WO2013083892A1 - Construction d'une membrane etanche a partir de plaques metalliques - Google Patents

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WO2013083892A1
WO2013083892A1 PCT/FR2012/052649 FR2012052649W WO2013083892A1 WO 2013083892 A1 WO2013083892 A1 WO 2013083892A1 FR 2012052649 W FR2012052649 W FR 2012052649W WO 2013083892 A1 WO2013083892 A1 WO 2013083892A1
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frame
metal plates
support surface
members
support
Prior art date
Application number
PCT/FR2012/052649
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Pierre Jean
Nicolas LAURAIN
Mickaël HERRY
Arnaud Landure
Original Assignee
Gaztransport Et Technigaz
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0211—Carriages for supporting the welding or cutting element travelling on a guide member, e.g. rail, track
    • B23K37/0217—Carriages for supporting the welding or cutting element travelling on a guide member, e.g. rail, track the guide member being fixed to the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0408—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work for planar work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels

Definitions

  • the invention relates to the field of sealed metal membranes constructed by welded joining of metal plates, especially in the field of metal membranes having corrugations to give the membrane flexibility and elongation capacity in one or more directions of a plane. .
  • Corrugated metal membranes are particularly used in the construction of sealed and thermally insulated vessels for the transport or storage of fluids whose temperature is significantly different from ambient air, in particular liquefied natural gas (LNG) stored at atmospheric pressure at approximately -162 ° C.
  • LNG liquefied natural gas
  • FR-A-2238914 discloses an apparatus for the construction of such a metal membrane which comprises a rigid reinforcement, centering recesses adapted to fit at least partially on the corrugations of a metal panel and a fixing device for assembling temporarily the metal panel with the wall to cover.
  • the invention provides a method for constructing a waterproof membrane from metal plates, the method comprising:
  • first metal plate on a support surface provided with anchoring members, the first metal plate having an elongate marginal zone intended to be covered by a second metal plate,
  • the second metal plate arranging the second metal plate on the support surface provided with the anchoring members, the second metal plate having an elongated marginal zone arranged to cover the marginal area of the first metal plate,
  • the frame comprising an elongated member disposed along the marginal areas in overlap of the first and second metal plates, the elongated member having a plurality of complementary fasteners adapted to cooperate each time with a anchors of the support surface,
  • this method may include one or more of the following features.
  • the frame is disposed on the first and second metal plates, the frame comprising two parallel spaced elongated members arranged along the marginal areas in overlap of the first and second metal plates on either side of the marginal zones in covering two metal plates, each elongate member having a plurality of complementary fasteners adapted to cooperate each time with one of the anchoring members of the support surface, and the two elongated members are anchored to the support surface by cooperation of complementary fasteners with anchoring members of the support surface located on either side of the marginal zones in overlap of the first and second metal plates.
  • the clamping of the first and second metal plates against the support surface is carried out with an elongated support beam connected to the frame and disposed on the marginal areas in overlap of the first and second metal plates.
  • the metal plates are corrugated, a corrugated metal plate having in each case a series of projecting parallel corrugations which intersect the marginal zone of the plate and flat portions located between the corrugations, the elongated support beam having plane segments adapted to cooperate with planar portions of the first and second corrugated metal plates and curved portions adapted to circumvent the projecting corrugations.
  • the clamping of at least the second metal plate against the support surface is carried out with the corresponding elongate member of the frame.
  • the metal plates are corrugated, a corrugated metal plate comprising in each case a series of projecting parallel corrugations which intersect the marginal zone of the plate and flat portions located between the corrugations, the elongate member of the chassis comprising in each case flat segments able to cooperate with flat portions of the corrugated metal plate and curved portions able to bypass the protruding undulations.
  • the metal plates are corrugated, a corrugated metal plate having in each case a series of projecting parallel corrugations which extend parallel to the marginal zone of the plate and flat portions located between the corrugations, the or each elongate member of the frame being disposed on said planar portions.
  • At least one elongate member of the frame is disposed between the marginal zone of the corresponding plate and the parallel wave closest to said marginal zone.
  • the metal plates comprise bores, and the metal plates are arranged on the support surface so that the bores come to the right of the anchoring members, the cooperation of the complementary fasteners of the chassis with the bodies of anchoring being carried out through the holes of the metal plates.
  • the invention also provides a construction apparatus for implementing such a method, said apparatus comprising:
  • a frame comprising an elongated member adapted to be arranged along the marginal zones in overlap of two metal plates disposed on a support surface provided with anchoring members, the elongate member comprising a plurality of complementary fasteners adapted to cooperate with each with one of the anchoring members of the support surface for anchoring the frame to the support surface,
  • clamping means for engaging the frame with the anchoring members so as to clamp at least the second metal plate against the support surface along the overlapping marginal areas of the first and second metal plates, and a bracket mounted with movably on said frame to carry a welding tool to the right marginal areas overlapping the two metal plates, the movable support being guided parallel to the elongate member.
  • such an apparatus may include one or more of the following features.
  • the frame comprises two parallel spaced elongate members able to be arranged on either side of the marginal zones in overlap of the two metal plates, each elongate member comprising a plurality of complementary fasteners adapted to cooperate each time. with one of the anchors of the surface bracket for anchoring the frame to the support surface, and the clamping means is adapted to engage the frame with the anchoring members so as to clamp the first and second metal plates against the support surface along the zones. marginal overlapping the first and second metal plates.
  • the clamping means are able to clamp the two elongate members of the frame against the metal plates at the anchoring members of the support surface.
  • the apparatus further comprises a rigid gantry connected to the two elongated members of the frame and extending between the two elongated members so as to overlap the marginal areas in overlap of the two metal plates, the movable support being mounted on the portico.
  • At least one of said elongated members comprises a guide rail for slidingly guiding the gantry along said at least one elongate member of the frame.
  • the gantry comprises a guide rail parallel to the elongate members of the frame for slidably guiding the movable support relative to the gantry.
  • the gantry comprises a second guide rail for guiding the mobile support transversely between the two elongated members of the frame.
  • the apparatus further comprises a support beam arranged parallel to the elongate member or between the two elongated members of the frame and movably connected to the frame, the clamping means being able to exert a force away from the frame of the support surface against the anchoring member to cause a pressure of the support beam towards the support surface by reaction.
  • the support beam is connected to the frame by a lever pivotally mounted to an elongate member of the frame about an axis substantially parallel to the elongate member, the clamping means being arranged to pivot the lever compared to the chassis.
  • the lever comprises an end portion extending on the other side of the frame relative to the support beam, the clamping means comprising a spacer element movably connected to the portion of end of the lever and able to bear on the metal plate to exert a force tending to move the end portion of the lever of the support surface.
  • a sealed casing is arranged on the surface of the support beam facing the support surface, the apparatus further comprising pressurizing means for generating a fluid pressure inside the sealed casing .
  • the pressurizing means are able to circulate a cooling liquid inside the sealed casing.
  • an elongate member of the frame each comprises a plurality of feet provided with complementary fasteners adapted to cooperate with the anchoring members.
  • the complementary fastener comprises in each case a member selected from a nut intended to cooperate with a threaded rod of the support surface and a threaded rod intended to cooperate with a threaded bushing of the support surface.
  • the complementary fastener comprises in each case a member chosen from a notched tab designed to cooperate with a wide-headed rod of the support surface and a wide-headed rod intended to cooperate with a notched tab. of the support surface.
  • An idea underlying the invention is to facilitate blocking operations, docking and welding of the metal plates during the construction of a waterproof membrane.
  • Some aspects of the invention start from the idea of blocking the displacements of the metal plates before and during the realization of a sealed seal at the overlap areas of the metal plates. Some aspects of the invention start from the observation that the metallic material has a tendency to move locally under the effect of the thermal expansion in the vicinity of the welding tool when producing a sealed weld line between two plates. Certain aspects of the invention start from the idea of firmly fixing the zones of the plates adjacent to the weld zone to the wall, so as to limit or prevent these local displacements in order to improve the uniformity of the membrane and to limit the concentrations of constraints. Some aspects of the invention start from the idea of blocking the movements of the metal plates without resorting to too many pointing welds, which are generally long and difficult to achieve.
  • FIG. 1 is a sectional view of a sealed and insulating tank wall and of a clamping and welding apparatus according to a first embodiment mounted on this wall, along the line I-I of FIG. 2.
  • FIG. 2 is a view of the tank wall and of the clamping and welding apparatus of FIG. 1 along line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged detail view of zone III of FIG.
  • Figure 4 is a partial perspective view of a sealed and insulating tank wall and a clamping and welding apparatus according to a second embodiment mounted on this wall.
  • FIG. 5 is an enlarged detail view of a chassis of the machine of FIG. 4.
  • Figure 6 is a partial perspective view of a sealed and insulating tank wall and a clamping and welding apparatus according to a third embodiment mounted on this wall.
  • FIG. 7 is an enlarged detail view of a frame of the machine of FIG. 6.
  • Figure 8 is a partial perspective view of a sealed and insulating tank wall and a clamping and welding apparatus according to a fourth embodiment mounted on this wall.
  • FIG. 1 there is shown in section a sealed and thermally insulating wall structure suitable for producing an LNG transport or storage tank.
  • the wall comprises several successive layers superimposed in the direction of the thickness on a supporting structure 1.
  • the supporting structure 1 is for example the inner shell of the double hull of a ship.
  • the wall structure comprises successively a secondary insulation barrier 2, a secondary sealing barrier 3, a primary insulation barrier 4 and a primary sealing barrier 5.
  • the primary sealing barrier 5 is here produced in the form of a corrugated metal membrane obtained by welded assembly of multiple rectangular metal plates 10.
  • a metal plate 10 has, on its internal face, a first series of parallel waves called low 11 and a second series high parallel corrugations 12 whose respective directions are perpendicular. The edges of the metal plate 10 are parallel to the corrugations 11 and 12.
  • the terms "high” and “low” here have a relative meaning and mean that the first series of corrugations 11 has a height less than the second series of corrugations 12.
  • the low ripple is discontinuous, i.e. interrupted by a bend (not shown) which extends the vertex edge of the high corrugation 12 protruding above the vertex edge of the low corrugation 11. This form known otherwise is not visible in the figures.
  • the low corrugations 11 have a height defined between the crown edge and the surface of the metal plate 10 equal to about 36 mm and a width at the base of the corrugation 11 of the order of 53 mm.
  • the high corrugations 12 have a height defined between the apex edge and the surface of the plate 10 of the order of 54.5 mm and a width at the base of the corrugation 6 of about 77 mm.
  • the metal plate 10 is made of stainless steel sheet or aluminum and has a thickness of about 1.2 mm and can be shaped by folding or stamping. Other metals or alloys and other thicknesses are possible, knowing that a thickening of the metal plate 10 causes an increase in its cost and generally increases the rigidity of the corrugations. In the case of application of sealed membranes for cold liquid, a certain flexibility of the metal plate 10 is required to allow its thermal contraction without risk of rupture of the seal.
  • a metal plate 10 has three high undulations 12 distributed in its width and nine low undulations 11 distributed in its length. At one of the two lateral edges, and at one of the two longitudinal edges, the metal plate 10 has in each case a flat stamped strip 14, which is offset in the thickness direction with respect to the remainder of the plate 10 to cover the edge 15 of an adjacent metal plate 10.
  • the primary insulation barrier 4 which supports the primary sealing barrier 5 consists of polyurethane foam blocks 16 which comprise each time a cover panel 17 made of plywood. In use, the primary sealing barrier 5 rests on a substantially continuous flat surface formed by the cover panels 17 of the juxtaposed blocks 16. Processes and tools will now be described to construct this primary sealing barrier 5. This construction is carried out progressively, for example plate after plate or row of plates after row of plates, until completely covering the primary insulation barrier 4 The construction of the plane portions of the metal membrane will be described here. The realization of the angles of the tank is the subject of special provisions which have been described elsewhere, for example in EP-A-0573327.
  • the anchoring of the metal plate 10 to the support surface before the setting of the clamping and welding apparatus can be achieved in several ways.
  • steel strips 20 (see Figs 4 and 6) are provided in countersinks on the outer surface of the cover panels 17 at predetermined locations which correspond to the edges of the metal plates 10. Seams can then be made between the metal plate 10 and the steel strips 20 to anchor the metal plate 10 to the support surface.
  • Such weld points must be made carefully: if it is too small, the weld spot can not ensure a solid anchorage; if it is too big, it may create a zone of weakness in the corrugated membrane. For example, these soldering points can be made at a periodic interval of 5 cm.
  • anchoring members 21 fixed to the cover panels 17 and engaging in perforations 22 provided in the metal plate 10 at the corresponding locations.
  • the anchoring of the metal plate 10 to the support surface can be carried out at these perforations, for example by producing weld points between the metal plate and the projecting anchoring members or by attaching the plate to the bodies of anchoring by any suitable means such as nut, rivet or other.
  • these same anchoring members are used in the following step to temporarily anchor the clamping and welding apparatus on the metal membrane 5.
  • the clamping and welding apparatus 30 comprises a rigid frame, made for example of aluminum to minimize its weight.
  • This frame may consist of a structure of beams, for example beams with T-shaped section.
  • This frame comprises an upper body 31 of elongated overall rectangular shape and two rows of support feet 32 fixed respectively along the two Longitudinal edges of the body 31.
  • the feet 32 extend generally perpendicularly to the body 31.
  • the upper body 31 carries a rectilinear guide rail 33 fixed longitudinally to the body 31 on the same side as the feet 32, between the two rows of feet 32.
  • a welding torch 34 is attached to the guide rail 33 via a movable support 35.
  • the movable support is mounted in a guided manner on the guide rail 33 so as to be able to follow a rectilinear path when carrying out the welding.
  • the connection between the mobile support 35 and the rail 33 may be a simple slide.
  • a drive mechanism of the movable support 35 can also be provided, for example with a rack (not shown) attached to the guide rail 33 and an electric drive motor attached to the movable support 35 and meshing on the rack.
  • the movable support 35 also carries a pneumatic cylinder 38 extending perpendicularly to the body 31 and provided at its end with a support wheel 36 arranged to roll in the longitudinal direction of the guide rail 33.
  • the apparatus 30 is mounted on the already assembled metal membrane 5, located on the right of FIG. 1, and on the metal plate 10 to be added thereto, located on the left of FIG. so that the welding torch 34 and the backing roll 36 are in contact with the overlap zone between the strip 14 of the plate 10 and the corresponding edge of the adjacent plate.
  • the lateral position of the support 35 between the two rows of legs 32 is fixed.
  • this lateral position is adjustable by means of a guide not shown.
  • each metal plate 10 accommodates at least one row of anchoring members 21 at corresponding perforations 22.
  • the anchoring member 21 comprises a flat base 24 housed in a counterbore 23 situated on the face of the cover panel 17 which is connected to the block 16 and a rod 25 which extends through a through hole 26 formed in the panel 17 and protrudes through the bore 22 of the metal plate 10 to terminate with an enlarged head 27.
  • the corresponding fastener foot 32 has a flat tab 29 ending the foot 32 and extending parallel to the vessel wall on which the apparatus is disposed and a notch 28 cut in the lug 29 to receive the rod 25.
  • the section of the notch 28 is smaller than the section of the head 27, so that the tab 29 can be engaged with or disengaged from the anchoring member 21 by means of a displacement parallel to the vessel wall.
  • the notch 28 is open on a side facing the longitudinal direction of the frame of the apparatus, so that all the feet 32 can be engaged with the corresponding anchoring members 21 by means of a single movement of longitudinal translation of the apparatus 30.
  • the apparatus 30 has 6 to 8 feet 32 in total.
  • the device 30 can firmly lock the metal plate 10 and the edge of the membrane 5 to be welded to one another and achieve a very good docking for welding .
  • the device 30 comprises a support beam 40 which extends parallel to the two rows of feet 32 between them and whose shape is undulated to fit the contour of the membrane 5.
  • Figure 2 shows the corrugations 41 of the beam 40 intended to match the undulations 11 of the membrane 5 and the planar zones 42 of the beam 40 situated between the corrugations 41.
  • the support beam 40 is connected to a row of feet 32 by a set of levers 43 making it possible to engage the beam 40 with the metal plate 10, in the overlap zone with the adjacent plate.
  • a lever 43 comprises a pivot axis 44 connected to the base of a foot 32 and oriented in the longitudinal direction of the frame, that is to say parallel to the support beam 40.
  • the lever 43 extends globally according to the transverse direction of the chassis of the apparatus on both sides
  • the inner end of the lever 43 has a bent portion 45 bonded to the upper surface of the support beam 40 to exert pressure on the beam 40 substantially perpendicular to the support surface.
  • the outer end 48 of the lever 43 comprises a clamping mechanism 46 consisting of an eccentric roller 47 pivotally connected to the lever 43 by an axis of rotation 49 and actuable by means of a pivoting lever 50 integral with the eccentric roller 47.
  • the eccentric roller 47 is shown in the gripping position, in which it exerts a thrust against the support surface formed by the vessel wall.
  • This thrust has the effect of constraining the foot 32 against the head 27 of the anchoring member 21, which has the effect, by reaction, to constrain the support beam 40 against the metal membrane 5.
  • the pivot axis 44 of the lever 43 makes it possible to transfer the thrust force of the eccentric roller 47 to the support beam 40 by preserving the moment of force.
  • the respective length of the portions of the lever 43 located on either side of the pivot axis 44 makes it possible to produce a multiplying coefficient, which is greater than 1 in the example shown.
  • the lever 50 can be lowered to suppress the thrust of the eccentric roller 47 and thus disengage the apparatus 30 from the anchoring members 21.
  • the lever mechanism shown in FIG. 3 can be reproduced along the frame at at least two of the legs 32, or at all the feet 32 of the row.
  • the corresponding actuating levers 50 can be linked together to be actuated integrally.
  • the pressure of the support beam 40 on the overlap area of the metal plates 10 to be welded together allows a blocking of the edges of the metal plates and a reliable docking along the entire length of the apparatus 30.
  • a weld line can then be made between the edge of the strip 14 and the underlying plate by translating the movable support 35 along the rail 33.
  • the wheel 36 reinforces the docking of the plates by exerting pressure near the point of action of the welding torch 34.
  • the length of the apparatus 30 corresponds to the length of one or a few metal plates 10.
  • a plurality of apparatuses 30 may be arranged in alignment with each other to effect a weld over a larger wall area.
  • the support beam 40 preferably comprises a stress distribution pad 51 on its side facing the vessel wall.
  • the pad 51 may be made of polytetrafluoroethylene (Teflon®) or other relatively flexible and heat-supporting material.
  • Teflon® polytetrafluoroethylene
  • the pad 51 is made in the form of an inflatable hose of circular section fixed in a concave surface of the support beam 40. It is possible to circulate in the inflatable hose a fluid liquid or gaseous, especially a coolant to prevent the underlying vessel wall from being subjected to a temperature too high during the welding operation.
  • a sealing plate 55 is welded to each of these perforations 22.
  • this plate 55 is a washer integral with the rod 25 of the anchoring member 21, in the case where the anchoring member is intended to remain permanently in the tank.
  • the plate 55 completely closes the perforation 22 after removal of the rods 25.
  • a removable anchoring member may be made by providing a screw thread. the base of the rod 25 and a corresponding threaded hole in the base 24.
  • the support surface of the metal membrane carries anchoring members made in the form of threaded studs 121 arranged in rows parallel to the high corrugations 12 of the metal plates 10 in a row of studs. 121 In each row of plates 10.
  • a metal plate 10 has in each case three high undulations 12 and a row of perforations (not shown) arranged between the second and the third high corrugation 12 to accommodate the studs 121.
  • the row of performances is disposed between the third high corrugation 12 and the offset strip 14 located at the plate edge.
  • the clamping and welding apparatus 130 comprises two parallel main beams 140 which are each fixed to a row of studs 121 on either side of the overlap zone between the metal plates 10 to be welded together.
  • the beam 140 has an H-shaped section and has concave housings 141 in its lower sole 58 to accommodate the low corrugations 11 of the metal plate 10.
  • the studs 121 are engaged in corresponding holes of the lower sole 58 and nuts 146 are screwed on the studs 121 to firmly tighten the beam 140 against the support surface, thereby exerting pressure on the metal plate all along the overlap zone between the plates 10, which immobilizes them.
  • a mobile gantry 131 is mounted on the two beams 140 transversely thereto so as to span the overlap area of the plates 10.
  • the gantry 131 has two feet 132 which are each slidably mounted on the upper flange 133 of FIG. the corresponding beam 140 by means of a slide 59.
  • a rack-and-pinion mechanism can be provided.
  • the gantry 131 has a cross member 60 which connects the upper ends of the two legs 132 extending parallel to the vessel wall and which carries a welding tool 134.
  • the welding tool 134 is slidably mounted on the cross member 60 by means of a slide 61.
  • a rack-and-pinion drive mechanism can be provided.
  • a support wheel may also be provided as before.
  • the apparatus 130 is used as the apparatus 30 for immobilizing the metal plates and docking them during the welding operation. It is then removed from the membrane.
  • the arrangement of FIG. 5 brings the beam 140 closer to the plate edge to improve the docking action of the apparatus 130.
  • the apparatus 230 shown in FIGS. 6 and 7 is similar to the apparatus 130.
  • the same reference numerals will be used to denote similar or identical elements. Thus only the differences with the apparatus 130 are described.
  • the gantry 131 is fixed to the main beams 140.
  • the gantry 131 is symmetrical, so that only one half has been shown in FIG. 6. It comprises a rectangular frame 60 made of hollow tubes and mounted on four feet 132 whose base is each time fixed on one of the two beams 140.
  • a guide rail 133 is fixed on the frame 60 at about half of its width and extends parallel to the beams 140.
  • the welding tool 134 is slidably mounted on the guide rail 133 by means of a slideway 59.
  • the transverse position of the guide rail 133 with respect to the frame 60 could be adjustable.
  • the main beams 140 are made of a thick sheet metal strip, for example approximately 10 mm, which is shaped to the profile of the corrugations of the metal plates 10 and which has bores not shown to accommodate the studs 121.
  • This structure makes it possible to lighten the frame to facilitate the operations of laying, removing and transporting.
  • the apparatus 330 shown in FIG. 8 is similar to the apparatus 130.
  • the same reference numerals will be used to designate similar or identical elements. Thus, only the differences with the apparatus 130 are described.
  • the frame comprises only one main beam 140 which is placed on the metal plate 10 to be welded to the part of the primary watertight barrier 5 which is already installed.
  • the clamping of the main beam 140 on the metal plate 10 serves to immobilize the metal plate 10 during the welding operation.
  • the gantry 131 supporting the welding tool 134 is here made by means of two parallel arms cantilevered.
  • An arm of the gantry 131 has a foot 132 whose base is linked by a slide to the upper flange 133 of the beam 140 and a half-cross 60 which extends from the top of the foot 132 towards the edge of the metal plate 10 and slightly beyond this edge to be able to support the welding tool 134 to the right of the overlap zone between the plates.
  • the welding tool 134 is slidably mounted on the two parallel half-shafts 60 by means of slideways 61 located on either side of the welding tool 134 with respect to the longitudinal direction of the beam 140.
  • Stress distribution pads may also be provided under the bottom flange of the main beams 140 to distribute the pressure exerted on the metal membrane.
  • fasteners have been described above for anchoring the clamping and welding apparatus to the vessel wall.
  • Other embodiments are possible, in particular by inverting the male part and the female part in the abovementioned examples.
  • a threaded bushing can be fixed in the cover panel 17 in accordance with the teaching of the application FR2887010.
  • the technique described above for producing a waterproofing membrane can be used in various types of tanks, for example to form the membrane primary sealing of an LNG tank in a land installation or in a floating structure such as a LNG tank or other.
  • the devices described above can easily be adapted to metal plates having other shapes, including flat sheets or plates whose corrugations project towards the tank wall. A better approach of the plates is obtained by adapting the profile of the support beam to the profile of the metal plate.
  • the devices described above can be easily adapted to plates whose edges are circular or have other shapes.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Un appareil de construction (130) comporte un châssis comprenant un membre allongé (140) aptes à être disposés le long des zones marginales en recouvrement (14) de deux plaques métalliques (10) disposées sur une surface de support munie d'organes d'ancrage (121), des moyens de serrage pour mettre en prise le châssis avec les organes d'ancrage (121) de manière à serrer au moins une des plaques métalliques (10) contre la surface de support le long des zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques, et un support (60) monté de manière mobile sur ledit châssis pour porter un outil de soudage (134) au droit des zones marginales en recouvrement (14) des deux plaques métalliques, le support mobile (60) étant guidé parallèlement au membre allongé (140).

Description

CONSTRUCTION D'UNE MEMBRANE ETANCHE A PARTIR DE PLAQUES METALLIQUES
L'invention se rapporte au domaine des membranes métalliques étanches construites par assemblage soudé de plaques métalliques, notamment au domaine des membranes métalliques présentant des ondulations pour conférer à la membrane une flexibilité et une capacité d'élongation selon une ou plusieurs directions d'un plan.
Des membranes métalliques ondulées sont notamment employées dans la construction de cuves étanches et thermiquement isolées pour le transport ou le stockage de fluides dont la température est notablement différente de l'air ambiant, notamment le gaz naturel liquéfié (GNL) stocké à pression atmosphérique à environ -162°C.
FR-A-2238914 décrit un appareil pour la construction d'une telle membrane métallique qui comporte une armature rigide, des empreintes de centrage adaptées à s'emboîter au moins partiellement sur des ondulations d'un panneau métallique et un dispositif de fixation pour assembler provisoirement le panneau métallique avec la paroi à recouvrir.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un procédé pour construire une membrane étanche à partir de plaques métalliques, le procédé comportant :
disposer une première plaque métallique sur une surface de support munie d'organes d'ancrage, la première plaque métallique comportant une zone marginale allongée destinée à être recouverte par une deuxième plaque métallique,
disposer la deuxième plaque métallique sur la surface de support munie des organes d'ancrage, la deuxième plaque métallique comportant une zone marginale allongée disposée de manière à recouvrir la zone marginale de la première plaque métallique,
disposer un châssis sur au moins la deuxième plaque métallique, le châssis comprenant un membre allongé disposé le long des zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques, le membre allongé comportant une pluralité d'attaches complémentaires aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage de la surface de support,
ancrer le membre allongé à la surface de support par coopération des attaches complémentaires avec des organes d'ancrage de la surface de support,
mettre en prise le châssis avec les organes d'ancrage de manière à serrer au moins la deuxième plaque métallique contre la surface de support le long des zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques, et
effectuer une ligne de soudure liant de manière étanche les zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques avec un outil de soudure monté sur un support mobile au droit des zones marginales en recouvrement des deux plaques métalliques, le support mobile étant monté de manière mobile sur le châssis et guidé parallèlement au membre allongé du châssis.
Selon des modes de réalisation, ce procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, le châssis est disposé sur les première et deuxième plaques métalliques, le châssis comprenant deux membres allongés espacés parallèles disposés le long des zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques de part et d'autre des zones marginales en recouvrement de deux plaques métalliques, chaque membre allongé comportant une pluralité d'attaches complémentaires aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage de la surface de support, et les deux membres allongés sont ancrés à la surface de support par coopération des attaches complémentaires avec des organes d'ancrage de la surface de support situés de part et d'autre des zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques.
Selon un mode de réalisation, le serrage des première et deuxième plaques métalliques contre la surface de support est effectué avec une poutre d'appui allongée liée au châssis et disposée sur les zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques.
Selon un mode de réalisation, les plaques métalliques sont ondulées, une plaque métallique ondulée comportant à chaque fois une série d'ondulations parallèles saillantes qui coupent la zone marginale de la plaque et des portions planes situées entre les ondulations, la poutre d'appui allongée comportant des segments plans aptes à coopérer avec des portions planes des première et deuxième plaques métalliques ondulées et des portions incurvées aptes à contourner les ondulations saillantes.
Selon un mode de réalisation, le serrage d'au moins la deuxième plaque métallique contre la surface de support est effectué avec le membre allongé correspondant du châssis.
Selon un mode de réalisation, les plaques métalliques sont ondulées, une plaque métallique ondulée comportant à chaque fois une série d'ondulations parallèles saillantes qui coupent la zone marginale de la plaque et des portions planes situées entre les ondulations, le membre allongé du châssis comportant à chaque fois des segments plans aptes à coopérer avec des portions planes de la plaque métallique ondulée et des portions incurvées aptes à contourner les ondulations saillantes.
Selon un mode de réalisation, les plaques métalliques sont ondulées, une plaque métallique ondulée comportant à chaque fois une série d'ondulations parallèles saillantes qui s'étendent parallèlement à la zone marginale de la plaque et des portions planes situées entre les ondulations, le ou chaque membre allongé du châssis étant disposé sur lesdites portions planes.
Selon un mode de réalisation, au moins un membre allongé du châssis est disposé entre la zone marginale de la plaque correspondante et l'ondulation parallèle la plus proche de ladite zone marginale.
Selon un mode de réalisation, les plaques métalliques comportent des perçages, et les plaques métalliques sont disposées sur la surface de support de manière que les perçages viennent au droit des organes d'ancrage, la coopération des attaches complémentaires du châssis avec les organes d'ancrage étant effectuée à travers les perçages des plaques métalliques.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un appareil de construction pour la mise en œuvre d'un tel procédé, ledit appareil comportant :
un châssis comprenant un membre allongé apte à être disposé le long des zones marginales en recouvrement de deux plaques métalliques disposées sur une surface de support munie d'organes d'ancrage, le membre allongé comportant une pluralité d'attaches complémentaires aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage de la surface de support pour ancrer le châssis à la surface de support,
des moyens de serrage pour mettre en prise le châssis avec les organes d'ancrage de manière à serrer au moins la deuxième plaque métallique contre la surface de support le long des zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques, et un support monté de manière mobile sur ledit châssis pour porter un outil de soudure au droit des zones marginales en recouvrement des deux plaques métalliques, le support mobile étant guidé parallèlement au membre allongé.
Selon des modes de réalisation, un tel appareil peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, le châssis comprend deux membres allongés espacés parallèles aptes à être disposés de part et d'autre des zones marginales en recouvrement des deux plaques métalliques, chaque membre allongé comportant une pluralité d'attaches complémentaires aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage de la surface de support pour ancrer le châssis à la surface de support, et les moyens de serrage sont aptes à mettre en prise le châssis avec les organes d'ancrage de manière à serrer les première et deuxième plaques métalliques contre la surface de support le long des zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques.
Selon un mode de réalisation, les moyens de serrage sont aptes à serrer les deux membres allongés du châssis contre les plaques métalliques au niveau des organes d'ancrage de la surface de support.
Selon un mode de réalisation, l'appareil comporte en outre un portique rigide lié aux deux membres allongés du châssis et s'étendant entre les deux membres allongés de manière à chevaucher les zones marginales en recouvrement des deux plaques métalliques, le support mobile étant monté sur le portique.
Selon un mode de réalisation, au moins un desdits membres allongés comporte un rail de guidage pour guider de manière coulissante le portique le long dudit au moins un membre allongé du châssis.
Selon un mode de réalisation, le portique comporte un rail de guidage parallèle aux membres allongés du châssis pour guider de manière coulissante le support mobile par rapport au portique.
Selon un mode de réalisation, le portique comporte un deuxième rail de guidage pour guider le support mobile transversalement entre les deux membres allongés du châssis.
Selon un mode de réalisation, l'appareil comporte en outre une poutre d'appui disposée parallèlement au membre allongé ou entre les deux membres allongés du châssis et liée de manière mobile au châssis, les moyens de serrage étant apte à exercer un effort écartant le châssis de la surface de support à l'encontre des organe d'ancrage pour provoquer une pression de la poutre d'appui en direction de la surface de support par réaction.
Selon un mode de réalisation, la poutre d'appui est liée au châssis par un levier monté de manière pivotante à un membre allongé du châssis autour d'un axe sensiblement parallèle au membre allongé, les moyens de serrage étant agencés pour faire pivoter le levier par rapport au châssis.
Selon un mode de réalisation, le levier comporte une portion d'extrémité s'étendant de l'autre côté du châssis par rapport à la poutre d'appui, les moyens de serrage comportant un élément écarteur lié de manière mobile à la portion d'extrémité du levier et apte à prendre appui sur la plaque métallique pour exercer un effort tendant à écarter la portion d'extrémité du levier de la surface de support. Selon un mode de réalisation, un boyau étanche est agencé sur la surface de la poutre d'appui tournée vers la surface de support, l'appareil comportant en outre des moyens de pressurisation pour engendrer une pression de fluide à l'intérieur du boyau étanche.
Selon un mode de réalisation, les moyens de pressurisation sont aptes à faire circuler un liquide de refroidissement à l'intérieur du boyau étanche.
Selon un mode de réalisation, un membre allongé du châssis comporte à chaque fois une pluralité de pieds munis des attaches complémentaires aptes à coopérer avec les organes d'ancrage.
Selon un mode de réalisation, l'attache complémentaire comporte à chaque fois un élément choisi parmi un écrou destiné à coopérer avec une tige filetée de la surface de support et une tige filetée destinée à coopérer avec une douille filetée de la surface de support.
Selon un mode de réalisation, l'attache complémentaire comporte à chaque fois un élément choisi parmi une patte à encoche destinée à coopérer avec une tige à tête large de la surface de support et une tige à tête large destinée à coopérer avec une patte à encoche de la surface de support.
Une idée à la base de l'invention est de faciliter les opérations de blocage, d'accostage et de soudage des plaques métalliques pendant la construction d'une membrane étanche.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de bloquer les déplacements des plaques métalliques avant et pendant la réalisation d'une soudure étanche au niveau de zones de recouvrement des plaques métalliques. Certains aspects de l'invention partent de l'observation que la matière métallique présente une tendance à se déplacer localement sous l'effet de la dilatation thermique au voisinage de l'outil de soudage lors de la réalisation d'une ligne de soudure étanche entre deux plaques. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de fixer fermement à la paroi les zones des plaques voisines de la zone de soudure, de manière à limiter ou empêcher ces déplacements locaux pour améliorer l'uniformité de la membrane et limiter les concentrations de contraintes. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de bloquer les déplacements des plaques métalliques sans recourir à de trop nombreuses soudures de pointage, qui sont généralement longues et délicates à réaliser.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins :
• La ligure 1 est une vue en coupe d'une paroi de cuve étanche et isolante et d'un appareil de bridage et de soudage selon un premier mode de réalisation monté sur cette paroi, selon la ligne I-I de la figure 2.
• La figure 2 est une vue de la paroi de cuve et de l'appareil de bridage et de soudage de la figure 1 selon la ligne II-II de la figure 1.
• La figure 3 est une vue de détail agrandie de la zone III de la figure 1.
• La figure 4 est une vue partielle en perspective d'une paroi de cuve étanche et isolante et d'un appareil de bridage et de soudage selon un deuxième mode de réalisation monté sur cette paroi.
• La figure 5 est une vue de détail agrandie d'un châssis de la machine de la figure 4.
• La figure 6 est une vue partielle en perspective d'une paroi de cuve étanche et isolante et d'un appareil de bridage et de soudage selon un troisième mode de réalisation monté sur cette paroi.
• La figure 7 est une vue de détail agrandie d'un châssis de la machine de la figure 6.
• La figure 8 est une vue partielle en perspective d'une paroi de cuve étanche et isolante et d'un appareil de bridage et de soudage selon un quatrième mode de réalisation monté sur cette paroi.
En référence à la figure 1 , on a représenté en coupe une structure de paroi étanche et thermiquement isolante convenant pour réaliser une cuve de transport ou de stockage de GNL. La paroi comporte plusieurs couches successives superposées dans le sens de l'épaisseur sur une structure porteuse 1. La structure porteuse 1 est par exemple la coque interne de la double coque d'un navire. La structure de paroi comporte successivement une barrière d'isolation secondaire 2, une barrière d'étanchéité secondaire 3, une barrière d'isolation primaire 4 et une barrière d'étanchéité primaire 5.
Comme mieux visible sur la figure 4, la barrière d'étanchéité primaire 5 est ici réalisée sous la forme d'une membrane métallique ondulée obtenue par assemblage soudé de multiples plaques métallique rectangulaires 10. Une plaque métallique 10 comporte, sur sa face interne, une première série d'ondulations parallèles dites basses 11 et une seconde série d'ondulations parallèles dites hautes 12 dont les directions respectives sont perpendiculaires. Les bords de la plaque métallique 10 sont parallèles aux ondulations 11 et 12. Les termes « haute » et « basse » ont ici un sens relatif et signifient que la première série d'ondulations 11 présente une hauteur inférieure à la seconde série d'ondulations 12. Au niveau d'un croisement 13 entre une ondulation basse 11 et une ondulation haute 12, l'ondulation basse est discontinue, c'est-à-dire qu'elle est interrompue par un pli (non représenté) qui prolonge l'arête de sommet de l'ondulation haute 12 en faisant saillie au-dessus de l'arête de sommet de l'ondulation basse 11. Cette forme connue par ailleurs n'est pas visible sur les figures.
A titre d'exemple, les ondulations basses 11 possèdent une hauteur définie entre l'arête de sommet et la surface de la plaque métallique 10 égale environ à 36 mm et une largeur à la base de l'ondulation 11 de l'ordre de 53 mm. A titre d'exemple, les ondulations hautes 12 possèdent une hauteur définie entre l'arête de sommet et la surface de la plaque 10 de l'ordre de 54,5 mm et une largeur à la base de l'ondulation 6 d'environ 77 mm.
A titre d'exemple, la plaque métallique 10 est réalisée en tôle d'acier inoxydable ou d'aluminium et présente une épaisseur d'environ 1 ,2 mm et peut être mise en forme par pliage ou par emboutissage. D'autres métaux ou alliages et d'autres épaisseurs sont possibles, sachant qu'un épaississement de la plaque métallique 10 entraine une augmentation de son coût et accroît généralement la rigidité des ondulations. Dans le cas d'application des membranes étanches pour liquide froid, une certaine souplesse de la plaque métallique 10 est requise pour permettre sa contraction thermique sans risque de rupture de l'étanchéité.
A titre d'exemple, une plaque métallique 10 comporte trois ondulations hautes 12 réparties dans sa largeur et neuf ondulations basses 11 réparties dans sa longueur. Au niveau d'un des deux bords latéraux, et au niveau d'un des deux bords longitudinaux, la plaque métallique 10 présente à chaque fois une bande plane emboutie 14, qui est décalée dans la direction d'épaisseur par rapport au restant de la plaque 10 afin de venir recouvrir la bordure 15 d'une plaque métallique 10 adjacente.
Il existe de nombreuses possibilités pour réaliser les barrières d'isolation 2 et 4. Dans l'exemple représenté, la barrière d'isolation primaire 4 qui supporte la barrière d'étanchéité primaire 5 est constituée de blocs de mousse de polyuréthane 16 qui comportent à chaque fois un panneau de couvercle 17 en contreplaqué. En service, la barrière d'étanchéité primaire 5 repose sur une surface plane sensiblement continue formée par les panneaux de couvercle 17 des blocs 16 juxtaposés. On va maintenant décrire des procédés et outils pour construire cette barrière d'étanchéité primaire 5. Cette construction est réalisée progressivement, par exemple plaque après plaque ou rangée de plaques après rangée de plaques, jusqu'à recouvrir complètement la barrière d'isolation primaire 4. On décrira ici la construction des parties planes de la membrane métallique. La réalisation des angles de la cuve fait l'objet de dispositions particulières qui ont été décrites par ailleurs, par exemple dans EP-A-0573327.
Les principales étapes effectuées pour l'ajout d'une plaque métallique 10 à la membrane métallique en cours de construction sont :
positionner la plaque métallique 10 par rapport aux plaques déjà assemblées, de manière à superposer les bandes planes 14 sur les bordures correspondantes des plaques déjà assemblées et de manière à aligner les ondulations de la plaque métallique 10 avec les ondulations des plaques déjà assemblées ;
ancrer la plaque métallique 10 ajoutée à la surface de support ;
mettre en place un appareil de bridage et de soudage sur la membrane métallique, où un châssis de l'appareil est disposé à cheval sur la partie de membrane déjà assemblée et sur la plaque métallique 10 ajoutée de manière à enjamber la bande plane 14 de la plaque métallique 10 ajoutée, laquelle est superposée au bord de la partie de membrane déjà assemblée ;
réaliser un cordon de soudure étanche au moyen de cet appareil de bridage et de soudage et retirer l'appareil de bridage et de soudage ;
rétablir l'étanchéité de la plaque métallique 10 ajoutée si celle-ci a été percée pour effectuer les opérations précédentes.
L'ancrage de la plaque métallique 10 à la surface de support avant la mise en place de l'appareil de bridage et de soudage peut être réalisé de plusieurs façons. Dans un mode de réalisation, on prévoit des bandes d'aciers 20 (voir Figs. 4 et 6) fixées dans des lamages sur la surface extérieure des panneaux de couvercle 17, en des emplacements prédéterminés qui correspondent aux bords de plaques métalliques 10. Des points de soudure peuvent alors être réalisés entre la plaque métallique 10 et les bandes d'aciers 20 pour ancrer la plaque métallique 10 à la surface de support. De tels points de soudure doivent être réalisés soigneusement : s'il est trop petit, le point de soudure ne peut pas assurer un ancrage solide ; s'il est trop grand, il risque de créer une zone de faiblesse dans la membrane ondulée. Par exemple, ces points de soudure peuvent être réalisés à un intervalle périodique de 5 cm.
Dans un autre mode de réalisation (Fig. 3), qui peut être combiné avec le précédent, on prévoit des organes d'ancrage 21 fixés aux panneaux de couvercle 17 et s 'engageant dans des perforations 22 prévues dans la plaque métallique 10 aux emplacements correspondants. L'ancrage de la plaque métallique 10 à la surface de support peut être réalisé au niveau de ces perforations, par exemple en réalisant des points de soudure entre la plaque métallique et les organes d'ancrage saillants ou en attachant la plaque aux organes d'ancrage par tout moyen approprié tel que écrou, rivet ou autre. De préférence dans ce cas, ces mêmes organes d'ancrage sont utilisés à l'étape suivante pour ancrer temporairement l'appareil de bridage et de soudage sur la membrane métallique 5.
En référence aux figures 1 à 3, on va maintenant décrire un premier mode de réalisation de l'appareil de bridage et de soudage et son utilisation.
L'appareil de bridage et de soudage 30 comporte un châssis rigide, réalisé par exemple en aluminium pour minimiser son poids. Ce châssis peut être constitué d'une structure de poutres, par exemple des poutres à section en forme de T. Ce châssis comprend un corps supérieur 31 de forme globale rectangulaire allongée et deux rangées de pieds d'appui 32 fixées respectivement le long des deux bords longitudinaux du corps 31. Les pieds 32 s'étendent globalement perpendiculairement au corps 31. Le corps supérieur 31 porte un rail de guidage rectiligne 33 fixé longitudinalement au corps 31 du même côté que les pieds 32, entre les deux rangées de pieds 32.
Une torche de soudage 34 est attachée au rail de guidage 33 par l'intermédiaire d'un support mobile 35. Le support mobile est monté de manière guidée sur le rail de guidage 33 de manière à pouvoir suivre un trajet rectiligne lors de la réalisation de la soudure. La liaison entre le support mobile 35 et le rail 33 peut être une simple glissière. Optionnellement, un mécanisme d' entraînement du support mobile 35 peut également être prévu, par exemple avec une crémaillère (non représentée) fixée au rail de guidage 33 et un moteur d' entraînement électrique attaché sur le support mobile 35 et engrenant sur la crémaillère. Le support mobile 35 porte aussi un vérin pneumatique 38 s'étendant perpendiculairement au corps 31 et muni à son extrémité d'une roulette d'appui 36 agencée pour rouler dans la direction longitudinale du rail de guidage 33.
Comme visible sur la figure 1, on dispose l'appareil 30 à cheval sur la membrane métallique 5 déjà assemblée, située sur la droite de la figure 1, et sur la plaque métallique 10 devant y être ajoutée, située à gauche de la figure 1, de manière que la torche de soudage 34 et la roulette d'appui 36 se trouvent au contact de la zone de recouvrement entre la bande 14 de la plaque 10 et la bordure correspondante de la plaque adjacente. Selon un mode de réalisation, la position latérale du support 35 entre les deux rangées de pieds 32 est fixe. Selon un autre mode de réalisation, cette position latérale est réglable au moyen d'un guidage non représenté.
Pour l'ancrage de l'appareil 30 à la paroi de cuve, on réalise une coopération entre des attaches situées à l'extrémité des pieds 32 et des organes d'ancrage 21 qui sont disposés sur les panneaux de couvercle 17 à intervalle régulier sous la forme de plusieurs rangées parallèles espacées. Chaque plaque métallique 10 accueille au moins une rangée des organes d'ancrage 21 au niveau de perforations correspondantes 22.
Un exemple des organes d'ancrage et des attaches correspondantes est mieux visible sur la figure 3. L'organe d'ancrage 21 comporte une embase plane 24 logée dans un lamage 23 situé sur la face du panneau de couvercle 17 qui est liée au bloc de mousse 16 et une tige 25 qui s'étend à travers un trou traversant 26 ménagé dans le panneau 17 et qui fait saillie à travers le perçage 22 de la plaque métallique 10 pour se terminer par une tête élargie 27. L'attache correspondante du pied 32 comporte une patte plane 29 terminant le pied 32 et s'étendant parallèlement à la paroi de cuve sur laquelle l'appareil est disposé et une encoche 28 découpée dans la patte 29 pour recevoir la tige 25. La section de l'encoche 28 est plus petite que la section de la tête 27, de sorte que la patte 29 ne peut être engagée avec ou dégagée de l'organe d'ancrage 21 qu'au moyen d'un déplacement parallèle à la paroi de cuve. De préférence, l'encoche 28 est ouverte sur un côté tourné vers la direction longitudinale du châssis de l'appareil, de sorte que tous les pieds 32 puissent être engagé avec les organes d'ancrage correspondants 21 au moyen d'un seul mouvement de translation longitudinale de l'appareil 30. Par exemple, l'appareil 30 comporte 6 à 8 pieds 32 au total.
Une fois ainsi ancré à la paroi de cuve, l'appareil 30 permet de bloquer fermement la plaque métallique 10 et la bordure de la membrane 5 devant être soudées l'une à l'autre et de réaliser un très bon accostage en vue du soudage. Pour cela, L'appareil 30 comporte une poutre d'appui 40 qui s'étend parallèlement aux deux rangées de pieds 32 entre celles-ci et dont la forme est ondulée pour épouser le contour de la membrane 5. En particulier, la figure 2 montre les ondulations 41 de la poutre 40 destinées à épouser les ondulations 11 de la membrane 5 et les zones planes 42 de la poutre 40 situées entre les ondulations 41.
Comme visible sur la figure 3, la poutre d'appui 40 est liée à une rangée de pieds 32 par un ensemble de leviers 43 permettant de mettre en prise la poutre 40 avec la plaque métallique 10, dans la zone de recouvrement avec la plaque adjacente. Un levier 43 comporte un axe de pivotement 44 lié à la base d'un pied 32 et orienté selon la direction longitudinale du châssis, c'est-à-dire parallèlement à la poutre d'appui 40. Le levier 43 s'étend globalement selon la direction transversale du châssis de l'appareil de part et d'autre du pied 32. L'extrémité intérieure du levier 43 comporte une portion coudée 45 liée à la surface supérieure de la poutre d'appui 40 pour exercer une pression sur la poutre 40 sensiblement perpendiculairement à la surface de support. L'extrémité extérieure 48 du levier 43 comporte un mécanisme de serrage 46 constitué d'un galet excentrique 47 lié à pivotement au levier 43 par un axe de rotation 49 et actionnable au moyen d'un levier pivotant 50 solidaire du galet excentrique 47.
Sur la figure 3, le galet excentrique 47 est représenté dans la position de prise, dans laquelle il exerce une poussée contre la surface de support formée par la paroi de cuve. Cette poussée a pour effet de contraindre le pied 32 contre la tête 27 de l'organe d'ancrage 21, ce qui a pour effet, par réaction, de contraindre la poutre d'appui 40 contre la membrane métallique 5. En d'autres termes, l'axe de pivotement 44 du levier 43 permet de transférer l'effort de poussée du galet excentrique 47 à la poutre d'appui 40 par conservation du moment de force. La longueur respective des portions du levier 43 situées de part et d'autre de l'axe de pivotement 44 permet de réaliser un coefficient multiplicateur, qui est supérieur à 1 dans l'exemple représenté. Comme représenté par la flèche 51, le levier 50 peut être abaissé pour supprimer la poussée du galet excentrique 47 et dégager ainsi l'appareil 30 des organes d'ancrage 21. Le mécanisme de levier représenté sur la figure 3 peut être reproduit le long du châssis au niveau d'au moins deux des pieds 32, ou au niveau de tous les pieds 32 de la rangée. Les leviers d'actionnement 50 correspondants peuvent être liés ensemble pour être actionnés solidairement.
Lorsque l'appareil 30 est en position de prise comme montré sur la figure 3, la pression de la poutre d'appui 40 sur la zone de recouvrement des plaques métalliques 10 devant être soudées permet de réaliser conjointement un blocage du bords des plaques métalliques et un accostage fiable sur toute la longueur de l'appareil 30. Une ligne de soudure peut alors être réalisée entre le bord de la bande 14 et la plaque sous-jacente en translatant le support mobile 35 le long du rail 33. Simultanément, la roulette 36 renforce l'accostage des plaques en exerçant une pression à proximité de point d'action de la torche de soudure 34. Ainsi, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer de nombreux points de soudure préalables le long du bord de la plaque, on réalise une ligne de soudure fiable grâce à l'immobilisation des plaques par la poutre d'appui 40, qui évite notamment un glissement excessif du bord de plaque sous l'effet des gradients de température.
De préférence, la longueur de l'appareil 30 correspond à la longueur d'une seule ou de quelques plaques métalliques 10. Plusieurs appareils 30 peuvent être disposés dans l'alignement les uns des autres pour réaliser une soudure sur une zone de paroi plus étendue. Pour éviter d'endommager la membrane 5, la poutre d'appui 40 comporte de préférence un patin de répartition des contraintes 51 sur sa face tournée vers la paroi de cuve. Le patin 51 peut être réalisé en polytétrafluoroéthylène (téflon®) ou dans un autre matériau relativement souple et supportant la chaleur. Dans l'exemple de la figure 3, le patin 51 est réalisé sous la forme d'un boyau gonflable à section circulaire fixé dans une surface concave de la poutre d'appui 40. Il est possible de faire circuler dans le boyau gonflable un fluide liquide ou gazeux, notamment un liquide de refroidissement afin d'éviter que la paroi de cuve sous-jacente ne soit soumise à une température trop élevée pendant l'opération de soudage.
Pour rétablir l'étanchéité des plaques métalliques 10 au niveau de perforations 22, une plaquette d'obturation 55 est soudée sur chacune de ces perforations 22. Selon un mode de réalisation, cette plaquette 55 est une rondelle solidaire de la tige 25 de l'organe d'ancrage 21, dans le cas où l'organe d'ancrage est destiné à rester définitivement dans la cuve. Selon un autre mode de réalisation, dans lequel l'organe d'ancrage 21 est amovible, la plaquette 55 obture complètement la perforation 22 après retrait des tiges 25. Par exemple, un organe d'ancrage amovible peut être réalisé en prévoyant un filetage à la base de la tige 25 et un trou taraudé correspondant dans l'embase 24.
En référence aux figures 4 et 5, on va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation de l'appareil de bridage et de soudage et son utilisation. Les opérations de positionnement et d'ancrage préalables de plaques peuvent être réalisées comme précédemment décrit. Les éléments identiques ou analogues à ceux du premier mode de réalisation portent le même chiffre de référence augmenté de 100.
Sur les figures 4 et 5, la surface de support de la membrane métallique porte des organes d'ancrage réalisés sous la forme de goujons filetés 121 disposés selon des rangées parallèles aux ondulations hautes 12 des plaques métalliques 10 à raison d'une rangée de goujons 121 par rangée de plaques 10. Sur la figure 4, une plaque métallique 10 comporte à chaque fois trois ondulations hautes 12 et une rangée de perforations (non représentées) disposée entre la deuxième et la troisième ondulation haute 12 pour accueillir les goujons 121. Sur la figure 5, la rangée de performations est disposée entre la troisième ondulation haute 12 et la bande décalée 14 située en bordure de plaque.
L'appareil de bridage et de soudage 130 comporte deux poutres principales parallèles 140 que l'on fixe chacune sur une rangée de goujons 121 de part et d'autre de la zone de recouvrement entre les plaques métalliques 10 devant être soudées ensemble. Comme mieux visible sur la figure 5, la poutre 140 présente une section en forme de H et présente des logements concaves 141 dans sa semelle inférieure 58 pour accueillir les ondulations basses 11 de la plaque métallique 10. Les goujons 121 sont engagés dans des perçages correspondants de la semelle inférieure 58 puis des écrous 146 sont vissés sur les goujons 121 pour serrer fermement la poutre 140 contre la surface de support, en exerçant ainsi une pression sur la plaque métallique tout le long de la zone de recouvrement entre les plaques 10, ce qui permet d'immobiliser celles-ci.
Un portique mobile 131 est monté sur les deux poutres 140 transversalement à celles-ci de manière à enjamber la zone de recouvrement des plaques 10. Le portique 131 comporte deux pieds 132 qui sont montés à chaque fois de manière coulissante sur la semelle supérieure 133 de la poutre 140 correspondante au moyen d'une glissière 59. Là encore, un mécanisme d'entraînement à crémaillère peut être prévu. Le portique 131 comporte une traverse 60 qui relie les extrémités supérieures des deux pieds 132 en s 'étendant parallèlement à la paroi de cuve et qui porte un outil de soudage 134. De préférence, l'outil de soudage 134 est monté de manière coulissante sur la traverse 60 au moyen d'une glissière 61. Là encore, un mécanisme d'entraînement à crémaillère peut être prévu. Une roulette d'appui peut être aussi prévue comme précédemment.
L'appareil 130 s'utilise comme l'appareil 30 pour réaliser l'immobilisation des plaques métalliques et leur accostage pendant l'opération de soudage. Il est ensuite retiré de la membrane. La disposition de la figure 5 permet de rapprocher la poutre 140 du bord de plaque pour améliorer l'action d'accostage de l'appareil 130.
L'appareil 230 représenté sur les figures 6 et 7 est ressemblant à l'appareil 130. Les mêmes chiffres de références seront utilisés pour désigner des éléments analogues ou identiques. Ainsi on ne décrit que les différences avec l'appareil 130.
Dans l'appareil 230, le portique 131 est fixé aux poutres principales 140. Le portique 131 est symétrique, de sorte qu'une seule moitié a été représentée sur la figure 6. 11 comporte un cadre rectangulaire 60 réalisé en tubes creux et monté sur quatre pieds 132 dont la base est à chaque fois fixée sur une des deux poutres 140. Un rail de guidage 133 est fixé sur le cadre 60 à environ la moitié de sa largeur et s'étend parallèlement aux poutres 140. L'outil de soudage 134 est monté de manière coulissante sur le rail de guidage 133 au moyen d'une glissière 59. En variante la position transversale du rail de guidage 133 par rapport au cadre 60 pourrait être réglable.
Comme visible sur la figure 7, les poutres principales 140 sont faites d'un ruban de de tôle épaisse, par exemple environ 10 mm, qui est conformé au profil des ondulations des plaques métalliques 10 et qui comporte des perçages non représentés pour accueillir les goujons 121. Cette structure permet d'alléger le châssis pour faciliter les opérations de pose, de dépose et de transport.
L'appareil 330 représenté sur la figure 8 est ressemblant à l'appareil 130. Les mêmes chiffres de références seront utilisés pour désigner des éléments analogues ou identiques. Ainsi, on ne décrit que les différences avec l'appareil 130.
Dans le cas de l'appareil 330, le châssis ne comporte qu'une seule poutre principale 140 qui est mise en place sur la plaque métallique 10 devant être soudée à la partie de la barrière étanche primaire 5 qui est déjà installée. Le serrage de la poutre principale 140 sur la plaque métallique 10 permet d'immobiliser la plaque métallique 10 lors de l'opération de soudage. Le portique 131 supportant l'outil de soudage 134 est ici réalisé au moyen de deux bras parallèles en porte-à-faux. Un bras du portique 131 comporte un pied 132 dont la base est liée par une glissière à la semelle supérieure 133 de la poutre 140 et une demie-traverse 60 qui s'étend depuis le haut du pied 132 en direction du bord de la plaque métallique 10 et légèrement au-delà de ce bord pour pouvoir soutenir l'outil de soudage 134 au droit de la zone de recouvrement entre les plaques. L'outil de soudage 134 est monté de manière coulissante sur les deux demi -traverses 60 parallèles au moyen de glissières 61 situées de part et d'autre de l'outil de soudage 134 par rapport à la direction longitudinale de la poutre 140.
Avec la seule poutre principale 140, il est possible d'immobiliser suffisamment les deux plaques métalliques 10 en recouvrement pour l'opération de soudage, car la poutre 140 exerce un serrage sur la plaque du dessus, qui exerce donc un serrage sur la palque du dessous au niveau de la zone de recouvrement. Pour cela, il est préférable de rapprocher au maximum la poutre principale 140 de la zone de soudure. La disposition de la figure 5 peut être employée pour cela.
Des patins de répartition des contraintes peuvent aussi être prévus sous la semelle inférieure des poutres principales 140 pour répartir la pression exercée sur la membrane métallique.
On a décrit ci-dessus plusieurs types d'attaches permettant d'ancrer l'appareil de bridage et de soudage à la paroi de cuve. D'autres modes de réalisation sont possibles, notamment en inversant la partie mâle et la partie femelle dans les exemples précités. On peut par exemple fixer une douille filetée dans le panneau de couvercle 17 conformément à l'enseignement de la demande FR2887010.
La technique décrite ci-dessus pour réaliser une membrane d'étanchéité peut être utilisée dans différents types de réservoirs, par exemple pour constituer la membrane d'étanchéité primaire d'un réservoir de GNL dans une installation terrestre ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre.
Les appareils décrits ci-dessus peuvent être facilement adaptés à des plaques métalliques présentant d'autres formes, notamment des tôles planes ou des plaques dont les ondulations font saillie vers la paroi de cuve. Un meilleur accostage des plaques est obtenu en adaptant le profil de la poutre d'appui au profil de la plaque métallique. Les appareils décrits ci-dessus peuvent être facilement adaptés à des plaques dont les bords sont circulaires ou présentent d'autres formes.
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. L'usage de l'article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour construire une membrane étanche (5) à partir de plaques métalliques (10), le procédé comportant :
disposer une première plaque métallique (10) sur une surface de support (17) munie d'organes d'ancrage (21, 121), la première plaque métallique comportant une zone marginale allongée (15) destinée à être recouverte par une deuxième plaque métallique,
disposer la deuxième plaque métallique (10) sur la surface de support munie des organes d'ancrage, la deuxième plaque métallique comportant une zone marginale allongée (14) disposée de manière à recouvrir la zone marginale de la première plaque métallique, disposer un châssis (31 , 32, 40 ; 140) sur au moins la deuxième plaque métallique, le châssis comprenant un membre allongé (32 ; 140) disposé le long des zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques, le membre allongé (32 ; 140) comportant une pluralité d'attaches complémentaires (29, 146) aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage de la surface de support,
ancrer le membre allongé à la surface de support par coopération des attaches complémentaires (29, 146) avec des organes d'ancrage (21, 121) de la surface de support, mettre en prise le châssis (31 , 32, 40 ; 140) avec les organes d'ancrage (21 , 121) de manière à serrer au moins la deuxième plaque métallique (10) contre la surface de support (17) le long des zones marginales en recouvrement des première et deuxième plaques métalliques, et effectuer une ligne de soudure liant de manière étanche les zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques avec un outil de soudage (34, 134) monté sur un support mobile (35, 131, 134) au droit des zones marginales en recouvrement des deux plaques métalliques, le support mobile (35, 131, 134) étant monté de manière mobile sur le châssis (31, 32, 40 ; 140) et guidé parallèlement au membre allongé (32 ; 140) du châssis.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le châssis (31 , 32, 40 ; 140) est disposé sur les première et deuxième plaques métalliques, le châssis comprenant deux membres allongés (32 ; 140) espacés parallèles disposés le long des zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques de part et d'autre des zones marginales en recouvrement de deux plaques métalliques, chaque membre allongé (32 ; 140) comportant une pluralité d'attaches complémentaires (29, 146) aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage de la surface de support, et dans lequel les deux membres allongés sont ancrés à la surface de support par coopération des attaches complémentaires (29, 146) avec des organes d'ancrage (21, 121) de la surface de support situés de part et d'autre des zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le serrage des première et deuxième plaques métalliques (10) contre la surface de support (17) est effectué avec une poutre d'appui (40) allongée liée au châssis et disposée sur les zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les plaques métalliques sont ondulées, une plaque métallique ondulée comportant à chaque fois une série d'ondulations parallèles saillantes (11) qui coupent la zone marginale de la plaque et des portions planes situées entre les ondulations, la poutre d'appui allongée comportant des segments plans (42) aptes à coopérer avec des portions planes des première et deuxième plaques métalliques ondulées et des portions incurvées (41) aptes à contourner les ondulations saillantes (11).
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le serrage d'au moins la deuxième plaque métallique (10) contre la surface de support (17) est effectué avec le membre allongé (140) correspondant du châssis.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les plaques métalliques sont ondulées, une plaque métallique ondulée comportant à chaque fois une série d'ondulations parallèles saillantes (11) qui coupent la zone marginale de la plaque et des portions planes situées entre les ondulations, le membre allongé du châssis comportant à chaque fois des segments plans aptes à coopérer avec des portions planes de la plaque métallique ondulée et des portions incurvées (141) aptes à contourner les ondulations saillantes.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les plaques métalliques sont ondulées, une plaque métallique ondulée comportant à chaque fois une série d'ondulations parallèles saillantes (12) qui s'étendent parallèlement à la zone marginale de la plaque et des portions planes situées entre les ondulations, le ou chaque membre allongé (32 ; 140) du châssis étant disposés sur lesdites portions planes,
et dans lequel le ou chaque membre allongé (32 ; 140) du châssis est disposé entre la zone marginale de la plaque correspondante et l'ondulation parallèle (12) la plus proche de ladite zone marginale (14, Fig.5).
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les plaques métalliques comportent des perçages (22), et dans lequel les plaques métalliques sont disposées sur la surface de support de manière que les perçages (22) viennent au droit des organes d'ancrage (21, 121), la coopération des attaches complémentaires (29, 146) du châssis avec les organes d'ancrage (21,121) étant effectuée à travers les perçages des plaques métalliques.
9. Appareil de construction pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, ledit appareil (30, 130) comportant :
un châssis (31, 32, 40 ; 140) comprenant un membre allongé (32 ; 140) apte à être disposé le long des zones marginales en recouvrement (14, 15) de deux plaques métalliques (10) disposées sur une surface de support (17) munie d'organes d'ancrage (21, 121), le membre allongé comportant une pluralité d'attaches complémentaires (29, 146) aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage (21 , 121) de la surface de support pour ancrer le châssis à la surface de support,
des moyens de serrage (46, 146) pour mettre en prise le châssis avec les organes d'ancrage (21, 121) de manière à serrer au moins la deuxième plaque métallique (10) contre la surface de support le long des zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques, et
un support (35, 60, 134) monté de manière mobile sur ledit châssis pour porter un outil de soudage (34, 134) au droit des zones marginales en recouvrement des deux plaques métalliques, le support mobile (35, 60, 134) étant guidé parallèlement au membre allongé (32, 140).
10. Appareil selon la revendication 9, dans lequel le châssis (31 , 32, 40 ; 140) comprend deux membres allongés (32 ; 140) espacés parallèles aptes à être disposés de part et d'autre des zones marginales en recouvrement (14, 15) des deux plaques métalliques (10), chaque membre allongé comportant une pluralité d'attaches complémentaires (29, 146) aptes à coopérer à chaque fois avec un des organes d'ancrage (21 , 121) de la surface de support pour ancrer le châssis à la surface de support,
les moyens de serrage (46, 146) étant aptes à mettre en prise le châssis avec les organes d'ancrage (21, 121) de manière à serrer les première et deuxième plaques métalliques (10) contre la surface de support le long des zones marginales en recouvrement (14, 15) des première et deuxième plaques métalliques.
11. Appareil selon la revendication 10, dans lequel les moyens de serrage (146) sont aptes à serrer les deux membres allongés (140) du châssis contre les plaques métalliques au niveau des organes d'ancrage (121) de la surface de support.
12. Appareil selon la revendication 11, comportant en outre un portique rigide (131) lié aux deux membres allongés (140) du châssis et s'étendant entre les deux membres allongés de manière à chevaucher les zones marginales en recouvrement (14, 15) des deux plaques métalliques, le support mobile (60, 134) étant monté sur le portique.
13. Appareil selon la revendication 12, dans lequel au moins un desdits membres allongés (140) comporte un rail de guidage (133, Fig. 4), pour guider de manière coulissante le portique (131) le long dudit au moins un membre allongé du châssis.
14. Appareil selon la revendication 12, dans lequel le portique (131, Fig. 6) comporte un rail de guidage (133) parallèle aux membres allongés (140) du châssis pour guider de manière coulissante le support mobile (134) par rapport au portique.
15. Appareil selon la revendication 13 ou 14, dans lequel le portique (131) comporte un deuxième rail de guidage (60) pour guider le support mobile (134) transversalement entre les deux membres allongés (140) du châssis.
16. Appareil selon la revendication 9 ou 10, comportant en outre une poutre d'appui (40) disposée parallèlement au membre allongé (32) du châssis et liée de manière mobile au châssis (31 , 32), les moyens de serrage (46) étant apte à exercer un effort écartant le châssis (31, 32) de la surface de support à rencontre des organe d'ancrage (21) pour provoquer une pression de la poutre d'appui (40) en direction de la surface de support par réaction.
17. Appareil selon la revendication 16, dans lequel la poutre d'appui (40) est liée au châssis par un levier (43) monté de manière pivotante à un membre allongé (32) du châssis autour d'un axe (44) sensiblement parallèle au membre allongé, les moyens de serrage (46) étant agencés pour faire pivoter le levier par rapport au châssis.
18. Appareil selon la revendication 17, dans lequel le levier comporte une portion d'extrémité (48) s'étendant de l'autre côté du châssis (32) par rapport à la poutre d'appui (40), les moyens de serrage comportant un élément écarteur (47) lié de manière mobile à la portion d'extrémité du levier et apte à prendre appui sur la plaque métallique (10) pour exercer un effort tendant à écarter la portion d'extrémité (48) du levier (43) de la surface de support.
19. Appareil selon l'une des revendications 16 à 18, dans lequel un boyau étanche (51) est agencé sur la surface de la poutre d'appui (40) tournée vers la surface de support, l'appareil comportant en outre des moyens de pressurisation pour engendrer une pression de fluide à l'intérieur du boyau étanche.
20. Appareil selon la revendication 19, dans lequel les moyens de pressurisation sont aptes à faire circuler un liquide de refroidissement à l'intérieur du boyau étanche (51).
21. Appareil selon l'une des revendications 9 à 20, dans lequel un membre allongé du châssis comporte à chaque fois une pluralité de pieds (32) munis des attaches complémentaires (29) aptes à coopérer avec les organes d'ancrage (21).
22. Appareil selon l'une des revendications 9 à 21, dans lequel l'attache complémentaire (146) comporte à chaque fois un élément choisi parmi un écrou destiné à coopérer avec une tige filetée de la surface de support et une tige filetée destinée à coopérer avec une douille filetée de la surface de support.
23. Appareil selon l'une des revendications 9 à 22, dans lequel l'attache complémentaire (29) comporte à chaque fois un élément choisi parmi une patte à encoche destinée à coopérer avec une tige à tête large de la surface de support et une tige à tête large destinée à coopérer avec une patte à encoche de la surface de support.
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