Brevet FR2317649A1 — publié le 19770204

présente invention a pour objet un procédé de contrôle simultané des variations de porosité de chacune des parois d 'un ensemble de deux parois déterminant entre elles un espace intermédiaire ; ce procédé est notamment applicable à la détection de l'apparition L'invention concerne également les installations pour la mise en oeuvre du procédé précité ainsi que les documents d'enregistrement obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé dans les conditions indiquées plus loin On rappelle qu'unie cuve de navire destinée au transport de gaz liquéfiés, tel que par exemple du méthane, est limitée par une paroi composite comprenant une paroi externe constituée par la double coque métallique du navire, une paroi d'isolation thermique formant ou comportant une barrière d'étanchéité secondaire et une paroi interne dite "barrière primaire formant barrière d'étanchéité et au contact de laquelle se trouve le gaz liquéfié, un espaceintermédiaire ou "espace inter-barrières" étant déterminé entre la barrière primaire et la paroi d'isolation thermique. D'une manière classique, le contrôle des variations de porosité de la barrière primaire s'effectue en déterminant la teneur de l'espace inter-barrières en la substance, tel que par exemple du méthane, contenue à l'intérieur de la cuve et ayant traversé ladite barrière primaire pour venir se mélanger avec de l'azote gazeux emplissant ledit espace inter-barrières. Ce contrôle peut s'effectuer d'une manière continue, semi-continue ou périodique au cours du transport, car sa mise en oeuvre ne nécessite aucune main d'oeuvre très spécialisée, non disponible en mer.Par contre le procédé classique de contré de l'étanchéité de la barrière secondaire ne peut s'effectuer en mer, mais seulerent au port,car il nécessite une main d'oeuvre plus spécialisée par le fait qu'il comporte des opérations plus délicates, pouvant comporter certains risques, en raison des contraintes locales et globales exercées sur les barrières précitées, ces opérations étant par exemple les suivantes : mise en dépression de ltespace inter- barrières avec vidange progressive de l'espace compris entre la barrière secondaire et la double coque ; mesure des remontées de pression dans l'espace inter-barrières par suite des défauts d'étanchéité de la barrière secondaire qui permet le passage, à travers ladite barrière secondaire, du gaz contenu dans l'espace situé entre la double coque et ladite barrière secondaire. Le procédé dela présente invention permet de remédier aux inconvénients de ces procédés antérieurs de contr81e, par le fait qu'il permet un contrôle adéquat des variations de porosité de la barrière secondaire en mer, sans faire appel à un personnel spécialisé ; de plus, il rend en outre possible le contre simultané des variations de porosité de la barrière primaire. En outre, ce procédé est-pplicableJ d'une manière générale, toutes les fois qu'il s'agit de contrôler, de manière simultanée, les variations de porosité de chacune des parois d'un ensemble de deux parois déterminant entre elles un espace intermédiaire. Le procédé de contrôle simultané de la présenté invention est caractérisé en ce qu'on maintient deux fluides différents, ci-après appelés premier et second fluidgr contact de celles des surfaces de deux parois qui sont situées à l'opposé de l'espace déterminé entre lesdites parois, appelé espace intermédiaire, en ce qu'on créé un courant d'un troisième fluide, différent de chacun des deux fluides précités, à travers ledit espace intermédiaire, en maintenant cet espace en dépression par rapport à chacun des espaces limités parles surfaces précitées, et en ce qu'on détecte, de préférence en continu ou périodiquement, les teneurs en chacun desdits premier et second fluides, ou d'un constituant de chacun de ceux-ci,dans le courant du troisième fluide. Selon un. mode de réalisation préféré de la présente invention, la détection des teneurs en lesdits premier et second fluides précités s'effectue alors que lesdits fluides sont à l'état de gaz, au moyen d'appareils en soi connus d'analyse. des gaz. On conçoit que pour un débit du troisième fluide constant et suffisamment élevé, c'est-à-dire pour une vitesse de balayage constante et suffisamment élevée, la détection d'une concentration constante en le premier et/ou en le second fluide précité, dans le gaz extrait de l'espace intermédiaire, indique une fuite de débit sensiblement constant à travers la paroi limitant l'espace occupé par ledit premier fluide et/ou à traverela paroi limitant l'espace occupé par ledit second fluide ; par ailleurs l'augmentation de teneur indique une augrentation du débit de fluide ; de plus on peut évaluer, de manière indépendante, les caractéristiques de porosité de chacune des deux parois précitées, ainsi que l'évolution de la porosité de chacune d'entre elles en déterminant les caractéristiques dicomposition d'un seul courant gazeux. Dans le cas d'un détection périodique de la composition des gaz issus de l'espace intermédiaire précité, on s'assurera que la vitesse de balayage reste constante d'une opération à l'autre.Par ailleurs, il suffit que la dépression dans l'espace intermédiaire, par rapport aux pressions existant au niveau de celles des surfaces des parois précitées qui sont situées à l'opposé dudit espace intermédiaire, soit de quelques milligrammes ou de quelques g/cm2, pour obtenir des débits de fuite facilement détectables par analyse des gaz de l'espace intermédiaire ; bien entendu, on pourra éventuellement mettre en oeuvre une dépression relative plus élevée, par exemple de l'ordre de 100 à 300 grammes/cm2 ou plus. la nature du premier fluide précité est imposée par la nature même de la cargaison.Selon une caractéristique de la présente invention, le second fluide précité est alors un gaz inerte ou mélange de gaz inerte, non liquéfiable à la température minimale de service du liquide de la cargaison, tel que par exemple un mélange d'azote et d'un gaz rare (argon, hélium, etc.) dans le cas du gaz naturel liquéfié, tandis que le troisième fluide envoyé dans l'espace intermédiaire est un gaz inerte, tel que l'azote, ou contient un tel gaz ;.la dilution du gaz rare par de l'azote permet de réduire la consommation du gaz rare qui est coûteux ; si le premier fluide est par exemple un gaz de pétrole liquéfié, le second fluide pourra être du gaz carbonique ou tout autre gaz non susceptible de réagir avec le premier fluide, de former un mélange détonant avec celui-ci, ou de changer d'état physique dans les conditions du présent procédé de contrôle, tandis que le gaz de l'espace intermédiaire pourra être l'azote. Par 11inerte11 on entend que le fluide considéré n'est susceptible d'entrer en réaetion chimique, dans les conditions du procédé de contrôle de l'invention, ni avec les deux parois précitées et autres éléments de structure associés, ni avec aucun des deux autres fluides. Pour faciliter l'interprétation des résultats d'analyse, on mettra en oeuvre une vitesse de balayage constante et on maintiendra les pressions dans l'espace intermédiaire et dans les deux autres espaces, contenant le premier et le second fluides précités, à des valeurs le plus rigoureusement possible constantes, de telle sorte que, à des degrés de porosité donnés et constants, correspondent des débits de fuite constants. On pourra éventuellement prévoir un recyclage du troisième fluide utilisé armes avoir purifié celui-ci pour lui redonner sa coniposition initiale. D'autres objets, caractéristiques, et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description qui va suivre, en référence à la figure unique qui représente une vue schématique, en coupe, d'une cuve d'un navire destiné au transport de gaz liquéfiés. La structure de paroi composite représentée sur la figure unique comprend une paroi externe C constituée par la double coque métallique du navire, une paroi d'isolation thermique A, constituée par exemple de panneaux juxtaposés en surface, une barrière d'étanchéité ou barrière primaire B, par exemple en tôle métallique mince et lisse, ou, comme représenté sur la présente figure, pourvue de nervures ou ondes. Les panneaux du lit A, par exemple en résine synthétique expansée ou cellulaire ou en un autre matériau isolant, naturel ou synthétique, sont rapportés sur la paroi externe par tous moyens appropriés de fixation et/ou de support qui comprennent par exemple des lambourdes L. La paroi d'isolation thermique A constitue ou comporte une barrière d'étanchéité auxiliaire ou barrière secondaire. L'espace intermédiaire e2 situé entre la paroi d'isolation thermique A et la barrière primaire B, ou "espace inter-barrières" est relié, par un réseau de conduits tel que fa, lb et tc,à une source de gaz inerte, par exemple une bouteille d'azote liquéfié 2 munie d'un détendeur 2a, à un appareil d'analyse de gaz 3 et à une pompe à vide 4 d'un type susceptible d'assurer une dépression de l'ordre de quelques milligrammes à quelques centaines de grammes par cm2. L'appareil d'analyse des gaz 4 est de tout type en soi connu et permet d'effectuer simultanément la determination de la teneur en deux gaz différents contenus dans le courant gazeux traversant le conduit lb, de manière continue ou de manière discontinue, de préférence périodiquement.Cet appareil peut procéder par analyse purement chimique, polarographie, ampérométrie, spectrographie, chromatographie, etc., selon des techniques en soi bien connues. L'espace e1 situé entre la paroi d'isolation thermique A et la double coque C, qui peut d'ailleurs contenir un produit de remplissage X, est alimenté en un gaz différent de celui servant au- balayage de l'espace inter-barrières e2 et également différent de celui existant, à l'étant liquéfié, dans le volume intérieur 5 de la cuve. Le contrôle des variations de porosite de la paroi d'isolation thermique A et de la barrière primaire B s'effectue de la façon suivante. Par raison de commoditié, on supposera que la cuve 5 contient du méthane liquéfié, que l'espace e1 contient un mélange d'azote et d'argon et q'un courant d'azote est envoyé dans l'espace inter-barrières e2. On supposera également que le procédé de la présente invention est mis en oeuvre dès le remplissage du volume intérieur 5 de la cuve, celui-ci ayant été effectué après s'être assuré, par des méthodes en soi connues, que la paroi d'isolation thermique A et la barrière primaire B ne présentaient aucun défaut d'étanchéité, la barrière secondaire de la paroi d'isolation thermique A pouvant éventuellement présente une faible porosité à un degré considéré comme non nuisible.On se propose donc de déterminer,- postérieurement au remplissage de la cuve, et notamment au port et surtout lors du transport en mer, l'évolution des degrés de porosité de la barrière primaire etde la barrière secondaire, notamment l'apparition et l'évolution des fuites dûes aux défauts d'étanchéité en service. En raison de la dépression créez'dans l'espace inter-barrières e2, tout courant de fuite à travers la barrière primaire B entraîne un passage de méthane dans l'azote dudit espace inter-barrière, tandis que tout courant de fuite à travers la barrière secondaire de la paroi d'isolation thermique A entrasse un passage de mélange d'azote et d'argon vers cet espace intermédiaire.Les teneurs en méthane et en argon dans le mélange gazeux extrait par le conduit 1b sont déterminées dans l'appareil d'analyse de gaz 3 et les résultats obtenus peuvent être immédiatement interprétés, de façon à pouvoir remédier aup3us tôt à l'apparition des défauts d'étanchéité.L'appareil d'analyse 3 est de préférence muni de moyens d'enregistrement ; il peut aussi être relié à des moyens d'alarme optiques ou sonores dès que la teneur en argon ou en méthane dans le courant issu de l'espace inter-barrières dépasse une valeur jugée critique, pour des conditions données de fonctionnement (vitesse de balayage, valeurs des pressions dans les espaces e1 ete2). On notera que, non seulement la pression dans l'espace inter-barrières e2 doit titre maintenue constante, mais également la pression dans l'espace e1; par conséquent, étant donné la diminution éventuelle de pression dans l'espace e1 en raison des fuites de mélange azote-argon vers l'espace à plus faible-pression e2, il est nécessaire de prévoir un conduit 6, traversant la double coque C, par lequel on peut amener ledit mélange azote-argon, ce conduit étant par exemple relié à une bouteille 7 de ce mélange liquéfié munie d'un détendeur 7a. Bien entendu, l'installation comprend tous moyens auxlliaires appropriés et non représentés, tel que par exemple des vannes d'arrêt ou des vannes de réglage de débit, par exemple des électrovannea commandées par des moyens de programmation appropriés.Pour fixer les idées, dans le cas d'une cuve usuelle destinée au transport d'hydrocarbure liquéfié, la vitesse de balayage de l'espace inter-barrières est par exemple de l'ordre de quelques m3 à l'heure, pour un volume de l'espace inter-barrières de l'ordre de 250 m3, les teneurs jugées critiques e méthane et en argon dans le gaz alimentant l'aprareil d'analyse 3, dans l'exemple Illustré plus haut, étant alors par exemple de-ltordre de 1 à 20 ou moins. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée au mode d'exécution décrit et représenté qui n'a été donné qu1à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des equivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N Il I C A T I O N S 1. Procédé de contrêle simultané des variations de porosite, notamment en vue de la détection de l'apparition de défauts d'étanchéité, de chacune des parois d'un ensemble de deux parois déterminant entre elles un espace intermédiaire continu, caractérisé en ce quton maintient deux fluides différents, ci-après appelés premier fluide et second fluide;;, au contact de celles des surfaces desdites parois qui sont situées à l'opposé dudit espace intermédiaire, en ce qu'on crée un courant, de préférence à débit constant, d'un troisième fluide, différent de chacun des deux fluides précités, à travers ledit espace intermédiaire, en maintenant cet espace en dépression par rapport à chacun des espaces limités par lesdites surfaces et occupés respectivement par lesdits premier et second fluides, et en ce qu'on détecte, de préférence en continu ou périodiquement, les teneurs en chacun desdits premier et second fluides, ou d'un constituant de chacun de ceux-ci, dans le courant du troisième fluide issu dudit espace intermédiaire. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détection des teneurs en lesdits premier et second fluides précités s1 effectue, alors que lesdits fluides sont à l'état de gaz, au moyen d'appareils en soi connus d'analyse des gaz. 3. Procédé de contrôle simultané des variations de porosité, notamment en vue de la détection de l'apparition de, défauts d'étanchéité, d'une part d'une barrière d'étanchéité primaire formant l'enveloppe interne d'une cuve contenant un premier fluide tel qu'un hydrocarbure liquéfié et d'autre partd'une paroi d'isolation thermique entourant ladite barrière d'étanchéité secondaire, lesdites barrière d'étanchéité primaire et paroi d'isolation thermique déterminant entre elles un espace intermédiaire continu, caractérisé en ce qu'on maintient un second fluide, différent dudit premier fluide, au contact de celle des surfaces de ladite paroi d'isolation thermique qui est à l'opposé dudit espace intermédiaire, et en ce qu'on crée un courant, de préférence à débit constant, d'un troisième fluide, différent de chacun des deux fluides précités, à travers ledit espace intermédiaire, en maintenant cet espace en dépression par rapport à l'espace intérieur de la cuve et par rapport à l'espace limité intérieurement par la surface précitée, et en ce qu'on détecte, de préférence en continu ou périodiquement,les teneurs en chacun desdits premier et second fluides, ou d'un constituant de chacun de ceux-ci, dans le courant du troisième fluide issu dudit espace intermédidre. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second fluide précité est un gaz inerte ou mélange de gaz inertes, non liquéfiable à la température minimale de service du premier fluide contenu dans la cuve précitée, tandis que le troisième fluide envoyé dans l'espace inter-barrières précité est un gaz inerte, tel que l'azote, ou contient un tel gaz. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second fluide précité est introduit, à pression constante, dans l'espace déterminé entre une double coque et celle des surfacés de ladite paroi d'isolation thermique qui est située à l'opposé de 11 espace inter-barrières. 6. Installations pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Enregistrement obtenus par enregistrement des teneurs détectées par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.