Technologie des membranes
Les boîtiers de membrane constituent le cœur résistant à la pression de toute installation à membrane à hydrogène. WOLF fabrique ces boîtiers sous pression étanches à la diffusion, qui protègent les membranes de séparation sensibles et rendent possible leur performance de séparation. Usinés avec une grande précision et contrôlés selon les normes AD 2000, EN 13445 et ASME. Sur demande, nous livrons le skid complet issu de notre propre production.
Boîtiers sous pression pour membranes de séparation sensibles
Les membranes de séparation sont sensibles aux contraintes mécaniques et même aux fuites les plus infimes. Nous fabriquons les boîtiers sous pression en acier au carbone ou en acier inoxydable et adaptons la qualité de surface ainsi que la géométrie des joints d'étanchéité et des logements modulaires au système de membranes. Ainsi, les éléments de membrane sont maintenus en toute sécurité même à des pressions de service élevées et le processus de séparation prévu reste fiable.
Les boîtiers de membrane en détail
Un boîtier de membrane protège les membranes de séparation sensibles tout en garantissant une séparation fluidique propre entre le flux d'alimentation, le perméat et le rétentat. Les sections suivantes présentent les performances requises d'un boîtier sous pression et expliquent comment nous le fabriquons.
Exigences relatives à un boîtier de membrane
Un carter de membrane, également appelé carter sous pression ou carter de module à membrane, est une cuve résistante à la pression qui loge un ou plusieurs modules à membrane. Dans les installations à hydrogène classiques, un carter en acier inoxydable ou en acier au carbone regroupe plusieurs milliers de fibres creuses en polymère. Lors de la séparation, la petite molécule d’H₂ traverse la membrane de manière sélective, tandis que les gaz résiduels plus volumineux, tels que le CH₄, le CO₂, le N₂ et l’O₂, restent retenus. Pour que ce principe fonctionne durablement, le boîtier doit répondre à deux exigences : une résistance élevée à la pression et une étanchéité au niveau moléculaire.
Tout d'une seule source : le skid complet de boîtier de membrane
Nous ne fabriquons pas seulement des boîtiers individuels, mais également, si nécessaire, le skid à membrane complet. En fonction du projet, nous montons plusieurs centaines de boîtiers à membrane sur un châssis en acier et intégrons la tuyauterie haute pression ainsi que les capteurs nécessaires. Les sous-ensembles sont testés en tant que système complet et consignés dans un dossier technique commun.
Assurance qualité (AQ) en interne
L'assurance qualité (AQ) est assurée par une équipe interne d'inspecteurs certifiés, disposant d'un large éventail de méthodes de contrôle non destructives et destructives, d'un relevé 3D précis et d'un suivi complet des lots. Ainsi, chaque composant répond à nos exigences de qualité et aux normes en vigueur. Une équipe dédiée assure une documentation complète et conforme aux exigences de contrôle ; tous les matériaux, composants et métaux d'apport sont stockés de manière traçable et sécurisée pour les audits.
Conception conforme aux normes
Nous concevons des récipients sous pression selon les normes AD 2000 et EN 13445 à l’aide de Sant’Ambrogio NextGen 2025, et selon le code ASME, section VIII, divisions 1 et 2, à l’aide de Compress 2025, complété par Dimy6. Nous réalisons les calculs FEM et CFD avec ANSYS Mechanical et Fluent 2025 R1, et les calculs statiques des tubulures avec Nozzle-Pro 15. La conception des brides selon la norme EN 1591-1 est effectuée avec TEMESfcal, et la conception avec PTC Creo.
Étanche à la diffusion jusqu’au niveau moléculaire
Pour les applications liées à l'hydrogène, nous vérifions l'étanchéité requise à l'aide d'un test de fuite à l'hélium et documentons les taux de fuite obtenus. Les cordons de soudure sous pression sont contrôlés de manière non destructive conformément à la spécification d’essai. L’épreuve de pression est effectuée selon la norme EN 13445-5 avec la pression d’épreuve prescrite.
Aciers au carbone, aciers inoxydables et aciers duplex
Aciers au carbone : P265GH, P355GH, P355NH, P355NL1, 16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, SA-516 Gr. 60/70, SA-350 LF2, SA-387 Gr. 11.
Aciers inoxydables : 1.4301, 1.4541, 1.4571, 1.4539, SA-240, 304/321/316Ti/904L.
Duplex : 1.4462, SA-240, 318LN.
Sur demande, versions plaquées ainsi que en Alloy 625 et Hardox.
Certificats et homologations
Des questions ? Nous sommes à votre disposition pour y répondre personnellement.
Chez WOLF Cuves et Apparat, vous et vos projets êtes au cœur de nos préoccupations. Vous pouvez compter à tout moment sur la qualité constante de nos produits et sur notre service complet.
Détails sur les carteres destinés à la technologie des membranes
Quelles qualités de surface obtenons-nous à l'intérieur de nos enceintes sous pression ? Comment concevons-nous les dispositifs de fermeture permettant un remplacement rapide des membranes ? Nous répondons ici aux principales questions techniques concernant les enceintes sous pression destinées aux installations à membranes.
Comment garantissez-vous l'étanchéité à la diffusion de vos boîtiers ? + − Nous appliquons un régime de contrôle en plusieurs étapes : contrôle visuel à 100 % (VT) et contrôle par radiographie ou contrôle par ultrasons (UT) à 100 % (RT/UT) de tous les cordons de soudure sous pression, ainsi que la détection de fuites à l'hélium avec des taux de fuite inférieurs à 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s au niveau des surfaces d'étanchéité et l'épreuve de pression à 1,43 fois la pression de calcul selon la norme EN 13445-5. Pour les cordons de soudure dont l'épaisseur de paroi est supérieure à 30 mm, nous ajoutons, sur demande, les contrôles TOFD et Phased Array.
Nous appliquons un régime de contrôle en plusieurs étapes : contrôle visuel à 100 % (VT) et contrôle par radiographie ou contrôle par ultrasons (UT) à 100 % (RT/UT) de tous les cordons de soudure sous pression, ainsi que la détection de fuites à l'hélium avec des taux de fuite inférieurs à 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s au niveau des surfaces d'étanchéité et l'épreuve de pression à 1,43 fois la pression de calcul selon la norme EN 13445-5. Pour les cordons de soudure dont l'épaisseur de paroi est supérieure à 30 mm, nous ajoutons, sur demande, les contrôles TOFD et Phased Array.
Comment gérez-vous les températures de service élevées, par exemple dans le cas des membranes métalliques ? + − Pour les applications à membrane dont les températures de service dépassent 400 °C, par exemple les membranes métalliques au palladium, nous réalisons des simulations FEM thermo-mécaniques avec ANSYS. En fonction du niveau de température, nous choisissons des aciers résistants à la chaleur tels que le 16Mo3 et le 13CrMo4-5 ou des aciers inoxydables austénitiques, et nous effectuons la vérification de la résistance au fluage conformément à la norme EN 13445-3, paragraphe 19. En cas de cycles de charge très variables, une évaluation de la fatigue selon la norme EN 13445-3, paragraphe 17 (simplifiée) ou paragraphe 18 (détaillée), vient s’y ajouter.
Pour les applications à membrane dont les températures de service dépassent 400 °C, par exemple les membranes métalliques au palladium, nous réalisons des simulations FEM thermo-mécaniques avec ANSYS. En fonction du niveau de température, nous choisissons des aciers résistants à la chaleur tels que le 16Mo3 et le 13CrMo4-5 ou des aciers inoxydables austénitiques, et nous effectuons la vérification de la résistance au fluage conformément à la norme EN 13445-3, paragraphe 19. En cas de cycles de charge très variables, une évaluation de la fatigue selon la norme EN 13445-3, paragraphe 17 (simplifiée) ou paragraphe 18 (détaillée), vient s’y ajouter.
Quels sont les avantages d'une fabrication entièrement en interne des skids ? + − Dans les projets de skids conventionnels, les cuves, les tuyauteries et les structures métalliques sont répartis entre trois fournisseurs. Chez WOLF, tout est réalisé sous un même toit. Pour vous, cela signifie :
- une stratégie WPS/PQR cohérente pour tous les assemblages soudés, sans risque d'incohérence
- profondeur de contrôle CND identique sur le boîtier et la tuyauterie, sous la responsabilité d'un contrôleur de niveau 3
- un dossier unique pour l'ensemble du skid au lieu de plusieurs dossiers de sous-traitants
- Détection des fuites d'hélium et épreuve de pression sur le skid complet avant la livraison
- responsabilité clairement définie en matière de garantie
Dans les projets de skids conventionnels, les cuves, les tuyauteries et les structures métalliques sont répartis entre trois fournisseurs. Chez WOLF, tout est réalisé sous un même toit. Pour vous, cela signifie :
- une stratégie WPS/PQR cohérente pour tous les assemblages soudés, sans risque d'incohérence
- profondeur de contrôle CND identique sur le boîtier et la tuyauterie, sous la responsabilité d'un contrôleur de niveau 3
- un dossier unique pour l'ensemble du skid au lieu de plusieurs dossiers de sous-traitants
- Détection des fuites d'hélium et épreuve de pression sur le skid complet avant la livraison
- responsabilité clairement définie en matière de garantie
Pouvez-vous également fabriquer de grands skids de boîtiers de membranes pour des installations industrielles ? + − Oui, c’est exactement ce pour quoi nous sommes équipés. Les boîtiers de membrane individuels sont des composants tubulaires relativement minces, dont le diamètre intérieur est généralement compris entre 5 et 16 pouces et la longueur peut atteindre environ 10 m. C’est au niveau des skids que nous apportons une valeur ajoutée décisive : plusieurs centaines de boîtiers sur un grand skid prêt à être monté, avec une structure en acier et des plates-formes de commande, ainsi qu’un réseau complet de tuyauterie haute pression, testé et documenté comme un ensemble complet. Nous fabriquons de tels skids pour les grands projets de l’économie de l’hydrogène.
Oui, c’est exactement ce pour quoi nous sommes équipés. Les boîtiers de membrane individuels sont des composants tubulaires relativement minces, dont le diamètre intérieur est généralement compris entre 5 et 16 pouces et la longueur peut atteindre environ 10 m. C’est au niveau des skids que nous apportons une valeur ajoutée décisive : plusieurs centaines de boîtiers sur un grand skid prêt à être monté, avec une structure en acier et des plates-formes de commande, ainsi qu’un réseau complet de tuyauterie haute pression, testé et documenté comme un ensemble complet. Nous fabriquons de tels skids pour les grands projets de l’économie de l’hydrogène.