Domaine de l’invention L’invention a pour objet la réalisation de cuves étanches et thermiquement isolantes destinées plus particulièrement, mais non exclusivement, au transport par mer des gaz liquéfiés ou liquide cryogénique et, plus spécifiquement, au transport des gaz naturels liquéfiés à forte teneur en méthane (GNL) ou pétrole (GPL). De telles cuves peuvent également être installées à terre ou sur un ouvrage flottant destiné au stockage.

L’invention concerne ici le soudage d’une membrane étanche d’une telle cuve, plus particulièrement l’invention propose une solution pour réaliser un soudage optimal entre deux virures adjacentes de la membrane et deux ailes d’ancrage, lesdites deux virures présentant des bords relevés et la soudure entre ces deux virures contiguës étant réalisée au niveau de ces bords relevés.

Dans la suite, les expressions « aile d’ancrage » et « support de soudure » seront utilisées indifféremment pour désigner un même élément dont la fonction est à la fois d’offrir un moyen d’ancrage de la membrane (ses virures) au massif d’isolation thermique et de servir en tant que support de soudure pour la fixation avec chacune des deux virures adjacentes.

Etat de l’art

On connaît par exemple d’après FR 2798358, FR 2709725, FR 2549575, des cuves de stockage ou de transport pour des gaz liquéfiés à basse température dont la ou chaque membrane étanche, notamment une membrane étanche primaire en contact avec le produit contenu dans la cuve, est constituée de tôles métalliques minces qui seront portées par une barrière thermiquement isolante. Ces tôles métalliques minces sont reliées entre elles de manière étanche afin d’assurer l’étanchéité de la cuve.

La figure 1 illustre un mode de fixation connu desdites tôles métalliques sur la barrière thermiquement isolante dans ce type de cuve. Sur cette figure 1, une surface supérieure 101 de la barrière thermiquement isolante présente une rainure 102 se développant dans l'épaisseur de la barrière thermiquement isolante depuis la surface de support 101. Cette rainure 102 présente dans l'épaisseur de la barrière thermiquement isolante une zone de retenue formée par une gorge 103 qui se développe parallèlement à la surface de support 101. Cette gorge 103 se développe au niveau d'une extrémité de la rainure 102 opposée à la surface de support 101 dans l'épaisseur de la barrière thermiquement isolante, la rainure 102 présentant une section en coupe en forme en « T » inversé dont la base est formée par la gorge 103. Une aile d'ancrage 104 en forme de « L » est insérée dans la rainure 102. Cette aile d'ancrage 104 présente une base 105 logée dans la gorge 103 de manière à retenir l'aile d'ancrage 104 sur la barrière thermiquement isolante selon une direction perpendiculaire à la surface de support 101. L'aile d'ancrage 104 comporte en outre une branche d'ancrage 106 dont une partie inférieure 107 est jointive de la base 105 et une partie supérieure 108 fait saillie au-dessus de la surface de support 101.

Deux tôles métalliques 109 sont disposées de part et d'autre de l'aile d'ancrage 104. Ces tôles métalliques 109 présentent chacune une portion médiane plane 110 en appui sur la surface de support 101 (pour une question de lisibilité de la figure, la surface de support 101 et les tôles métalliques 109 sont représentées sur la figure 1 avec un écart). Ces tôles métalliques 109 présentent en outre des bords latéraux relevés, ci- après appelés bords relevés 111. Un bord relevé 111 de chacune des deux tôles métalliques 109 adjacentes est soudé de part et d'autre de la branche d'ancrage 106 de l'aile d'ancrage 104.

Les bords relevés 111 forment ainsi avec l'aile d'ancrage 104 des soufflets permettant d'absorber les efforts liés à la contraction de la membrane étanche, par exemple lors d'un chargement de liquide cryogénique dans la cuve.

Cependant, une telle aile d'ancrage 104 constitue un point de fixation fixe pour chaque bord relevé 111. En effet, l'aile d'ancrage 104 étant sollicitée selon deux directions opposées par les bords relevés 111, elle reste sensiblement statique dans la cuve. En conséquence, l'ancrage des bords relevés 111 sur la surface de support 101 via les ailes d'ancrage 104 est sensiblement fixe dans le sens perpendiculaire aux bords relevées 111. La souplesse de la membrane étanche est donc limitée.

C’est pourquoi il a été proposé, d’après FR 3054872, d’utiliser deux ailes d’ancrage, chacune de ces deux ailes d’ancrage ayant respectivement pour fonction d’ancrer l’une des deux virures adjacentes.

Néanmoins, la jonction entre les bords relevés de deux virures adjacentes présente alors quatre épaisseurs de matière (deux bords relevés de virures et deux ailes d’ancrage) à souder de manière totalement étanche entre elles. Or, compte tenu notamment des épaisseurs des bords relevés des virures ainsi que celles des ailes d’ancrage, la fixation des deux virures aux ailes d’ancrage est rendue particulièrement difficile à réaliser, étant considéré par ailleurs que l’on cherche à conserver une souplesse, ou une élasticité, importante au niveau de ces jonctions étanches de manière à pouvoir absorber en particulier les sollicitations thermiques.

Les procédés divulgués dans FR 3054872 pour souder deux virures adjacentes lorsque ces dernières sont chacune soudées à une aile d’ancrage respective ne sont pas suffisamment efficaces et rapides.

Brève description de l’invention

La présente invention entend remédier aux lacunes de l’état de la technique en proposant une solution particulièrement efficace pour réaliser la soudure entre deux virures adjacentes, lorsque chacune desdits virures adjacentes est soudée à une aile d’ancrage la reliant ou la fixant au massif d’isolation thermique.

Il a été découvert par la demanderesse, après diverses études et analyses, une solution techniquement simple à mettre en œuvre permettant de réaliser une soudure parfaite, à savoir totalement étanche et très résistante mécaniquement, entre deux virures adjacentes/contiguës d’une membrane, par l’intermédiaire de leurs ailes d’ancrage respectives et rapidement.

Ainsi, la présente invention concerne un procédé de soudage d’une membrane de cuve étanche et thermiquement isolante, dans lequel une cuve étanche et thermiquement isolante comprend au moins une membrane métallique étanche et un massif d’isolation thermique comportant au moins une barrière thermiquement isolante adjacente à ladite membrane, dans lequel :

- au moins deux virures métalliques de la membrane étanche, portées par une surface de support de la barrière thermiquement isolante, se présentent sous la forme d’une pièce profilée comportant une portion médiane plane reposant sur la surface de support et deux bords latéraux relevés faisant saillie depuis la surface de support, et

- au moins deux supports métalliques de soudure, portés par la barrière thermiquement isolante, font saillie depuis la surface de support entre les deux bords latéraux relevés adjacents des deux virures adjacentes. le procédé selon l’invention se caractérisant en en ce que :

- on insère au moins une paire de galets intérieurs, présentant chacun une première section circulaire, entre les deux susdits supports métalliques de soudure de sorte que lesdites sections circulaires de chacun des galets intérieurs sont en contact chacune respectivement avec l’un desdits supports métalliques de soudure, et

- on positionne une paire de galets extérieurs, présentant chacun une seconde section circulaire, de sorte que lesdites sections circulaire de chacun des galets extérieurs sont en contact contre respectivement chacun des bords relevés adjacents des susdites virures métalliques, puis

- on soude de manière étanche simultanément, ensemble deux à deux, par un soudage à la molette, grâce aux susdits galets intérieurs et extérieurs, chacun desdits bords latéraux relevés des deux virures métalliques adjacentes avec respectivement l’un desdits supports de soudure métalliques, intercalés entre lesdits bords relevés adjacents.

Selon un mode de réalisation préféré, les galets intérieurs et les galets extérieurs sont positionnés en ligne, suivant l’axe x’x sur la figure 3. Dans ce cas, les premières sections circulaires de chacun des galets intérieurs sont, en outre, en contact entre elles. Ce mode d’exécution est celui divulgué dans la suite, en lien avec les figures annexées. Dans ce mode de réalisation, un seul et même courant électrique circule entre tous les galets, intérieurs et extérieurs.

Néanmoins, on peut envisager que les galets intérieurs ne sont pas en contact. Dans ce cas, il y a deux paires de galets, chacune formée d’un galet extérieur et d’un galet intérieur. Avec ce mode de réalisation, un courant électrique distinct circule dans chacune de ces paires de galets intérieur/extérieur, la soudure étant toujours réalisée simultanément, ou quasi-simultanément, pour les deux ensembles bord relevé/support métallique de soudure par chacune des deux paires de galets intérieur/extérieur respectivement. En outre, ces deux paires de galets intérieur/extérieur sont décalées longitudinalement (par rapport à la direction de déplacement du dispositif de soudage à la molette), c’est-à-dire qu’elles ne se trouvent effectivement pas alignées entre elles. Grâce à ce procédé selon l’invention, on peut dorénavant réaliser une soudure de qualité optimum de façon automatique de sorte que le temps d’installation de la cuve étanche et thermiquement isolante s’en trouve significativement réduit. Ainsi, on obtient un gain de productivité. Par ailleurs, le procédé de soudage selon l’invention permet d’assurer la continuité mécanique et l’étanchéité du cordon de soudage, de souder la longueur des bords relevés sans arrêt ni reprise grâce à la continuité électrique et de ne pas fusionner les deux supports de soudure au niveau des soudures avec les deux bords relevés.

Egalement, grâce au procédé selon l’invention, on réalise une soudure simultanée (au même moment) de chacun des deux ensembles bord relevé/support de soudure.

De nombreux tests ont été réalisés pour apprécier la qualité de la soudure entre chacune des ailes d’ancrage et la virure (son bord relevé) et ces tests montrent une qualité de soudure optimum (notamment aucune trace du matériau formant les galets intérieurs) présentant d’excellentes qualités mécaniques, en particulier au niveau de sa résistance aux chocs, sa résistance en traction/flexion/compression et sa tenue aux gradients thermiques (la jonction entre l’aile d’ancrage et la virure devant toujours rester étanche).

On entend par « soudage à la molette » un soudage dans lequel les pièces sont assemblées par application d’un courant électrique (l’application du courant continu ou non) et d’une pression, des molettes (ici en l’espèce des galets extérieurs dans le mode de réalisation détaillé ci-dessous) contre la surface à souder.

D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont présentées succinctement ci-dessous :

- avantageusement, préalablement au soudage à la molette, on écarte, grâce à un dispositif d’écartement, chacun des bords relevés des virures et chacun des supports métalliques de soudure respectivement l’un de l’autre de manière à former un espace d’insertion de la susdite paire de galets intérieurs ;

- selon un mode d’exécution préféré de l’invention, le diamètre de la première section circulaire des deux galets intérieurs est identique, de préférence le diamètre de la seconde section circulaire des deux galets extérieurs est en outre identique ;

- selon un mode d’exécution préféré de l’invention, le diamètre de la première section circulaire des deux galets intérieurs est inférieur au diamètre de la seconde section circulaire des deux galets extérieurs ;

On peut noter ici que les galets extérieurs pourraient éventuellement présenter un diamètre inférieur à celui des galets intérieurs mais dans ce cas, la durée de vie ou d’utilisation de galets extérieurs s’en trouverait altérer car ces galets sont ceux qui subissent une usure plus importante, en particulier du fait du passage du courant électrique en premier lieu par les galets extérieurs (les deux galets lorsque l’on fait avantageusement changer la polarité du courant de sorte que chacun des galets extérieurs forme alternativement une borne d’entrée du circuit électrique) ;

- de préférence, lors du soudage, on refroidit les galets intérieurs, de préférence également les galets extérieurs. Dans un tel mode d’exécution, ce refroidissement peut avantageusement être effectué par une circulation d’un fluide frigorigène dans lesdits galets ;

- de préférence, l’un au moins des supports métalliques de soudure, de préférence les deux, consiste en une aile d’ancrage de manière à ancrer la membrane étanche à la barrière thermiquement isolante du massif d’isolation thermique ;

- dans ce mode de réalisation, selon une possibilité offerte par l’invention, l’aile d’ancrage se présente sous la forme d’un L et comporte une portion longitudinale et une portion inférieure en prise avec la barrière thermiquement isolante, de préférence la portion inférieure de l’aile d’ancrage s’étendant, parallèlement à la portion médiane des virures métalliques, dans un évidement de la barrière thermiquement isolante du massif d’isolation thermique ;

- selon un mode d’exécution préféré de l’invention, préalablement à la soudure de chacun des susdits bords relevés avec l’un desdits supports métalliques de soudure, lesdits supports métalliques de soudure ont été fixés l’un à l’autre par soudure, de façon étanche ;

Ainsi, comme cela est représenté sur la figure 7 annexée, la jonction des deux virures adjacentes avec les deux ailes d’ancrage métalliques présente, grâce aux différents points de soudure, un profil ou une section en W. Autrement dit, une telle jonction présente une fonction de double-soufflet qui lui confère d’importantes propriétés d’élasticité permettant à la membrane étanche, en particulier à ce niveau, de supporter ou d’encaisser de très forts gradients thermiques, se traduisant en particulier par des contractions (thermiques) particulièrement significatives. - avantageusement, le soudage à la molette de chacun desdits deux bords relevés adjacents avec respectivement l’un desdits supports de soudure s’effectue à une vitesse comprise entre 1 mètre par minute (m/min) et 2,5 m/min, de préférence à une vitesse de 1,5 m/min ;

- selon un mode d’exécution de l’invention, les susdits bords relevés, de préférence également les supports de soudure, sont en Invar® ou en acier contenant au moins 20% de manganèse, de préférence au moins 25% de manganèse, de façon encore plus préférée à 28% de manganèse ;

- selon un mode de réalisation, l’épaisseur des bords relevés, de préférence également l’épaisseur des susdits supports de soudure, est comprise entre 0,5 et 0,8 millimètre (mm), de préférence égale à 0,7 mm ;

- dans ce mode de réalisation, lors du soudage à la molette, l’intensité du courant est comprise entre 2,5 et 4 kiloampères, de préférence comprise entre 3 et 3,5 kiloampères, et la force de pression exercée par chaque galet extérieur contre respectivement un bord relevé est comprise entre 2 et 3,5 bars, de préférence entre 2,6 et 2,9 bars ;

- selon un autre mode de réalisation, l’épaisseur des bords relevés, de préférence également l’épaisseur des susdits supports métalliques de soudure, est comprise entre 0,9 et 1,2 millimètre (mm), de préférence égale à 1 mm ;

- dans ce mode de réalisation, lors du soudage à la molette, l’intensité du courant est comprise entre 3 et 4 kiloampères, de préférence comprise entre 3,3 et 3,7 kiloampères, et la force de pression exercée par chaque galet extérieur contre respectivement un bord relevé est comprise entre 3,5 et 5,5 bars, de préférence entre 4 et 5 bars ;

- avantageusement, lors du soudage à la molette, le courant électrique dudit soudage ne circule pas de façon continue, de préférence ledit courant électrique circule pendant une plage de temps correspondant de 60% à 80% du temps à une fréquence constante.

L’invention se rapporte aussi à un système de soudage d’une membrane de cuve étanche et thermiquement isolante, le système comprenant un dispositif de soudage à la molette comportant deux molettes, éventuellement des moyens de maintien desdites molettes contre une surface à souder, et une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante comprenant :

- deux virures métalliques adjacentes de la membrane étanche, portées par une surface de support d’une barrière thermiquement isolante de la paroi de la cuve étanche et thermiquement isolante, se présentant sous la forme d’une pièce profilée comportant une portion médiane plane reposant sur la surface de support et deux bords latéraux relevés faisant saillie depuis la surface de support, et

- deux supports métalliques de soudure, portés par la barrière thermiquement isolante, faisant saillie depuis la surface de support entre les deux bords latéraux relevés adjacents des deux virures adjacentes ;

le système selon l’invention se caractérisant en ce que le dispositif de soudage comprend :

- une paire de galets intérieurs, présentant chacun une première section circulaire, destinée à être insérée entre les deux supports métalliques de soudure, les sections circulaires des galets intérieurs étant en contact entre elles et étant chacune destinées à venir en contact respectivement avec l’un desdits supports métalliques de soudure,

- de préférence un dispositif d’écartement permettant d’écarter chacun des bords relevés des virures et des supports métalliques de soudure l’un de l’autre pour l’insertion de la susdite paire de galets intérieurs,

- une paire de galets extérieurs, présentant chacun une seconde section circulaire, les sections circulaires de chacun des galets extérieurs étant destinées à venir en contact avec respectivement l’un des bords relevés de chacune des virures adjacents,

- de préférence des moyens de refroidissement permettant de refroidir les galets intérieurs, de préférence également les galets extérieurs,

de manière à réaliser une soudure à la molette simultanée de chacun des deux susdits bords latéraux relevés adjacents avec respectivement l’un desdits supports métalliques de soudure, intercalés entre lesdits bords relevés adjacents, grâce aux susdits galets intérieurs et extérieurs.

On doit noter que toutes les caractéristiques présentées précédemment en lien avec le procédé de soudage selon l’invention trouvent à s’appliquer au système de soudage succinctement défini ci-dessus. Il faut noter ici que le dispositif de soudage selon l’invention permet une application d’un courant électrique sur une très grande gamme de fréquence, depuis une fréquence classique tels que 50 Hz (Hertz) jusqu’à une haute fréquence, soit au moins égale à 1 kHz (kilo Hertz) et jusqu’à 2 kHz voire au-delà. Ce faisant, les points de soudure, réalisés lors de l’application d’un courant électrique entre les deux galets extemes/molettes, sont très rapprochés le long de la ligne de soudure de sorte que l’étanchéité et la tenue mécanique de cette ligne de soudure sont particulièrement améliorées.

L’invention concerne également une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse, comportant une cuve étanche et thermiquement isolante comprenant au moins une membrane métallique étanche composée d’une pluralité de virures métalliques et un massif d’isolation thermique comportant au moins une barrière thermiquement isolante adjacente à ladite membrane, dans laquelle :

- au moins deux virures métalliques de la membrane étanche, portées par une surface de support de la barrière thermiquement isolante, se présentent sous la forme d’une pièce profilée comportant une portion médiane plane reposant sur la surface de support et deux bords latéraux relevés faisant saillie depuis la surface de support, et

- au moins deux supports métalliques de soudure, portés par la barrière thermiquement isolante, font saillie depuis la surface de support entre les deux bords latéraux relevés adjacents des deux virures adjacentes, les deux supports métalliques de soudure étant soudés, de façon étanche, l’un à l’autre par un point de soudure.

La cuve selon l’invention se caractérise en ce que chacun des deux bords latéraux relevés adjacents des deux virures métalliques adjacentes et respectivement l’un desdits supports métalliques de soudure, intercalés entre lesdits bords relevés adjacents, sont soudés, ensemble deux à deux, de manière étanche, par un soudage à la molette.

La réalisation d’une soudure entre une virure (son bord relevé) et une aile d’ancrage est certes connue en tant que telle, par le document FR 3054872, mais le point de soudure présente, avec l’utilisation du procédé selon la présente invention, une section de forme différente de celle de cet état de la technique. En effet, compte tenu du positionnement de la paire de galets intérieurs du côté (contiguë) de l’aile d’ancrage et d’une molette (ou galet extérieur) du côté (contiguë) au bord relevé d’une virure, la section du point de soudure présente une forme sensiblement ovale (et non strictement symétrique comme dans l’état de la technique) dont l’excroissance (protubérance ou bosse) se trouve du côté de la virure, c’est-à-dire du côté où était positionnée la molette (galet extérieur) lors du soudage. On notera que, dans l’hypothèse où deux molettes identiques, disposées de part et d’autre du point de soudure, sont utilisées, le point de soudure présente une forme symétrique. Cette section de forme légèrement différente - la figure 7 annexée n’étant pas représentative au regard de cette caractéristique de forme du point de soudure - par rapport à l’état de la technique n’implique évidemment aucune conséquence négative concernant la qualité du point de soudure mais elle permet de différencier un point de soudure réalisé selon le procédé de la présente invention d’un autre procédé de soudage. Ainsi, une telle cuve, comportant l’ensemble des caractéristiques ci-dessus énoncées et caractérisée par au moins un point de soudure réalisé par une paire de « galets extérieurs/galets intérieurs », est bien nouvelle dans la mesure où les galets extérieurs présentent une forme et/ou un dimensionnement (diamètre) différent des galets intérieurs.

Il faut ici également noter que, grâce au dispositif et au procédé de soudage selon l’invention, on peut également modifier de façon alternative, selon une fréquence souhaitée, la polarité +/- des galets extérieurs. Ce faisant, en alternant la polarité des galets externes/molettes, on répartira la dissipation de chaleur par effet joule (résistance au passage de courant) entre la paire de galets extérieurs car une partie de l’énergie électrique est dissipée sous forme de chaleur de sorte que, en considérant le trajet du courant électrique (électrons), le premier galet extérieur formant une borne d’entrée du courant électrique subit un échauffement plus important (car soumis à un courant plus élevé) que le deuxième, et dernier, galet extérieur formant une borne de sortie du courant électrique.

Enfin, l’invention se rapporte également à un navire pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque et une cuve étanche et thermiquement isolante telle que décrite succinctement ci-dessus, disposée dans la double coque.

Avantageusement, le navire selon l’invention comprend au moins une cuve étanche et isolante telle que décrite ci-dessus, ladite cuve comportant deux barrières d'étanchéité successives, l'une primaire au contact avec un produit contenu dans la cuve et l'autre secondaire disposée entre la barrière primaire et une structure porteuse, de préférence constituée par au moins une partie des parois du navire, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec deux barrières thermiquement isolantes ou une unique barrière thermiquement isolante disposée entre la barrière primaire et la structure porteuse.

De telles cuves sont désignées classiquement en tant que cuves intégrées suivant le code de l’Organisation Maritime Internationale (IMO), telles que par exemple des cuves de type NO 96 ^® .

De préférence, la cuve contient un Gaz Naturel Liquéfié (GNL) ou un Gaz Liquéfié (GL).

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.

Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un fluide, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entraîner un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.

Description des Figures annexées

La description qui va suivre est donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures annexées, dans lesquelles :

- la figure 1 est une vue en coupe d’une aile d’ancrage de membrane métallique étanche de l’art antérieur, ladite aile d’ancrage étant ancrée dans une barrière thermiquement isolante d’une cuve étanche et thermiquement isolante ;

- la figure 2 est une vue en coupe de deux ailes d’ancrage de membrane métallique, les deux ailes d’ancrage ayant été soudées entre elles préalablement à leur introduction dans le massif d’isolation thermique, cette figure illustrant une portion de paroi d’une cuve, au niveau de deux virures adjacentes, avant l’application du procédé de soudage selon l’invention ; - la figure 3 est une vue de dessus des deux ailes d’ancrage et des deux bords de relevés des virures adjacentes, cette fois-ci les éléments propres à mettre en œuvre le procédé de soudage selon l’invention étant visibles sur cette figure ;

- la figure 4 est une vue de face, reprenant les éléments de la figure 3 selon le plan perpendiculaire X’X ;

- la figure 5 est une vue schématique d’une partie des éléments du dispositif de soudage selon l’invention dans laquelle est visible notamment le dispositif d’écartement permettant de réaliser l’écartement des bords relevés et des ailes d’ancrage pour positionner la paire de galets intérieurs et ainsi réaliser le soudage à la molette ; - la figure 6 est une vue de face de la figure 5 selon le plan P ;

- la figure 7 est une vue en coupe, reprenant les éléments visibles sur la figure 2, d’une portion de paroi de cuve étanche et thermiquement isolante, après la mise en œuvre du procédé de soudage selon l’invention ;

- La figure 8 est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.

Description détaillée de modes de réalisation de l’invention

Dans la description ci-dessous, on fait référence à une membrane étanche dans le cadre d'une cuve étanche et thermiquement isolante. Une telle cuve comporte un espace interne destiné à être rempli de gaz combustible ou non combustible. Le gaz peut notamment être un gaz naturel liquéfié (GNL), c'est-dire un mélange gazeux comportant majoritairement du méthane ainsi qu'un ou plusieurs autres hydrocarbures, tels que l'éthane, le propane, le n-butane, le i-butane, le n-pentane, le i-pentane, le néopentane, et de l'azote en faible proportion. Le gaz peut également être de l'éthane ou un gaz de pétrole liquéfié (GPL), c'est-à-dire un mélange d'hydrocarbures issu du raffinage du pétrole comportant essentiellement du propane et du butane.

De façon générale, la membrane étanche repose sur une surface de support formée par une barrière thermiquement isolante de la cuve. Cette membrane étanche présente une structure répétée, comportant alternativement d'une part des bandes de tôle, formant des vimres, disposées sur la surface de support et, d'autre part, des supports de soudure allongés liés à la surface de support et s'étendant parallèlement aux bandes de tôle sur au moins une partie de la longueur des bandes de tôle. Les bandes de tôle comportent des bords latéraux relevés disposés et soudés contre les supports de soudure adjacents. Une telle structure est par exemple utilisée dans les cuves de méthanier de type NO 96 ^® commercialisées par la déposante.

Au niveau de la cuve étanche et thermiquement isolante, non représentée dans sa globalité sur les figures annexées, les bords relevés des virures sont préférablement disposés selon une direction longitudinale perpendiculaire ou parallèle à la direction longitudinale du navire. Ainsi, les bords relevés constituent des soufflets permettant d'absorber les efforts de contraction dans une direction longitudinale du navire ou une direction transversale perpendiculaire à celle-ci. Les bandes de tôle ainsi que les supports de soudure sont interrompus au niveau des angles, par exemple de la façon décrite dans le document WO 2012/072906 ou bien FR2724623.

Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité (virures), l’une des membranes d’étanchéités ou les membranes d’étanchéité peuvent être réalisées dans un métal choisi parmi l’acier inoxydable, l’aluminium, l’Invar ^® , c’est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10 ⁶ et 2.10 ⁶ K ¹ ou un alliage de fer à forte teneur en manganèse, contenant au moins 20% de manganèse voire au moins 28% de manganèse, dont le coefficient de dilatation est de l’ordre de 7 à 9.10 ⁶ K ¹ . Selon un mode de réalisation, un matériau présentant un coefficient de contraction thermique inférieur à 16.10 ⁶ /K est choisi pour les applications dont le gaz liquide est à une température comprise entre -45°C et -l00°C.

Les figures 2 à 7 représentent des vues d'une paroi d'une cuve étanche et thermiquement isolante au niveau de la liaison entre deux virures 1, 2 métalliques adjacentes d'une membrane étanche de la paroi de cuve et deux supports de soudure 3, 4 ancrés sur une barrière thermiquement isolante 5 du massif d’isolation thermique de la paroi de cuve. Une telle barrière thermiquement isolante 5 est formée d'éléments isolants juxtaposés. Par exemple, des éléments isolants adaptés sont décrits dans le document W02012/072906. Cette barrière thermique 5 du massif d’isolation thermique pourra être réalisée en une ou plusieurs épaisseurs répondant à la fonction d’isoler thermiquement le contenu de la cuve de son environnement. Le ou les matériaux également susceptibles d’être présents dans un tel massif d’isolation thermique consistent par exemple en des mousses polymères, telles que des mousses polyuréthane, du polystyrène ou du polyéthylène, de préférence à très basse densité (PEBD), de la laine de verre manufacturée, de la laine de verre en vrac, des mousses de mélamine, des aérogels, de la ouate de polyester en matelas ou en vrac.

Le massif d’isolation thermique est classiquement ancré à la structure porteuse, non représenté sur les figures annexées, par exemple d’un navire ou d’une barge, par des organes de retenue. Chacun des éléments isolants formant le massif d’isolation thermique présente ici une forme de parallélépipède rectangle présentant deux grandes faces, ou faces principales, et quatre petites faces, ou faces latérales. Plus particulièrement, les virures 1, 2 métalliques adjacentes reposent sur une surface de support 10 du massif d’isolation thermique (ou de la barrière thermiquement isolante 5). Cette surface de support 10 est formée par la face supérieure de la barrière thermiquement isolante 5. Les supports de soudure 3, 4 sont ancrés dans l’élément isolant de la barrière thermiquement isolante 5 du massif d’isolation thermique.

Afin d'ancrer les supports de soudure 3, 4 dans le massif d’isolation thermique, la face supérieure du massif (barrière thermiquement isolante 5) comporte une rainure 11 dont la section est en forme de « T » inversé. La partie supérieure de la barrière thermiquement isolante 5 peut comporter un contre-plaqué ou un matériau composite dans lequel est ménagée la rainure 11. Une zone de retenue 12 se développe dans l'épaisseur de la barrière thermiquement isolante 5 du massif d’isolation thermique isolant parallèlement à la surface de support 10. Les supports de soudure 3, 4 sont insérés par coulissement dans les rainures 11 du massif d’isolation thermique. Les supports de soudure 3, 4 sont ainsi ancrés de manière coulissante sur, ou dans, le massif d’isolation thermique 5, selon la direction longitudinale des supports de soudure 3, 4.

On pourra également prévoir que la zone de retenue 12 se développe selon une direction qui est généralement oblique par rapport à la surface de support 10 et comporte éventuellement une composante parallèle à la surface de support 10. Ici, comme cela est visible sur la figure 2, la zone de retenue 12 est formée par deux gorges 13, 14 se développant de part et d'autre de la rainure 11, au niveau de l'extrémité inférieure de ladite rainure 11.

Les supports de soudure 3, 4 consistent en deux ailes d’ancrage métalliques, de préférence de forme et de nature (matériau) identiques. Ces ailes d’ancrage métalliques 3, 4 sont essentiellement symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à la surface de support 10 et parallèle à une direction longitudinale de la rainure 11. Chaque aile d’ancrage métallique 3 ou 4 présente une section en forme de « L » comportant une base 21 et une branche d'ancrage 22. La base 21 correspond à la portion inférieure de l’aile d’ancrage métallique 3, 4 tandis que la branche d’ancrage 22 correspond à la portion longitudinale de ces mêmes ailes d’ancrage métalliques 3, 4.

La base 21 de chaque aile d’ancrage métallique 3, 4 est logée dans une gorge 13, 14, ou évidement, respective de la rainure 11. Les bases 21 des ailes d’ancrage métalliques 3, 4 se développent parallèlement à la surface de support 10. Une partie inférieure de la branche d'ancrage 22 de l’une des ailes d’ancrage métalliques 3 ou 4 est jointive de l’autre branche d’ancrage 22 de l’aile d’ancrage métallique 3 ou 4. Ainsi, selon une possibilité offerte par l’invention, les portions inférieures des branches d'ancrage 22 des deux ailes d’ancrage métalliques 3, 4 sont soudées entre elles par une ligne de soudure 23. Cette ligne de soudure 23 est de préférence logée, ou située, dans l'épaisseur de la barrière thermiquement isolante 5 (mode représenté sur les figures 2 à 4) mais on peut prévoir que cette ligne de soudure 23 soit située au niveau de la surface de support 10, voire légèrement au-dessus de cette dernière 10. Une partie supérieure de la branche d'ancrage 22 de chacune des ailes d’ancrage métalliques 3, 4 fait saillie, à partir de la surface de support 10 depuis la rainure 11, vers l'intérieur de la cuve.

Autrement dit, les deux virures 1, 2 métalliques adjacentes sont disposées sur la surface de support 10 de part et d'autre des supports de soudure 3, 4. Chaque virure 1, 2 métallique présente une portion médiane plane 6, 7. Chaque virure 1, 2 métallique présente deux bords relevés 8, 9 situés le long de deux bords longitudinaux opposés de la portion médiane plane 6, 7. Un seul bord relevé 8, 9 de chacune des deux virures 1, 2 métalliques est représenté sur les figures 2 à 4. Chaque bord relevé 8, 9 fait saillie par rapport à la surface de support 10.

La figure 2 illustre l’état dans lequel sont positionnés les différents éléments 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 que sont les deux virures adjacentes 1, 2, 6, 7, 8, 9, leur portion médiane 6, 7, leurs bords relevés 8, 9, les deux ailes d’ancrage 3, 4 (fixées entre elles ici au niveau du point de soudure 23) et le massif d’isolation thermique 5, avant l’application du procédé de soudage selon l’invention.

Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, représentant les mêmes éléments selon deux vues ou plans de coupe, le procédé et le dispositif de soudage selon l’invention utilisent deux galets extérieurs 30, 31 venant en butée contre respectivement chacun des deux bords relevés 8, 9 ainsi que deux galets intérieurs 32, 33, situés ou positionnés entre chacun des deux supports de soudure 3, 4. Ainsi, il existe une continuité de matière, pour le passage d’un courant électrique provenant du dispositif de soudage à la molette, depuis l’un des galets extérieurs 30 ou 31 jusqu’à l’autre galet extérieur 30 ou 31, soit l’un des bords relevés 8 ou 9, puis l’un des supports de soudure 3 ou 4 puis la paire de galets intérieurs 32, 33, et à nouveau l’autre (ou le deuxième) support de soudure 3 ou 4, l’autre bord relevé 8 ou 9 et le second galet extérieur 30 ou 31. Bien entendu, il est impératif que ces éléments 3, 4, 8, 9, 30, 31, 32, 33 soient en contact lors de l’application du courant électrique permettant la soudure résistive, c’est pourquoi le dispositif de soudage applique, par l’intermédiaire des galets extérieurs 30, 31, une pression 34, comprise entre 2 et 5,5 bars dirigée, pour chacun des galets extérieurs 30, 31, vers la paire de galets intérieurs 32, 33.

Afin de permettre un déplacement linéaire 35 du dispositif de soudage, le long de la ligne de soudure à réaliser, les galets extérieurs 30, 31 et intérieurs 32, 33 sont mis en rotation par ledit dispositif respectivement suivant un sens inverse de rotation, soit une rotation antihoraire pour l’un et horaire pour l’autre.

Les galets intérieurs 32, 33 peuvent être montés libre en rotation de sorte qu’ils seront entraînés en rotation par l’avancée des galets extérieurs 30, 31 et la pression 34 exercée par ces derniers. On peut également prévoir sur les galets intérieurs 32, 33 sont, à l’instar des galets extérieurs 30, 31, entraînés en rotation par le dispositif de soudage.

Comme on peut le voir sur les figures annexées, les galets intérieurs 32, 33 présentent de préférence un diamètre inférieur au diamètre des galets extérieurs 30, 31, ceci pour permettre leurs positionnements aisés entre les deux ensembles support de soudure 3 ou 4 - bord relevé 8 ou 9 qui ont été préalablement écartés l’un de l’autre par un dispositif d’écartement 36.

A titre d’exemple illustratif d’un mode de réalisation non limitatif, le diamètre des galets extérieurs 30, 31 est de 30 millimètres (mm) tandis que le diamètre des galets intérieurs 32, 33 est de 14 mm. Ainsi, l’écartement entre les deux supports métalliques de soudure 3, 4 doit être de 28 mm afin d’accueillir les galets intérieurs 32, 33 comme cela est visible en particulier sur la figure 3. Dans cette configuration, les supports de soudure 3, 4 présentent une longueur par exemple de 40 mm à partir de la surface de support 10 du massif d’isolation thermique 5 (longueur protubérante depuis la surface de support 10). Les supports de soudure 3, 4 présentent une longueur plus important que la hauteur des bords relevés 8, 9, autrement dit les supports de soudure 3, 4 dépassent en hauteur les bords relevés 8, 9, par exemple de quelques millimètres. On réalise classiquement la ligne de soudure à la molette à quelques millimètres de l’extrémité supérieure des bords relevés 8, 9, de l’ordre de quelques millimètres, par exemple entre 4 mm et 8 mm de cette extrémité. Bien entendu, d’autres dimensionnements des bords relevés 8, 9, des supports métalliques de soudure 3, 4 ou du diamètre des galets 30, 31 et 32, 33 sont envisageables dès l’instant où l’objectif de positionnement des galets intérieurs 32, 33 est atteint et que l’on peut réaliser efficacement un soudage à la molette, sans détérioration des éléments à souder ensemble 3, 4 et 8, 9 et/ou des éléments (galets intérieurs 32, 33 et extérieurs 30, 31) servant à réaliser ce soudage à la molette.

Selon une possibilité offerte par l’invention, non représentée sur les figures annexées, la fixation par soudage à la molette entre un bord relevé 8 ou 9 et un support de soudure 3 ou 4 pourra être complétée par une soudure par points, par exemple située à un niveau supérieur (au-dessus) de la ligne de soudage à la molette selon une technique de soudage classique. Cette ligne de soudure par points pourra avantageusement se situer au niveau de l’extrémité supérieure d’un bord relevé 8 ou 9.

Sur les figures 5 et 6 sont visibles d’autres éléments du dispositif de soudage, en particulier les galets plaqueurs 37 et le dispositif d’écartement 36.

Les galets plaqueurs 37 sont portés par des plots 38 fixés sur le dispositif de soudage, non représenté dans son ensemble sur les figures annexées. Leurs fonctions consistent à venir plaquer de part et d’autre, deux à deux, les deux supports métalliques de soudure 3, 4 et les deux bords relevés 8, 9 avant et après le passage des galets 30, 31, 32, 33 ; ces derniers 30, 31, 32, 33 se déplaçant à la même vitesse et dans la même direction puisqu’ils sont tous reliés ou fixés au dispositif de soudage, le long des bords relevés 8, 9 et des supports métalliques de soudure 3, 4. Ces galets plaqueurs 37 sont ici au nombre de quatre et comportent tous à leurs extrémités inférieures un disque rotatif 39 pour assurer un guidage aisé du dispositif de soudage par un opérateur. Les disques rotatifs 39 de ces galets plaqueurs 37 peuvent être libres en rotation ou entraînés en rotation, via chacun des plots 38, par une ou plusieurs forces motrices présentes dans le dispositif de soudage.

Des rouleaux de guidage, non représentés sur les figures annexées, ont la même fonction de conduite, ou d’assistance au déplacement, du dispositif de soudage le long de la ligne de soudure à réaliser. Ces rouleaux de guidage consistent classiquement en des roues montés libre en rotation, ou entraînées en rotation par au moins un moteur ou analogue prévu dans le dispositif de soudage, et prenant appui sur les portions médianes planes 6, 7 des virures 1, 2.

La mise en rotation des galets plaqueurs 37 et/ou des rouleaux de guidage permet d’assister un opérateur manipulant le dispositif de soudage, d’une part pour aider au déplacement du dispositif de soudage et d’autre part pour permettre un déplacement à vitesse constante de ce dispositif, ce qui impacte directement la qualité et la régularité de la ligne de soudure à la molette.

Le dispositif d’écartement 36, visible sur la figure 5, se présente dans le mode de réalisation choisi pour illustrer l’invention sous la forme d’un poinçon présentant une section de forme sensiblement conique, depuis l’avant à l’arrière du poinçon, la largeur ou longueur de la base de ce cône correspondant sensiblement à l’écartement nécessaire au positionnement des galets intérieurs 32, 33. Ce dispositif d’écartement 36, relié ou fixé au dispositif de soudage, est bien entendu disposé devant les galets intérieurs 32, 33 de sorte que, lors de l’avancement du dispositif de soudage la pointe d’extrémité du dispositif d’écartement 36 vient écarter les supports métalliques de soudure 3, 4 et les bords relevés 8, 9 l’un de l’autre respectivement d’une distance permettant le passage ou le positionnement des galets intérieurs 32, 33.

Sur la figure 5, une portion d’un bord relevé 8 et d’un support métallique de soudure 3 est représentée par transparence de sorte que l’on aperçoit la forme profilé du dispositif d’écartement 36, son évasement et en partie sa pointe d’extrémité avant. Dans le mode de réalisation présenté dans les figures annexées, le dispositif d’écartement 36 consiste en un moyen mécanique passif, c’est-à-dire qu’il se déplace sous l’action, ou lors, du déplacement du dispositif de soudage et écarte, grâce à sa forme de section conique et son extrémité pénétrant entre les deux supports métalliques de soudure 3, 4, les bords relevés 8, 9 et les supports de soudure 3, 4 de la distance souhaitée pour permettre le positionnement des galets intérieurs 32, 33. Bien entendu, tout autre moyen permettant d’écarter les bords relevés 8, 9 et les supports de soudure 3, 4 de cette distance, préalablement à l’opération de soudage à la molette, peut être envisagé, qu’il s’agisse d’un moyen indépendant du dispositif de soudage, qu’il soit déplacé par des capacités propres et/ou qu’il réalise cet écartement selon un autre processus mécanique, voire électrique/électronique. Un système de refroidissement des galets, de préférence pour chacune des deux paires de galets intérieurs 32, 33 et extérieurs 30, 31, est prévu de manière à évacuer ou à dissiper l’énergie résultant de la résistance au passage du courant (permettant par ailleurs de réaliser la soudure). Un tel système de refroidissement, non représenté sur les figures annexées, peut consister en des canaux ménagés dans les galets dans lesquels circule un fluide frigorigène, tels que du glycol (mélange eau + glycol) ou un ou plusieurs composants de la famille des hydrofluorocarbures (HFC). Bien entendu, le choix de ce fluide frigorigène et son débit de circulation dans les canaux des galets, sont liés en particulier à l’intensité de courant électrique utilisée pour réaliser la soudure à la molette.

Dans le cadre de la présente invention, le choix de l’intensité de courant ainsi que de la pression exercée par les molettes (galets extérieurs 30, 31) est déterminé, après de multiples expérimentations, pour assurer un soudage à la molette optimum. Les gammes d’intensité de courant et de pression (par exemple exprimée en bars) sont conformes à celles présentées précédemment, pour des épaisseurs et nature de matériaux définies.

D’un point de vue du fonctionnement du dispositif de soudage selon l’invention, on peut envisager plusieurs configurations quant à la polarité des différents éléments pour réaliser l’opération de soudage.

On peut noter également que, selon une possibilité offerte par l’invention, on peut faire varier, selon une fréquence désirée, la polarité des deux galets extérieurs afin de modifier périodiquement la fonction de ces deux galets, comme borne d’entrée et de sortie du courant fourni par le dispositif de soudage. Ainsi, la ligne de soudure à la molette est identique de chaque côté (les points de soudure sur chacun des deux ensembles bord relevé - support de soudure présentent une section de forme sensiblement identique) et réchauffement par effet joule est réparti entre les deux galets extérieur au lieu d’être subi plus fortement/intensément par l’un de ces galets (le galet formant borne d’entrée du courant électrique).

Les bords relevés 8, 9 des virures 1, 2 présentent avantageusement une épaisseur de 0,7 millimètre (mm) à l’instar des ailes d’ancrage 3, 4, à tout le moins au niveau de la branche d’ancrage 22 venant se souder au bord relevé 8, 9 correspondant. Bien entendu, on peut prévoir que les épaisseurs des bords relevés 8, 9 soient supérieures ainsi que celle des ailes d’ancrage 3, 4, ce qui conduit à imposer une intensité de courant supérieur. On peut également choisir des épaisseurs différentes pour les bords relevés 8, 9 et les ailes d’ancrage 3, 4, tout comme la nature du ou des matériaux constituant les bords relevés 8, 9 (virures 1, 2) et les ailes d’ancrage 3, 4 peut éventuellement être différente.

Comme cela est visible sur la figure 7, une fois que le procédé de soudage selon l’invention a été mis en œuvre, le bord relevé 8, 9 de chacune des deux virures 1, 2 métalliques adjacentes est soudé à une aile d’ancrage métallique 3, 4 respective formant support de soudure. Plus particulièrement, chaque bord relevé 8, 9 est soudé par une ligne de soudure 40, 41 à la portion supérieure d’une unique aile d’ancrage métallique 3, 4.

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

En référence à la figure 8, une vue écorchée d'un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolante 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 8 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.