Brevet FR3099077A1 — publié le 20210129

Description Titre de l'invention : Procédé de fabrication d'une paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante Domaine technique [0001] L'invention concerne le domaine des cuves, étanches et thermiquement isolantes, à membranes, pour le stockage et/ou le transport de fluide. En particulier, l'invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, telles que des cuves pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -162°C à pression atmosphérique. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d'un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l'ouvrage flottant. [0002] L'invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de fabrication d'une paroi d'une telle cuve étanche et thermiquement isolante. Arrière-plan technologique [0003] Dans l'état de la technique, il est connu des cuves étanches et thermiquement isolantes à membranes. Les parois de ces cuves comportent une structure multicouche présentant de l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, au moins une membrane étanche primaire destinée à être en contact avec le fluide stocké dans la cuve et une barrière thermiquement isolante primaire et, optionnellement, une membrane secondaire et une barrière thermiquement isolante secondaire. [0004] Les barrières thermiquement isolantes comportent une pluralité de panneaux isolants qui sont juxtaposés selon des rangés parallèles. Les membranes primaire et secondaire sont respectivement supportées par les panneaux isolants de la barrière thenniquement isolante primaire et ceux de la barrière thermiquement isolante secondaire. [0005] Les panneaux isolants comportent chacun une couche de mousse isolante expansée . La couche de mousse isolante expansée est réalisée par un procédé de moussage en expansion libre en continu. A la sortie du procédé de fabrication de la mousse, la mousse isolante est découpée aux dimensions souhaitées du panneau à réaliser. En outre, les faces internes et externes de la couche de mousse isolante sont rectifiées afin d'assurer leur planéité. Par la suite, des plaques de bois contreplaqués sont généralement collées contre l'une et/ou l'autre des faces interne et externe de la couche de mousse isolante expansée. [0006] Les membranes d'étanchéité sont soit des membranes métalliques, soit des 2 membranes composites. Les membranes métalliques sont réalisées au moyen de tôles métalliques qui sont soudées, in-situ à l'intérieur de la cuve, les unes aux autres et sur des supports de soudures fixés sur les faces internes des panneaux isolants de manière à fixer les tôles métalliques aux panneaux isolants. Les membranes composites comportent des éléments de membrane rigides qui sont collés sur les faces internes des panneaux isolants. Des éléments de membrane souples sont collés à cheval sur les éléments de membrane rigides des panneaux isolants adjacents de manière à assurer l'étanchéité de la membrane composite. [0007] Ainsi, la fabrication des parois des cuves étanches et thermiquement isolantes à membranes est particulièrement complexe et nécessite de nombreuses étapes. Résumé [0008] Une idée à la hase de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une paroi d'une cuve étanche et thermiquement isolante à membranes qui soit plus simple et moins couteux. [0009] Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un procédé de fabrication d'un paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante comportant au moins une barrière thermiquement isolante et une membrane d'étanchéité reposant contre la barrière thermiquement isolante, le procédé comportant : - fabriquer une pluralité d'éléments de parois, la fabrication de chaque élément de paroi comportant : - fournir une plaque étanche ; - placer une solution de mousse isolante expansible contre la plaque étanche ; et - expanscr la solution de mousse isolante expansible contre ladite plaque étanche de manière à réaliser une couche de mousse isolante expansée adhérant à la plaque étanche ; - ancrer lesdits éléments de paroi ainsi fabriqués à une structure porteuse ; la couche de mousse isolante expansée desdits éléments de paroi formant au moins une partie de la barrière thermiquement isolante ; et - assembler les plaques étanches desdits éléments de paroi de manière étanche de sorte que lesdites plaques étanches forment au moins une partie de la membrane d'étanchéité. [0010] Ainsi, selon un tel procédé, la couche de mousse isolante expansée destinée à former une partie de la barrière thermiquement isolante et la plaque étanche destinée à former une partie de la membrane d'étanchéité sont fixés l'un à l'autre directement lors de la fabrication de la couche de mousse isolante expansée. Ceci permet de simplifier considérablement la fabrication de la paroi. [0011] En outre, la plaque étanche forme une surface de référence lors du moussage de sorte que la planéité de la face de l'élément de paroi formée par la plaque étanche n'a pas à 3 être rectifiée pour assurer sa planéité, ce qui permet de simplifier encore davantage la réalisation de l'élément de paroi. [0012] Selon des modes de réalisation, un tel procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. [0013] Selon un mode de réalisation, la couche de mousse isolante expansée est une mousse de polyuréthane (PUR) ou une mousse de polyisocyanuratc (PIR). [0014] Selon un mode de réalisation, la solution de mousse isolante expansible comporte au moins un polyol, un polyisocyanate et un agent d'expansion. [0015] Selon un mode de réalisation, la plaque étanche comporte un film étanche. [0016] Selon un mode de réalisation, l'étape d'assemblage des plaques étanches comporte le collage d'un film étanche additionnel à cheval sur les films composites rigides. [0017] Selon un mode de réalisation, le film étanche est un film composite rigide. [0018] Selon un mode de réalisation, le film composite rigide comporte une feuille d'aluminium intercalée entre deux couches de fibres. [0019] Bien entendu, d'autres types de films étanches peuvent être réalisés. [0020] Selon un mode de réalisation, la plaque étanche comporte une plaque métallique. [0021] Selon un mode de réalisation, la plaque métallique comporte des ondulations. Selon un mode de réalisation, la plaque métallique comporte deux séries d'ondulations parallèles, les ondulations de l'une des séries d'ondulations étant perpendiculaires aux ondulations de l'autre série d'ondulations. [0022] Selon un mode de réalisation, la plaque métallique présente une pluralité de reliefs faisant saillie dans une direction d'épaisseur par rapport au plan de la plaque métallique. [0023] Selon un mode de réalisation, chaque relief comporte une base faisant la liaison entre le relief et la portion plane, et comportant au moins un sommet, la base comprenant dans le plan formé par la portion plane une première dimension égale au diamètre du plus petit cercle circonscrit autour de la base et une deuxième dimension égale au diamètre du plus grand cercle inscrit dans la base, et la distance entre le sommet et la base dans la direction d'épaisseur formant une hauteur du relief. On entend par le diamètre du plus petit cercle circonscrit autour de la base, le diamètre du plus petit cercle situé autour et à l'extérieur de la base, et ayant au moins deux points d'intersection avec la base de sorte que le cercle entoure la base sans la couper. Par exemple dans le cas d'une base triangulaire, ce cercle a pour centre le point d'intersection des médiatrices des côtés de la base. On entend par le diamètre du plus grand cercle inscrit dans la base, le diamètre du plus grand cercle situé à l'intérieur de la base et ayant au moins deux points d'intersection avec la base de sorte que le cercle soit situé entièrement dans la base sans la couper. Par exemple dans le cas d'une base triangulaire, ce cercle a pour centre le point d'intersection des bissectrices de la base. [0024] Selon un mode de réalisation, la plaque métallique comporte dans toutes les di- rections du plan au moins un relief. [0025] Selon un mode de réalisation, la hauteur du relief est inférieure à 20 mm, avanta- geusement comprise entre 8 mm et 20 mm, de préférence compris entre 10 mm et 14 mm. [0026] .Selon un mode de réalisation, chaque relief est écarté d'un relief adjacent dans toutes les directions du plan par une distance inférieure ou égale à 2 fois la première dimension de la base. [0027] Selon un mode de réalisation, le ratio de la première dimension de la hase sur la hauteur du relief est inférieur ou égal à 2. [0028] Selon un mode de réalisation, le ratio de la deuxième dimension de la hase sur la hauteur du relief est inférieur ou égal à 0,6. [0029] Selon un mode de réalisation, les reliefs sont réalisés par forgeage, de préférence em- boutissage, ou bien par estampage, matriçage, etc. [0030] Selon un mode de réalisation, la plaque métallique présente une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2 mm. [0031] Selon un mode de réalisation, les plaques métalliques sont réalisées dans un matériau métallique dont le module d'Young est compris entre 130 GPa et 230 GPa. [0032] Selon un mode de réalisation, les plaques métalliques sont réalisées dans un matériau métallique dont la limite élastique est supérieure à 170 MPa. [0033] Selon un mode de réalisation, la plaque métallique est réalisée en acier inoxydable ou en acier à haut manganèse. [0034] Ainsi, pour un acier inoxydable ayant un module d'Young de 200 GPa, l'épaisseur minimale de la plaque est donc environ égale à 0,58 mm. Pour un acier à haut manganèse ayant un module d'Young de 170 GPa, l'épaisseur minimale de la plaque est donc environ égale à 0,68 mm [0035] Selon un mode de réalisation, le nombre de reliefs par mètre linéaire de plaque mé- tallique N,110E est compris dans l'intervalle suivant : oc x Arx10f REVENDICATIONS[Revendication 1] Procédé de fabrication d'une paroi (31) pour une cuve étanche et ther- miquement isolante comportant au moins une barrière thermiquement isolante (12, 14) et une membrane d'étanchéité (1, 13) reposant contre la barrière thermiquement isolante, le procédé comportant : - fabriquer une pluralité d'éléments de parois (32), la fabrication de chaque élément de paroi (32) comportant : - fournir une plaque étanche (33) ; - placer une solution de mousse isolante expansible (40) contre la plaque étanche (33) ; et - expanser la solution de mousse isolante expansible (40) contre ladite plaque étanche (33) de manière à réaliser une couche de mousse isolante expansée (34) adhérant à la plaque étanche (33) ; - ancrer lesdits éléments de paroi (32) ainsi fabriqués à une structure porteuse (15) ; la couche de mousse isolante expansée (34) desdits éléments de paroi (32) formant au moins une partie de la barrière theriniquement isolante (12, 14) ; et - assembler les plaques étanches (33) desdits éléments de paroi (32) de manière étanche de sorte que lesdites plaques étanches (33) forment au moins une partie de la membrane d'étanchéité (1, 13). [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel la plaque étanche (33) comporte un film étanche. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape d'assemblage des plaques étanches comporte le collage d'un film additionnel à cheval sur les films étanches des éléments de paroi (32). [Revendication 4] Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le film étanche est un film composite rigide comportant une feuille d'aluminium intercalée entre deux couches de fibres. [Revendication 5] Procédé selon la revendication 1, dans lequel la plaque étanche comporte une plaque métallique (2, 44). [Revendication 6] Procédé selon la revendication 5, dans lequel la plaque métallique (44) comporte des ondulations (45, 46). [Revendication 7] Procédé selon la revendication 5, dans lequel la plaque métallique (2) présente une pluralité de reliefs (4) faisant saillie dans une direction d'épaisseur par rapport au plan de la plaque métallique (2). [Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel l'étape d'assemblage des plaques étanches comporte le soudage de 19 [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] [Revendication 16] [Revendication 17] manière étanche des plaques métalliques (2, 44) les unes aux autres. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la solution de mousse isolante expansible (40) est expansée dans un laminoir (38) qui contraint l'expansion de la solution de mousse isolante expansible (40). Procédé selon la revendication 9, dans lequel le laminoir (38) est un laminoir à double hande comportant une hande inférieure (41), une bande supérieure (42) et des parois latérales qui forment ensemble un tunnel de section rectangulaire. Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le laminoir (38) est agencé de telle sorte que la contrainte à l'expansion de la solution de mousse isolante expansible (40) conduit à une couche de mousse isolante expansée (34) présentant un volume, en sortie du laminoir (38) représentant entre 92% et 99% du volume d'expansion de cette solution de mousse isolante expansible (40) dans le cas d'une expansion libre. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, dans lequel l'on place la plaque étanche (33) sur une hande de transport (36), l'on dépose la solution de mousse isolante expansible (40) contre la plaque étanche (33) reposant sur le tapis de transport (36) et l'on conduit la plaque étanche (33) et la solution de mousse isolante expansible (40) jusqu'au laminoir (38) au moyen de ladite bande de transport (36). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la fabrication de chaque élément de paroi (32) comporte déposer un ou plusieurs renforts de fibres (39) sur la plaque étanche (33) et imprégner lesdits renforts de fibres (39) lorsque la solution de mousse isolante expansible (40) est placée contre la plaque étanche (33). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel, lors de la fabrication de chaque élément de paroi (32), l'on fait adhérer un support (43) à une face de la couche de mousse isolante expansée (34) opposée à la plaque étanche (33). Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'on colle le support (43) à la couche de mousse polymère expansée (34). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel, l'on usine au moins une face de la couche de mousse isolante expansée (34) opposée à la plaque étanche (33). Paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante obtenue au moyen d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, ladite paroi (31) comportant une pluralité d'éléments de paroi (32), 20 [Revendication 18] [Revendication 19] [Revendication 20] [Revendication 21] chaque élément de paroi (32) comportant une plaque étanche (33) et une couche de mousse isolante expansée (34) adhérant directement à la plaque étanche (33), lesdits éléments de paroi (32) étant ancrés à une structure porteuse (15) et disposés les uns à côté des autres de sorte que les couches de mousse isolantes expansées (34) forment une barrière thermiquement isolante (12, 14), les plaques étanches (33) desdits éléments de paroi (32) étant assemblées de manière étanche les unes aux autres de sorte à former forment au moins une partie d'une membrane d'étanchéité (1, 13). Cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide comportant au moins une paroi (31) selon la revendication 17. Navire (170) pour le transport d'un fluide, le navire comportant une double coque (172) et une cuve (171) selon la revendication 18, disposée dans la double coque. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un navire (170) selon la revendication 19, des canalisations isolées (173, 179, 176, 181) agencées de manière à relier la cuve (171) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (177) et une pompe pour entraîner un flux de fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Procédé de chargement ou déchargement d'un navire (170) selon la revendication 19, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées (173, 179, 176, 181) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (177) vers ou depuis la cuve (171) du navire.