Brevet FR2655861A1 — publié le 19910621

Réservoirs de stockage de gaz ou de liquides, équipés d'une structure de protection contre les flammes. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux réservoirs de stockage de gaz ou de liquides. Elle concerne plus particulièrement des réservoirs de ce type, de forme sphérique ou cylindrique, horizontaux ou verticaux, avec ou sans isolation thermique, et de dimensions variées, pouvant atteindre plusieurs mètres de diamètre et plusieurs dizaines de mètres de hauteur ou de longueur, qui sont équipés d'une structure de protection contre les flammes. On sait que, dans le domaine de l'isolation thermique et de la protection incendie des réservoirs métalliques, on utilise des techniques différentes, suivant qu'il s'agit de réservoirs contenant des liquides ou des gaz à des températures supérieures ou inférieures à la température ambiante. En effet, des précautions sont à prendre pour éviter, d'une part, les phénomènes de condensation dans l'isolant, lorsque les réservoirs sont à température supérieure à OOC, mais inférieure à la température ambiante, d'autre part, les phénomènes de condensation et de formation de glace dans l'isolant, lorsque les réservoirs sont à température négative. La présence d'humidité dans l'isolant augmente les déperditions calorifiques, tandis que la formation de glace dans l'isolant non seulement entraîne la destruction de celui-ci, mais peut aussi, en raison du développement rapide du volume et du poids de glace, provoquer des désordres dans tout ou partie du réservoir. Enfin, l'eau de condensation dans l'isolant, bien qu'il s'agisse d'eau distillée, devient agressive après contact avec les matériaux présents. Pour obtenir l'isolation thermique et la protection incendie désirées, on utilise divers isolants, en fonction des températures des produits stockés et des caractéristiques du feu le plus probable. Les isolants de type polyuréthane projeté ou collé ou de type polystyrène collé (cellulaire collé), ne sont pas utilisables en raison de leur mauvais comportement à la chaleur (bas point de fusion, risque d'inflammation, dégagement de fumées et de gaz nocifs...). Au-dessus de 500 C, la double fonction mentionnée cidessus (isolation thermique et protection incendie) est assurée par l'un des systèmes suivants - fibres céramiques ou fibres de roche sous tôle vissée ou rivée - fibres de roche floquées sous tôle vissée ou rivée; - fibres de roche et enduit ciment/vermiculite projeté. Entre 50C et 500 C, les réservoirs ne comportent pas d'isolant thermique ; la protection incendie est assurée par un enduit ciment/vermiculite projeté. Entre OOC et 50C, il faut empêcher toute pénétration d'humidité dans l'isolant ; la double fonction précitée est assurée par un système verre cellulaire collé et jointoyé, pare-vapeur et enduit de ciment/vermiculite projeté. Au-dessous de OOC, il faut empêcher toute pénétration d'humidité dans l'isolant et la protection incendie ; la double fonction désirée est alors assurée par un système verre cellulaire collé et jointoyé, enduit de ciment/vermiculite complètement débarrassé de son eau libre, et pare-vapeur. Cependant, les inconvénients des systèmes habituels combinant l'isolation thermique et la protection incendie, appliqués à des réservoirs de température de service inférieure à OOC, proviennent essentiellement du fait qu'il faut éviter à tout prix la pénétration d'eau dans l'isolant et dans la protection incendie. Le pare-vapeur ne peut pas être placé entre l'isolant et la protection incendie, car la condensation et les cycles gel/dégel dans la protection incendie conduiraient immanquablement à des fissurations et altérations de sa tenue dans le temps. D'autre part, le poids de la protection et les mouvements de dilatation et contraction différentiels entre la protection incendie et le réservoir ne peuvent que conduire à des fissures ou déchirures du pare-vapeur. Pour que le pare-vapeur puisse être placé à l'extérieur ' du complexe isolant-protection incendie, il faut que celui-ci soit exempt d'eau libre. Comme l'enduit ciment/vermiculite projeté est à base de liant hydraulique, il faut donc attendre le séchage complet avant d'appliquer le pare-vapeur. Dans la pratique, dans le cas d'un enduit projeté, le séchage naturel total est pratiquement impossible, même en attendant plusieurs mois. I1 faudrait, pour y parvenir, faire un étuvage long et coûteux. Dans les deux cas, le délai est incompatible avec le processus de réalisation des travaux. On pourrait envisager d'utiliser des éléments préfabriqués en ciment/vermiculite, étuvés au préalable, fixés mécaniquement sur l'isolant et recouverts d'un parevapeur, mais les joints entre ces éléments ne doivent pas présenter un point faible du point de vue de la protection incendie, et la façon de les réaliser sans introduction de liant hydraulique n'a pas été résolue de façon satisfaisante. La protection incendie du type enduit ciment/vermiculite présente une caractéristique particulière, lors d'une exposition au feu, du fait même du liant hydraulique entrant dans sa composition. En effet, à partir de 1000C, l'eau de cristallisation du ciment est libérée sous forme de vapeur et, pendant toute la durée de cette vaporisation, la température du produit reste voisine de 1000C ; cette durée est appelée "palier de vaporisation". Lorsque toute l'eau de cristallisation est libérée, le produit monte en température plus ou moins vite, suivant son épaisseur et sa composition, d'une part, et suivant la capacité thermique du support, d'autre part. Si le support est directement le métal de la paroi du réservoir, la montée en température sera d'autant plus rapide que l'épaisseur de métal sera faible (faible capacité thermique). Si le support est l'isolant thermique (assimilé à une faible capacité thermique), la montée en température de la protection incendie sera très rapide, quelle que soit la massivité de la paroi du réservoir située derrière l'isolant thermique. I1 en résultera que l'armature placée dans les matériaux de protection incendie, pour assurer leur maintien, sera portée à une très haute température et ne pourra plus supporter les poids cumulés de la protection incendie et de l'isolant, dans le cas des réservoirs de grandes dimensions, tels que les sphères, par exemple. On notera à ce propos que l'hémisphère inférieure d'une grande sphère peut avoir une surface externe de 700 m2, correspondant à un poids d'isolant et de protection incendie supérieur à 15 tonnes ; à partir d'une certaine température, la peinture sous-jaçente est ramollie et il n'est pas possible de compter sur l'adhérence pour supporter la protection ; le poids total est repris en traction pure vers l'équateur de la sphère. Par ailleurs, les réservoirs contenant des gaz ou liquides dangereux sont soumis périodiquement à des contrôles de structure (absence de corrosion, de fissures, de fatigue...). Lorsque ces réservoirs sont revêtus d'un isolant thermique ou/et d'une protection incendie, il est nécessaire de pratiquer des ouvertures dans ces revêtements en des endroits déterminés, pour procéder à des mesures, ou de retirer complètement ces pour procéder à un examen complet de l'état de surface (peinture et absence de corrosion). Ces opérations sont très coûteuses et entraînent une longue immobilisation de l'installation, durant plusieurs mois dans le cas des sphères. De plus, les pare-vapeurs traditionnels sont en des matériaux qui ont une perméabilité à la vapeur d'eau non nulle, qui conduit inévitablement à une condensation et à une formation de glace progressives. Ces phénomènes entraînent un vieillissement prématuré de l'isolant, ce qui oblige à réaliser une peinture efficace et coûteuse du réservoir pour limiter la corrosion, d'une part, et à remplacer l'isolant après quelques années d'utilisation, d'autre part. L'invention vise à remédier à ces inconvénients de la technique connue en proposant des réservoirs de stockage de gaz ou de liquides qui possèdent deux fonctions bien séparées d'isolation thermique et de protection incendie, produisant leurs effets aussi bien lorsque les produits stockés sont froids que lorsqu'ils sont à des températures plus élevées, quelles que soient les conditions de l'atmosphère ambiante. A cet effet, l'invention a pour objet un réservoir de stockage de gaz ou de liquide, caractérisé en ce que, au-dessous de sa partie inférieure et en regard d'au moins la base des parois latérales est prévue une structure de protection contre les flammes, comprenant des déflecteurs constitués de plaques métalliques ou en béton, éventuellement revêtues sur l'une au moins de leurs faces d'un enduit de protection contre l'incendie, lesdits déflecteurs étant disposés à une distance suffisante du réservoir pour qu'un volume d'air important soit interposé entre eux et le réservoir. Les déflecteurs présenteront des formes et des hauteurs appropriées aux dimensions du réservoir et à la hauteur de protection à assurer. Ils seront généralement constitués de plaques planes ou courbes, fixées sur une ossature solidaire du réservoir, ou indépendante de celuici. Les plaques constituant les déflecteurs pourront être en tôle d'acier doux, en tôle d'acier inoxydable ou en toute autre matière ; elles pourront être nues ou protégées sur une ou deux faces par un enduit de protection contre l'incendie tel que ciment/vermiculite, ciment-fibre, panneaux de protection tels que fibressilicate, ou par tout autre produit appliqué contre les déflecteurs. L'ossature supportant les déflecteurs sera réalisée en acier et recevra éventuellement une protection destinée à réduire sa montée en température lors de l'incendie, en assurant par conséquent leur stabilité pendant la durée requise. Lorsque des risques d'explosion sont à craindre, les plaques et leur ossature seront renforcées ou seront en béton armé. Dans les cas les plus courants, les déflecteurs seront placés en regard de la paroi du réservoir ou de son calorifuge, à une distance suffisante pour permettre dans l'intervalle la circulation du personnel de maintenance. L'état de la paroi, ou l'état de l'isolant thermique, sera ainsi visible en permanence. La forme et les assemblages des déflecteurs entre eux seront définis de façon à réduire le passage des flammes et à permettre l'écoulement des eaux de pluies et des liquides provenant éventuellement d'une fuite de tuyauterie ou de réservoir. La Demanderesse a établi, en effet, que la présence d'une grande lame d'air entre les déflecteurs et le réservoir contribue à une réduction très importante du transfert thermique - dans le cas où une isolation est appliquée contre le réservoir, la température de l'isolant, pendant le feu, peut être inférieure à sa température limite d'utilisation, en particulier lorsque l'on utilise du verre cellulaire - dans le cas où aucune isolation n'est appliquée, la température du réservoir pourra être très inférieure à celle qui aurait été atteinte dans le cas d'une protection appliquée directement contre le réservoir. I1 en résulte que la température atteinte par le réservoir sera très inférieure, non seulement à la température limite d'effondrement, mais aussi à la température critique de pression. Dans la plupart des cas, le réservoir pourra resservir après l'incendie, éventuellement avec l'isolant thermique conservé. Avantageusement, des écrans peuvent être placés autour de certaines tuyauteries, de façon à éviter qu'en cas de fuite, un jet de liquide ou gaz enflammé ne vienne lécher la paroi du réservoir. Les écrans seront réalisés en tôle d'acier doux ou inoxydable ou en toute autre matière, et seront placés en des endroits appropriés. La partie du réservoir ou de ses supports, située au-dessous des déflecteurs, sera protégée contre l'incendie par un système traditionnel, par exemple ciment-vermiculite, ciment-fibre, fibre céramique ou tout autre matériau approprié. Diverses formes de mise en oeuvre de l'invention vont être décrites ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins La figure 1 est une vue en élévation d'un réservoir cylindrique vertical équipé d'une structure de protection conforme à l'invention La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'un réservoir cylindrique vertical muni d'une isolation thermique Les figures 3 et 4 sont des vues, respectivement en élévation latérale et de bout, d'un réservoir cylindrique horizontal équipé d'une structure de protection conforme à l'invention Les figures 5 et 6 sont des vues analogues aux figures 3 et 4 d'un réservoir cylindrique horizontal muni d'une isolation thermique Les figures 7, 8 et 9 sont des vues en élévation de trois réservoirs cylindriques verticaux équipés de trois autres structures de protection conformes à l'invention Les figures 10 et 11 sont des vues en élévation verticale de deux réservoirs sphériques équipés de structures de protection contre l'incendie conformes à l'invention Les figures 12 et 13 illustrent la possibilité d'interposer des écrans protecteurs entre des réservoirs et des tuyauteries ou des brides de raccordement de tuyauteries. On se réfèrera d'abord à la figure 1, où un réservoir cylindrique vertical 1, à section circulaire, est équipé, autour de sa base de forme hémisphérique et à une certaine distance de celle-ci, de déflecteurs 5 et 6. Les piètements 3 supportant le réservoir, le fond du réservoir 2, et l'ossature 4 supportant les déflecteurs 5 et 6 seront avantageusement protégés par un isolant thermique, destiné à contrarier leur montée en température en cas d'incendie. L ossature 4 sera attenante ou concentrique aux piètements 3. La base de la paroi latérale cylindrique du réservoir 1 est donc protégée par des déflecteurs 5, coaxiaux à la partie inférieure de ce cylindre et définissant une ossature tronconique, et par des déflecteurs 6, coaxiaux à la partie médiane du réservoir et définissant une os sature cylindrique. Les déflecteurs 5 et 6 seront constitués de plaques métalliques ou en béton, nues ou revêtues d'un produit de protection contre l'incendie, et ils seront portés également par l'ossature 4 ou une ossature complémentaire. Dans le cas de la figure 1, le réservoir 1 est nu, tandis que, dans le cas de la figure 2, où les organes décrits conservent les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice', le réservoir 1' est protégé extérieurement par un isolant thermique 7'. De façon analogue, les figures 3 et 4 représentent un réservoir cylindrique horizontal 10, reposant sur des piètements Il et protégé à sa base des flammes éventuelles d'un incendie par des déflecteurs plans 12, inclinés de façon symétrique en direction du plan vertical médian du réservoir 10, de façon à former une structure en V, et supportés par une ossature 13. Dans le cas des figures 3 et 4, le réservoir 1 est nu, tandis que, dans le cas des figures 5 et 6, où les organes déjà décrits en relation avec les figures 3 et 4 sont désignés par les mêmes chiffres de référence, le réservoir 10' est muni extérieurement d'un isolant thermique 14'. Sur la figure 7, on voit un réservoir en tous points analogue à celui de la figure 2, où les organes déjà décrits en relation avec cette figure sont désignés par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice ", avec cette seule différence que les déflecteurs 6" ne sont plus parallèles à l'axe du réservoir 1" et ne définissent plus une structure cylindrique, mais sont inclinés en direction de cet axe pour former une structure tronconique coaxiale au réservoir 1'. De même, la figure 8, représente un réservoir analogue à celui de la figure 1, où les organes déjà décrits sur cette figure sont désignés par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice a, avec cette seule différence que les déflecteurs 6, définissant une structure cylindrique coaxiale au réservoir 1, sont remplacés par deux ensembles de déflecteurs, respectivement 6a et 6'a parallèles, inclinés en direction de l'axe du réservoir la, pour définir deux structures tronconiques coaxiales au réservoir la. Des structures de protection contre les flammes, analogues à celles des figures 7 et 8, peuvent également protéger des réservoirs cylindriques horizontaux, les déflecteurs étant, dans ce cas, non plus inclinés en direction de l'axe du réservoir pour définir des structures tronconiques, mais formés de plaques planes parallèles à cet axe et inclinées de façon symétrique de part et d'autre du plan médian vertical du réservoir en direction de ce plan. Dans le cas de la figure 9, on retrouve un réservoir cylindrique vertical en tout point analogue à celui de la figure 8, dont les organes déjà décrits en relation avec cette figure sont désignés par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice b, avec cette seule différence que les déflecteurs 5b disposés à la base du réservoir ne sont plus inclinés en direction de l'axe de ce réservoir lb, mais sont disposés horizontalement pour définir une structure annulaire plane formant plancher, perpendiculaire à l'axe du réservoir, tandis que les déflecteurs 6b sont disposés verticalement et concentriquement à l'axe du réservoir lb, pour former une structure cylindrique perpendiculaire aux déflecteurs horizontaux 5b et attenants à ceux-ci, pour former avec eux, pour le personnel de maintenance du réservoir, un chemin de circulation de ce personnel à l'extérieur du réservoir. Une structure de protection analogue à celle de la figure 9 pourrait équiper de la même façon un réservoir cylindrique horizontal, avec des déflecteurs définissant un plancher horizontal et des déflecteurs perpendiculaires aux précédents formant des parois latérales verticales, pour former également un chemin de circulation du personnel d'entretien. Dans le cas de la figure 10, le réservoir sphérique 20, supporté par des piétements 21, est protégé des flammes par une structure comprenant des jeux de déflecteurs 22 et 23 raccordés entre eux et disposés coaxialement par rapport à un axe vertical passant par le centre de la sphère. Les déflecteurs 22 disposés audessous du réservoir définissent une structure sphérique ou tronconique, tandis que les déflecteurs latéraux 23 définissent une structure tronconique. Les déflecteurs 22 sont traversés par les pieds 21 du réservoir et sont supportés par des structures 24 concentrique aux pieds 21 qui sont ainsi protégés. La figure 11, où les organes déjà décrits en relation avec la figure 10 sont désignés par les mêmes signes de référence affectés de l'indice ', représente un réservoir 20' protégé des flammes par une structure de protection comprenant trois jeux de déflecteurs 22', 23' et 25', supportés par des supports 24' concentriques aux piètements 21' disposés coaxialement à un axe vertical passant par le centre du réservoir 20', pour former trois structures sensiblement tronconiques. Les déflecteurs latéraux 23' et 25' sont sensiblement attenants, tandis que les déflecteurs 22', disposés au-dessous du réservoir 23', sont décalés vers le bas par rapport aux déflecteurs 23' contigüs. Comme représenté sur la figure 12, un déflecteur incurvé 30, formant écran, pourra être interposé entre le réservoir 31, en forme de cylindre horizontal ou de sphère dans le cas du dessin, et une tuyauterie voisine 32, la concacité du déflecteur étant tournée vers la tuyauterie. Un tel déflecteur peut également être interposé entre deux tuyauteries voisines. De même, un déflecteur incurvé 35, formant écran, pourra être interposé entre deux brides de raccordement 36a, 37a de deux tuyauteries 36 et 37 et un réservoir 38 avoisinant, en forme de cylindre vertical dans le cas du dessin, la concavité du déflecteur 35 étant tournée vers les brides 36a et 37a. L'invention apporte donc des moyens simples et faciles à mettre en oeuvre pour la protection contre les flammes de réservoirs cylindriques ou sphériques pour liquides ou gaz, et pour la protection des organes annexes. REVENDICATIONS 1. Réservoir de stockage de gaz ou de liquide, caractérisé en ce que, au-dessous de sa partie inférieure, et en regard d'au moins la base des parois latérales, est prévue une structure de protection contre les flammes, comprenant des déflecteurs (5,6 12 12 ; 22,23,25) constitués de plaques métalliques ou en béton, éventuellement revêtues, sur l'une au moins de leur face, d'un enduit de protection contre l'incendie, lesdits déflecteurs étant disposés à une distance suffisante du réservoir pour qu'un volume d'air important soit interposé entre eux et le réservoir. 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure formée par lesdits déflecteurs comporte au moins une partie horizontale (5b) formant plancher, d'une largeur suffisante pour permettre le passage du personnel de maintenance. 3. Réservoir cylindrique vertical (1, 1', 1", la) conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de déflecteurs latéraux (5, 6; 5', 6', 5", 6"; 5a, 6a, 6'a) disposés coaxialement à l'axe du réservoir et formant autour de celui-ci des structures tronconiques ou cylindriques sensiblement continues. 4. Réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits déflecteurs sont supportés par une ossature (4, 4', 4", , 4a) attenante ou concentrique aux pieds-supports (3, 3', 3", 3a") du réservoir ou par une ossature complémentaire. 5. Réservoir cylindrique horizontal selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits déflecteurs (12, 12') sont des déflecteurs plans disposés symétriquement de part et d'autre du plan médian du réservoir et inclinés en direction de celui-ci de manière à former une structure en V. 6. Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pieds-supports (11, 11') du réservoir traversent lesdits déflecteurs et en ce que ceux-ci sont supportés par une structure attenante ou concentrique à ces pieds-supports. 7. Réservoir sphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ensemble de déflecteurs (22, 23) disposés coaxialement à un axe vertical passant par le centre du réservoir et formant une structure conique ou tronconique. 8. Réservoir sphérique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un premier ensemble de déflecteurs (22,22') de forme sensiblement tronconique, disposés au-dessous du réservoir et au moins un second ensemble de déflecteurs (23; 23',25') disposés latéralement et formant une structure tronconique. 9. Réservoir sphérique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les déflecteurs (22') disposés audessous du réservoir (10') sont décalés vers le bas par rapport aux déflecteurs latéraux (23', 25'). 10. Réservoir sphérique selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits déflecteurs sont traversés par des pieds-supports (21,21') du réservoir et sont supportés par une ossature (24,24') attenante ou concentrique à ces pieds-supports. 11- Réservoir selon l'une des revendications i à 10, caractérisé en ce que des déflecteurs incurvés (30, 35) formant écran sont interposés entre le réservoir (31, 38) et les tuyauteries (32) ou les brides de tuyauteries (36a, 37a) avoisinantes, lesdits déflecteurs ayant leur concavité tournée vers lesdites tuyauteries ou lesdites brides.