Domaine technique

L’invention se rapporte au domaine des cuves, étanches et thermiquement isolantes, pour le stockage et/ou le transport d’un fluide.

L’invention se rapporte plus particulièrement à un caisson isolant pour une telle cuve étanche et thermiquement isolante et à un procédé de fabrication d’un tel caisson.

Arrière-plan technologique

Le document FR 2 877 639 divulgue une cuve étanche et thermiquement isolante comportant deux barrières thermiquement isolantes et deux membranes d’étanchéité reposant chacune sur l’une des barrières thermiquement isolantes. Les barrières thermiquement isolantes comportent chacune une pluralité de caissons isolants qui comprennent chacun une pluralité de compartiments remplis avec une garniture isolante choisie parmi les mousses de polyuréthane, de polyéthylène, de polyvinyle chlorure et les matériaux nanoporeux de type aérogel, perlite, laine de verre ou autre. Ces caissons isolants ne sont pas pleinement satisfaisants. En effet, soit les garnitures isolantes de l’état de la technique présentent une conductivité thermique importante, ce qui nuit aux performances d’isolation thermique de la cuve et/ou nécessite des épaisseurs de barrières thermiquement isolantes importantes, soit la densité de la garniture isolante est importante, ce qui n’est pas non plus satisfaisant, notamment en raison de la nécessiter de manipuler les caissons isolants lors de la fabrication de la cuve.

Il est également connu, notamment des documents FR2360536 et WO2010068254 ou US3625896 d’utiliser comme garniture isolante des silices pyrogénées ou des aérogels de silice. Ces matériaux présentent d’excellentes performances d’isolations thermiques.

Toutefois, il a été constaté par la demanderesse que, lorsque les silices pyrogénées et les aérogels de silice étaient utilisés sous une forme pulvérulente et non sous la forme de panneaux compacts, ces matériaux étaient instables et tendaient à se tasser après avoir été immergés dans un liquide mouillant, tel que le gaz naturel liquéfié (GNL) par exemple. Or, de tels tassements conduisent à créer des ponts thermiques. Ainsi, dans l’hypothèse où des garnitures isolantes constituées de matériaux précités sous forme pulvérulente venaient à être immergées dans le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve, par exemple en cas de fuite d’une membrane d’étanchéité de la cuve, lesdites garnitures isolantes se tasseraient sous l’effet de l’immersion dans le gaz naturel liquéfié et les performances thermiques de l’isolation seraient alors dégradées de manière irréversible.

Résumé

Une idée à la base de l’invention est de proposer un caisson isolant pour une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un liquide comportant au moins un compartiment et une garniture calorifuge pulvérulente disposée dans ledit compartiment et dans lequel la garniture pulvérulente présente un excellent compromis entre une faible densité et des performances d’isolation thermique satisfaisantes et soit peu ou pas sensible à un phénomène de tassement irréversible après avoir été immergé dans le liquide stocké dans la cuve. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel caisson.

Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un procédé de fabrication d’un caisson isolant pour une cuve étanche et thermiquement isolante destinée à stocker un liquide mouillant, le caisson isolant comportant au moins un compartiment, le procédé comportant :

- fournir un matériau isolant pulvérulent choisi parmi les silices pyrogénées, les aérogels de silice et les mélanges de ceux-ci, ledit matériau isolant pulvérulent présentant :

• une granulométrie caractéristique g _x ;

• une masse volumique vraie stable cp _vx pour le liquide mouillant qui correspond à la masse volumique vraie dudit matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique g _x après avoir été immergé dans le liquide mouillant ; et • une masse volumique apparente stable f _3c pour le liquide mouillant qui correspond à une masse volumique apparente seuil dudit matériau isolant pulvérulent à partir de laquelle le matériau isolant pulvérulent présentant la granulométrie caractéristique g _x ne présente pas de tassement après avoir été immergé dans le liquide mouillant ; et

• une masse volumique apparente stable après tassement cp _ex qui correspond à l’état de compacité maximale dudit matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique g _x ;

- fournir une charge granulaire choisie parmi les perlites, les sphères creuses, les granulats de mousse polymère, les aérogels granulaires ayant un taux de porosité interne qui ne diminue pas après avoir été immergé dans le liquide mouillant et les mélanges de ceux-ci, la charge granulaire présentant une granulométrie caractéristique g _y , une masse volumique apparente stable après tassement cp _ay qui correspond à l’état de compacité maximale de ladite charge granulaire présentant ladite granulométrie caractéristique g _y et une masse volumique vraie cp _vy ;

- mélanger au moins le matériau isolant pulvérulent et la charge granulaire ; le matériau isolant pulvérulent étant présent dans une proportion massique x et la charge granulaire étant présent dans une proportion massique y avec : x + y ³ 90 %, x> 25 % et y > 1 % ;

- disposer le mélange dans le compartiment du caisson isolant dans un état de compacité tel que :

• la masse volumique vraie du matériau isolant pulvérulent, entre les grains de la charge granulaire, dans le mélange soit inférieure à ladite masse volumique vraie stable <p _vx , que

• la masse volumique apparente de la charge granulaire dans le mélange soit inférieure à la masse volumique apparente stable après tassement (p _{ay ,} et que

• la masse volumique apparente MV _mei du mélange soit supérieure ou égale à cp _ay ^* cp _ax / (y * cp _ax + (1-y) ^* (p _ay ) et à cp _ex / [1 - y ^* (1 - (p _ex / <p _vy )]. Grâce à un tel procédé de fabrication, la garniture calorifuge pulvérulente présente un excellent compromis entre une faible densité et des performances d’isolation thermique satisfaisantes et est peu ou pas sensible à un phénomène de tassement irréversible après avoir été immergée dans le liquide stocké dans la cuve.

Grâce à la présence de la charge granulaire, les phénomènes d’agglomération du matériau isolant pulvérulent lorsque celui-ci est immergé dans le liquide mouillé sont limités, ce qui permet de conserver le mélange du matériau isolant pulvérulent et de la charge granulaire sous forme de poudre sans entraîner de diminution significative du volume du mélange après immersion. La charge granulaire favorise en effet la fracturation des particules du matériau isolant pulvérulent au détriment de leur agglomération.

Selon un mode de réalisation, l’invention fournit également un caisson isolant pour une cuve étanche et thermiquement isolante destiné à stocker un liquide mouillant, le caisson isolant comportant au moins un compartiment ; et

- une garniture calorifuge pulvérulente disposée dans ledit compartiment, la garniture calorifuge comportant un mélange d’au moins :

- x % en masse d’un matériau isolant pulvérulent choisi parmi les silices pyrogénées, les aérogels de silice et les mélanges de ceux-ci, ledit matériau isolant pulvérulent présentant :

· une granulométrie caractéristique g _x ,

• une masse volumique vraie stable cp _vx pour le liquide mouillant qui correspond à la masse volumique vraie dudit matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique g _x après avoir été immergé dans le liquide mouillant

· une masse volumique apparente stable cp _ax pour le liquide mouillant qui correspond à la masse volumique apparente seuil dudit matériau isolant pulvérulent à partir de laquelle le matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique g _x ne présente pas de tassement après avoir été immergé dans le liquide mouillant; et • une masse volumique apparente stable après tassement cp _ex qui correspond à l’état de compacité maximale dudit matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique g _x ;

et

- y % en masse d’une charge granulaire choisie parmi les perlites, les sphères creuses en verre, les granulats de mousse polymère, les aérogels granulaires ayant un taux de porosité interne qui ne diminue pas après avoir été immergé dans le liquide mouillant, et les mélanges de ceux-ci, dans lequel la charge granulaire présente une granulométrie caractéristique g _y, une masse volumique apparente stable après tassement <p _ay qui correspond à l’état de compacité maximale de ladite charge granulaire présentant ladite granulométrie caractéristique g _y et une masse volumique vraie cp _vy ;

avec : x + y > 90 %, x> 25 % et y > 1 % ;

la masse volumique vraie du matériau isolant pulvérulent dans le mélange étant inférieure à la masse volumique vraie stable f _nc ;

la masse volumique apparente de la charge granulaire dans le mélange étant inférieure à la masse volumique apparente stable après tassement cp _ay ; et la masse volumique apparente MV _mei du mélange étant supérieure ou égale à cp _{ay *} <p _ax / (y ^* cp _ax + (1-y) ^* <p _ay ) et à <p _ex / [1 - y ^* (1 - <p _ex / <p _vy )].

Selon des modes de réalisation, un tel procédé de fabrication d’un caisson isolant ou un tel caisson isolant peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.

Selon un mode de réalisation, le matériau isolant pulvérulent et la charge granulaire sont mélangées de manière homogène par agitation mécanique.

Selon un mode de réalisation, le matériau isolant pulvérulent et la charge granulaire sont tassées jusqu’à obtention d’une masse volumique apparente MV _mei du mélange satisfaisant aux critères précités.

Selon un mode de réalisation, la masse volumique apparente du mélange est inférieure à 250 kg/m ³ , avantageusement comprise entre 50 et 220 kg/m ³ et de préférence comprise entre 60 et 190 kg/m ³ . Selon un mode de réalisation, le mélange présente une conductivité thermique inférieure à 45 mW/(m.K) à 20°C et à pression atmosphérique normale, de préférence comprise entre 25 et 35 mW/(m.K) à 20 °C et à pression atmosphérique normale.

Selon un mode de réalisation, la charge granulaire présente une granulométrie moyenne comprise entre 10 pm et 5 mm, avantageusement entre 20 pm et 2 mm et de préférence entre 25 pm et 1 mm.

Selon un mode de réalisation, la charge granulaire présente des grains dont le rapport masse/volume extérieur est inférieur à 500 kg/m ³ , avantageusement inférieur à 250 kg/m ³ , de préférence compris entre 30 et 150 kg/m ³ .

Selon un mode de réalisation, la charge granulaire comporte de la perlite expansée.

Selon un mode de réalisation, la charge granulaire comporte des sphères creuses en verre ou en polymère.

Selon un mode de réalisation, la charge granulaire comporte des grains d’aérogels ayant un taux de porosité interne qui ne diminue pas après avoir été immergé dans le liquide mouillant.

Selon un mode de réalisation, la charge granulaire présente seule une conductivité thermique inférieure à 100 mW/(m.K) à 20°C et à pression atmosphérique normale.

Selon un mode de réalisation, le matériau isolant pulvérulent comporte de la silice pyrogénée hydrophobe.

Selon un mode de réalisation, le matériau isolant pulvérulent présente une granulométrie moyenne inférieure à 300 pm, avantageusement inférieure à 200 pm, et de préférence comprise entre 2 et 100 pm.

Selon un mode de réalisation, x ³ 50 %.

Selon un mode de réalisation, y ³ 5% , de préférence y ³ 10 %, et de préférence y ³ 15 %. Selon un mode de réalisation, la garniture calorifuge comporte z % en masse d’un opacifiant aux rayonnements infra-rouge, avec z < 10 %.

Selon un mode de réalisation, une portion isolante du mélange constituée du matériau isolant pulvérulent et de l’opacifiant présente :

· une granulométrie caractéristique g _X2 ;

• une masse volumique apparente stable cp _aX z qui correspond à une masse volumique apparente seuil de ladite portion isolante du mélange à partir de laquelle ladite portion isolante du mélange présentant la granulométrie caractéristique g _xz ne présente pas de tassement après avoir été immergée dans le liquide mouillant; et

• une masse volumique apparente stable après tassement cp _exz qui correspond à l’état de compacité maximale de la portion isolante du mélange constituée du matériau isolant pulvérulent et de l’opacifiant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique g _xz ;

la masse volumique apparente MV _mei du mélange est en outre supérieure ou égale à cp _ay ^* q / (y ^* q + (1-y) ^* <p _ay ) et à <p _exz / [1 - y * (1 - cpexz / <p _vy )].

Selon un mode de réalisation, l’opacifiant est un opacifiant aux rayonnements infra-rouge choisi entre autres parmi le noir de carbone, le graphite, le carbure de silicium, les oxydes de titane et leurs mélanges ou tout autre composé disposant de propriétés opacifiantes similaires.

Selon un mode de réalisation, la granulométrie moyenne de l’opacifiant aux rayonnements infra-rouge est inférieure à 25 pm et de préférence comprise entre 3 pm et 20 pm.

Selon un mode de réalisation, la masse volumique apparente après tassement f _ec est mesurée selon la norme ISO 787-1 1 :1981.

Selon un mode de réalisation, le matériau isolant pulvérulent présente une masse volumique vraie stable cp _vx qui est déterminée par la méthode suivante :

- immerger un échantillon de matériau isolant pulvérulent dans le liquide mouillant ;

- évaporer le liquide mouillant de l’échantillon de matériau isolant ; - déterminer si la granulométrie du matériau isolant pulvérulent a augmenté après immersion et évaporation du liquide mouillant ; et

- lorsque la granulométrie du matériau isolant a augmenté, mesurer, au moyen d’un pycnomètre, la masse volumique vraie de l’échantillon du matériau isolant pulvérulent après immersion et évaporation du liquide mouillant, la masse volumique vraie stable f _nc correspondant à la masse volumique vraie ainsi mesurée ; et

lorsqu'aucune augmentation de la granulométrie du matériau isolant n’est constatée, déterminer la masse volumique vraie stable <p _vx de l’échantillon du matériau isolant pulvérulent en mesurant la masse volumique apparente stable cp _ax de l’échantillon, la masse volumique vraie stable du matériau isolant f _nc étant égale à la masse volumique apparente stable cp _ax de l’échantillon.

Selon un mode de réalisation, ledit matériau isolant pulvérulent présente une masse volumique apparente stable <p _ax déterminée par la méthode suivante :

- placer un échantillon de matériau isolant pulvérulent dans un logement d’une boîte ; - mesurer la hauteur de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent dans le logement ;

- immerger la boîte dans le liquide mouillant de sorte à ce que l’échantillon de matériau isolant pulvérulent soit intégralement imprégné de liquide mouillant ;

- évaporer le liquide mouillant ;

- mesurer la hauteur de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent dans le logement après immersion et évaporation du liquide mouillant ;

- déterminer la variation de la hauteur de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent dans le logement avant et après immersion ;

- déterminer la masse volumique apparente du matériau isolant pulvérulent après immersion et évaporation du liquide mouillant lorsque la variation de la hauteur du volume de matériau isolant pulvérulent dans le logement avant et après immersion est inférieure ou égale à 2% de la hauteur initiale ; la masse volumique apparente stable cp _ax correspondant à la masse volumique apparente ainsi mesurée.

Selon un mode de réalisation, la charge granulaire présente une masse volumique apparente stable après tassement cp _ay qui est déterminée par la méthode suivante : - tasser la charge granulaire par chocs jusqu’à ce qu’elle atteigne son état de compacité maximale ;

- déterminer la masse volumique apparente de la charge granulaire après tassement, une masse volumique apparente stable après tassement (p _ay correspondant à la masse volumique apparente ainsi mesurée.

Selon un mode de réalisation, la masse volumique apparente stable après tassement cp _ex du matériau isolant pulvérulent est déterminée par la méthode suivante :

- tasser le matériau isolant pulvérulent par chocs jusqu’à ce qu’il atteigne son état de compacité maximale ;

- déterminer la masse volumique apparente de la charge granulaire après tassement, la masse volumique apparente stable après tassement cp _ex correspondant à la masse volumique apparente ainsi mesurée.

Selon un mode de réalisation, la masse volumique apparente du matériau isolant pulvérulent dans le mélange, entre les grains de la charge granulaire, est inférieure à la masse volumique apparente stable cp _ax du matériau isolant pulvérulent. Ceci permet de limiter la masse volumique du matériau isolant pulvérulent et ainsi de faciliter la manutention du caisson.

Selon un mode de réalisation, le caisson isolant comporte un panneau de fond, un panneau de couvercle et des parois s’étendant entre le panneau de fond et le couvercle et définissant l’au moins un compartiment.

Selon un mode de réalisation, le liquide mouillant est un liquide cryogénique.

Selon un mode de réalisation, le liquide mouillant est choisi parmi le Gaz Naturel Liquéfié, le Gaz de Pétrole Liquéfié, le méthane liquide, l’éthane liquide, le propane liquide, l’azote liquide, l’air liquide, l’argon liquide, le xénon liquide, le néon liquide et l’hydrogène liquide.

Selon un mode de réalisation, l’invention fournit également une cuve étanche et thermiquement isolante comportant au moins une barrière thermiquement isolante et une membrane d’étanchéité destinée à être en contact avec le fluide contenu dans la cuve reposant contre ladite barrière thermiquement isolante et dans laquelle la barrière thermiquement isolante comporte une pluralité de caissons isolants précités.

Une telle cuve peut faire partie d’une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres.

Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d’un fluide comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque, la double coque comportant une coque interne formant la structure porteuse de la cuve.

Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’un tel navire, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.

Brève description des figures

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 figure 1 est une vue en perspective, écorchée, d’une paroi de cuve selon un mode de réalisation.

- La figure 2 est une représentation schématique d’un équipement visant à déterminer la masse volumique vraie stable f _nc d’un matériau isolant pulvérulent pour un liquide mouillant donné.

- La figure 3 est une représentation schématique d’un équipement visant à déterminer la masse volumique apparente stable cp _ax d’un matériau isolant pulvérulent pour un liquide mouillant donné. - La figure 4 est une courbe illustrant le domaine de stabilité à l’immersion dans l’azote liquide d’un mélange de perlites expansées d’un premier lot et de silice pyrogénée hydrophobe.

- La figure 5 est une courbe illustrant le domaine de stabilité à l’immersion dans l’azote liquide d’un mélange de microsphères de verre et de silice pyrogénée hydrophobe.

- La figure 6 est une courbe illustrant le domaine de stabilité à l’immersion dans le gaz naturel liquéfié d’un mélange de perlites expansées d’un premier lot et de silice pyrogénée hydrophobe.

- La figure 7 est une courbe illustrant le domaine de stabilité à l’immersion dans le gaz naturel liquéfié d’un mélange de perlites expansées d’un deuxième lot et de silice pyrogénée hydrophobe.

- La figure 8 est une courbe illustrant le domaine de stabilité à l’immersion dans l’azote liquide d’un mélange d’un aérogel granulaire et de silice pyrogénée hydrophobe.

- La figure 9 est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.

- La figure 10 est une courbe illustrant le domaine de stabilité à l’immersion dans le gaz naturel liquéfié d’un mélange de perlites expansées du premier lot avec une poudre elle-même constituée d’un mélange d’un autre aérogel granulaire broyé et d’une silice pyrogénée hydrophobe.

Description détaillée de modes de réalisation

Sur la figure 1 , une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante est représentée. La cuve étanche et thermiquement isolante est destinée à stocker un liquide mouillant qui est par exemple choisi parmi le Gaz Naturel Liquéfié (GNL), le gaz de pétrole liquéfié (GPL), le méthane liquide, l’éthane liquide, le propane liquide, l’azote liquide, l’air liquide, l’argon liquide, le xénon liquide, le néon liquide et l’hydrogène liquide. La paroi de la cuve comporte, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une structure porteuse 1 , une barrière thermiquement isolante secondaire 2 qui est formée de caissons isolants 3 juxtaposés sur la structure porteuse 1 et ancrés à celle- ci par des organes de retenue secondaire 4, une membrane d’étanchéité secondaire 5 portée par les caissons isolants 3, une barrière thermiquement isolante primaire 6 formée de caissons isolants 7 juxtaposées et ancrées à la membrane d’étanchéité secondaire 5 par des organes de retenue primaire 8 et une membrane d’étanchéité primaire 9, portée par les caissons isolants 7 et destinée à être en contact avec le liquide contenu dans la cuve.

La structure porteuse 1 peut notamment être une tôle métallique autoporteuse ou, plus généralement, tout type de cloison rigide présentant des propriétés mécaniques appropriées. La structure porteuse peut notamment être formée par la coque ou la double coque d’un navire. La structure porteuse comporte une pluralité de parois définissant la forme générale de la cuve.

Les membranes d’étanchéité primaire 9 et secondaire 5 sont, par exemple, constituées d’une nappe continue de virures métalliques à bords relevés, lesdites virures étant soudées par leurs bords relevés sur des supports de soudure parallèles maintenus sur les caissons isolants 3, 7.

Chaque caisson isolant 3, 7 présente sensiblement une forme de parallélépipède rectangle. Chaque caisson isolant 3, 7 comporte un panneau de fond et un panneau de couvercle parallèles. Des voiles porteurs sont interposés entre le panneau de fond et le panneau de couvercle, perpendiculairement à ceux-ci. Les voiles porteurs sont disposés parallèlement les uns aux autres et ménagent entre eux des compartiments pour le logement d’une garniture calorifuge pulvérulente. Chaque caisson isolant 3, 7 comporte en outre deux parois latérales de fermeture disposées perpendiculairement aux voiles porteurs, de part et d’autre de la série de voiles porteurs de manière à fermer les compartiments dans lesquels est logée la garniture calorifuge pulvérulente. On décrira ci-dessous la composition ainsi que le procédé de préparation de la garniture calorifuge pulvérulente destinée à être disposée dans les compartiments des caissons isolants 3, 7.

La garniture calorifuges pulvérulente est constituée d’un mélange comportant :

- une proportion massique de x % d’un matériau isolant pulvérulent choisi parmi les silices pyrogénées, les aérogels de silice et les mélanges de ceux-ci;

- une proportion massique de y % d’une charge granulaire choisi parmi les perlites, les sphères creuses en verre ou en polymère, les granulats de mousse polymère, les aérogels granulaires et les mélange de ceux-ci ; et

- optionnellement, une proportion massique de z% d’opacifiant et/ou d’autre(s) additif(s) optionnel(s) ;

avec :

x + y ³ 90 %,

x³ 25 % ; et de préférence > 50 % ; et

y > 1 %, avantageusement > 5%, plus avantageusement ³ 10 %, et de préférence > 15 %.

Le matériau isolant pulvérulent et la charge granulaire sont choisis pour être chimiquement insensibles au liquide mouillant stocké dans la cuve. En d’autres termes, le liquide mouillant destiné à être stocké dans la cuve ne peut dégrader chimiquement le matériau isolant pulvérulent, la charge granulaire et de manière générale tout autre constituant de la garniture calorifuge pulvérulente.

Les propriétés physiques du matériau isolant pulvérulent et de la charge granulaire ainsi que la compacité du mélange sont soigneusement déterminées afin d’obtenir une garniture calorifuge qui présente :

- une conductivité thermique inférieure à 45 mW/(m.K) à 20°C et à pression atmosphérique normale et de préférence comprise entre 25 et 35 mW/(m.K) ;

- une masse volumique apparente du mélange qui est inférieure à 220 kg/m ³ , avantageusement comprise entre 50 et 215 kg/m ³ et de préférence comprise entre 60 et 190 kg/m ³ ; et - qui ne soit pas ou peu sensible à un phénomène de tassement irréversible après avoir été immergé dans le liquide mouillant stocké dans la cuve.

Le matériau isolant pulvérulent est constitué d’oxydes ayant des microstructures fractales, tels que les silices pyrogénées, les aérogels de silice et les mélanges de ceux-ci.

Selon un mode de réalisation préféré, le matériau isolant pulvérulent est hydrophobe. Ceci est notamment avantageux lorsque le matériau isolant est susceptible d’être exposé à l’eau, par exemple lorsque la cuve est destinée à être embarquée sur un navire.

Le matériau isolant granulaire présente une granulométrie caractéristique g _x déterminée. En particulier, le diamètre moyen des particules du matériau isolant granulaire est inférieur à 300 pm, avantageusement inférieur à 200 pm et de préférence compris entre 2 et 100 pm, par exemple de l’ordre de 40 pm.

En outre, le matériau isolant granulaire présente, pour ladite granulométrie caractéristique g _x , une masse volumique vraie stable f _nc, une masse volumique apparente stable cp _ax et une masse volumique apparente stable après tassement cp _ex déterminées. Ces caractéristiques du matériau isolant granulaire permettent de déterminer l’état de compacité dans lequel la garniture calorifuge pulvérulente doit être placée dans le compartiment du caisson isolant 3, 7.

La masse volumique vraie stable cp _vx du matériau isolant pulvérulent pour un liquide mouillant donné correspond à la masse volumique vraie du matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie après que ledit matériau isolant pulvérulent ait été immergé intégralement dans le liquide mouillant en cause et que le liquide se soit évaporé.

Le volume vrai du matériau isolant pulvérulent (en m ³ ) peut être défini comme la somme des volumes élémentaires des particules, y compris le volume des pores ouverts et fermés des particules. La masse volumique vraie du matériau isolant pulvérulent (en kg/m ³ ) peut être définie comme la masse du matériau isolant pulvérulent correspondant à un volume vrai unitaire de matériau isolant pulvérulent. En relation avec la figure 2, un équipement et une méthode permettant de déterminer la masse volumique vraie stable <p _vx d’un matériau isolant pulvérulent pour un liquide mouillant donné est décrite ci-dessous.

Dans un premier temps, un échantillon de matériau isolant pulvérulent 10 dont on souhaite déterminer la masse volumique vraie stable cp _vx est totalement imprégné par le liquide mouillant puis le liquide mouillant est évaporé. Cette immersion peut avoir pour effet de modifier la granulométrie des particules de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 10 puisque les particules vont s’agglomérer sous l’effet de l’immersion dans le liquide mouillant. Ainsi, sous l’effet de cette agglomération des particules, le volume des pores ouverts va diminuer de telle sorte que la masse volumique vraie du matériau isolant pulvérulent est augmentée.

Si ce phénomène de modification de granulométrie par agglomération est effectif, la masse volumique vraie stable f _nc est déterminée comme suit.

L’échantillon de matériau isolant pulvérulent 10 présentant une masse déterminée m _x est ensuite introduit dans un pycnomètre 1 1 de volume V _p et de masse à vide M _v connus. Par la suite, le pycnomètre 1 1 est relié via un raccordement étanche 12 à une vanne trois voies 13 susceptible de relier sélectivement deux des trois voies menant respectivement au pycnomètre 1 1 , à un réservoir 14 de liquide non mouillant vis-à-vis du matériau isolant pulvérulent à tester et à une pompe à vide 15. Le liquide non mouillant vis-à-vis du matériau isolant pulvérulent à tester présente une masse volumique <pi_ déterminée et est par exemple du mercure ou de l’eau si le matériau isolant pulvérulent à tester est hydrophobe.

Par la suite, les canalisations 17, 18 menant respectivement au réservoir 14 et à la pompe à vide 15 sont raccordées l’une à l’autre afin de remplir, avec du liquide non-mouillant, la canalisation 17 reliant le réservoir 14 à la vanne trois voies 13. Puis, la voie menant à la pompe à vide 15 est raccordée au pycnomètre 1 1 de manière à mettre en dépression le pycnomètre 1 1 ainsi que la canalisation 16 reliant le pycnomètre 1 1 à la vanne trois voies 13. La canalisation 17 conduisant au réservoir 14 et la canalisation 16 menant au pycnomètre 1 1 sont alors raccordées l’une à l’autre jusqu’à ce que le pycnomètre 1 1 soit intégralement rempli de liquide non-mouillant. Le raccordement étanche 12 peut alors être déconnecté.

En mesurant la masse totale M _t du pycnomètre 1 1 lorsqu’il est complètement rempli, il est possible de déterminer la masse volumique vraie stable f _nc par la formule suivante :

avec :

m _x : la masse de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent introduit dans le pycnomètre ;

V _P : le volume du pycnomètre ;

M _t : la masse totale du pycnomètre lorsqu’il est complètement rempli ;

M _v : la masse à vide du pycnomètre ; et

cpi _. : la masse volumique du liquide non mouillant.

Par ailleurs, la masse volumique apparente stable <p _ax du matériau isolant pulvérulent pour un liquide mouillant donné correspond à la masse volumique apparente seuil du matériau isolant pulvérulent à partir de laquelle le matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique ne présente pas de tassement après que ledit matériau isolant pulvérulent ait été immergé intégralement dans le liquide mouillant en cause et que le liquide se soit évaporé.

Si le phénomène de modification de granulométrie par agglomération consécutif à l’immersion dans le liquide mouillant n’est pas effectif, la masse volumique vraie stable f _nc ne se différencie pas de la masse volumique apparente stable cp _ax mesurée conformément à la méthode décrite ci-dessous. En d’autres termes, si le phénomène de modification par agglomération consécutif à l’immersion dans le liquide mouillant n’est pas effectif, il peut être considéré que les interstices entre les particules de la charge granulaire sont négligeables, voire inexistants.

En effet, si la granulométrie du matériau isolant pulvérulent n’a pas augmentée, alors la mesure de masse volumique vraie au moyen d’un pycnomètre risque de modifier l’état d’agglomération des particules et par conséquent d’induire une erreur dans la mesure de la masse volumique vraie f _nc . En d’autres termes, dans le cas d’une augmentation de granulométrie, il est pris en compte deux niveaux de porosité, à savoir la porosité inter-particule et la porosité intra-particule alors que, lorsque aucune augmentation de granulométrie n’est constatée, il est considéré que toute la porosité est homogène et assimilable à une porosité intra-particule. Le volume apparent (en m ³ ) du matériau isolant pulvérulent peut être défini comme le volume occupé par ledit matériau isolant pulvérulent et intégrant le volume de matière des particules, leurs volumes de porosité ouverte, leur volume de porosité fermée ainsi que les interstices entre les particules. La masse volumique apparente du matériau isolant pulvérulent (en kg/m ³ ) peut être définie comme la masse du matériau isolant pulvérulent correspondant à un volume apparent unitaire de matériau isolant pulvérulent.

En relation avec la figure 3, un équipement et une méthode permettant de déterminer la masse volumique apparente stable q> _ax d’un matériau isolant pulvérulent pour un liquide mouillant donné sont décrits ci-dessous.

L’équipement comporte une boîte 18 destinée à être immergée dans le liquide mouillant en cause et définissant un logement interne destiné à loger un échantillon de matériau isolant pulvérulent 19. La boîte 18 est avantageusement fabriquée dans un matériau présentant un coefficient d’expansion thermique inférieur ou égal à 10.10 ^~6 K ¹ . Le matériau utilisé est par exemple du contreplaqué de bouleau.

Le logement défini par la boîte 18 présente une forme parallélépipédique rectangle dont les dimensions sont déterminées. La largeur, la longueur et la hauteur du logement sont, à minima, respectivement égales à 150 mm, 150 mm et 300 mm. Chacune des six parois de la boîte 18 présente une pluralité d’orifices 20 aptes à permettre au liquide mouillant de passer au travers desdites parois. Un tissu 21 perméable aux liquides tapisse la face interne des parois de la boîte 18. Le tissu 21 présente des mailles inférieures à la granulométrie des particules du matériau isolant pulvérulent de manière à ne pas laisser passer le matériau isolant pulvérulent au travers dudit tissu 21. La boîte 18 comporte un couvercle amovible 22 permettant de placer l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 à l’intérieur de la boîte 18.

Un échantillon, de masse déterminée m _x , du matériau isolant pulvérulent 19 dont on souhaite déterminer la masse volumique apparente stable cp _ax est introduite à l’intérieur de la boîte. Le matériau isolant pulvérulent de départ est dans un état de compacité tel que sa masse volumique apparente est inférieure à sa masse volumique apparente stable cp _ax . La hauteur minimale de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 à l’intérieur de la boite est supérieure ou égale à 15 cm.

L’espace vide subsistant entre l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 à tester et le couvercle 22 amovible est comblé au moyen d’un bloc de mousse 23 perméable au liquide mouillant mais ne laissant pas passer le matériau isolant pulvérulent. Le bloc de mousse 23 est par exemple en résine de mélamine, tel que la mousse Basotect G ®. Le bloc de mousse 23 est disposé de telle sorte qu’il n’est pas compressé entre le couvercle 22 et le matériau isolant pulvérulent 19 lorsque la boîte 18 est fermée.

Par la suite, la boîte 18 contenant l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 est immergée dans le liquide mouillant pendant une durée suffisante pour que le matériau isolant pulvérulent soit complètement imprégné du liquide mouillant.

Selon un mode de réalisation, une sonde de température 24 est placée à environ 1 cm de la limite supérieure de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 et l’on détermine la durée d’immersion en fonction de la mesure de température délivrée par la sonde de température 24. Selon une réalisation envisageable, lors de l’immersion, le niveau de liquide mouillant est maintenu au niveau de la limite supérieure de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19. Ainsi, lorsque la température délivrée par la sonde de température 24 est égale à la température du liquide mouillant, il est établi que toute la partie de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 située en dessous de la sonde de température 24 est imprégnée. Afin de garantir que l’intégralité l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 soit correctement imprégnée, le niveau de liquide mouillant est augmenté au-delà de la limite supérieure et le montage est maintenu en immersion pendant une durée supplémentaire au moins égale à 50 % du temps nécessaire pour que, à compter du début de l’immersion, la température délivrée par le capteur de température 24 soit égale à celle du liquide mouillant. A titre d’exemple, le temps total de l’opération pour réaliser le test sur des silices pyrogénées imprégnées avec de l’azote liquide est de l’ordre de 3 heures.

Selon un mode de réalisation, l’imprégnation de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 n’est pas suivie par une sonde de température 24 et la boîte 18 est immergée dans le liquide mouillant pendant une durée suffisante déterminée par expérience. A titre d’exemple, la boîte 18 peut rester immergée dans le gaz naturel liquéfié pendant quinze jours.

Après immersion, la boîte 18 est placée dans un environnement permettant l’évaporation totale du liquide mouillant sans entraîner de dégradation de la boîte 18.

Les étapes ci-dessus sont répétées jusqu’à ce que la variation de hauteur de l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 à tester, avant et après imprégnation puis évaporation du liquide mouillant, soit inférieure ou égal à 2% de la hauteur initiale. Lorsque la variation de hauteur est inférieure à la valeur précitée, alors, l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 a atteint sa masse volumique apparente stable cp _ax . Cette masse volumique apparente stable q> _ax correspond à la masse du l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19 logé dans la boîte 18 divisé par le volume de la boîte 18 occupé par ledit l’échantillon de matériau isolant pulvérulent 19.

La mesure de masse volumique apparente à l’intérieur de la boîte est réalisée selon le protocole décrit dans la norme ISO 787-11 :1981 « Méthodes générales d'essai des pigments et matières de charge - Partie 11: Détermination du volume massique apparent et de la masse volumique apparente stable après tassement », l’éprouvette graduée de 250 ml mentionnée dans la norme précitée étant ici remplacée par la boîte et le relevé de hauteur du matériau isolant pulvérulent étant réalisé en plusieurs points à l’aide d’un réglet. Le matériau isolant pulvérulent présentant ladite granulométrie caractéristique g _x présente en outre une masse volumique apparente après tassement cp _ex mesurée selon la norme ISO 787-1 1 :1981 « Méthodes générales d’essai des pigments et matières de charge -Partie 1 1 : Détermination du volume massique apparent et de la masse volumique apparente stable après tassement. »

La charge granulaire est choisie parmi les perlites, les sphères creuses, les granulats de mousse polymère, les aérogels granulaires et les mélanges de ceux-ci.

Si la charge granulaire comporte des aérogels granulaires, ceux-ci sont choisis de telle sorte que leur taux de porosité interne ne diminue pas après avoir été immergés dans le liquide mouillant.

Selon un mode de réalisation avantageux, la charge granulaire est constituée de perlite expansée.

La charge granulaire présente une granulométrie caractéristique g _y déterminée. En particulier, le diamètre moyen des particules de la charge granulaire est compris entre 10 pm et 5 mm, avantageusement entre 20 pm et 2 mm et de préférence entre 25 pm et 1 mm, par exemple de l’ordre de 300 pm.

De manière avantageuse, la charge granulaire présente des grains dont le rapport masse/volume extérieur est inférieur à 500 kg/m ³ , avantageusement inférieur à 200 kg/m ³ , de préférence compris entre 50 et 150 kg/m ³ .

En outre, de manière avantageuse, la charge granulaire présente seule une conductivité thermique inférieure à 100 mW/(m.K) à 20°C et à pression atmosphérique normale.

La charge granulaire présente une masse volumique apparente stable après tassement cp _ay qui correspond à l’état de compacité maximale susceptible d’être atteint par la charge granulaire présentant ladite granulométrie caractéristique g _y . En d’autres termes, la masse volumique apparente stable après tassement cp _ay de la charge granulaire correspond à la masse volumique apparente maximale que la charge granulaire est susceptible d’atteindre sans modification de la granulométrie de ladite charge granulaire, par broyage notamment. Le volume apparent (en m ³ ) de la charge granulaire peut être défini comme le volume occupé par la charge granulaire et intégrant le volume de matière des particules, leurs volumes de porosité ouverte, leur volume de porosité fermée ainsi que les interstices entre les particules. La masse volumique apparente de la charge granulaire (en kg/m ³ ) peut donc être définie comme la masse de la charge granulaire correspondant à un volume apparent unitaire de matériau isolant pulvérulent.

La masse volumique apparente stable après tassement (p _ay de la charge granulaire est par exemple déterminée conformément au protocole décrit dans la norme ISO 787-1 1 :1981 « Méthodes générales d'essai des pigments et matières de charge— Partie 11: Détermination du volume massique apparent et de la masse volumique apparente stable après tassement » après avoir préalablement placée la charge granulaire, par des opérations de tassement par chocs, dans un état de compacité maximale.

Par ailleurs, la charge granulaire présente une masse volumique vraie cp _vy . Pour déterminer cette masse volumique vraie cp _vy , la méthode est la suivante. Cette méthode est particulièrement adaptée pour des charges à porosités ouvertes et est notamment mentionnée au paragraphe 3.2.3.3 de l’article C2210V2 « Formulation des bétons » publié le 10 mai 2004 par les techniques de l’ingénieur.

Dans un premier temps, l’on détermine la compacité théorique du lot testé. Pour ce faire, dans un premier temps, l’on détermine la distribution granulométrique du lot testé pat tamisage. La compacité théorique C _m pour n classes granulométriques peut être déterminée par les relations suivantes :

Cm i ⁿ f(C _mi)

Avec :

Avec :

n classes granulométriques et 1 < i < n ; G : la compacité de la classe i ;

y, : la proportion volumique de la classe i ;

di : le diamètre des grains de la classe i.

Puis, la masse volumique vraie <p _vy est déterminée par la relation suivante :

Dans le cas d’une charge à porosités fermées, comme les sphères creuses en verre, on privilégiera la méthode décrite dans la norme ISO 12154:2014 Avril 2014 « Détermination de la masse volumique par déplacement volumétrique - Masse volumique du squelette mesurée par pycnométrie à gaz ». Dans cette méthode, la masse volumique vraie <p _vy de la charge granulaire est mesurée au moyen d’un pycnomètre à gaz en utilisant par exemple de l’azote comme gaz injecté dans le pycnomètre.

La demanderesse a observé que la garniture calorifuge pulvérulente présentait une faible densité tout en étant insensible au phénomène de tassement irréversible après avoir été immergé dans le liquide mouillant en cause lorsque le mélange est disposé dans le compartiment du caisson isolant dans un état de compacité tel que :

- la masse volumique vraie du matériau isolant pulvérulent dans le mélange soit inférieure à ladite masse volumique vraie stable cp _vx , que

- la masse volumique apparente de la charge granulaire dans le mélange soit inférieure à la masse volumique apparente stable après tassement (p _{ay ,} et que

- la masse volumique apparente MV _mei du mélange soit supérieure ou égale à q> _ay * q>ax / (y ^* <p _ax + (1-y) ^* <p _ay ) et à cp _ex / [1 - y ^* (1 - cp _ex / ⁽ p _vy )].

Par ailleurs, de manière avantageuse, afin de limiter la masse volumique du matériau isolant pulvérulent, la masse volumique apparente du matériau isolant pulvérulent dans le mélange, entre les grains de la charge granulaire, est inférieure à la masse volumique apparente stable (p _ax du matériau isolant pulvérulent.

Afin d’obtenir un mélange homogène qui présente une masse volumique apparente MV _mei répondant aux critères mentionnés ci-dessus, le matériau isolant pulvérulent et la charge granulaire sont mélangés par agitation mécanique puis sont disposés dans les compartiments du caisson isolant puis sont tassés mécaniquement dans les compartiments du caisson isolant jusqu’à ce que le mélange affleure l’extrémité supérieure des compartiments du caisson isolant et atteigne une masse volumique apparente MV _mei cible correspondant aux critères définis ci-dessus.

Exemples

Plusieurs exemples de garnitures calorifuges pulvérulentes constituées d’un mélange d’un des matériaux isolants pulvérulents précités et d’une des charges granulaires précitées ont fait l’objet de tests de tassement après immersion dans du gaz naturel liquéfié (GNL) ou de l’azote liquide (LN ₂ ) et de mesure de conductivité thermique.

Les garnitures calorifuges pulvérulentes sont réalisées à partir d’un matériau isolant pulvérulent constitué de silices pyrogénées hydrophobes disponibles soit sous la référence commerciale AEROSIL R974 ou soit sous la référence commerciale AEROSIL R812S produites par la société Evonik et/ou d’aérogel de silice, connu sous la référence commerciale P100 produite par Cabot Corporation et broyé à une granulométrie inférieure à 100 pm, et à partir d’une charge granulaire constituée de perlites expansées disponibles sous la référence commerciale CR615 produite par la société KD One Co. ou constituée de microsphères de verre disponibles sous la référence commerciale Glass Bubble K1 produite par la société 3M ou d’un aérogel granulaire de silice, compatible avec l’azote liquide, connu sous la référence commerciale P400 produite par Cabot Corporation.

Les caractéristiques des matériaux isolants pulvérulents sont les suivantes :

Les caractéristiques des charges granulaires sont les suivantes : La distribution granulométrique des lots de perlite CR615, en masse, est la suivante :

La distribution granulométrique de l’aérogel granulaire P400, en masse, est la suivante : La distribution granulométrique des microsphères de verre, en volume, disponibles sous la référence commerciale Glass Bubble K1 produite par la société 3M et donnée par la société 3M est la suivante :

Exemples 1

Six mélanges de perlites expansées CR615 Lot 1 et de silices pyrogénées hydrophobes AEROSIL R974 présentant des proportions massiques et/ou des masses volumiques apparentes Mv _mei distinctes ont été réalisés. Les six mélanges ont ensuite subi une immersion complète dans l’azote liquide suivie d’une étape d’évaporation de l’azote liquide. Les variations de hauteur correspondant à un éventuel effet de tassement ont été mesurées ainsi que la masse volumique apparente du mélange MV _me , avant et après immersion.

Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus.

* : par convention, l’augmentation de hauteur est désignée par des valeurs positives et la diminution de hauteur par des valeurs négatives.

Ces essais ont permis de valider, aux incertitudes de mesure près, que la limite basse de la masse volumique apparente MV _mei d’un mélange stable après immersion se situait le long de la courbe définit par la fonction précitée q> _ay ^* cp _ax / (y ^* q> _ax + (1 -y) * (p _ay ) et en tout état de cause au-dessus de la fonction cp _ex / [1 - y ^* (1 - (p _ex / cp _vy )].

Le domaine de stabilité ainsi que les résultats des essais sont représentés sur la figure 4 dans lequel la fraction massique de AEROSIL R974 est représentée en abscisse. Pour chacun de ces exemples, la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) avant immersion est symbolisée par un triangle tandis que la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) après immersion est symbolisée par un cercle. Le domaine de stabilité du mélange à l’immersion dans l’azote liquide est hachuré. Exemples 2

Par ailleurs des essais de conductivité thermique ont également été réalisés sur un mélange comportant 25 % en masse de perlites expansées CR615 Lot 1 et 75 % en masse de silices pyrogénées hydrophobes AEROSIL R974 et présentant une masse volumique apparente MV _mei de 91 kg/m ³ avant et après immersion.

La conductivité thermique du mélange en fonction de la pression et de la température avant et après immersion dans l’azote liquide a été mesurée. Le tableau ci-dessous mentionne la conductivité thermique (en mW/(m.K)) du mélange. On observe qu’un tel mélange présente une faible conductivité thermique.

Exemples 3

Quatre mélanges de microsphères de verre Glass Bubble K1 et de silices pyrogénées hydrophobes AEROSIL R974 présentant des proportions massiques et/ou des masses volumiques apparentes MV _m , distinctes ont été réalisés. Les mélanges ont ensuite subi une immersion complète dans l’azote liquide suivie d’une étape d’évaporation de l’azote liquide. Les variations de hauteur correspondant à un éventuel effet de tassement ont été mesurées ainsi que la masse volumique apparente du mélange Mv _mei avant et après immersion.

Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus.

Le domaine de stabilité ainsi que les résultats des essais sont représentés sur la figure 5 dans lequel la fraction massique de l’AEROSIL R974 est représentée en abscisse. Pour chacun de ces exemples, la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/rn ³ ) avant immersion est symbolisée par un triangle tandis que la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) après immersion est symbolisée par un cercle. Le domaine de stabilité du mélange à l’immersion dans l’azote liquide est hachuré.

Exemples 4

Cinq mélanges de perlites expansées CR615 Lot 1 et de silices pyrogénées hydrophobes AEROSIL R974 présentant des proportions massiques et/ou des masses volumiques apparentes Mv _ma , distinctes ont été réalisés. Les quatre mélanges ont ensuite subi une immersion complète dans du gaz naturel liquéfié suivie d’une étape d’évaporation du gaz naturel liquéfié. Les variations de hauteur correspondant à un éventuel effet de tassement ont été mesurées ainsi que la masse volumique apparente du mélange Mv _ma , avant et après immersion. Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus.

Ces essais ont permis de valider, aux incertitudes de mesure près, la limite basse de la masse volumique apparente MV _mei d’un mélange stable après immersion dans le gaz naturel liquéfié.

Le domaine de stabilité ainsi que les résultats des essais sont représentés sur la figure 6 dans lequel la fraction massique de l’AEROSIL R974 est représentée en abscisse. Pour chacun de ces exemples, la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/rn ³ ) avant immersion est symbolisée par un triangle tandis que la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) après immersion est symbolisée par un carré. Le domaine de stabilité du mélange à l’immersion dans le gaz naturel liquéfié est hachuré.

Exemple 5

Quatre mélanges de perlites expansées CR615 Lot 2 et de silices pyrogénées hydrophobes AEROSIL R812S présentant des proportions massiques et/ou des masses volumiques apparentes wiv _mei distinctes ont été réalisés. Les quatre mélanges ont ensuite subi une immersion complète dans du gaz naturel liquéfié suivie d’une étape d’évaporation du gaz naturel liquéfié. Les variations de hauteur correspondant à un éventuel effet de tassement ont été mesurées ainsi que la masse volumique apparente du mélange MV _mei avant et après immersion.

Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus :

Ces essais ont permis de valider, aux incertitudes de mesure près, la limite basse de la masse volumique apparente MV _mei d’un mélange stable après immersion dans le gaz naturel liquéfié.

Le domaine de stabilité ainsi que les résultats des essais sont représentés sur la figure 7 dans lequel la fraction massique de l’AEROSIL R812S est représentée en abscisse. Pour chacun de ces exemples, la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) avant immersion est symbolisée par un triangle tandis que la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) après immersion est symbolisée par un carré. Le domaine de stabilité du mélange à l’immersion dans le gaz naturel liquéfié est hachuré.

Exemples 6

Par ailleurs, des essais de conductivité thermique ont également été réalisés sur un mélange comportant 50 % en masse de perlites expansées CR615 et 50 % en masse de silices pyrogénées hydrophobes AEROSIL R974 et présentant une masse volumique apparente MV _mei de 85 kg/m ³ .

La conductivité thermique du mélange en fonction de la pression et de la température, avant et après immersion dans le gaz naturel liquéfié, a été mesurée. Le tableau ci-dessous mentionne la conductivité thermique (en mW/(m.K)) du mélange.

Par ailleurs, selon un mode de réalisation, le matériau isolant pulvérulent comporte en outre une proportion massique de z% d’opacifiant au rayonnement infra- rouge et/ou autre(s) additif(s) optionnel(s) avec z < 10 % en masse du mélange.

L’opacifiant est un opacifiant au rayonnement infra-rouge qui est choisi parmi le noir de carbone, le graphite, le carbure de silicium, les oxydes de titane et leurs mélanges.

Selon un mode de réalisation, la granulométrie moyenne de l’opacifiant aux rayonnements infra-rouge est inférieure à 25 pm et de préférence comprise entre 3 pm et 20 pm.

Lorsqu’un opacifiant est utilisé dans la garniture calorifuge, alors il convient de déterminer la masse volumique apparente stable cpa _xz de la portion du mélange constituée du matériau isolant pulvérulent et de l’opacifiant. La masse volumique apparente stable q>a _xz peut notamment être déterminée par la méthode décrite ci- dessus pour déterminer la masse volumique apparente stable (pa _x du matériau isolant seul. De même, il convient également de déterminer la masse volumique apparente stable après tassement cp _eXz de la portion de mélange constituée du matériau isolant pulvérulent et de l’opacifiant. La masse volumique apparente stable après tassement cp _e x _Z peut notamment être déterminée par la méthode décrite ci- dessus pour déterminer la masse volumique apparente stable après tassement (p _exz du matériau isolant seul.

En outre, la masse volumique apparente MV _mei du mélange doit être supérieure ou égale à cp _ay ^* cp _a xz/(y ^* <p _a xz + (1-y) ^* (p _ay ) et à (p _eXz / [1 - y ^* (1 - q> _exZ / cp _vy )]afin d’obtenir un tassement de la garniture calorifuge après immersion dans le liquide mouillant qui soit inexistant ou négligeable.

Exemples 7

Un mélange de silice hydrogénée hydrophobe avec un opacifiant aux rayonnements infra-rouge constitué de graphite a été réalisé.

Le tableau ci-dessous regroupe les caractéristiques du mélange ainsi constitué.

Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus pour une garniture calorifuge pulvérulente comportant 25 % en masse de perlite CR615 et 75 % en masse du mélange présenté ci-dessus.

Exemple 8

Deux mélanges d’aérogel granulaire P400 et de silices pyrogénées hydrophobes AEROSIL R974 présentant des proportions massiques et/ou des masses volumiques apparentes MV _mel distinctes ont été réalisés. Les deux mélanges ont ensuite subi une immersion complète dans de l’azote liquide suivie d’une étape d’évaporation de l’azote liquide. Les variations de hauteur correspondant à un éventuel effet de tassement ont été mesurées ainsi que la masse volumique apparente du mélange Mv^avant et après immersion.

Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus.

Ces essais ont permis de valider, aux incertitudes de mesure près, la limite basse de la masse volumique apparente MV _mei d’un mélange stable après immersion dans l’azote liquide.

Le domaine de stabilité ainsi que les résultats des essais sont représentés sur la figure 8 dans lequel la fraction massique de l’AEROSIL R974 est représentée en abscisse. Pour chacun de ces exemples, la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) avant immersion est symbolisée par un triangle tandis que la masse volumique apparente du mélange MV _mei (kg/m ³ ) après immersion est symbolisée par un carré. Le domaine de stabilité du mélange à l’immersion dans l’azote liquide est hachuré.

Exemple 9

Deux mélanges de perlites expansées CR615 et d’une composition A constituée de 75 % en masse de silice pyrogénée hydrophobe AEROSIL R974 et de 25 % d’aérogel de silice P100 broyé à une granulométrie inférieure à 100 pm et présentant des proportions massiques et/ou des masses volumiques apparentes i _me , distinctes ont été réalisés.

Les deux mélanges ont ensuite subi une immersion complète dans du gaz naturel liquéfié suivie d’une étape d’évaporation du gaz naturel liquéfié. Les variations de hauteur correspondant à un éventuel effet de tassement ont été mesurées ainsi que la masse volumique apparente du mélange Mv _me ,avant et après immersion.

Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus.

Ces essais ont permis de valider, aux incertitudes de mesure près, la limite basse de la masse volumique apparente MV _mei d’un mélange stable après immersion dans le gaz naturel liquéfié.

Le domaine de stabilité ainsi que les résultats des essais sont représentés sur la figure 10 dans lequel la fraction massique de la composition A est représentée en abscisse. Le domaine de stabilité du mélange à l’immersion dans le gaz naturel liquéfié est hachuré.

La technique décrite ci-dessus pour fabriquer une cuve étanche et thermiquement isolante peut être utilisée dans différents types de réservoirs, par exemple dans un réservoir de GNL dans une installation terrestre ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre.

En référence à la figure 9, une vue écorchée d’un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque 72 du navire, et deux barrières isolante agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72. De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 73 disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71.

La figure 9 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.