FR3140875A1 - Membrane d’étanchéité pour une cuve de stockage de gaz liquéfié - Google Patents

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Vincent Berger
Gaëtan Chambras
Julien COUTEAU
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Abstract

Titre : Membrane d’étanchéité pour une cuve de stockage de gaz liquéfié La présente invention concerne une membrane d’étanchéité d’une cuve de gaz liquéfié, comprenant une pluralité de plaques métalliques participant à définir un volume interne de la cuve, les plaques métalliques comprenant chacune au moins un bord relevé 32 formé le long d’un des côtés de la plaque métallique, la membrane d’étanchéité comprenant au moins un premier cordon de soudure 56 reliant les bords relevés 32 d’au moins deux plaques métalliques parmi la pluralité de plaques métalliques et un deuxième cordon de soudure 58 reliant les bords relevés 32 d’au moins deux plaques métalliques parmi la pluralité de plaques métalliques, la membrane d’étanchéité comprenant un joint de soudure 60 reliant le premier cordon de soudure 56 au deuxième cordon de soudure 58. Figure 4

Description

Membrane d’étanchéité pour une cuve de stockage de gaz liquéfié
La présente invention se rapporte au domaine du stockage et/ou de transport d’une cargaison de gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié, de l’ammoniac liquide ou encore du gaz de pétrole liquéfié. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à une structure de paroi d’une cuve de stockage de gaz liquéfié.
Le gaz naturel liquéfié, communément connu sous l’acronyme « GNL », est une source d’énergie importante, composée d’environ 95% de méthane. Plus particulièrement, le GNL est stocké à l’état liquide dans une cuve isolée thermiquement à une température proche de -160°C, le GNL occupant alors 1/600 du volume qu’il occuperait à l’état gazeux, permettant ainsi de faciliter son transport d’un site à un autre.
Les parois d’une cuve connue comprennent classiquement au moins une couche d’un isolant thermique contre laquelle est mise en appui une membrane d’étanchéité. Cette dernière délimite le volume de la cuve qui reçoit le gaz liquéfié. Ainsi, une telle membrane doit être parfaitement étanche. Cette membrane d’étanchéité est mise en œuvre par la disposition et le soudage de plaques métalliques côte-à-côte. Ces plaques métalliques comportent un bord relevé qui, une fois soudé contre un bord relevé d’une autre plaque, assure le caractère étanche de la membrane.
Il existe des cas où la membrane d’étanchéité est traversée par des éléments de structure, comme par exemple un puisard ou un pied de soutien d’une tour de chargement et de déchargement du gaz liquéfié. Dans ce genre de situation, la membrane comporte un plaque qui présente une épaisseur différente de l’épaisseur des autres plaques constitutives de la membrane d’étanchéité. Cet aspect représente une première difficulté technique puisque la différence d’épaisseur limite la capacité de déformations de la membrane lors de la mise à froid de la cuve préalablement à son remplissage par le gaz liquéfié.
Par ailleurs, il existe des zones de la membrane d’étanchéité où les plaques métalliques d’épaisseur différente se rejoignent, et qu’il faut souder entre elles via leur bord relevé respectif. Ces zones forment alors des nœuds de contraction mécanique qui vont à l’encontre de l’objectif recherché, c’est-à-dire conférer à la membrane la capacité de se dilater ou de se contracter en fonction de l’utilisation de la cuve.
L’art antérieur n’offre pas de solution pour gérer ces problèmes techniques.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte en proposant un arrangement spécifique de la jonction entre plusieurs plaques métalliques, qui permet de maintenir la capacité de déformation de la membrane d’étanchéité tout en conservant l’étanchéité requise par une telle membrane de la paroi de la cuve.
La présente invention a ainsi pour principal objet une membrane d’étanchéité d’une cuve de gaz liquéfié, comprenant une pluralité de plaques métalliques participant à définir un volume interne de la cuve, les plaques métalliques comprenant chacune au moins un bord relevé formé le long d’un des côtés de la plaque métallique, la membrane d’étanchéité comprenant au moins un premier cordon de soudure reliant les bords relevés d’au moins deux plaques métalliques parmi la pluralité de plaques métalliques et un deuxième cordon de soudure reliant les bords relevés d’au moins deux plaques métalliques parmi la pluralité de plaques métalliques, la membrane d’étanchéité comprenant un joint de soudure reliant le premier cordon de soudure au deuxième cordon de soudure.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la pluralité de plaques métalliques comprend une première plaque métallique et une deuxième plaque métallique, le premier cordon de soudure reliant le bord relevé de la première plaque métallique avec le bord relevé de la deuxième plaque métallique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la pluralité de plaques métalliques comprend une troisième plaque métallique, le deuxième cordon de soudure reliant le bord relevé de la première plaque métallique avec le bord relevé de la troisième plaque métallique. En d’autres termes, la troisième plaque métallique et la première plaque métallique sont reliées l’une à l’autre par le deuxième cordon de soudure présente entre leurs bords relevés respectifs.
Selon un autre exemple, la pluralité de plaques métalliques comprend une troisième plaque métallique et une quatrième plaque métallique, le deuxième cordon de soudure reliant le bord relevé de la troisième plaque métallique avec le bord relevé de la quatrième plaque métallique.
Le joint de soudure assure ainsi l’étanchéité de la membrane au croisement de trois ou de quatre plaques métalliques.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, les plaques métalliques comprennent chacune une surface plane à partir de laquelle le bord relevé fait saillie. Selon un exemple, au moins deux, et avantageusement trois, de la pluralité de plaques métalliques prennent la forme d’une bande qui s’étend sur une longueur de plusieurs mètres, voire plusieurs dizaines de mètres, et d’une largeur inférieure à un mètre. Plusieurs bandes métalliques sont disposées côte-à-côte et dans un même plan et forment la membrane d’étanchéité.
Les plaques métalliques dont les bords relevés sont en contact les uns contre les autres sont ainsi reliées par le premier cordon de soudure ou par le deuxième cordon de soudure qui traverse les bords relevés.
Les plaques métalliques alignées longitudinalement les unes à la suite des autres sont quant à elles reliées par une soudure à clin, c’est-à-dire une soudure réalisée entre une face d’une plaque métallique et une tranche d’une autre plaque métallique dont l’extrémité longitudinale est superposée sur une extrémité longitudinale de la plaque métallique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le joint de soudure relie une arête du bord relevé des deux plaques de chaque couple de plaques métalliques. Il s’agit donc d’une soudure qui bouchonne ces arêtes et les relie solidairement.
Un tel concept donne de la souplesse en une zone où le nombre de plaques est important, la soudure étant réalisée au bout des bords relevés, au niveau de leurs arêtes, autorisant un certain écartement à leurs pieds.
De manière avantageuse, le joint de soudure est ininterrompu entre le premier cordon de soudure et le deuxième cordon de soudure. On garantit ainsi que la zone de jonction des trois ou quatre plaques métalliques est étanche. De manière plus précise, le joint de soudure est ininterrompu entre les arêtes des bords relevés du premier couple de plaques, ce premier couple étant formé de la première et deuxième plaques métalliques, et en se prolongeant sur les arêtes des bords relevés du deuxième couple de plaques, ce deuxième couple étant formé de la troisième et de la première plaque métallique ou de la troisième et de la quatrième plaque métallique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le deuxième cordon de soudure et le premier cordon de soudure s’étendent le long d’axes respectifs distincts. Ces axes sont par exemple parallèles et non confondus. De manière alternative, ces axes sont parallèles et confondus. Selon encore une autre possibilité, ces axes sont sécants.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le deuxième cordon de soudure est disposée à une distance H2 supérieure à une distance H1 du premier cordon de soudure, ces distances étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire à un plan principal de la membrane d’étanchéité entre le cordon de soudure concerné et une intersection entre la surface plane et le bord relevé d’une des plaques métalliques reliées par ledit cordon de soudure. Ces distance H1 et H2 sont des hauteurs respectivement du premier cordon de soudure et du deuxième cordon de soudure. Cette configuration offre plus de souplesse dans la liaison mécanique réalisée entre les plaques reliées par le deuxième cordon de soudure.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, le premier cordon de soudure, le joint de soudure et le deuxième cordon de soudure assurent une étanchéité des plaques métalliques. Ces soudures assurent ainsi la tenue mécanique des plaques les unes par rapport aux autres, mais elles ont également une fonction d’étanchéité, de sorte que la cargaison ne traverse pas la membrane d’étanchéité au travers d’une soudure.
Selon une conformation particulière, le joint de soudure comprend au moins une portion rectiligne et au moins deux portions de jonction sécantes avec la portion rectiligne, la portion rectiligne s’étendant entre les portions de jonction. Le caractère sécant de la portion de jonction avec la portion rectiligne garantit une continuité entre le premier cordon de soudure ou le deuxième cordon de soudure et le joint de soudure. La hauteur du premier cordon de soudure étant différente de la hauteur du deuxième cordon de soudure, la ou les portions coudées permettent de relier ces deux soudures, de manière étanche, fiable et simple.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la ou les portions de jonction sont par exemple une portion courbée, une portion en forme de « V » à fond arrondi ou encore une succession de lignes droites et de congés.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, la portion rectiligne s’étend le long d’un axe confondu avec un axe d’extension du deuxième cordon de soudure. Selon une particularité, au moins une portion de jonction, avantageusement la portion de jonction qui joint la portion rectiligne à la deuxième cordon de soudure, tangente ces axes.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les portions de jonction sont une première portion de jonction et une deuxième portion de jonction, la première portion de jonction s’étendant sur une longueur égale à 87mm +/- 20mm et comprenant un fond disposé à une distance égale à 12mm +/- 2mm d’un plan principal de la membrane d’étanchéité, cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire à ce plan principal de la membrane d’étanchéité.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les portions de jonction sont une première portion de jonction et une deuxième portion de jonction, la première portion de jonction s’étendant sur une longueur égale à 40mm +/- 10mm et comprenant un fond disposé à une distance égale à 20mm +/- 2mm d’un plan principal de la membrane d’étanchéité, cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire à ce plan principal de la membrane d’étanchéité.
Dans les deux cas ci-dessus, la deuxième portion de jonction s’étend sur une longueur égale à 72mm +/-20mm et comprend un fond disposé à une distance égale à 12mm +/- 2mm d’un plan principal de la membrane d’étanchéité, cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire à ce plan principal de la membrane d’étanchéité.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, au moins une des portions de jonction s’étend sur un secteur angulaire compris entre 18° et 57 °.
Selon une particularité, au moins une des portions courbés, par exemple la deuxième portion de jonction, s’étend sur un secteur angulaire compris entre 47° et 57 ° tandis que l’autre des portions de jonction, ici la première portion de jonction, s’étend sur un secteur angulaire compris entre 37° et 47°.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la membrane d’étanchéité comprend au moins un organe de liaison interposé entre les bords relevés de deux plaques métalliques adjacentes, le premier cordon de soudure et/ou la deuxième cordon de soudure reliant les bords relevés et l’organe de liaison. Selon un exemple, cette organe de liaison est une languette dont le profil suit un « L » ou un « J », une branche de ce profil étant solidaire d’une couche thermiquement isolante contre laquelle la membrane d’étanchéité prend appui, tandis que l’autre branche du profil est prise en sandwich entre les bords relevés de deux plaques métalliques.
Les couples de plaques métalliques sont un premier couple formé par la première plaque métallique et la deuxième plaque métallique, ainsi qu’un deuxième couple formé par la première plaque métallique et la troisième plaque métallique ou formé par la troisième plaque métallique et une quatrième plaque métallique.
Selon une autre option de l’invention, les plaques métalliques du premier couple de plaques sont la première plaque métallique et la deuxième plaque métallique tandis que les plaques métalliques du deuxième couple de plaques sont la troisième plaque métallique et une quatrième plaque métallique.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, une épaisseur E3 d’au moins la troisième plaque métallique est différente d’une épaisseur E1 d’au moins une des plaques parmi la première et/ou la deuxième plaque métallique.
Selon un aspect, l’épaisseur E1 d’au moins une des plaques parmi la première et/ou la deuxième plaque métallique est comprise entre 0,6mm et 0,8mm, avantageusement 0,7mm, tandis que l’épaisseur E3 d’au moins la troisième plaque métallique est comprise entre 1,0mm et 1.5mm.
Les plaques métalliques d’épaisseur E1 comprise entre 0,6mm et 0,8mm sont des bandes métalliques, tandis que la ou les plaques métalliques d’épaisseur E3 comprise entre 1,0mm et 1,5mm sont une plaque intermédiaire ou de renfort, par exemple disposée autour du composant qui traverse la membrane d’étanchéité.
L’épaisseur des plaques exposées ci-dessus est mesurée le long d’une direction perpendiculaire à un plan d’extension majoritaire de ces plaques. Dit autrement, cette direction est parallèle à la direction verticale au sein de la cuve.
La ou les bandes métalliques évoquées ci-dessus sont des bandes de plusieurs mètres, voire dizaines de mètres, de long et comportent le bord relevé à angle droit le long des deux côtés longitudinaux de ladite bande métallique. C’est le positionnement et le soudage de plusieurs bandes métalliques côte-à-côte qui forment la membrane d’étanchéité de la paroi de cuve.
Une plaque de renfort est une plaque qui est disposée, directement ou indirectement, contre une composant qui traverse la membrane d’étanchéité, tel qu’un puisard ou un pied de soutien d’une tour de chargement ou de déchargement logée dans la cuve.
Selon une autre caractéristique optionnelle de l’invention, les plaques métalliques décrites ci-dessus sont formées d’Invar®, de Cryostal® ou de Cryoval®.
La présente invention a également pour objet une cuve destinée à contenir un gaz liquéfié, comprenant au moins une paroi de plafond, une paroi de fond et plusieurs parois latérales s’étendant entre la paroi de plafond et la paroi de fond, au moins la paroi de fond comprenant au moins une couche thermiquement isolante et une membrane d’étanchéité telle que décrite dans le présent document.
Enfin, l’invention couvre un ouvrage comprenant une cuve telle qu’évoquée ci-dessus, l’ouvrage étant choisi parmi un navire, une barge, une unité de reliquéfaction, une unité de gazéification, une structure terrestre ou une plateforme gravitaire.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
est une coupe d’une représentation schématique d’une cuve de stockage de gaz liquéfié selon l’invention ;
est une coupe d’une paroi de fond de la cuve qui comporte une membrane d’étanchéité selon l’invention ;
est une vue en perspective de la membrane d’étanchéité de la paroi de fond, à la jonction de trois plaques métalliques ;
est une vue de côté de la jonction illustrée à la ;
est une vue en perspective de la membrane d’étanchéité de la paroi de fond, à la jonction de quatre plaques métalliques ;
est une vue de côté de la jonction illustrée à la ;
est une vue de dessus de la jonction de plusieurs plaques métalliques, selon un premier agencement ;
est une vue de dessus de la jonction de plusieurs plaques métalliques, selon un deuxième agencement ;
est une vue de dessus de la jonction de plusieurs plaques métalliques, selon un troisième agencement.
Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Dans la description détaillée qui va suivre, les dénominations « longitudinale », « transversale » et « verticale » se réfèrent à l’orientation d’une cuve de stockage selon l’invention. Une direction longitudinale correspond à une direction principale d’allongement de la cuve de stockage, cette direction longitudinale étant parallèle à un axe longitudinal L d’un repère L, V, T illustré sur les figures. Une direction verticale correspond à une direction le long de laquelle une tour de chargement et/ou de déchargement s’étend principalement, cette direction verticale étant parallèle à un axe vertical V du repère L, V, T et cet axe vertical V étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L. Enfin, une direction transversale correspond à une direction parallèle à un axe transversal T du repère L, V, T, cet axe transversal T étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L et l’axe vertical V.
Sur la est illustrée une cuve 1 de stockage de gaz liquéfié comprenant au moins une paroi de plafond 2, une paroi de fond 4 et plusieurs parois latérales 6 s’étendant le long d’une direction verticale entre la paroi de plafond 2 et la paroi de fond 4. Plus particulièrement, la cuve 1 présente une forme parallélépipédique rectangle, la paroi de fond 4, la paroi de plafond 2 et les parois latérales 6 représentant les différentes faces de ce parallélépipédique rectangle.
La cuve 1 est configurée pour stocker un gaz à l’état liquide, ce gaz pouvant être du gaz naturel liquéfié, de l’ammoniac liquide ou encore du gaz de pétrole liquéfié par exemple. Ces gaz sont à l’état liquide à des températures généralement inférieures à 0°C et pouvant aller jusqu’à -163°C pour le gaz naturel liquide, par exemple.
Une telle cuve 1 peut-être installée par exemple sur un ouvrage destiné au transport du gaz liquéfié, tel qu’un navire ou une barge, au traitement du gaz liquéfié, tel qu’une unité de reliquéfaction et/ou une unité de gazéification, ou encore au stockage du gaz liquéfié, tel qu’une structure terrestre ou une plateforme gravitaire.
De plus, et tel que visible sur la , la cuve 1 comprend une tour 8 de chargement et/ou de déchargement s’étendant verticalement depuis la paroi de plafond 2 et dans un volume interne de la cuve 1. La tour 8 est configurée pour charger et/ou décharger le gaz liquéfié dans et/ou depuis la cuve 1. Cette tour 8 est soutenue au voisinage de la paroi de fond 4 par un pied de soutien 3 qui traverse la paroi de fond 4. La tour 8 comprend au moins un organe de pompage 10 apte à aspirer le gaz liquéfié contenu dans la cuve 1 afin que ledit gaz liquéfié soit ensuite distribué via un système de distribution à l’extérieur de la cuve 1.
La cuve 1 comprend en outre au moins un puisard 12 dans lequel est logé au moins partiellement l’organe de pompage 10 et qui permet d’éviter la présence d’un talon de gaz liquéfié au fond de la cuve 1, limitant ainsi la quantité de gaz liquéfié impompable lors du déchargement. Le puisard 12 ou le pied de soutien 3 sont disposés au travers de la paroi de fond 4 de la cuve 1. Le pied de soutien 3 est relié mécaniquement à la structure de l’ouvrage. En revanche, le puisard 12 n’est pas relié à la structure de l’ouvrage. D’une manière plus globale, pied de soutien 3 ou puisard 12 sont des composants qui interrompent une membrane d’étanchéité 20, 24 de la cuve 1.
Au moins la paroi de fond 4 comprend au moins une couche thermiquement isolante 18, 22 et une membrane d’étanchéité 20, 24 selon l’invention, cette dernière étant portée par la couche thermiquement isolante 18, 22. Avantageusement, chacune des parois de la cuve 1 comprend au moins une couche thermiquement isolante 18, 22 et une membrane d’étanchéité 20, 24 selon l’invention.
Comme visible sur la , les parois de la cuve 1 comprennent au moins un espace primaire 14 participant à délimiter un volume interne de la cuve 1 et un espace secondaire 16 entourant l’espace primaire 14, chacun des espaces comprenant la couche thermiquement isolante 18, 22 et la membrane d’étanchéité 20, 24. On comprend que les parois de la cuve 1 sont ainsi composées de couches et de membranes superposées les unes au-dessus des autres, l’espace primaire étant étanche par rapport à l’espace secondaire et l’espace primaire étant étanche par rapport au volume interne de la cuve 1.
Plus précisément, les parois de la cuve 1 comprennent, depuis l’extérieur de la cuve 1 vers le volume interne de ladite cuve 1, une couche thermiquement isolante secondaire 18, une membrane d’étanchéité secondaire 20 portée par la couche thermiquement isolante secondaire 18, une couche thermiquement isolante primaire 22 disposée contre la membrane d’étanchéité secondaire 20 et une membrane d’étanchéité primaire 24 portée par la couche thermiquement isolante primaire 22, la membrane d’étanchéité primaire 24 participant à délimiter le volume interne de la cuve 1. Les couches thermiquement isolantes sont formées de caissons, généralement composés par des panneaux de contreplaqué de bois entre lesquels s’étend du matériau thermiquement isolant.
Le puisard 12 est formé d’un volume qui s’ouvre sur le volume interne de la cuve 1, ce volume du puisard traversant la membrane d’étanchéité primaire 24, la couche thermiquement isolante primaire 22, la membrane d’étanchéité secondaire 20 et se termine dans l’épaisseur de la couche thermiquement isolante secondaire 18.
Dans la suite de la description, les caractéristiques décrites en rapport avec le terme « membrane d’étanchéité 20, 24 » peuvent être relatives à la membrane d’étanchéité primaire 24 et/ou à la membrane d’étanchéité secondaire 20, sauf mention contraire.
En se reportant à la , la membrane d’étanchéité 20, 24 comprend plusieurs plaques métalliques présentant chacune une face externe 30 en contact de la couche thermiquement isolante 18, 22 et une face interne 50 tournée vers le volume interne de la cuve 1.
Une ou plusieurs des plaques métalliques de l’invention sont une première plaque métallique 27 et une deuxième plaque métallique 29 qui s’étendent sur une longueur de plusieurs mètres, voire plusieurs dizaines de mètres, et d’une largeur inférieure à un mètre. Plusieurs plaques métalliques sont disposées côte-à-côte et dans un même plan, et forment la membrane d’étanchéité primaire ou secondaire, selon le cas.
L’invention prévoit une troisième plaque métallique 31, disposée entre la première plaque métallique 27, la deuxième plaque métallique 29 et une plaque de fermeture 34 reliée au composant qui traverse la membrane d’étanchéité 24, dans le cas présent le puisard 12.
Dans une variante de l’invention, il est également prévu une quatrième plaque métallique qui sera décrite en rapport avec la .
Les plaques métalliques sont formées d’Invar®, de Cryostal® ou de Cryoval®. De manière complémentaire, la plaque de fermeture 34 peut également être formée dans l’un de ces matériaux. Cependant, une membrane d’étanchéité 20, 24 comprenant une ou plusieurs plaques métalliques formées par un autre matériau ne sortirait pas du cadre de l’invention.
Les plaques métalliques selon l’invention présentent un bord relevé 32 dirigé vers le volume interne de la cuve. Ces plaques métalliques comprennent chacune une surface plane 41 à partir de laquelle le bord relevé 32 fait saillie, selon un plan orthogonal à la surface plane 41.
Les plaques métalliques sont reliées entre elles via leurs bords relevés 32. Autrement dit, les bords relevés 32 de deux plaques métalliques voisines sont rendues solidaires l’un de l’autre, par soudage, rendant par ce fait les plaques métalliques solidaires l’une de l’autre et étanches l’une vis-à-vis de l’autre.
La première plaque métallique 27 et la deuxième plaque métallique 29 présentent une épaisseur E1 mesurée entre leur face interne 50 et leur face externe 30, le long d’une direction parallèle à la direction verticale V. Cette épaisseur E1 de ces plaques métalliques est avantageusement comprise entre 0,6mm et 0,8mm. Avantageusement, l’épaisseur E1 est égale à 0,7mm, à la tolérance de fabrication près.
La troisième plaque métallique 31 présente une épaisseur E3 supérieure à l’épaisseur E1 de la première et/ou de la deuxième plaque métallique 27, 29. Plus précisément, la troisième plaque métallique 31 présente une épaisseur comprise entre 1,0mm et 1,5mm quand l’épaisseur E1 de la première et/ou de la deuxième plaque métallique 27, 29 est quant à elle par exemple égale à 0,7mm.
Selon un exemple de réalisation de l’invention, la troisième plaque métallique 31 présente une épaisseur E3 de 1,0mm. Selon un autre exemple de réalisation, la troisième plaque métallique 31 présente une épaisseur E3 égale à 1,5mm.
La membrane d’étanchéité 20, 24 est traversée par un ou plusieurs composants. Dans le cas illustré sur la , le composant est le puisard 12. Pour gérer cette interférence, la membrane d’étanchéité 20, 24 comprend au moins une plaque de fermeture 34 disposée au moins en partie autour du puisard 12, soudée sur une paroi de celui-ci et qui présente une épaisseur supérieure à l’épaisseur E1 de la première et/ou de la deuxième plaque métallique 27, 29.
L’épaisseur de la plaque de fermeture 34 est mesurée entre la face interne et la face externe de la plaque de fermeture 34, le long d’une direction parallèle à la direction verticale V. Cette épaisseur de la plaque de fermeture 34 est avantageusement égale à 1,5mm, à +/- 10% près.
La montre une zone de jonction 52 entourée d’un cercle. Cette zone de jonction 52 se situe au niveau des bords relevés de trois plaques métalliques 27, 29, 31 contiguës. De manière plus précise, la zone de jonction 52 est située au bord et à une extrémité longitudinale de la deuxième plaque métallique 29, au bord et à une extrémité longitudinale de la troisième plaque métallique 31 et le long du bord relevés 32 de la première plaque métallique 27.
Bien entendu, une zone de jonction peut se situer au niveau des bords relevés de quatre plaques métalliques contiguës, à l’intersection de leurs extrémités longitudinales, comme cela ressort de la .
La montre l’invention au niveau de la membrane d’étanchéité primaire 24, mais il est entendu que l’invention s’applique également à la membrane d’étanchéité secondaire 20, ou à une cuve qui combine ces deux membranes d’étanchéité.
Les figures 3 à 9 montrent des exemples de réalisation de la zone de jonction 52 entre des plaques métalliques 27, 29, 31, 33 de la membrane d’étanchéité 20, 24 selon l’invention. Cette jonction correspond à des zones de la membrane d’étanchéité 20, 24 où au moins trois plaques métalliques 27, 29, 31 se côtoient au niveau de leurs bords relevés respectifs. Cette zone peut être celle à l’intersection de plaques en tout endroit de la membrane d’étanchéité, ou au voisinage du puisard ou du pied de soutien.
Sur les figures 3 et 5, on constate que la membrane d’étanchéité 20, 24 comprend la deuxième plaque métallique 29 et la troisième plaque métallique 31 alignées longitudinalement et la première plaque métallique 27 disposée à côté de ces plaques métalliques alignées. La première plaque métallique 27 est reliée à la deuxième plaque métallique 29 au moyen d’une soudure opérée au travers de leurs bords relevés 32 respectif. C’est également le cas entre la première plaque métallique 27 et à la troisième plaque métallique 31. La deuxième plaque métallique 29 et la troisième plaque métallique 31 sont jointes l’une à l’autre par leurs extrémités longitudinales, notamment par le biais d’une soudure à clin 35.
Entre ces deux bords relevés 32, il est prévu un organe de liaison 54 de la membrane d’étanchéité avec sa couche thermiquement isolante. Selon un exemple, cet organe de liaison 54 est une languette dont le profil suit un « L » ou en « J », une branche de ce profil étant solidaire de la couche thermiquement isolante tandis que l’autre branche du profil est prise en sandwich entre les bords relevés de deux plaques métalliques.
Sur les figures 3 et 5, on constate que l’organe de liaison 54 est présent longitudinalement de part et d’autre de la zone de jonction 52.
Tel qu’illustré sur les figures 4 et 6, les bords relevés 32 de plaques métalliques attenantes, ici la première plaque métallique 27 et la deuxième plaque métallique 29, sont solidaires l’un de l’autre au moyen d’un premier cordon de soudure 56, celui-ci s’étendant de manière rectiligne en étant disposé à une distance H1 d’un plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24, un tel plan étant parallèle et/ou confondu avec un plan dans lequel s’inscrit les surfaces planes des plaques métalliques. Cette distance H1 est par exemple comprise entre 10mm et 14mm, avantageusement 12mm.
Le bord relevé 32 de la troisième plaque métallique 31 et le bord relevé 32 de la première plaque métallique 27, ou d’une quatrième plaque 33, sont rendus solidaires par un deuxième cordon de soudure 58 qui s’étend parallèlement au plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24. Ce deuxième cordon de soudure 58 est disposée de manière rectiligne en étant disposée à une distance H2 du plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24. Cette distance H2 est par exemple comprise entre 18mm et 22mm, avantageusement 20mm.
Selon l’exemple des figures 4 et 6, le deuxième cordon de soudure 58 et le premier cordon de soudure 56 sont parallèles et non confondus.
Entre ce deuxième cordon de soudure 58 et le premier cordon de soudure 56, l’étanchéité de la membrane est réalisée au moyen d’un joint de soudure 60 qui est ininterrompu et qui s’étend longitudinalement entre le premier cordon de soudure 56 et le deuxième cordon de soudure 58, dans un plan des bords relevés. Alors que le premier cordon de soudure et/ou le deuxième cordon de soudure sont des soudures qui traversent les bords relevés 32 et l’organe de liaison 54, le joint de soudure 60 est présent entre une arête du bord relevé 32 de la première plaque métallique 27, une arête de l’organe de liaison 54 et une arête du bord relevé 32 de la deuxième plaque métallique 29 ou de la troisième plaque métallique 31 ou de la quatrième plaque métallique 33.
Le joint de soudure 60 suit un profil particulier, vu dans un plan perpendiculaire au plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24. Ce joint de soudure 60 comprend ainsi au moins deux portions de jonction 62, 64 et une portion rectiligne 66 qui s’étend entre les deux portions de jonction 62, 64. Les portions de jonction 62, 64 sont celles qui permettent de joindre la portion rectiligne 66 respectivement au premier cordon de soudure 56 et au deuxième cordon de soudure 58.
Tel que visible sur les figures, les portions de jonctions 62, 64 sont des portions courbées.
Tel que visible sur la , une première portion de jonction 62 des portions de jonction suit globalement une courbe sur un secteur angulaire 68 compris entre 47° et 57 °. Sur la , la première portion de jonction 62 s’étend sur le secteur angulaire 68 égale à 52° à +/-5°, tandis que la deuxième portion de jonction 64 s’étend sur un secteur angulaire 70 compris entre 37° et 47°, par exemple égale à 42°.
Sur la , la première portion de jonction 62 s’étend sur une longueur égale à 87mm +/- 20mm. Cette dimension est mesurée le long d’une droite passant par un premier point d’intersection 63 entre la première portion de jonction 62 et la portion rectiligne 66 et un second point d’intersection 65 entre la première portion de jonction 62 et le deuxième cordon de soudure 58.
Quelle que soit sa forme, la première portion de jonction 62 comprend un fond disposé à une distance égale à 12mm +/- 2mm du plan principal de la membrane d’étanchéité, cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire à ce plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24.
Sur la , la première portion de jonction 62 s’étend sur une longueur égale à 40mm +/- 10mm. Cette dimension est mesurée le long d’une droite passant par le premier point d’intersection 63 entre la première portion de jonction 62 et la portion rectiligne 66 et le second point d’intersection 65 entre la première portion de jonction 62 et le deuxième cordon de soudure 58.
Quelle que soit sa forme, la première portion de jonction 62 comprend un fond disposé à une distance égale à 20mm +/- 2mm du plan principal de la membrane d’étanchéité, cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire à ce plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24.
Dans le cas de la et dans le cas de la , la deuxième portion de jonction 64 s’étend sur une longueur égale à 72mm +/-20mm mesurée entre un troisième point d’intersection 67 entre la deuxième portion de jonction 64 et la portion rectiligne 66 et un quatrième point d’intersection 69 entre la deuxième portion de jonction 64 et le premier cordon de soudure 56. Cette deuxième portion de jonction 64 comprend un fond disposé à une distance égale à 12mm +/- 2mm d’un plan principal de la membrane d’étanchéité, cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire à ce plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24.
La montre un exemple où la première portion de jonction 62 s’étend sur un secteur angulaire 68 égale à 23° à +/-5°, la deuxième portion de jonction 64 s’étendant sur le secteur angulaire 70 supérieure au secteur angulaire 68 de la première portion de jonction 62. Selon un exemple, le secteur angulaire 70 de la deuxième portion de jonction 64 est ainsi compris entre 37° et 47°.
Dans le mode de réalisation des figures 3 à 6, la portion rectiligne 66 est parallèle au deuxième cordon de soudure 58 et/ou au premier cordon de soudure 56. De manière avantageuse, un axe de cette portion rectiligne 66 est confondu avec un axe du deuxième cordon de soudure 58. Sur les figures 4 et 6, la portion rectiligne 66 est située à une distance H3 du plan principal de la membrane d’étanchéité 20, 24, cette distance H3 étant égale à la distance H2 qui traduit la hauteur du deuxième cordon de soudure 58.
Sur la , on constate que la première portion de jonction 62 et la deuxième portion de jonction 64 comprennent chacune un fond de courbe disposé à une distance H4 égale à la distance H1 du premier cordon de soudure 56 mais inférieure à la distance H2 du deuxième cordon de soudure 58.
Sur la , le fond de courbe de la première portion de jonction 62 est à la même distance H4 que la distance H2 du deuxième cordon de soudure 58, tandis que le fond de courbe de la deuxième portion de jonction 64 est à une distance identique à la distance H1 du premier cordon de soudure 56.
La montre une variante de réalisation où la membrane d’étanchéité 20, 24 selon l’invention comprend quatre plaques métalliques à bord relevé autour de la zone de jonction 52.
Le premier cordon de soudure 56 est ainsi ménagé entre la première plaque métallique 27 et la deuxième plaque métallique 29. Le deuxième cordon de soudure 58 est quant à lui réalisé entre la troisième plaque métallique 31 et une quatrième plaque métallique 33. La première plaque métallique 27 et la quatrième plaque métallique 33 sont alignées longitudinalement et jointes l’une à l’autre par leurs extrémités longitudinales, notamment par le biais d’une soudure à clin 35.
Les figures 7 à 9 montre des agencements de bords relevés 32 et d’organe(s) de liaison 54 de la membrane d’étanchéité de la , c’est-à-dire à quatre plaques métalliques. Ces figures montrent des espaces entre ces bords relevés et le ou les organes de liaisons de manière à faciliter la compréhension de ces agencements, mais ces espaces n’existent pas quand les bords relevés sont soudés par le joint de soudure.
Bien que ces figures montrent une quatrième plaque métallique 33, ces agencements sont également transposables à la membrane d’étanchéité de la , la première et la quatrième plaques ne formant qu’une seule et même plaque métallique.
Ces figures illustrent la différence d’épaisseur entre l’épaisseur E3 de la troisième plaque métallique 31 et l’épaisseur E1 des autres plaques métalliques 27, 29, 33. Dans le cas d’espèces, l’épaisseur E3 de la troisième plaque métallique 31 est supérieure à l’épaisseur E1 des autres plaques métalliques 27, 29, 33.
On constate sur les figures 7 et 8 qu’une extrémité terminale du bord relevé 32 de la quatrième plaque métallique 33 couvre une extrémité terminale du bord relevé 32 de la première plaque métallique 27. De l’autre côté, une extrémité terminale du bord relevé 32 de la troisième plaque métallique 31 couvre une extrémité terminale du bord relevé 32 de la deuxième plaque métallique 29. En d’autres termes, les extrémités terminales des bords relevés 32 de la première plaque métallique 27 et de la deuxième plaque métallique 29 sont interposées entre les extrémités terminales des bords relevés 32 de la troisième plaque métallique 31 et de la quatrième plaque métallique 33.
La membrane d’étanchéité illustrée aux figures 7 et 9 comprend deux organes de liaison 54 coplanaires mais distincts l’un de l’autre. Un premier organe de liaison 54a est pris en sandwich entre le bord relevé 32 de la première plaque métallique 27 et le bord relevé 32 de la deuxième plaque métallique 29. Un deuxième organe de liaison 54b est pris en sandwich entre le bord relevé 32 de la troisième plaque métallique 31 et le bord relevé 32 de la quatrième plaque métallique 33 ou première plaque métallique 27, selon le cas ( ou ).
La montre un unique organe de liaison 54 qui s’étend longitudinalement en étant interposé d’un côté entre le bord relevé 32 de la première plaque métallique 27 et le bord relevé 32 de la deuxième plaque métallique 29 et de l’autre entre le bord relevé 32 de la troisième plaque métallique 31 et le bord relevé 32 de la quatrième plaque métallique 33 ou première plaque métallique 27, selon le cas ( ou ).
La illustre un agencement où l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la première plaque métallique 27 est coplanaire avec l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la quatrième plaque métallique 33, et où l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la deuxième plaque métallique 29 est coplanaire avec l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la troisième plaque métallique 31. Il existe ainsi un espace qui sépare longitudinalement les bords relevés coplanaires.
L’étanchéité est alors réalisée par la mise en place de deux joues 37, 39, une première joue 37 chevauchant l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la première plaque métallique 27 et l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la quatrième plaque métallique 33 tandis qu’une seconde joue 39 chevauche l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la deuxième plaque métallique 29 et l’extrémité terminale du bord relevé 32 de la troisième plaque métallique 31. Ces joues 37, 39 sont reliées aux bords relevés qu’elles couvrent par des soudures, par exemple à clin. Ces joues 37, 39 peuvent également s’étendre sur la surface plane des plaques métalliques concernées et être soudées à celle-ci.
Ce qui a été décrit précédemment concernant la composition de la membrane d’étanchéité 20, 24 peut s’appliquer à l’une ou l’autre des membranes d’étanchéité de la paroi de fond 4, et, avantageusement, s’applique à la fois à la membrane d’étanchéité primaire 24 et à la membrane d’étanchéité secondaire 20. On comprend que la membrane d’étanchéité primaire 24 comprend plusieurs plaques métalliques 27, 29, 31, 33 telles que décrites ci-dessus et que la membrane d’étanchéité secondaire 20 comprend également plusieurs plaques métalliques 27, 29, 31, 33 telles qu’elles ont été décrites précédemment. Un tel arrangement de la membrane d’étanchéité primaire 24 et de la membrane d’étanchéité secondaire 20 optimise l’élasticité de la paroi de fond 4 de la cuve 1 tout en assurant une étanchéité de ladite paroi de fond 4 au gaz liquéfié contenu dans la cuve 1.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. Plus particulièrement, une cuve 1 dont seulement l’une des membranes d’étanchéité serait telle que décrite précédemment dans la description ne sortirait pas du cadre de l’invention.

Claims (17)

  1. Membrane d’étanchéité (20, 24) adaptée à une cuve (1) de stockage et/ou de transport d’un gaz liquéfié, comprenant une pluralité de plaques métalliques (27, 29, 31, 33) participant à définir un volume interne de la cuve (1), les plaques métalliques (27, 29, 31, 33) comprenant chacune au moins un bord relevé (32) formé le long d’un des côtés de la plaque métallique (27, 29, 31, 33), la membrane d’étanchéité (20, 24) comprenant au moins un premier cordon de soudure (56) reliant les bords relevés (32) d’au moins deux plaques métalliques (27, 29) parmi la pluralité de plaques métalliques (27, 29, 31, 33) et un deuxième cordon de soudure (58) reliant les bords relevés (32) d’au moins deux plaques métalliques (31, 27, 33) parmi la pluralité de plaques métalliques (27, 29, 31, 33), la membrane d’étanchéité (20, 24) comprenant un joint de soudure (60) reliant le premier cordon de soudure (56) au deuxième cordon de soudure (58).
  2. Membrane d’étanchéité selon la revendication 1, dans laquelle la pluralité de plaques métalliques (27, 29, 31, 33) comprend une première plaque métallique (27) et une deuxième plaque métallique (29), le premier cordon de soudure (56) reliant le bord relevé (32) de la première plaque métallique (27) avec le bord relevé (32) de la deuxième plaque métallique (29).
  3. Membrane d’étanchéité selon la revendication 2, dans laquelle la pluralité de plaques métalliques (27, 29, 31, 33) comprend une troisième plaque métallique (31), le deuxième cordon de soudure (58) reliant le bord relevé (32) de la première plaque métallique (27) avec le bord relevé (32) de la troisième plaque métallique (31).
  4. Membrane d’étanchéité selon la revendication 2, dans laquelle la pluralité de plaques métalliques (27, 29, 31, 33) comprend une troisième plaque métallique (31) et une quatrième plaque métallique (33), le deuxième cordon de soudure (58) reliant le bord relevé (32) de la troisième plaque métallique (31) avec le bord relevé (32) de la quatrième plaque métallique (33).
  5. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le joint de soudure (60) est ininterrompu entre le premier cordon de soudure (56) et le deuxième cordon de soudure (58).
  6. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le deuxième cordon de soudure (58) et le premier cordon de soudure (56) s’étendent le long d’axes respectifs distincts.
  7. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les plaques métalliques (27, 29, 31) comprennent chacune une surface plane (41) à partir de laquelle le bord relevé (32) fait sailli.
  8. Membrane d’étanchéité selon la revendication 7, dans laquelle le deuxième cordon de soudure (58) est disposé à une distance H2 supérieure à une distance H1 du premier cordon de soudure (56), ces distances étant mesurées le long d’une direction perpendiculaire à un plan principal de la membrane d’étanchéité (20, 24) entre le cordon de soudure concerné et une intersection entre la surface plane (41) et le bord relevé d’une des plaques métalliques (27, 29, 31, 33) reliées par ledit cordon de soudure (56, 58).
  9. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le premier cordon de soudure (56), le joint de soudure (60) et le deuxième cordon de soudure (58) assurent une étanchéité des plaques métalliques (27, 29, 31, 33).
  10. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle le joint de soudure (60) comprend au moins une portion rectiligne (66) et au moins deux portions de jonction (62, 64) sécantes avec la portion rectiligne, la portion rectiligne (66) s’étendant entre les portions de jonction (62, 64).
  11. Membrane d’étanchéité selon la revendication 10, dans laquelle la portion rectiligne (66) s’étend le long d’un axe confondu avec un axe d’extension du deuxième cordon de soudure (58).
  12. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconques des revendications 10 ou 11, dans laquelle les portions de jonction (62, 64) sont une première portion de jonction (62) et une deuxième portion de jonction (64), la première portion de jonction (62) s’étendant sur une longueur égale à 87mm +/- 20mm et comprenant un fond disposé à une distance égale à 12mm +/- 2mm d’un plan principal de la membrane d’étanchéité (20, 24), cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire au plan principal de la membrane d’étanchéité (20, 24).
  13. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconques des revendications 10 à 11, dans laquelle les portions de jonction (62, 64) sont une première portion de jonction (62) et une deuxième portion de jonction (64), la première portion de jonction (62) s’étendant sur une longueur égale à 40mm +/- 10mm et comprenant un fond disposé à une distance égale à 20mm +/- 2mm d’un plan principal de la membrane d’étanchéité (20, 24), cette distance étant mesurée le long d’une direction perpendiculaire au plan principal de la membrane d’étanchéité (20, 24).
  14. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant au moins un organe de liaison (54) interposé entre les bords relevés (32) de deux plaques métalliques (27, 29, 31, 33) adjacentes, le premier cordon de soudure (56) et/ou le deuxième cordon de soudure (58) reliant les bords relevés (32) et l’organe de liaison (54).
  15. Membrane d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 en combinaison avec l’une des revendications 3 ou 4, dans laquelle une épaisseur E3 d’au moins la troisième plaque métallique (31) est différente d’une épaisseur E1 d’au moins une des plaques parmi la première et/ou la deuxième plaque métallique (27, 29).
  16. Cuve (1) destinée à contenir un gaz liquéfié, comprenant au moins une paroi de plafond (2), une paroi de fond (4) et plusieurs parois latérales (6) s’étendant entre la paroi de plafond (2) et la paroi de fond (4), au moins la paroi de fond (4) comprenant au moins une couche thermiquement isolante (18, 22) et une membrane d’étanchéité (20, 24) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.
  17. Ouvrage comprenant une cuve (1) selon la revendication 16, l’ouvrage étant choisi parmi un navire, une barge, une unité de reliquéfaction, une unité de gazéification, une structure terrestre ou une plateforme gravitaire.
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