Brevet FR2517802A1 — publié le 19830610

CUVE DESTINEE AU STOCKAGE D'UN GAZ LIQUEFIE COMPORTENT UNE DETECTION DE FUITE ET PROCEDE DE DETECTION DE FUITE CORRESPONDANT. La présente invention a trait à une cuve étanche et isotherme destinée au stockage d'un gaz liquéfié. Une telle cuve peut etre intégrée à la structure porteuse d'un navire de transport de gaz liquéfiés ou constituer une cuve de stockage terrestre. On a déJà décrit des cuves étanches et isothermes destinées au stockage des gaz liquéfiés. Une cuve de stockage terrestre a notamment été décrite dans le brevet français 2 398 961 ; une cuve intégrée à la structure porteuse d'un navire a,par exemple,été décrite dans le brevet français 2 264 712. Les cuves de ce type sont constituées par deux barrières d'étanchéité successives, l'une primaire au contact avec le gaz liquéfié et l'autre secondaire disposée entre la barrière primaire et la cloison externe de la cuve ; ces deux barrières d'étanchéité sont alternées avec deux barrières thermiquement isolantes ; les barrières d'étanchéité définies dans l'état de la technique susmentionné sont constituées de tôles d'invar soudées à bords relevés ; les barrières d'isolation sont constituées soit au moyen de caisses contenant un isolant thermique particulaire soit au moyen de mousse plastique isolante en panneau ou en couche continue. flans tous les cas, il est nécessaire, pour des questions de sécurité évidentes, d'éviter la présence de fuites à travers les barrières d'étanchéité primaire ou secondaire. Lorsque l'on a constaté qu'il existe une fuite dans l'une des barrières d'étanchéité, il faut obligatoirement intervenir pour réparer.Si la fuite se produit au niveau de la bar ribre primalre, il faut, après vidage de la cuve et dégazage des isolations, localiser la zone de fuite et, pour ce faire, on injecte dans la barrière d'isolation primaire un gaz traceur,dont on détecte a sortie dans la cuve soit avec un analyseur de gaz,que l'on déplace dans la cuve, soit avec un sonomètre ; néanmoins, le repérage de la position de la fuite est toujours extrêmement long et,par conséquent, très onéreux vu le coût des cuves de ce genre surtout s'il s'agit d'une cuve intégrée à la structure porteuse d'un navire de transport. Si l'on désire rechercher une fuite sur la barrière secondaire, le problème est encore plus difficile car la barrière secondaire n'est pas acoessible de l'intérieur de la cuve.On injecte donc un gaz traceur dans la barrière isolante secondaire et lton fait des trous dans la barrière isolante primaire pour repérer dans quelle zone de la cuve apparatt le plus rapidement le gaz traceur ; on conçoit que cette méthode soit particulièrement difficile et assez peu précise compte tenu des chemins de diffusion assez aléatoires des gaz h travers les barrières d'isolation. Il en résulte que,même lorsqu'on a défini approximativement la zone de fuite sur la barrière secondaire, il est nécessaire de dégarnir une grande surface de barrière primaire pour finalement accéder à la fuite de barrière secondaire,de sorte que la détection de fuite sur la barrière secondaire est généralement encore plus onéreuse que la détection de fuite sur la barrière primaire. I1 s'est donc avéré désirable de pouvoir localiser avec précision les fuites sur les barrières d'étan chéité des cuves destinées au stockage d'un gaz liquéfié. La présente invention a pour but de proposer une cuve de ce type dont la structure permet une détection de fuite sur une barrière d'étanchéité et un positionnement relativement précis de ladite fuite sur la surface de la barrière d'étanchéité concernée. Selon l'invention, on dispose,au moment de la réalisation de la cuve, dans les barrières d'isolation, des canalisations,qui permettent un prélèvement gazeux et dont les orifices d'aspiration sont repérés en position par rapport b la cuve.De la sorte,si l'on veut détecter une fuite, il sufrit de relier les canalisations susmentionnées à un analyseur de gaz,qui détectera soit le gaz initialement placé dans la cuve,soit un gaz traceur que l'on injecte dans la barrière d'isolation où ne se trouvent pas les canalisations que l'on relie à l'analyseur de gaz. Si l'on utilise une injection de gaz traceur, par exemple du gaz carbonique ou du fréon , il faut établir une différence de pression entre les deux faces de la barrière d'étanchéité où lton veut détecter la fuite.Si l'on recherche une fuite dans la barrière d'étanchéité primaire, le gaz stocké dans la cuve est touJours en surpression par rapport à l'atmosphère existant dans la barrière d'isolation primaire et il suffit donc de détecter dans l'atmosphère de la barrière d'isolation primaire la présence du gaz stocké dans la cuve pour localiser la fuite. I1 est clair que la localisation de la fuite est d'autant plus précise que le nombre des canalisations noyées dans les barrières d'isolation est plus grand. t1 invention est tout particulièrement applicable aux cuves intégrées à la structure porteuse d'un navire de transport de gaz naturel liqueid e La présente invention a donc pour objet le produit industriel nouveau que constitue une cuve étanche et isotherme, destinée au stockage d'un gaz liquéfié, cons- tituée par deux barrières d'étanchéité successives, l'une primaire au contact avec le gaz liquéfié et l'autre secon daire disposée entre la barrière primaire et la cloison externe de la cuve, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec deux barrières thermiquement isolantes,carac- térisée par le fait que,dans la barrière isolante secondaire et/ou primaire,sont disposées des canalisations de prélève ment Cazeuxsdont les orifices d'aspiration sont repérés en position par rapport à la cuve, lesdites canalisations étant reliées à un analyseur de gaz placé à l'extérieur de la cuve. Dans un mode préféré de réalisation, les orifices d'aspiration des canalisations intégrées à la (ou aux) bar ribres(s) isolante(s) sont répartis tout autour de la cuve selon un maillage couvrant plus particulièrement les zones fragiles des barrières d'étanehéité ; les canalisations sont réalisées au moyen de tUbes métalliques ou en matière plastique et comportent chacune un seul orifice d'aspiration C leur extrémité, Dans le cas où la barrière d'isolation qui contient les canalisations est constituée d'un empilement d'éléments calorifuges indépendants conenablement maintenus en place par rapport à la cloison externe et aux barrières d'4tanchéitds les canalisations peuvent avanta- geusement être disposées dans les espaces libres subsistant entre deux éléments adjacents de l'empilement ; les éléments constitutifs des barrières d'isolation peuvent être des caisses remplies d'isolant particulaire ou des panneaux de mousse plastique isolante. Dans le cas où la barrière d'isolation,qui contient les canallsations,est est constituée d'une couche continue de mousse plastique isolante, les canalisations sont, de préférence, noyées dans ladite couche au moment de sa réalisation. Dans le cas où la cuve est intégrée à la structure porteuse d'un navire; la cloison externe de la cuve est la double coque ou cloison du navire. Les barrières d'étanchéité sont avantageusement consti- typées par des toles d'invar soudes ou des films en matière plas sso que coRds, ou des panneaux de contreplaqué à joints collés. ta présente invention a également pour objet un procédé de détection de fuite dans une cuve telle que ci-dessus définie ; dans ce procédé, pour contr & er une barrière d'étanchéité, on établit une différence de pression entre les deux zones d'espace que sépare ladite barrière d'étanchéité et, dans la zone d'espace à plus faible pres sion, on aspire le gaz existant par les canalisations de prélèvement gazeux pour ddtecterspar l'analyseur de gaz auquel elles sont relides,les anomalies éventuelles. Dans un mode préféré de mise en oeuvre du procédé ci-dessus défini, pour contrôler la barrière d'étan chéité secondaire, on injecte dans la barrière d'isolation primaire un gaz traceur et l'on détecte l'apparition dudit gaz traceur dans la barrière d'isolation secondaire par aspiration dans les canalisations disposées dans ladite barrière d'isolation secondaire ; avantageusement, on définit l'apparition du gaz traceur dans la barrière dtiso- lation secondaire par un repérage dans le temps à partir de l'inJection du du gaz traceur et/ou par un positionnement dans l'espace à partir de la définition des positions des orifices d'aspiration des canalisations,qui détectent le gaz traceur, ce qui localise la fuite et définit son importance ; de préférence, on établit dans la barrière d'isolation secondaire une pression réduite P2 et dans la barrière d'isolation primaire une pression P1 supérieure à P2, P1 pouvant tre inférieure ou supérieure à la pression atmosphérique. Dans une variante, pour contrôler la barrière d'étanchéité secondaire, on injecte un gaz traceur dans la barrière d'isolation secondaire et on détecte l'apparition dudit gaz traceur dans la barrière d'isolation primaire par aspiration dans les canalisations disposées dans ladite barrière d'isolation primaire. Si l'on met en oeuvre le procédé selon l'invention pour contrôler la barrière d'étanchéité primaire, on peut aspirer le gaz existant dans la barrière d'isolation primaire par les canalisations disposées dans ladite barrière d'isolation primaire et l'on détecte alors les traces éventuelles du gaz contenu dans la cuve. Selon un mode de mise en oeuvre qui permet une surveillance continue du comportement de la cuve, on peut tester en permanence,au moyen de l'analyseur de gaz et par séquences successives,les prélèvements gazeux issus de toutes les canalisations d'au moins une des barrières d'isolation de la cuve. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'in- vention, on va en décrire maintenant,8 titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure unique représente schématiquement, en coupe,une cuve selon l'invention intégrée dans la struc- ture porteuse d'un navire. En se référant au dessin, on voit que l'on a repré senté un navire de transport de gaz naturel liquéfié en une coupe réalisée perpendiculairement à l'axe du navire 1 selon un plan passant par le centre d'une cuve 2. La cuve 2 a une section octogonale ; sa largeur est d'environ 38 m ; sa hauteur est d'environ 23m ; sa longueur est d'environ36 m.. La cuve 2 est délimitée par une barrière d'étanchéité primaire 3, qui est soutenue par une barrière d'isolation primaire 4, l'ensemble étant entouré par une barrière d'é étanchéité secondaire 5 elle-même soutenue par une barrière d'isolation secondaire 6 portée par la double coque 7 du navire. Le détail de la réalisation des barrières primaire et secondaire est bien connu dans l'état de la technique ; l'un des modes de réalisation possible est décrit, par exemple, dans le brevet français 2 264 712. Dans la barrière d'isolation secondaire, on a mis en place, au moment de la construction de la cuve, une pluralité de canalisations 8 en matière plastique passant dans les espaces libres, qui existent entre les caisses isolantes eonstitutives de la barrière d'isolation secondaire.Ce type de réalisation est, bien entendu, donné uniquement à titre d'exemple, en se référant à la réalisation décrite dans le brevet français 2 264 712. Les canalisations 8 ainsi mises en place dans la bar rière d'isolation secondaire ont leurs extrémités ouvertes de façon à constituer, pour chaque canalisation 8, un orifice 9 de prélèvement gazeux. Pour la cuve 2 représentée, on a disposé les orifices de prélèvement gazeux de la façon suivante : pour les deux plans d'extrémité de la cwe, qui sont perpendiculaires à l'axe du navireS on a mis en place trente canalisations 8, dont les orifices 9 sont régulièrement répartis le long des lignes de jonction des faces d'extrémité de la cuve avec les faces latérales de la cuve ;; dans chacun des deux plans se trouvant au tiers de la longueur de la cuve par rapport à une face d'extrémité transversale, on a disposé quatorze orifices 9 de canalisation 8, régulièrement répartis sur toute la périphérie de la c'nre. Sur le dessin, on a représenté uniquement l'une des canalisations 8, l'échelle réduite rendant impossible la représentation complète de toutes les canalisations 8 Toutes les canalisations 8 associées à la cuve 2 sont reliées à une boîte de jonction 10 disposée sur le pont supérieur 11 du navire l..La botte de jonction 10 est elle-m & e reliée à un analyseur de gaz 12, qui est susceptible d'analyser en séquences les prélèvements gazeux provenant de toutes les canalisations 8. Si l'on désire localiser une fuite de la barrière d'étanchéité secondaire 5, on établit et on maintient, dans la barrière d'isolation secondaire 6, une pression réduite P2 de 200 mbars absolus en pompant l'atmosphère comprise entre les barrières d'étanchéité 5 et 7 au moyen de la pompe 14. On injecte alors par la vanne 13, dans l'espace occupé par la barrière d'isolation primaire 5, un gaz traceur constitué par du fréon. Cette injection peut etre réalisée en légère surpression par rapport à la pression atmosphérique ou après avoir place l'espace occupé par la barrière d'isolation primaire 5 sous une légère dépression. La pression P1 dans la barrière d'isolation primaire 5 pourra donc être comprise entre 900 et 1200 mbars absolus. On aspire alors au moyen de l'analyseur de gaz 12 dans toutes les canalisations 8 de la cuve, pour détecter l'arrivée du fréon dans une ou plusieurs des canalisations 8. Etant donné que les orifices 9 des canalisations 8 sont repérés en position par rapport à la cuve, l'arrivée du fréon dans une ou plusieurs canalisations 8 permet de localiser la fuite dans la barrière d'étanchéité secondaire 5 et le temps d'arrivée du fréon par rapport à l'injection permet d'évaluer l'importance de la fuite. On peut alors dégarnir dans la zone ainsi définie la barrière primaire, procéder à la rdparation de la barrière d'étanchéité secondaire 5, puis reconstruire la barrière primaire dans la zone dégarnie. On constate que le moyen de détection prdeo- nisé par l'invention permet dtintervenlr de façon rapide et précise pour réparer les dommages,qui peuvent se faire jour dans les barrières d'étanchéité d'une cuve de stockage de gaz liquérié. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toute modification désirable, sans sortir pour cela du cadre de l'invention ; en particulier, on peut également disposer des canalisations 8 dans l'espace occupé par la barrière isolante primaire 4 et relier ces canalisations à un analyseur de gaz : de la sorte, on on peut détecter une fuite de la barrière d'étanchéité primaire 3. De même, au lieu d'injecter un gaz traceur dans la barrière d'isolation primaire pour détecter une fuite dans la barrière d'étançhéité secondaire, on peut injecter le gaz traceur dans la barrière d'isolation secondaire et réaliser la détection au moyen de canalisations noyées dans la barribre d'isolation primaire. Revendications 1 - Cuve étanche et isotherme, destinée au stockage d'un gaz liquFfié, constituée par deux barrières d'étanchéité successives, l'une primaire au contact avec le gaz liquéfié et l'autre secondaire disposée entre la barrière primaire et la cloison externe de la cuve, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec deux barrières thermiquement isolantes, caractérisée par le fait que, dans la barrière isolante secondaire (6) et/ou primaire (4), sont disposées des canalisations (8) de prélèvement gazeux, dont les orifices (9) d'aspiration sont représ en position par rapport a la cuve (2), lesdites canalisations (8) étant reliées à un analyseur de gaz (12). 2 - Cuve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les orifices d'aspiration (9) des canalisations (8) intégrées à la (ou aux) barrière(s) isolante(s) (4,6), sont répartis tout autour de la cuve(t selon un. maillage couvrant plus particulièrement les zones fragiles des barrières d'étanchéité (3,5). 3 - Cuve selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les canalisations (8) sont réalisées au moyen de tubesmétalliques ou en matière plastique et comportent chacune un seul orifice d'aspiration (9) à leur extrémité. 4 - Cuve selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la barrière d'isolation, qui contient les canali sations,est constituée d'un empilement d'éléments calorifuges indépendants convenablement maintenus en place par rapport à la cloison externe et aux barrières d'étanchéité, caractérisée par le fait que les canalisations (8) sont disposées dans les espaces libres subsistant entre deux élé ment8 adjacents de l'empilement. 5 - Cuve selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les éléments constitutifs des barrières d'isolation sont des caisses remplies d'isolants particu- laires ou des panneaux de mousse plastique isolante. 6 - Cuve selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la barrière d'isolation, qui contient les canalisations > est constituée d'une couche continue de mousse plastique isolante, caractérisée par le fait que les canalisations (8) sont noyées dans ladite couche au moment de sa réalisation. 7 - Cuve selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la cloison externe de la cuve est la double coque ou cloison (7)d'tnnavire (1). 8 - e selon lune des revendlcations 1 à 7, caractérisée par le fait que les barrières secondaire s d'étandhéfté sont constipes de tôles d'invar soudées, ou de clams en matière plastique collés, ou de pameaux de contreplaqué à joints collés. 9 - Procédé de détection de fuite dans une cuve selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que, pour contrôleur une barrière d'étanchéité, on éta blit une différence de pression entre les deux zones d'espace que sépare ladite barrière d'étanchéité et que, dans la zone d'espace à plus faible pression, on aspire le gaz existant par les canalisations (8) de prélèvement gazeux pour détecter, par l'analyseur de gaz (12) auquel elles sont reliées; les anomalies éventuelles. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que > pour contrôler la barrière d'étanchéité secondaire (5), on injecte dans la barrière d'isolation primaire (4) un gaz traceur et que l'on détecte l'apparition dudit gaz traceur dans la barrière d'isolation secondaire (6) par aspiration dans les canalisations (8) disposées dans ladite barrière d'isolation secondaire (6). 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'on définit l'apparition du gaz traceur dans la barrière d'isolation secondaire (6) par un repérage dans le temps à partir de l'injection du gaz traceur et/ou par un positionnement dans l'espace à partir de la défini tion des positions des orifices (9) d'aspiration des cana- lisations (8), qui détectent le gaz traceur. 12 - Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que lion établit, dans la bar rière d'isolation secondaire (6), une pression réduite P2 et, dans la barrière d'isolation primaire (4), une pression P1 supérieure à P2, P1 pouvant être supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique. 13 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé par le fait que, pour contr8ler la barrière d'étanchéité secondaire (S), on injecte un gaz traceur dans la barrière d'isolation secondaire (6) et on détecte l'apparition dudit gaz traceur dans la barrière d'isolation primaire (4) par aspiration dans les canalisations disposées dans ladite barrière d'isolation primaire (4). 14 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que, pour contrdler la barrière d'étanchéité primaire (3), on aspire le gaz existant dans la barrière d'isolation primaire (4) par les canalisations disposées dans ladite barrière d'isolation primaire (4). 15 - Procédé selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé par le fait que l'on teste en permanence, au moyen de l'analyseur de gaz (12) et par séquences successives, les prélèvements gazeux issus de toutes les canalisations (8) dtau moins une des barrières d'isolation (4,6) do, la cuve (2).