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Composants d’un système d’isolation frigorifique/cryogénique

Un système d’isolation contre le froid est constitué d’une combinaison des principaux éléments suivants :

Matériau d’isolation – mousse rigide de polyisocyanurate (PIR)

Pour les propriétés de la mousse rigide de polyisocyanurate, veuillez-vous référer aux exigences minimales résumées dans le document CINI 2.7.01. Les principales exigences sont spécifiées ci-dessous, sinon la norme CINI 2.7.01 constitue la référence minimale.

Composition selon ASTM C591

  • Mousse rigide de polyisocyanurate (PIR), fabriquée avec un agent propulseur sans CFC/HCFC.
  • Structure de la mousse : maximum de cellules fermées (> 90 % selon EN ISO 4590 – ASTM D2856).

Propriétés de la mousse PIR rigide

  • Plage de température : de -200°C à +120°C,
  • Densité (EN ISO 845 – ASTM D1622) : minimum 40 kg/m3 et maximum 52 kg/m3,
  • Coefficient de conductivité thermique pour la mousse non vieillie (EN 12667 – ASTM C177) : max 0,021 W/mK à +20°C et max 0,016 W/mK à -160°C,
  • Coefficient de conductivité thermique pour la mousse dégradée par le vieillissement (valeur déterminée pour le dimensionnement des épaisseurs) : 0,025 W/Mk pour une température moyenne de -65°C,
  • Cellules fermées (EN ISO 4590 – ASTM D2856) : plus de 90%,
  • Absorption d’eau (ISO 2896 – ASTM D2842) : max 5% par volume,
  • Perméabilité à la vapeur d’eau (ASTM E96 Procédure A – ISO 1663) : 30 (+/-10) g/(m2.24h) à 23°C et 85% d’humidité relative,
  • Teneur en chlorure (ASTM C871) : max 60 mg/kg.
  • Résistance minimale à la compression (EN 826 – ASTM D1621) : supérieure à (250 kPa et 200 kPa).
  • Résistance minimale à la traction (ASTM D1623) supérieure à (420 kPa et 320 kPa),
  • Stabilité dimensionnelle (EN 1604) : inférieure ou égale à 1%,
  • PH : 6 > 7,
  • La mousse doit être protégée d’une exposition prolongée aux rayons UV.

Classification de l’inflammabilité et de la réaction au feu

  • Indice de température EN ISO 4589-3 : au-dessus de 390°C.
  • Classement de comportement au feu : catégorie A2 ou B selon NF EN 13501 (classe euro – faible inflammabilité), exigences du test de réaction au feu :
    • Catégorie M1 selon NF P92 501 ;
    • Catégorie B1/B2 selon DIN4102 (combustion verticale).

Matériau isolant – Verre cellulaire

Les propriétés du verre cellulaire sont résumées dans les exigences minimales de la norme CINI 2.9.01. Les principales exigences sont spécifiées ci-dessous.

Composition selon ASTM C552 ou EN 14305

Verre cellulaire, sans liant et composé de cellules fermées.

Propriétés du verre cellulaire

  • Plage de température : -196°C à +430°C ;
  • Densité (ASTM D1622 ou EN 1602) : 115 kg/m3 ;
  • Coefficient de conductivité thermique des plaques (ASTM C177 ou EN 12667) : max 0,048 W/mK à +50°C et max 0,02 W/mK à -180°C ;
  • Conductivité thermique des panneaux d’enveloppe (ASTM C177 ou EN ISO 8497) : max 0,052 W/mK à +50°C et max 0,022 W/mK à -180°C ;
  • Cellules fermées (EN ISO 4590 – ASTM D2856) : 100% ;
  • Perméabilité à la vapeur d’eau (ASTM E96 Procédure A ou EN 12086) : max 0 ng / (Pa.s.m) à 23°C et 50% d’humidité relative ;
  • Résistance à la compression (ASTM C165 ou EN 826) : 500 kPa dans toutes les directions.
  • Teneur en chlorure (ASTM C871 ou EN 13468 : chromatographie ionique) : max 10 mg/kg ;
  • PH (ASTM C871 ou EN 13468) : entre 7 et 10,5 ;

Matériau isolant – en vrac Laine minérale pour applications cryogéniques

Les propriétés de la laine minérale pour les applications cryogéniques. Utilisation réservée aux joints de dilatation et aux parties spécialisées du système d’isolation telles que les vannes, les brides, etc :

  • Laine de verre et de pierre en vrac pour les applications cryogéniques,
  • Coefficient de conductivité thermique compris entre 0,017 et 0,022 W/m.K à -170°C, à préciser dans l’offre de l’entrepreneur,
  • Plage de température acceptable de -200°C à +120°C, à préciser dans le devis du contractant,
  • Pas de liant organique,
  • Densité : à préciser dans le devis du contractant,
  • Compression maximale en cours d’utilisation : 50%,
  • Comportement au feu minimum requis : A2 (M0).

Pare-vapeur primaire

Pour les caractéristiques du pare-vapeur primaire, se référer aux exigences minimales résumées dans la section 4.4.21 de la fiche technique CINI 1.3.02 et de la fiche technique CINI 1.3.53. Les principales exigences sont spécifiées ci-dessous :

  • Ce pare-vapeur primaire se compose de deux couches d’enduit élastomère, renforcées dans la deuxième couche par un tissu en fibre de verre.

En ce qui concerne le revêtement utilisé comme pare-vapeur :

  • Revêtement élastomère à base de solvant conforme à la spécification technique CINI 3.2.03,
  • Plage de température admissible -50°C à +100°C,
  • Perméabilité à la vapeur d’eau, max. 0,001 g/m2.h.mm Hg (selon la procédure E de l’ASTM E96),
  • Teneur en chlorure (ASTM C871) : max 90 ppm,
  • Indice de dispersion de la flamme (ASTM E84) : inférieur à 7.

En ce qui concerne le tissu en fibre de verre :

  • Tissu de verre, type et version recommandés par le fournisseur de revêtement,
  • Tissu et nombre de fils par longueur à préciser,
  • Masse par unité de surface, en g/m2 à préciser,
  • Comportement au feu minimum requis : A2 (M0).

Pare-vapeur secondaire

Pour les caractéristiques du pare-vapeur secondaire, se référer aux exigences minimales résumées dans la fiche CINI 3.3.10. Les principales exigences sont spécifiées ci-dessous :

  • Construction à trois couches : feuille de polyester / feuille d’aluminium / film de polyester,
  • Plage de température admissible de -60°C à +120°C,
  • Perméabilité à la vapeur d’eau, max 10×10-6 g/m2.h.mm Hg (ASTM E96 Procédure E),
  • Épaisseur minimale : 12 microns de film polyester et 25 microns de film aluminium, épaisseur totale minimale de 50 microns,
  • Masse par unité de surface, supérieure à 100 g par m2,
  • Résistance à la traction, min. 100 MPa,
  • Résistance à la déchirure (Elmendorf), min. 400 g/mm.

Rubans auto-adhésifs souples et feuilles métalliques

Ruban renforcé de fibres de verre

La première couche de mousse rigide PIR, du côté du tuyau, et toutes les couches intermédiaires de la même mousse doivent être fixées avec du ruban comme indiqué dans la spécification technique CINI 2.25.01 (chapitre 2.4 « Ruban synthétique »). Les principales exigences sont précisées ci-dessous :

Feuillards et attaches en acier

La couche extérieure de mousse rigide PIR, le revêtement métallique et le boîtier des soupapes sont attachés au moyen de sangles en acier et de colliers de serrage associés. Les deux composants sont fabriqués en acier inoxydable austénitique, en partie conformément à la spécification technique CINI 2.25.01 (section 2.1 « Ruban en rouleaux de 10-20 kg »). Les principales exigences sont précisées ci-dessous :

  • Acier inoxydable recuit austénitique, qualité Cr-Ni 18-10 (par exemple ASTM A167 TP 304),
  • Largeur et épaisseur minimales : 13 mm x 0,5 mm pour les DN 400 et inférieurs,
  • Largeur et épaisseur minimales : 19 mm x 0,5 mm pour DN 400 et plus,
  • Colliers de serrage en acier inoxydable austénitique recuit, d’une épaisseur égale garantissant la même charge vive que le feuillard en acier, d’un type correspondant au type de feuillard en acier utilisé.

Joint de contraction et système de protection associé

Le joint de contraction est fabriqué en laine minérale pour les applications cryogéniques et est listé dans les spécifications techniques CINI 5.1.06 (« Isolation à froid – Joints de contraction ») et CINI 3.25.01 – 2.1 (Matériaux auxiliaires pour l’isolation à froid).

Deux types de protection des joints de dilatation, en fonction de leur emplacement dans le système d’isolation à froid :

  • Les joints de contraction des couches interne et intermédiaire de mousse rigide sont recouverts et protégés par un pare-vapeur secondaire, comme décrit précédemment.
  • Les joints de contraction de la couche extérieure de mousse rigide sont recouverts et protégés par une couche ondulée de caoutchouc butyle de 1 mm d’épaisseur, conformément à la norme ISO 188 (CINI 3.25.01 – 2.1). Cette protection en caoutchouc butyle du joint est fixée de part et d’autre de la zone de retrait à l’aide d’un ruban d’acier, comme décrit au paragraphe précédent.

Revêtement pare-vapeur – pièces d’extrémité et terminaisons

Les caractéristiques du revêtement « Vapour Stop » utilisé pour les compartiments et les embouts sont basées sur les exigences minimales résumées dans la fiche technique CINI 3.2.09 (« Etanchéité à deux composants »), avec un renforcement supplémentaire en tissu de treillis en fibre de verre. Les principales exigences sont précisées ci-dessous :

Revêtement élastomère cryogénique à deux composants destiné à être utilisé comme revêtement pour les joints et les barrières :

  • Revêtement élastomère « bicomposant », selon la spécification technique CINI 3.2.09,
  • Plage de température admissible de -196°C à +120°C,
  • Perméabilité à la vapeur d’eau, max. 0,001 g/m2.h.mm Hg (ASTM E96 Procédure E),
  • Teneur moyenne en solides (ASTM D1644) : 55% en volume,
  • Teneur en chlorure (ASTM C871) : max 90 ppm,
  • Point d’éclair (ASTM D93) : 23°C,
  • Deux couches de revêtement lorsqu’il est utilisé comme pare-vapeur et trois couches lorsqu’il est utilisé comme pare-vapeur.

Renforcement supplémentaire pour les pare-vapeur :

  • Tissu de verre, type et version recommandés par le fournisseur de revêtement,
  • Tissu et nombre de fils par longueur à préciser,
  • Masse par unité de surface, en g/m2 à préciser,
  • Comportement au feu minimum requis : A2 (M0).

Le revêtement pare-vapeur choisi est uniforme pour l’ensemble du système et permet donc de terminer tous les joints pour la plage de température admissible (-196°C à +120°C) à l’aide d’un seul revêtement cryogénique. L’utilisation d’un deuxième type de revêtement pour la plage de température (-50°C à +120°C) n’est pas acceptable.

Scellant cryogénique pour joints

Les propriétés du mastic de jointoiement utilisé pour remplir les joints longitudinaux et circonférentiels des différents éléments en mousse rigide et des revêtements pare-vapeur répondent aux exigences minimales résumées dans la fiche technique CINI 3.2.09 (« Mastic bicomposant »). Les principales exigences sont précisées ci-dessous :

  • Joint cryogénique du type « élastomère bicomposant », conformément à la spécification technique CINI 3.2.09,
  • Plage de température admissible de -196°C à +120°C,
  • Perméabilité à la vapeur d’eau, max 0.001 g/m2.h.mm Hg selon (ASTM E96 Procedure E),
  • Teneur moyenne en solides (ASTM D1644) : 55% en volume,
  • Teneur en chlorure (ASTM C871) : max 90 ppm,
  • Point d’éclair (ASTM D93) : 23°C.

Revêtement métallique de protection externe

Les caractéristiques du revêtement métallique de protection, du type « tôle d’acier revêtue d’aluminium pur, dite de type 2 et prélaquée », se réfèrent aux exigences minimales résumées dans la fiche technique CINI 3.1.02. Les principales exigences sont précisées ci-dessous :

  • Tôle d’acier revêtue sur les deux faces d’aluminium pur, d’une épaisseur minimale de 50 microns,
  • Type 2, c’est-à-dire « revêtement en aluminium pur », avec 300 g/m2 par face,
  • Epaisseur minimale du bardage :
    • 0,55 mm pour les systèmes d’isolation à froid dont le diamètre extérieur est inférieur à 400 mm ;
    • 0,8 mm pour les systèmes d’isolation à froid dont le diamètre extérieur est supérieur à 400 mm (selon les recommandations du DTU n° 67.1) ;
    • 1 mm pour les boîtiers de vannes et les accessoires ;
  • Norme NF A36.345 – Produits sidérurgiques – Tôles d’acier entièrement revêtues d’aluminium – Feuilles et bobines – Epaisseur 0,5 mm à 3 mm – Largeur maximale 1540 mm,
  • CINI Standard 3.1.02 (Propriétés chimiques selon (ASTM A463M), Table 2 Commercial grade – Résistance à la corrosion selon (ASTM A463M) – Largeur minimale 500 mm),
  • Les exigences particulières et les écarts par rapport aux propriétés du revêtement métallique peuvent être spécifiés comme « alternatives » dans le devis de l’entrepreneur et soumis à l’approbation du client.

Questions ou contact ?

Si vous avez des questions techniques ou commerciales sur les composants d’un système d’isolation cryogénique ou sur l’une de nos autres solutions, n’hésitez pas à nous contacter. Nous serons heureux de réfléchir avec vous à la solution d’isolation la plus efficace dans votre situation.

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