquement isolant primaire, étanche.
Au moins l’une des membranes primaire 8 et secondaire 5 comporte une pluralité de tôles métalliques qui sont soudées les unes aux autres. Le procédé de test d’étanchéité qui sera décrit par la suite vise plus particulièrement à tester l’étanchéité des soudures permettant de raccorder les tôles métalliques les unes aux autres. La membrane à tester présente des ondulations qui lui permettent de se déformer sous l’effet des sollicitations thermiques et mécaniques générées par le fluide emmagasiné dans la cuve.
Dans un mode de réalisation, le procédé de test d’étanchéité comporte trois étapes, à savoir :
- la diffusion d’un gaz traceur dans un espace thermiquement isolant recouvert par la membrane 5, 8 dont on souhaite tester l’étanchéité ;
- le contrôle de la diffusion du gaz traceur dans l’espace thermiquement isolant ; et
- la vérification de l’étanchéité des soudures de la membrane 5, 8.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé de test d’étanchéité comporte seulement la vérification de l’étanchéité des soudures de la membrane 5, 8 sans l’aide de gaz traceur.
L’étape de diffusion d’un gaz traceur consiste à injecter un gaz traceur dans l’espace thermiquement isolant qui est recouvert par la membrane 5, 8 dont on souhaite vérifier l’étanchéité. Lorsque l’on souhaite vérifier l’étanchéité de la membrane secondaire 5, le gaz traceur est injecté dans l’espace thermiquement isolant secondaire. Dans ce cas, le procédé de test d’étanchéité est mis en œuvre avant que la barrière thermiquement isolante primaire 7 et la membrane primaire 8 ne soient installées. Lorsque l’on souhaite vérifier l’étanchéité de la membrane primaire 8, le gaz traceur est injecté dans l’espace thermiquement isolant primaire.
La illustre schématiquement une cuve étanche et thermiquement isolante ainsi qu’un système d’injection du gaz traceur dans un espace thermiquement isolant.
Le système d’injection comporte une pluralité de conduits 18 qui sont, d’une part, reliés à une source de gaz traceur, non illustrée, et, d’autre part, reliés à des dispositifs d’injection du gaz traceur 19 ménageant un passage d’injection du gaz traceur au travers de la membrane 5, 8 dont l’étanchéité doit être testée. Plus particulièrement, les dispositifs d’injection du gaz traceur 19 ménagent des passages de gaz traceur au travers de la membrane de la paroi de fond 11. Une telle disposition est particulièrement avantageuse car le gaz traceur présente une densité de vapeur plus faible que celle de l’air de sorte qu’il a tendance à monter dans l’espace thermiquement isolant. Dès lors, l’injection du gaz traceur par le bas, au travers de la membrane 5, 8 à tester de la paroi de fond 11, permet d’assurer une diffusion rapide et homogène du gaz traceur dans l’espace thermiquement isolant.
Dans le mode de réalisation représenté sur la , la paroi de fond 11 est équipée d’au moins quatre dispositifs d’injection du gaz traceur 19 qui sont régulièrement répartis sur la surface de la paroi de fond 11. La paroi de fond 11 présente une forme rectangulaire et peut ainsi être divisée en quatre zones de surface égale par ses deux axes de symétrie x et y. Chacun des quatre dispositifs d’injection du gaz traceur 19 est disposé dans l’une des quatre zones précitées. Dans le mode de réalisation particulier illustré, chaque dispositif d’injection du gaz traceur 19 est disposé à proximité du centre de sa zone respective. Dans un mode de réalisation particulier, chacun des quatre dispositifs d’injection du gaz traceur est disposé à une distance ¼ L du bord longitudinal adjacent et à une distance ¼ B du bord transversal adjacent avec L : la dimension longitudinale de la paroi de fond 11 et B : la dimension transversale de la paroi de fond 11.
L’étape de contrôle de diffusion de gaz traceur consiste à lorsque le gaz traceur a diffusé au travers de l’espace thermiquement isolant, contrôler la diffusion du gaz traceur dans l’espace thermiquement isolant.
Pour ce faire, l’on prélève le gaz contenu dans l’espace thermiquement isolant dans lequel l’on a injecté le gaz traceur au moyen d’une pluralité de dispositifs de prélèvement de gaz ménagés au travers de la membrane recouvrant ledit espace thermiquement isolant. Chaque dispositif de prélèvement est relié à un équipement d’analyse, tel qu’un spectromètre de masse, qui permet de vérifier la présence et la concentration du gaz traceur dans la zone correspondante de l’espace thermiquement isolant.
L’étape de vérification des soudures consiste à utiliser le dispositif de détection de fuite 54, précédemment décrit, sur l’une des membranes 5, 8 de la cuve étanche et thermiquement isolante.
Sur la sont représentés quatre orifices d’entrée 41 de points de piquage 40 dans la chambre de détection 61 de la cloche de détection 55. De tels orifices d’entrée 41 pour la pluralité de points de piquage 40 selon l’invention sont avantageux car ils permettent de réduire le facteur de perte de charge K à une valeur qui doit être au plus égal à 0,2, de préférence au plus égale à 0,1. Ce facteur de perte de charge K est un paramètre connu en tant que tel, plus précisément de la littérature se rapport aux géométrie d’ouverture des système d’écoulement de fluide tels que des systèmes d’aspiration.
Sur les figures (a) dite « orifice d’entrée 41 divergent » et (b) dite « orifice d’entrée 41 convergent », on constate que la section intérieure S2est supérieure à la section directement contiguë, soit la section S1- figure (a) – soit la section Sc– figure (b). Sur les figures (c) dite « orifice d’entrée 41 en coude arrondi » et (d) dite « orifice d’entrée 41 à entrée progressive », on constate que l’orifice d’entrée 41 s’inscrit au moins en partie dans un cercle, de diamètre R. Plus précisément, les valeurs du facteur de perte de charge K sont les suivantes pour chacune des géométries :
  • orifice d’entrée 41 divergent (figure a) : K = (1 – S1/S2)²sinα
  • orifice d’entrée 41 convergent (figure b) : K = (1/µ - 1)²sinα avec µ = Sc/S2
  • orifice d’entrée 41 en coude arrondi (figure c) : K = (α/π)[0,131 + 1,847(D/R)7/2]
  • orifice d’entrée 41 à entrée progressive (figure d) : K = 0,04
Bien entendu, tous les points de piquage 40 peuvent présenter le même type d’orifice d’entrée 41 ou au contraire chacun peut présenter un type d’orifice d’entrée 41 différent.
Par ailleurs, l’invention est présentée avec une dans laquelle la cloche de détection 55 comprend deux points de piquage 40, pour une longueur de 120 centimètres, mais on peut envisager un nombre de piquage et une longueur de la cloche de détection 55 variable, pour autant que cette dernière 55 ait au moins un point de piquage 40 tous les 80 centimètres, de préférence tous les 60 centimètres, et pour les extrémités de la cloche, un point de piquage 40 distant d’au plus 40 centimètres, de préférence d’au plus 30 centimètres.
Ainsi, une cloche de détection de quatre mètres pourra présenter cinq points de piquage 40 ou plus, par exemple sept ou même dix ou plus de points de piquage 40, notamment en fonction de la puissance de la pompe à vide 57 ou du niveau d’étanchéité obtenu pratiquement avec les conditions d’environnement (membranes 5, 8 et cordon 62 en particulier) et/ou relatives à l’équipement du dispositif de détection.
Sur la sont représentés cette fois-ci des exemples des orifices d’entrée 41 de point de piquage 40 non conformes ou plus exactement non avantageux dans le cadre de la présente invention car présentant un facteur de perte de charge K supérieure à 0,2. A l’instar de la , ci-dessous sont présentées les valeurs pour chacun de ces orifices d’entrée 41 de points de piquage 40 :
  • orifice d’entrée 41 à élargissement brusque (figure a) : K = (1 – S1/S2)²
  • orifice d’entrée 41 à coude brusque (figure b) : K = sin²α+ 2 sin4(α/2)
  • orifice d’entrée 41 à rétrécissement brusque (figure c) : K = (1/µ - 1)² avec µ = Sc/S2
  • orifice d’entrée 41 à entrée brusque (figure d) : K = 0,5
On notera que bien que ces orifices d’entrée 41 décrits en lien avec la ne sont pas privilégiés dans le cadre de la présente invention, lesdits orifices 41 peuvent éventuellement être envisagés tout en restant dans le champ de la présente invention.
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 (15)

  1. Dispositif de détection de fuite (54) pour détecter une fuite sur une zone de test (62) d’une membrane d’étanchéité (5, 8) d’une cuve étanche et thermiquement isolante, le dispositif de détection de fuite (54) comportant :
    - une cloche de détection de fuite (55) comprenant un corps principal (100) destiné à être disposé sur la zone de test (62) en définissant une chambre de détection étanche (61), la chambre de détection étanche (61) présentant une forme allongée le long d’un axe longitudinal d’une longueur d’au moins 80 centimètres, d’une largeur d’au moins 5 millimètres ainsi que d’une hauteur d’au moins 2 millimètres,
    - au moins une pompe à vide (57) raccordée à la chambre de détection (61) pour générer une dépression dans la chambre de détection (61), et
    - un équipement d’analyse (56) relié à la chambre de détection (61) pour analyser un gaz présent dans la chambre de détection (61),
    caractérisé en ce que la chambre de détection (61) comprend une pluralité de points de piquage (40) reliés à la pompe à vide (57) et en ce que lesdits points de piquage (40) sont distants les uns des autres d’une distance au plus égale à 80 centimètres, les deux points de piquage (40) distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective au plus égale à 40 centimètres.
  2. Dispositif de détection de fuite (54) selon la revendication 1, dans lequel les points de piquage (40) sont distants les uns des autres d’une distance d’au plus 60 centimètres, lesdits deux points de piquage (40) distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective au plus égale à 30 centimètres.
  3. Dispositif de détection de fuite (54) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pompe à vide (57) présente un débit d’au moins 5 m3/heure, de préférence d’au moins 10 m3/heure et de façon encore préférentielle d’au moins 15 m3/heure.
  4. Dispositif de détection de fuite (54) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins un point de piquage (40), de préférence tous les points de piquage (40), comporte un orifice d’entrée (41) débouchant dans la chambre de détection (61) présentant un coude arrondi, une ouverture convergente ou divergente, et/ou une ouverture dite progressive.
  5. Dispositif de détection de fuite (54) selon la revendication 1 à 3, dans lequel au moins un point de piquage (40), de préférence tous les points de piquage (40), comporte un orifice d’entrée (41) débouchant dans la chambre de détection (61) présentant un facteur de perte de charge K au plus égal à 0,2.
  6. Dispositif de détection de fuite (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif comprend une pluralité de pompes à vide (57), chacune des pompes à vide (57) étant relié à au moins un point de piquage (40) distinct des autres pompes à vide (57).
  7. Dispositif de détection de fuite (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre de détection étanche (61) présente une forme allongée le long d’un axe longitudinal d’une longueur comprise entre 1 mètre et 4 mètres, de préférence comprise entre 1,1 et 2,5 mètres, d’une largeur comprise entre 6 et 210 millimètres, de préférence comprise entre 8 et 15 millimètres, ainsi que d’une hauteur au moins égale à 3 millimètres, de préférence une hauteur inférieure à 20 millimètres.
  8. Dispositif de détection de fuite (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cloche de détection de fuite (55) comprend un joint d’étanchéité (60) lié au corps principal (100), ledit joint d’étanchéité étant configuré pour définir au moins une portion de la chambre de détection (61), le joint d’étanchéité (60) comportant une lèvre d’étanchéité (64) périphérique configurée pour venir en contact avec la membrane d’étanchéité et présentant un contour fermé entourant la chambre de détection (61).
  9. Dispositif de détection de fuite (54) selon la revendication précédente, dans lequel dans lequel la lèvre d’étanchéité (64) est configurée pour présenter, au moins dans un état de service dans lequel une dépression est appliquée dans la chambre de détection (61), une portion de pincement (53) qui vient se pincer entre le corps principal (100) et la membrane d’étanchéité (5, 8) sur au moins une partie de la périphérie de la chambre de détection (61).
  10. Dispositif de détection de fuite (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre de détection (61) de la cloche de détection de fuite (55) présente au moins une zone convexe (25), par exemple circulaire ou en forme de polygone, de préférence située à l’une des extrémités longitudinales de ladite cloche de détection, destinée à recouvrir une zone de jonction entre quatre tôles métalliques (31) ondulées ou planes.
  11. Dispositif de détection de fuite (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’équipement d’analyse (56) est configuré pour détecter un gaz traceur préalablement injecté sous la membrane d’étanchéité (5, 8) ou un composant de l’air ambiant, de préférence pour détecter ledit gaz traceur.
  12. Dispositif de détection de fuite (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’équipement d’analyse (56) comporte un spectromètre de masse.
  13. Procédé d’utilisation d’un dispositif de détection de fuite (54) selon l’une des revendications précédentes sur une zone de test (62), le procédé comportant les étapes de :
    - placer la cloche de détection de fuite (55) sur la zone de test (62) de manière à définir une chambre de détection (61) étanche sur la zone de test (62),
    - générer une dépression dans la chambre de détection (61) au moyen de la pompe à vide (57) reliée à la chambre de détection (61) par l’intermédiaire d’une pluralité de points de piquage (40) distants les uns des autres d’une distance au plus égale à 80 centimètres, les deux points de piquage (40) distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective au plus égale à 40 centimètres,
    - conduire les gaz présents dans la chambre de détection (61) vers l’équipement d’analyse (56), et
    - analyser au moyen de l’équipement d’analyse (56) les gaz venant de la chambre de détection (61) pour produire un signal de mesure représentant une quantité d’au moins un gaz présent dans la chambre de détection (61) de manière à détecter une éventuelle fuite au niveau de la zone de test (62).
  14. Procédé de détection de fuite pour détecter une fuite sur une zone de test d’une membrane d’étanchéité d’une cuve à l’aide d’une cloche de détection de fuite selon l’une des revendications 1 à 12,
    la cloche de détection de fuite (55) comprenant un corps principal (100) destiné à être disposé sur la zone de test (62) en définissant une chambre de détection étanche (61), la chambre de détection étanche (61) présentant une forme allongée le long d’un axe longitudinal d’une longueur d’au moins 80 centimètres, d’une largeur d’au moins 5 millimètres ainsi que d’une hauteur d’au moins 2 millimètres,
    ladite membrane d’étanchéité comportant une pluralité de tôles métalliques ondulées et planes qui sont soudées les unes aux autres,
    le procédé de test de l’étanchéité comportant les étapes consistant à :
    - disposer la cloche de détection contre la membrane d’étanchéité en positionnant la chambre de détection au droit d’au moins un cordon de soudure entre une première tôle métallique et une deuxième tôle métallique, et en positionnant la cloche de détection de fuite (55) de manière à former la chambre de détection étanche (61),
    - mettre en dépression la chambre de détection au moyen d’une pompe à vide (57) relié à la chambre de détection par l’intermédiaire d’une pluralité de points de piquage (40) distants les uns des autres d’une distance d’au plus égale à 80 centimètres, les deux points de piquage (40) distaux étant situés à une distance de l’extrémité longitudinale respective d’au plus 40 centimètres,
    - conduire la phase gazeuse contenue dans la chambre de détection vers un équipement d’analyse pour détecter un gaz présent dans la chambre de détection de manière à détecter une éventuelle fuite au niveau de la zone de test (62).
  15. Procédé de détection de fuite selon la revendication 14, dans lequel le gaz détecté présent dans la chambre de détection est un gaz traceur, différent d’un des composants significatifs de l’air atmosphérique.
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