FR3116587A1 - Dôme liquide d’une cuve de stockage pour gaz liquéfié - Google Patents

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Abstract

Dôme liquide d’une cuve de stockage pour gaz liquéfié. L’invention concerne une installation de stockage (1) pour gaz liquéfié et une cuve étanche et thermiquement isolante et comportant une ouverture de chargement/déchargement (10) ayant une paroi supérieure de couvercle (23), une paroi inférieure de couvercle (22) et une structure d’isolation thermique (24) située entre la paroi inférieure de couvercle (22) et la paroi supérieure de couvercle (23), la conduite (30) du dôme liquide et la paroi supérieure de couvercle (23) étant en un alliage à base de fer de nature différente et au moins une patte de fixation (50), issue de la paroi supérieure de couvercle (23), est fixée de manière étanche, directement ou indirectement, à la membrane d’étanchéité primaire (19). Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Dôme liquide d’une cuve de stockage pour gaz liquéfié
L’invention se rapporte au domaine des installations de stockage pour gaz liquéfié comprenant une cuve étanche et thermiquement isolante, à membranes. 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.
Le document FR2991430 décrit une installation de stockage pour gaz liquéfié comprenant une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée à une structure porteuse constituée par la double coque d’un navire. Chaque paroi de la cuve comprend une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane d’étanchéité secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire et une membrane d’étanchéité primaire.
Dans une zone située à son sommet, la cuve comporte une portion saillante en forme de cheminée appelée dôme liquide. Dans cette zone, la structure porteuse est interrompue localement de manière à délimiter une ouverture de chargement/déchargement destinée à être traversée par des conduites de chargement/déchargement en fluide. Cette ouverture de chargement/déchargement, dénommée Dôme Liquide, comporte une isolation ou barrière thermiquement isolante ainsi qu’un élément formant membrane primaire d’étanchéité.
Il est souhaitable de réduire les coûts de production de ce dôme liquide, en particulier en utilisant des matériaux moins onéreux mais qui présentent alors des propriétés moins appropriées aux températures très basses que rencontrent la cuve et ce dôme liquide. Par ailleurs, la cuve est installée dans une structure soumise à de très fortes contraintes mécaniques, telle qu’un navire, qui ploie et se tord en fonction des conditions de son environnement, ces efforts mécaniques étant particulièrement néfastes à la structure du dôme liquide s’étendant verticalement comme une cheminée, relativement étroite, au-dessus de la cuve proprement dite remplie de gaz liquéfié.
Après diverses expériences et tests, la demanderesse a constaté qu’il est possible d’envisager une conduite de dôme liquide en un matériau métallique moins couteux pour autant que l’on réalise une structure spécifique permettant au dôme liquide de tenir les importantes contraintes qu’il doit encaisser.
La demanderesse entend en premier lieu proposer un dôme liquide moins couteux mais apte à supporter l’ensemble des contraintes qu’il subit tout en permettant d’assurer une parfaite étanchéité, tant physique que thermique, au fluide extrêmement froid contenu dans la cuve.
Ainsi, la présente invention concerne une installation de stockage pour gaz liquéfié comprenant une structure porteuse et une cuve étanche et thermiquement isolante agencée dans la structure porteuse,
la cuve étanche et thermiquement isolante comportant une structure principale formée par une pluralité de parois de cuve reliées les unes aux autres et fixées à la structure porteuse, la structure principale définissant un espace interne de stockage, la structure principale comprenant au moins une membrane d’étanchéité et au moins une barrière thermiquement isolante, la barrière thermiquement isolante étant placée entre la membrane d’étanchéité et la structure porteuse ;
la structure porteuse comportant une paroi porteuse supérieure sensiblement plane ;
la membrane d’étanchéité, la barrière thermiquement isolante de la structure principale et la paroi porteuse supérieure étant interrompues localement de manière à délimiter une conduite formant paroi porteuse d’une cheminée s’étendant suivant un axe vertical jusqu’à une extrémité supérieure consistant en une ouverture de chargement/déchargement destinée à être traversée par des conduites de chargement/déchargement en fluide dans laquelle la cuve comporte un couvercle disposé dans l’ouverture de chargement/déchargement,
et dans laquelle le couvercle comprend une paroi supérieure de couvercle, une paroi inférieure de couvercle et une structure d’isolation thermique située entre la paroi inférieure de couvercle et la paroi supérieure de couvercle.
L’invention se caractérise en ce que la susdite conduite et la paroi supérieure de couvercle sont en un alliage à base de fer de nature différente et en ce qu’au moins une première patte de fixation, issue de la paroi supérieure de couvercle, est fixée de manière étanche à la membrane d’étanchéité.
Ainsi, la demanderesse a constaté après de multiples tests et analyses qu’il est possible de disposer d’un conduit en acier carbone, peu couteux, pour autant qu’un arrangement particulier soit mis en œuvre afin d’ancrer solidement, tout en bénéficiant d’un certain degré de liberté pour absorber les dilatations thermiques, la membrane d’étanchéité primaire du dôme liquide.
Ce faisant, l’invention permet des économies substantielles dans la réalisation du dôme liquide tout en assurant ou en conservant une parfaite étanchéité au gaz liquéfié et une excellente résilience mécanique de ce dernier à toutes contraintes que subit classiquement cette zone.
On entend par le terme de « conduit » le fait qu’il forme la paroi externe du dôme liquide, plus précisément la paroi de la cheminée de l’ouverture dans la cuve contenant le gaz liquéfié. Le terme de « cheminée » renvoie à la forme générale du liquide dôme, s’étendant verticalement depuis l’espace interne de la cuve proprement dite.
Par convention, les termes « externe » et « interne » sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre, par référence à l'intérieur et à l’extérieur de la cuve.
D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont présentées succinctement ci-dessous :
Avantageusement, la membrane d’étanchéité comprend, depuis l’intérieur de l’espace interne de stockage ou de la conduite vers l’extérieur de la cuve, une membrane primaire puis une membrane secondaire et au moins une deuxième patte de fixation, issue de la paroi supérieure de couvercle, est fixée de manière étanche à la membrane d’étanchéité.
Dans ce mode de réalisation, de préférence mais non exclusivement, la première patte de fixation et la deuxième patte de fixation sont indépendantes l’une de l’autre.
Ainsi, non seulement une première patte de fixation est reliée de manière étanche à la membrane d’étanchéité primaire du dôme liquide, mais une deuxième patte de fixation est également reliée à la structure d’isolation thermique et d’étanchéité, en l’espèce la membrane d’étanchéité secondaire. Un tel arrangement permet de fixer fermement, et en souplesse, la structure principale de la cuve à la paroi supérieure du couvercle, cette dernière, comme ses pattes de fixation, étant en un matériau particulièrement résistant, mécaniquement et thermiquement.
Avantageusement, la première patte de fixation et/ou la deuxième patte de fixation présente(nt) une section en L et comporte une portion proximale linéaire issue de la paroi supérieure de couvercle prolongée par une portion distale s’étendant, suivant un angle de 90°± 10, à partir de la portion proximale à laquelle est fixée respectivement la membrane d’étanchéité primaire ou secondaire.
Selon un mode d’exécution préféré, la portion distale de la première patte de fixation et/ou de la deuxième patte de fixation présente(nt) un profil en Γ ou C. Une telle section permet de conférer un degré d’élasticité avantageux à la première patte de fixation, avantageusement également à la deuxième patte de fixation, par ailleurs réalisées en un matériau présentant intrinsèquement de faibles qualités d’élasticité, mais d’excellentes propriétés de résistance mécanique et thermomécanique.
Selon un mode préféré d’exécution de l’invention, entre la première patte de fixation et la deuxième patte de fixation, ainsi que de préférence entre la deuxième patte de fixation et la conduite, se trouve(nt) disposées une isolation thermique structurelle thermorésistante à une température d’au moins 80° C, de préférence d’au moins 120° C.
Ainsi, lorsqu’un opérateur vient réaliser une des soudures au niveau ou à proximité de la paroi supérieure du couvercle, la première et éventuellement la deuxième patte de fixation contribue à protéger thermiquement cette isolation thermique, qui en elle-même possède des propriétés de résistances à la chaleur. De ce fait, ces isolations thermiques situées à la jonction entre la structure principale de la cuve et le couvercle de dôme liquide ne risquent pas d’être endommagées lors du montage et de l’assemblage du dôme liquide et des différents éléments qui le constitue.
Ainsi, selon un mode de réalisation avantageux, l’isolation thermique structurelle thermorésistante à une température d’au moins 80° C consiste en :
  • de la laine de verre ou de la mousse polyuréthane enveloppée par un revêtement structurel comportant une protection thermique ;
  • de la laine de verre ou de la mousse polyuréthane enveloppée avec une pluralité d’écrans en bois contreplaqué comportant une protection thermique ;
  • une boîte en en bois contreplaqué logeant de la laine de verre ou mousse polyuréthane comportant une protection thermique ;
  • une boîte en en bois contreplaqué logeant de la laine de verre ou mousse polyuréthane enveloppée au moins partiellement d’un revêtement en fibre de céramique, en aluminium ou en acier ;
  • de la laine de verre ou de la mousse polyuréthane enveloppée avec une pluralité d’écrans consistant en du bois contreplaqué comportant au moins un revêtement en fibre de céramique, en aluminium ou en acier.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par l’expression de « isolation thermique structurelle » thermorésistante le fait que ces isolations thermiques possèdent des propriétés mécaniques de résistance, à la pression et de manière générale à tous efforts qu’elles subissent, les rendant aptes à résister très significativement à la rupture, sans déformation plastique ou quasiment. A titre d’exemple, une telle isolation thermique structurelle est apte à tenir une pression d’au moins 1 MPa (Méga Pascal). Par opposition, une isolation thermique non structurelle ne présente pas ces propriétés ou qualités de résistance mécanique.
Les exemples de réalisation présentés ci-dessus ne sont pas exhaustifs mais une telle isolation thermique doit présenter au moins l’une des fonctions techniques suivantes, classées par pertinence décroissante, de préférence au moins deux desdites fonctions et de manière encore préférée l’ensemble de ces fonctions techniques :
  • isoler thermiquement pour supporter l’échauffement lié au soudage,
  • être suffisamment mécaniquement structurelle pour pouvoir être installée et fixée dans l’espace dédié,
  • isoler thermiquement pour maintenir la cargaison froide,
  • réfléchir les effets de rayonnement.
Les éléments de réalisation pratique de l’isolation thermique structurelle peuvent être combinés avec un procédé choisi lors de la soudure, en particulier on peut utiliser une injection de gaz inerte froid lors du soudage et/ou un dissipateur externe lors du soudage du type d’un barreau de cuivre.
Avantageusement, la paroi inférieure de couvercle n’est pas fixée ou reliée à la première patte de fixation.
Toujours en lien avec cette caractéristique, de préférence, la paroi inférieure de couvercle n’est pas en un matériau métallique ou en un alliage à base de métal, de préférence la paroi inférieure de couvercle consiste en du bois contreplaqué. En effet, après analyse du contexte technique particulier à l’invention, la demanderesse a constaté qu’il n’est pas obligatoirement nécessaire que cette paroi inférieure de couvercle présente une propriété d’étanchéité au fluide contenu dans la cuve.
Avantageusement, la conduite est en alliage à base de fer du type comportant, en poids, 0% < C < 0,21%, 0% < Mn < 1%, 0% < Si < 0,5%, 0% < P < 0,035% et 0% < S < 0,035%, le reste étant du fer et des impuretés résultant nécessairement de l’élaboration.
De préférence, la conduite est en acier de grade A, B, D, AH, DH, EH, FH ou E selon le code IGC - en anglais, « International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk » ou Recueil international de règles relatives à la construction et à l’équipement des navires transportant des gaz liquéfiés en vrac pour les applications GNL, bien connu de l’homme du métier.
Avantageusement, la paroi supérieure de couvercle, ainsi que la première patte de fixation et éventuellement la deuxième patte de fixation, sont en un alliage à base de fer consistant en un acier austénitique comportant, en poids, de 0 < C < 0,08%, de 0% < Mn ≤ 2%, de 0% < Si < 0,5%, 0% < P < 0,045%, 0% < S < 0,030%, 8% < Ni < 14%, 16% < Cr < 50 %, 0% < N < 0,02%, optionnellement de 0% ≤ Mo ≤ 3% et/ou de 0% < Ti < 0,7%, le reste étant du fer et des impuretés résultant nécessairement de l’élaboration.
Par convention, on considère les éléments du tableau de Mendeleïev, soit :
C : Carbone ; Mn : Manganèse ; Cr : Chrome ; Si : Silicium ; Ni : Nickel ; Co : Cobalt ; P : Phosphore ; O : Oxygène ; N : Azote ; Mo : Molybdène ; S : Soufre et Ti : Titane.
L’invention se rapporte à un navire pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque et une installation de stockage telle que décrite ci-dessus disposée dans la double coque.
L’invention concerne également un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire tel que décrit ci-dessus, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation externe de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation externe de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Enfin, la présente invention se rapporte à un procédé de chargement ou déchargement d’un navire tel que décrit ci-dessus, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation externe de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
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.
La est une vue schématique d’un dôme liquide ouvert, avec deux pans ou cloisons du conduit et de la cheminée visibles, selon un mode d’exécution de l’invention.
La est une vue en coupe agrandie d’un pan du conduit et de la cheminée du dôme liquide et du couvercle de ce dernier.
La est une vue en coupe d’un coin entre le couvercle et le conduit et de la cheminée de dôme liquide illustrant en particulier la première et la deuxième pattes de fixation.
La est une vue schématique en coupe illustrant fonctionnellement la portion de coin entre le couvercle et le conduit et de la cheminée de liquide dôme.
La est une vue agrandie de la portion de coin visible la .
La est une vue schématique du type de celle de la dans laquelle sont particulièrement visibles la première et la deuxième pattes de fixation.
La est une vue schématique complémentaire à celle de la dans laquelle des composants ont été ajoutés.
La est une vue schématique complémentaire à celle de la dans laquelle des composants ont été ajoutés.
La est une représentation schématique écorchée d’une installation de stockage de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
Le terme « vertical » signifie ici s’étendant dans la direction du champ de gravité terrestre. Le terme « horizontal » signifie ici s’étendant dans une direction perpendiculaire à la direction verticale.
Lorsque l’installation de stockage 1 est positionnée sur un navire tel qu’un méthanier, la structure porteuse, non visibles sur les figures annexées, est formée par la double coque du navire. La paroi porteuse supérieure externe 5 est appelée le pont externe 5 du navire.
La cuve 71 comporte une structure principale formée d’une paroi de fond (non représentée), une paroi de plafond et deux parois de cofferdam, non visibles sur les figures annexées, reliant la paroi de fond à la paroi de plafond et situées à l’avant et à l’arrière lorsque l’installation de stockage 1 est située sur un navire, deux parois latérales (non représentées) et optionnellement deux à quatre parois de chanfrein (non représentées) reliant les parois latérales à la paroi de fond ou à la paroi de plafond, non représentée sur les figures annexées. Les parois de la cuve 71 sont ainsi reliées les unes aux autres de façon à former une structure polyédrique et à délimiter un espace interne de stockage 9.
Afin de charger et décharger la cuve 71 en gaz liquéfié, l’installation de stockage 1 comporte une ouverture de chargement/déchargement 10 interrompant localement la paroi porteuse supérieure externe 5, la paroi porteuse supérieure interne et la paroi de plafond de la cuve 71 de sorte à permettre notamment à des conduites de chargement/déchargement, non représentées sur les figures annexées, d’atteindre le fond de la cuve 71 en traversant cette ouverture 10.
L’installation de stockage 1 comprend également une tour de chargement/déchargement, non visible sur les figures annexée, situé au droit de l’ouverture 10 et à l’intérieur de la cuve 71 formant une structure de support pour les conduites de chargement/déchargement sur toute la hauteur de la cuve 71 ainsi que pour les pompes (non représentées).
De plus, l’installation de stockage 1 comporte un couvercle 12 disposé dans l’ouverture de chargement/déchargement 10 afin de clôturer l’espace interne de stockage au niveau de ladite ouverture 10. Le couvercle 12 comprend des orifices permettant aux conduites de chargement/déchargement de traverser le couvercle 12.
La cuve 71 comporte une cheminée 15 située sur la structure principale au niveau de l’ouverture et permettant aux parois de cuve de s’étendre continument du pont interne vers le pont externe 5 au niveau où ceux-ci sont interrompus par l’ouverture de chargement/déchargement 10. On appelle pour des cuves de stockage de gaz liquéfié une telle cheminée 15 munie dudit couvercle 12 : le dôme liquide.
L’ouverture de chargement/déchargement 10 ainsi que la cheminée 15 possède classiquement un contour rectangulaire. La cheminée 15 comprend ainsi quatre parois, l’une étant le prolongement de la paroi de cofferdam arrière 8, comme visible sur la , tandis que les trois autres sont reliées à la paroi de plafond forment un angle de 90° avec celle-ci.
Dans le cadre de la présente invention, le couvercle 12 est situé au niveau du pont externe 5, c’est-à-dire pour fermer ou clôturer la cheminée 15. La cuve 71 est une cuve 71 à membranes permettant de stocker du gaz liquéfié. La structure principale de la cuve 71 comprend une structure multicouche comportant, depuis l’extérieur vers l’intérieur, une barrière thermiquement isolante secondaire 16 comportant des éléments isolants, reposant contre la structure porteuse, une membrane d’étanchéité secondaire 17 reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire 16, une barrière thermiquement isolante primaire 18 comportant des éléments isolants, reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire 17 et une membrane d’étanchéité primaire 19 destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve 71.
Selon un mode de réalisation, la structure principale de la cuve 71 est réalisée selon la technologie Mark III®qui est notamment décrite dans le document FR-A-2691520.
Dans une telle structure principale, la barrière thermiquement isolante secondaire 16, la barrière thermiquement isolant primaire et la membrane d’étanchéité secondaire 17 sont essentiellement constituées de panneaux juxtaposés sur la structure porteuse, qui peut être la structure porteuse interne ou la structure reliant la paroi porteuse supérieure interne à la paroi porteuse supérieure externe 5 au niveau de l’ouverture 10. La membrane d’étanchéité secondaire 17 est formée d’un matériau composite comportant une feuille d’aluminium prise en sandwich entre deux feuilles de tissu en fibres de verre. La membrane d’étanchéité primaire 19 est quant à elle obtenue par assemblage d’une pluralité de plaques métalliques, soudées les unes aux autres le long de leurs bords, et comportant des ondulations s’étendant selon deux directions perpendiculaires. Les plaques métalliques sont, par exemple, réalisées de tôles d'acier inoxydable ou d'aluminium, mises en forme par pliage ou par emboutissage. La membrane d’étanchéité primaire 19 est notamment illustrée sur les figures 3 et 4.
D’autres détails d’une telle membrane métallique ondulée sont notamment décrits dans FR-A-2861060.
Dans la cheminée 15, la membrane d’étanchéité primaire 19 est fixée à son extrémité supérieure à la patte de fixation 50, plus précisément au niveau de la portion distale 52 de cette dernière 50. La liaison entre la patte de fixation 50 et la membrane primaire 19 est réalisée avantageusement par soudage étanche, éventuellement par collage.
Le couvercle 12 comprend également une structure multicouche comportant, depuis l’extérieur vers l’intérieur, une paroi supérieure de couvercle 23, une paroi inférieure de couvercle 22 et une structure d’isolation thermique 24 située entre la paroi inférieure de couvercle 22 et la paroi supérieure de couvercle 23. Le couvercle 12 comporte aussi des raidisseurs 25 situés sur la paroi supérieure de couvercle 23.
Le couvercle 12 est disposé dans l’ouverture de chargement/déchargement 10 de sorte que la paroi supérieure de couvercle 23 soit placée dans le plan de la paroi porteuse supérieure externe 5 ou pont externe 5. Ainsi, l’installation de stockage 1 ne possède pas ici de siège de dôme et le couvercle 12 ne fait pas saillie au-dessus du pont externe 5.
La paroi supérieure de couvercle 23 est fixée de manière étanche au pont externe 5 tout autour de l’ouverture 10 de sorte qu’au niveau du couvercle 12, c’est la paroi supérieure de couvercle 23 qui joue le rôle de membrane d’étanchéité secondaire 17 ou plus simplement de membrane d’étanchéité, étant considéré que la demanderesse a constaté la possibilité d’une unique membrane d’étanchéité au niveau du couvercle 12. La paroi supérieure de couvercle 23 est réalisée à l’aide d’un matériau métallique, par exemple de l’acier inoxydable.
Selon un aspect important de la présente invention, la paroi inférieure de couvercle 22 est avantageusement en un matériau non métallique ou en alliage métallique. En effet, il a été constaté par la demanderesse qu’une telle paroi 22 ne devait pas nécessairement consister en une membrane d’étanchéité. Aussi, la paroi inférieure de couvercle 22 est avantageusement en bois contreplaqué mais on peut également envisager que cette paroi 22 est en plastique ou en composite (par exemple une structure de type « sandwich »), de préférence en plastique thermodurcissable, pour autant que ce matériau puisse résister mécaniquement et chimiquement au simple contact avec le fluide froid contenu dans la cuve 71.
Comme on peut le constater sur les figures 4 et 5, il n’y a ici aucune liaison entre la paroi inférieure de couvercle 22 et la première patte de fixation 50 ou la membrane d’étanchéité primaire 19. Ainsi, il peut exister une ouverture ou une distance entre la paroi inférieure de couvercle 22 et la membrane d’étanchéité primaire 19. A nouveau, il a pu être établi par la demanderesse qu’il n’est pas nécessaire d’avoir une liaison entre la paroi inférieure de couvercle 22 et la membrane d’étanchéité primaire 19.
La structure d’isolation thermique 24 du couvercle 12 comprend une pluralité d’éléments isolants thermiques juxtaposés les uns aux autres pouvant être de constitution similaire ou différente. Dans un mode préféré, ces éléments isolants situés au droit de la paroi inférieure de couvercle 22 sont des éléments isolants structurelles tandis que les éléments isolants situés sur la périphérie de la structure d’isolation thermique 24 – soit ceux non situés entre les parois 22 et 23 - sont des éléments isolants non structurelles. Bien entendu, on peut également envisager que des éléments isolants thermiques structurels sont présents entre les parois 22 et 23, si cela est souhaité au regard des contraintes mécaniques du montage. Les éléments isolants structurelles peuvent consister en des blocs de mousse polymère à haute densité optionnellement renforcés de fibres ou des boites en contreplaqué ou composite remplies de garniture isolante tel que de la laine de verre ou perlite. Les éléments isolants non structurelles peuvent être des blocs de mousse polymère à faible densité ou encore de la laine de verre.
Un aspect important de la présente invention réside toutefois dans les isolations thermiques 40, 41 présentes entre :
  • d’une part la première patte de fixation 50 et la deuxième patte de fixation 55 : il s’agit alors de l’isolation thermique 40, et
  • d’autre part la deuxième patte de fixation 55 et la conduite 30 : il s’agit alors de l’isolation thermique 41.
Ces isolations thermiques 40, 41 sont des isolations thermiques structurelles. Par ailleurs, ces isolations thermiques 40, 41 sont thermorésistantes à une température d’au moins 80°C (degré Celsius), de préférence d’au moins 200°C. Ceci signifie que ces isolations thermiques 40, 41 exposées à de telles températures ne subissent aucune, ou quasiment aucune, altération de leurs propriétés mécaniques. Ainsi, ces isolations thermiques 40, 41 dont on a présenté précédemment les possibilités en terme de nature et de fonction sont intrinsèquement parfaitement aptes à résister aux chaleurs intenses liées aux soudures réalisées à proximité. Bien entendu, comme exposé précédemment, les opérations de soudure peuvent s’accompagner de mesures propres à protéger thermiquement en particulier ces isolations thermiques 40, 41 lors du soudage, en particulier en réalisant une injection de gaz inerte froid lors du soudage et/ou en réalisant une dissipation externe de la chaleur lors du soudage du type avec un barreau de cuivre.
La patte de fixation 50 est issue de la paroi supérieure de couvercle 23 et s’étend verticalement en comprenant une portion proximale 51 verticale et une portion distale 52 s’étendant sensiblement horizontalement ou formant ici un crochet en forme ce C, mais on peut prévoir que cette portion distale 52 présente un profil en Γ. La patte de fixation 50 est avantageusement en une matière identique à celle de la paroi supérieure de couvercle 23. Cette patte de fixation 50 est donc en un matériau métallique, typiquement un alliage à base de fer, présentant une meilleure tenue mécanique qu’un acier carbone classique (tel que celui de la conduite 30) lorsque la température d’environnement est substantiellement inférieure à 0°C, voire inférieure ou égale à -40°C.
Un autre aspect important de la présente invention réside dans le fait qu’il existe une deuxième patte de fixation 55, également issue de la paroi 23, qui est dédiée à la fixation étanche de la membrane d’étanchéité secondaire 17. Ainsi, dans le cadre de cette invention, chacune des deux membranes d’étanchéité 17, 19 dispose indépendamment d’une liaison étanche à la paroi supérieure de couvercle 23, par l’intermédiaire particulièrement avantageux d’une patte de liaison 50, 55 à la fois très résistante d’un point de vue mécanique mais également apte à conférer une certaine souplesse lui permettant d’encaisser facilement les différentes contraintes thermomécaniques de cette zone si particulière qu’est le liquide dôme.
La deuxième patte de fixation 55 comprend, à l’instar de la première patte de fixation 50, une portion proximale 56 et une portion distale 57, dans le prolongement de la portion proximale 56, sur laquelle ou à laquelle est fixée la membrane d’étanchéité secondaire 17. La portion distale 57 de la deuxième patte de fixation 55 présente un profil en crochet en forme de C, mais on peut également prévoir que cette portion distale 52 présente un profil en Γ : ainsi la portion distale 57 est ou peut être avantageusement identique, dans sa forme et/ou ses dimensions, à la portion distale 52 de la première patte de fixation 50.
De manière avantageuse, on note également que la longueur de la portion proximale 56 de la deuxième patte de fixation 55 est au moins deux fois plus importante ou grande que la longueur de la portion proximale 51 de la première patte de fixation 50 : cette particularité permet de rigidifier la liaison de la paroi 23 à la membrane d’étanchéité primaire 19 par rapport à la liaison de la paroi 23 avec la membrane d’étanchéité secondaire 17 ou, autrement dit, de conférer une souplesse plus grande ou importante à la liaison entre la paroi 23 et la membrane d’étanchéité secondaire 17 par rapport à la liaison entre la paroi 23 et la membrane d’étanchéité primaire 19. De manière générale, il est important que la longueur de la portion proximale 56 soit plus grande que celle de la portion proximale 51, afin de rendre le montage de l’ensemble possible.
Il doit être noté ici que l’invention porte en premier lieu sur la première patte de liaison 50 et sa liaison directe avec la membrane d’étanchéité primaire 19. Ainsi, dans une variante de réalisation, non représentée sur les figures annexées, la deuxième pate de fixation 55 n’est pas présente et la patte de fixation 50 comporte en outre un bras ou une aile permettant de la fixer, de manière étanche, à la membrane d’étanchéité secondaire 17.
La paroi supérieure de couvercle 23 ainsi que ces pattes de fixation 50, 55 peuvent consister en un acier inoxydable de la série 300 autorisé par le code IGC. Autrement dit, les pattes de fixation 50, 55 consistent en un acier austénitique selon la norme ASTM A240.
La présente invention réside en premier lieu dans le fait que la conduite 30 formant la cheminée 15 du dôme liquide est réalisée, grâce à la présence de la première patte de fixation 50 et éventuellement de la deuxième patte de fixation 55, en un acier dit carbone, en particulier consistant en un grade d’acier A, B, D, AH, DH, EH, FH, ou E selon la norme ASTM A131. De tels grades d’acier sont moins résistants ou résilients lorsque la température d’environnement descend sensiblement en dessous de 0°C, ce qui est un risque probable voire certain dans une cuve de gaz liquéfié, mais ces aciers sont significativement moins onéreux que les aciers inoxydables.
Ainsi, un tel arrangement permet de réduire la quantité d’acier inoxydable, couteux, au niveau du dôme liquide et de conférer de la souplesse aux ancrages primaire, c’est-à-dire à la membrane d’étanchéité primaire 19 au niveau de l’ouverture 10 du dôme liquide, ainsi qu’aux ancrages secondaires, c’est-à-dire à la membrane d’étanchéité secondaire 17.
Ainsi, l’aspect primordial de la présente invention réside dans la liaison et la fixation de la membrane d’étanchéité primaire 19 du dôme liquide avec la patte de fixation 50, et avantageusement dans la liaison et la fixation de la membrane d’étanchéité secondaire 17 du dôme liquide avec la patte de fixation 55.
Par ailleurs, comme on l’a vu précédemment, ces pattes de fixation 50, 55 sont décalées par rapport à la conduite 30 de la cheminée 15 du dôme liquide d’au moins plusieurs centimètres, c’est-à-dire de cinq à soixante centimètres de la conduite 30, de préférence d’une distance comprise entre quinze et quarante centimètres. Un tel décalage de ces pattes de fixation 50, 55 par rapport à la conduite 30 a pour conséquence une fixation souple des membranes 17, 19 de sorte que l’ensemble peut facilement encaisser des contraintes mécaniques importantes, étant noté que la zone de la cheminée 15 du dôme liquide, de par ses dimensions bien plus faible ou étroite que la cuve 71 et de sa position verticale, concentre de fortes contraintes et tensions mécaniques lorsque la structure qui loge la cuve 71 consiste en un navire.
Comme on peut le voir sur les figures annexées, le décalage de la patte de fixation 50 par rapport à la conduite 30 permet de réduire l’utilisation des isolations thermiques structurelles, plus couteuses et difficiles à agencer que les autres isolations thermiques non structurelles. Seules sont nécessaires les isolations thermiques structurelles 40, 41 disposées respectivement entre les pattes de fixations 50, 55 et la cloison 30.
Ainsi, dans une structure de dôme liquide selon l’invention, le nombre d’isolation thermique structurelle peut être réduit par rapport à un dôme liquide classique, sans la patte de fixation 50 et éventuellement la patte de fixation 55.
La représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
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.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (15)

  1. Installation de stockage (1) pour gaz liquéfié comprenant une structure porteuse et une cuve (71) étanche et thermiquement isolante agencée dans la structure porteuse,
    la cuve (71) étanche et thermiquement isolante comportant une structure principale formée par une pluralité de parois de cuve reliées les unes aux autres et fixées à la structure porteuse, la structure principale définissant un espace interne de stockage, la structure principale comprenant au moins une membrane d’étanchéité (17, 19) et au moins une barrière thermiquement isolante (16, 18), la barrière thermiquement isolante (16, 18) étant placée entre la membrane d’étanchéité (17, 19) et la structure porteuse ;
    la structure porteuse comportant une paroi porteuse supérieure sensiblement plane ;
    la membrane d’étanchéité (17, 19), la barrière thermiquement isolante (16, 18) de la structure principale et la paroi porteuse supérieure étant interrompues localement de manière à délimiter une conduite (30) formant paroi porteuse d’une cheminée (15) s’étendant suivant un axe vertical jusqu’à une extrémité supérieure consistant en une ouverture de chargement/déchargement (10) destinée à être traversée par des conduites de chargement/déchargement en fluide dans laquelle la cuve (71) comporte un couvercle (12) disposé dans l’ouverture de chargement/déchargement (10),
    et dans laquelle le couvercle (12) comprend une paroi supérieure de couvercle (23), une paroi inférieure de couvercle (22) et une structure d’isolation thermique (24) située entre la paroi inférieure de couvercle (22) et la paroi supérieure de couvercle (23),
    caractérisée en ce que la susdite conduite (30) et la paroi supérieure de couvercle (23) sont en un alliage à base de fer de nature différente et en ce qu’au moins une première patte de fixation (50), issue de la paroi supérieure de couvercle (23), est fixée de manière étanche à la membrane d’étanchéité (19).
  2. Installation de stockage (1) selon la revendication 1, dans laquelle la membrane d’étanchéité (17, 19) comprend, depuis l’intérieur de espace interne de stockage ou de la conduite (30) vers l’extérieur de la cuve (71), une membrane primaire (19) puis une membrane secondaire (17) et au moins une deuxième patte de fixation, issue de la paroi supérieure de couvercle (23), est fixée de manière étanche à la membrane d’étanchéité (17).
  3. Installation de stockage (1) selon la revendication 2, dans laquelle la première patte de fixation et la deuxième patte de fixation sont indépendantes l’une de l’autre.
  4. Installation de stockage (1) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la première patte de fixation (50) et/ou la deuxième pate fixation présente(nt) une section en L et comporte une portion proximale (51) linéaire issue de la paroi supérieure de couvercle (23) prolongée par une portion distale (52) s’étendant, suivant un angle de 90°± 10, à partir de la portion proximale (51) à laquelle est fixée respectivement la membrane d’étanchéité primaire ou secondaire.
  5. Installation de stockage (1) selon la revendication 4, dans laquelle la portion distale de la première patte de fixation et/ou de la deuxième patte de fixation présente(nt) un profil en Γ ou C.
  6. Installation de stockage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle entre la première patte de fixation et la deuxième patte de fixation, ainsi que de préférence entre la deuxième patte de fixation et la conduite, se trouve(nt) disposées une isolation thermique structurelle thermorésistante à une température d’au moins 80° C, de préférence d’au moins 200° C.
  7. Installation de stockage (1) selon la revendication 6, dans laquelle l’isolation thermique structurelle thermorésistante à une température d’au moins 80° C consiste en :
    • de la laine de verre ou de la mousse polyuréthane enveloppée par un revêtement structurel comportant une protection thermique ;
    • de la laine de verre ou de la mousse polyuréthane enveloppée avec une pluralité d’écrans en bois contreplaqué comportant une protection thermique ;
    • une boîte en en bois contreplaqué logeant de la laine de verre ou mousse polyuréthane comportant une protection thermique ;
    • une boîte en en bois contreplaqué logeant de la laine de verre ou mousse polyuréthane enveloppée au moins partiellement d’un revêtement en fibre de céramique, en aluminium ou en acier ;
    • de la laine de verre ou de la mousse polyuréthane enveloppée avec une pluralité d’écrans consistant en du bois contreplaqué comportant au moins un revêtement en fibre de céramique, en aluminium ou en acier.
  8. Installation de stockage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la paroi inférieure de couvercle (22) n’est pas fixée ou reliée à la première patte de fixation.
  9. Installation de stockage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la paroi inférieure de couvercle (22) n’est pas en matériau métallique ou en un alliage à base de métal, de préférence la paroi inférieure de couvercle (22) consiste en du bois contreplaqué.
  10. Installation de stockage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la conduite (30) est en alliage à base de fer du type comportant, en poids, 0% < C < 0,21%, 0% < Mn < 1%, 0% < Si < 0,5%, 0% < P < 0,035% et 0% < S < 0,035%, le reste étant du fer et des impuretés résultant nécessairement de l’élaboration.
  11. Installation de stockage (1) selon la revendication 10, dans laquelle la conduite (30) est en acier de grade A, B, D, AH, DH, EH, FH ou E selon le code IGC.
  12. Installation de stockage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la paroi supérieure de couvercle (23), ainsi que la première patte de fixation (50) et éventuellement la deuxième patte de fixation, sont en un alliage à base de fer consistant en un acier austénitique comportant, en poids, de 0 < C < 0,08%, de 0% < Mn ≤ 2%, de 0% < Si < 0,5%, 0% < P < 0,045%, 0% < S < 0,030%, 8% < Ni < 14%, 16% < Cr < 50 %, 0% < N < 0,02%, optionnellement de 0% ≤ Mo ≤ 3% et/ou de 0% < Ti < 0,7%, le reste étant du fer et des impuretés résultant nécessairement de l’élaboration.
  13. Navire (70) pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque (72) et une installation de stockage (1) selon l’une des revendications 1 à 13 disposée dans la double coque.
  14. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon la revendication 13, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation externe de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation externe de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
  15. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon la revendication 13, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation externe de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71).
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