ISO/DIS 13173

Cathodic protection for steel offshore floating structures

Protection cathodique des structures en acier flottant en mer

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 13173
Attributed to ISO/TC 156 by the Central Secretariat (see page iii)
Voting begins on Voting terminates on
2005-04-05 2005-09-05

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

FAST-TRACK PROCEDURE
Cathodic protection for steel offshore floating structures
Protection cathodique des structures en acier flottant en mer
ICS 47.020.99; 77.060

THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE

REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.

IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,

DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME

STANDARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
International Organization for Standardization, 2005
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ISO/DIS 13173
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Copyright notice

This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as permitted

under the applicable laws of the user's country, neither this ISO draft nor any extract from it may be

reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,

photocopying, recording or otherwise, without prior written permission being secured.

Requests for permission to reproduce should be addressed to either ISO at the address below or ISO's

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ISO/DIS 13173
NOTE FROM THE ISO CENTRAL SECRETARIAT

This draft International Standard is submitted for voting to ISO member bodies under the fast-track procedure.

Technical Committee ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys, at its meeting held in May 2004, decided to

approve the submission of the standard EN 13173:2001, Cathodic protection for steel offshore floating

structures, for processing under the “Fast-track procedure”, in accordance with the provisions of Clause F.2,

Annex F, of the ISO/IEC Directives, Part 1 (fourth edition, 2001).
F.2 “Fast-track procedure”
F.2.1 Proposals to apply the fast-track procedure may be made as follows.

F.2.1.1 Any P-member or category A liaison organization of a concerned technical committee may propose that

an existing standard from any source be submitted for vote as an enquiry draft. The proposer shall obtain the

agreement of the originating organization before making a proposal. The criteria for proposing an existing

standard for the fast-track procedure are a matter for each proposer to decide.

F.2.1.2 An international standardizing body recognized by the ISO or IEC council board may propose that a

standard developed by that body be submitted for vote as a final draft International Standard.

F.2.1.3 An organization having entered into a formal technical agreement with ISO or IEC may propose, in

agreement with the appropriate technical committee or subcommittee, that a draft standard developed by that

organization be submitted for vote as an enquiry draft within that technical committee or subcommittee.

F.2.2 The proposal shall be received by the Chief Executive Officer, who shall take the following actions:

a) settle the copyright and/or trademark situation with the organization having originated the proposed

document, so that it can be freely copied and distributed to national bodies without restriction;

b) for cases F.2.1.1 and F.2.1.3, assess in consultation with the relevant secretariats which technical

committee/subcommittee is competent for the subject covered by the proposed document; where no

technical committee exists competent to deal with the subject of the document in question, the Chief

Executive Officer shall refer the proposal to the technical management board, which may request the Chief

Executive Officer to submit the document to the enquiry stage and to establish an ad hoc group to deal with

matters subsequently arising;

c) ascertain that there is no evident contradiction with other International Standards;

d) distribute the proposed document as an enquiry draft (F.2.1.1 and F.2.1.3) in accordance with 2.6.1, or as a

final draft International Standard (case F.2.1.2) in accordance with 2.7.1, indicating (in cases F.2.1.1 and

F.2.1.3) the technical committee/subcommittee to the domain of which the proposed document belongs.

F.2.3 The period for voting and the conditions for approval shall be as specified in 2.6 for an enquiry draft and

2.7 for a final draft International Standard. In the case where no technical committee is involved, the condition for

approval of a final draft International Standard is that not more than one-quarter of the total number of votes cast

are negative.

F.2.4 If, for an enquiry draft, the conditions of approval are met, the draft standard shall progress to the

approval stage (2.7). If not, the proposal has failed and any further action shall be decided upon by the technical

committee/subcommittee to which the document was attributed in accordance with F.2.2 b).

If, for a final draft International Standard, the conditions of approval are met, the document shall progress to the

publication stage (2.8). If not, the proposal has failed and any further action shall be decided upon by the

technical committee/subcommittee to which the FDIS was attributed in accordance with F.2.2 b), or by

discussion between the originating organization and the office of the CEO if no technical committee was

involved.

If the standard is published, its maintenance shall be handled by the technical committee/subcommittee to which

the document was attributed in accordance with F.2.2 b), or, if no technical committee was involved, the

approval procedure set out above shall be repeated if the originating organization decides that changes to the

standard are required.
© ISO 2005 — All rights reserved iii
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EN 13173:2005
Contents

......................................................................................................................................................................4

Foreword

.................................................................................................................................................................4

Introduction

......................................................................................................................................................................5

1 Scope

1.1 Structures ............................................................................................................................................................5

1.2 Materials...............................................................................................................................................................5

1.3 Environment ........................................................................................................................................................5

1.4 Safety and environment protection...................................................................................................................6

2 Normative references ............................................................................................................................................6

3 Terms and definitions............................................................................................................................................6

4 Design basis ...........................................................................................................................................................7

4.1 Objectives............................................................................................................................................................7

4.2 Cathodic protection criteria ...............................................................................................................................7

4.3 Design parameters..............................................................................................................................................7

4.4 Electrical current demand..................................................................................................................................8

4.5 Cathodic protection systems...........................................................................................................................10

4.6 Electrical continuity..........................................................................................................................................11

4.7 Interactions........................................................................................................................................................11

5 Impressed current system design......................................................................................................................11

5.1 Objectives..........................................................................................................................................................11

......................................................................................................................................12

5.2 Design considerations

...............................................................................................................................12

5.3 Equipment considerations

...........................................................................................................................14

6 Galvanic anode system design

..........................................................................................................................................................14

6.1 Objectives

......................................................................................................................................14

6.2 Design considerations
...............................................................15
6.3 Factors determining the anode current output and operating life

...........................................................................................................................................16

6.4 Location of anodes
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............................................................................................................16

7 Cathodic protection system monitoring

7.1 Objectives..........................................................................................................................................................16

7.2 Potential measurements ..................................................................................................................................16

7.3 Measurement of the impressed current anode electrical current output....................................................17

7.4 Impressed current power source control.......................................................................................................17

7.5 Additional monitoring methods.......................................................................................................................17

8 Documentation.....................................................................................................................................................18

8.1 Objectives..........................................................................................................................................................18

8.2 Impressed current system ...............................................................................................................................18

8.3 Galvanic anode systems ..................................................................................................................................19

Annex A (informative) Guidance for current requirements for cathodic protection of offshore floating

structures...................................................................................................................................................................20

Annex B Anode resistance and life determination ..........................................................................21

(informative)

Annex C Typical electrochemical characteristics of impressed current anodes.........................23

(informative)

Annex D Typical cofferdam arrangements.......................................................................................24

(informative)
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EN 13173:2005
Foreword

This European Standard has been prepared by Technical Committee CEN/TC 219 "Cathodic protection", the

secretariat of which is held by BSI.

This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an identical text or by

endorsement, at the latest by July 2001, and conflicting national standards shall be withdrawn at the latest by July

2001.

According to the CEN/CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the following countries

are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, Finland, France,

Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland

and the United Kingdom.
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EN 13173:2005
Introduction

Cathodic protection is usually applied, mostly as a complement to protective coating or paint, to protect the external

surfaces of steel offshore floating structures and appurtenances from corrosion due to sea water or saline mud.

Cathodic protection works by supplying sufficient direct current to the immersed surface of the structure in order to

change the steel to electrolyte potential to values where corrosion is insignificant.

The general principles of cathodic protection are detailed in EN 12473.
1 Scope

This European Standard defines the means to be used to cathodically protect the submerged metallic surfaces of

steel offshore floating structures and appurtenances in sea water and saline mud.

1.1 Structures

This European Standard covers the cathodic protection of the external surface of offshore floating structures which

are static during their usual operating conditions. This essentially includes: barges, jack-ups, semi-submersible

platforms, storage tankers, buoys, etc.

It also covers the submerged areas of appurtenances, such as chains, attached to the structure, when these are not

electrically isolated from the structure.

It does not cover the cathodic protection of ships, fixed offshore structures, elongated structures (pipelines, cables) or

harbour installations, which are covered by other standards.

This European Standard concerns only the cathodic protection of external surfaces immersed in sea water, including

sea chests and water intakes up to the first valve.

This European Standard does not include the internal protection of surfaces of any components such as ballast tanks

and hull internals of floating structures.
1.2 Materials

This European Standard covers the cathodic protection of structures fabricated principally from bare or coated carbon

manganese steels

As some parts of the structure may be made of metallic materials other than carbon manganese steels, the cathodic

protection system should be designed to ensure that there is a complete control over any galvanic coupling and

minimise risks due to hydrogen embrittlement or hydrogen induced cracking (see EN 12473).

This European Standard does not cover concrete structures.
1.3 Environment

This European Standard is applicable for the whole submerged zone in sea water, brackish waters, saline mud which

can normally be found where the floating structure is anchored, moored or moving.

This European Standard is also applicable to appurtenances which may be in contact with muds (e.g. chains).

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For surfaces which are alternately immersed and exposed to the atmosphere, the cathodic protection is only effective

when the immersion time is sufficiently long for the steel to become polarised.
1.4 Safety and environment protection

This European Standard does not cover safety and environmental protection aspects associated with cathodic

protection. The relevant national or international regulations shall apply.
2 Normative references

This European Standard incorporates, by dated or undated references, provisions from other publications. These

normative references are cited at the appropriate places in the text and the publications are listed hereafter. For dated

references, subsequent amendments to or revisions of any of these publications apply to this European Standard only

when incorporated in it by amendment or revision. For undated references the latest edition of the publication referred

to applies (including amendments).
EN 12473, General principles of cathodic protection in sea water.
Galvanic anodes for cathodic protection in sea water.
prEN 12496,
3 Terms and definitions

For the purposes of this European Standard the terms and definitions in EN 12473 and the following apply:

3.1
atmospheric zone

zone located above the wetted zone; that means above the level reached by the normal swell, whether the structure is

moving or not
3.2
boot topping

section of the hull between light and fully loaded conditions, which may be intermittently immersed

3.3
Cathodic Protection zone

that part of the structure which can be considered independently with respect to cathodic protection design

3.4
immersed zone

zone located below the water line at draught corresponding to normal working conditions

3.5
submerged zone
zone including the immersed and the buried zones
3.6
underwater hull

part of the hull vital for its stability and buoyancy of a floating structure, i.e. below the light water line

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4 Design basis
4.1 Objectives

The major objective of a cathodic protection system is to deliver sufficient current to protect each part of the structure

and appurtenances and distribute this current so that the potential of each part of the structure is within the limits

given by the protection criteria (see 4.2).

Potentials should be as uniform as possible over the whole structure. This objective may only be approached by an

adequate distribution of the protective current over the structure during its normal service conditions. However, it may

be difficult to achieve in some areas such as chains, water intakes, sea chests, when supplementary cathodic

protection systems should be considered.

The cathodic protection system for a floating structure is generally combined with a coating system, even though

some appurtenances, such as chains, may not benefit from a coating protection.

Dielectric shields may be used in conjunction with anodes to minimise the risk of local over-protection.

The cathodic protection system should be designed either for the life of the structure or for a period corresponding to

the maintenance dry-docking interval.

The above objectives should be achieved by the design of a cathodic protection system using galvanic anodes or

impressed current systems or a combination of both.
4.2 Cathodic protection criteria
The criteria for cathodic protection are detailed in EN 12473.

To achieve an adequate cathodic protection level, steel structures should have potentials as indicated hereafter.

The accepted criterion for protection of steel in aerated sea water is a potential more negative than -0,80 V measured

with respect to Ag/AgCl/sea water reference electrode.

A negative limit of -1,10 V (Ag/AgCl/sea water reference electrode) is generally recommended.

Where there is a possibility of coating disbondment and corrosion fatigue, the negative limit should be more positive.

This negative limit should be documented.
4.3 Design parameters

The design of a cathodic protection system should be made in accordance with the following parameters: structure

subdivision, components description and service conditions.
4.3.1 Structure subdivision

A floating structure can be divided into different Cathodic Protection zones, (CP zones), which are then considered

independently with respect to cathodic protection design, although they may not necessarily be electrically isolated.

EXAMPLE 1 For a storage tanker, some specific components may not be included in the underwater hull CP zone and

therefore constitute a CP zone by themselves (e.g. : seachests).

EXAMPLE 2 For buoys, a single zone is generally considered, including two components: the body of the buoy and the

influenced part of the mooring chain(s).
4.3.2 Description of CP zones

Each C.P. zone may consist of several components which should be fully described including material, surface area

and coating characteristics (type, lifetime and coating breakdown factor).
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4.3.3 Service conditions

The design of the cathodic protection system(s) will depend on service conditions which include: expected life time,

environment and operating conditions.

- Life time: either the whole design life or dry-docking interval(s) should be considered.

- Environment: the sea water properties should be established (see EN 12473).

- Operating conditions: the cathodic protection design normally considers only the static conditions of the structure

because the durations when dynamic conditions prevail are generally negligible.
4.4 Electrical current demand
4.4.1 General

To achieve the criteria for protection for the conditions outlined in 4.3, it is necessary to select the appropriate current

density for each component.

The current demand of each metallic component of the structure is the result of the product of its surface area

multiplied by the required current density.
4.4.2 Protection current density for bare steel

The current density required may not be the same for all components of the structure as the environmental and

service conditions are variable.

The selection of design current densities may be based on experience gained from similar structures in a similar

environment or from specific tests and measurements.

The current density depends on the kinetics of electrochemical reactions and varies with parameters such as the

protection potential, surface condition, dissolved oxygen content in sea water, sea water velocity at the steel surface,

temperature.
The following should be evaluated for each design:

- initial current density required to achieve the initial polarisation of the structure;

- maintenance current density required to maintain polarisation of the structure;

- final current density for possible repolarisation of the structure, e.g. after severe storms or cleaning operations.

As the initial polarisation preceding steady state conditions is normally short compared to the design life, the average

current density over the lifetime of the structure is usually very close to the maintenance current density.

The (average) maintenance current density is used to calculate the minimum mass of anode material necessary to

maintain cathodic protection throughout the design life.
Typical values of current densities as used for bare steel are given in annex A.
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4.4.3 Protection current density for coated steel

The cathodic protection system is generally combined with suitable coating systems. The coating reduces current

density and improves the current distribution over the surface.

The reduction of current density may be in a ratio of 100 to 1 or even more. However the current density will increase

with time as the coating deteriorates.

An initial coating breakdown factor related mainly to mechanical damage occurring during the fabrication of the

structure should be considered. A coating deterioration rate (i.e. an increase of the coating breakdown factor) should

be selected in order to take into account the coating ageing and possible mechanical damage occurring to the coating

during the life time of the structure or a period corresponding to the dry-docking interval.

These values are strongly dependent on the actual construction and operational conditions.

Guidelines for the values of coating breakdown factors ( ) are given in annex A.

The protection current density needed for the protection of coated steel is equal to the product of the current density

for bare steel and the coating breakdown factor.
J = J · f
c b c
where:

J is the protection current density for coated steel in amperes per square metre,

is the protection current density for bare steel in amperes per square metre,

f is the coating breakdown factor which varies with time due to ageing and mechanical damage:

= 0 for a perfectly insulating coating,

f = 1 for a coating with no insulation property (equivalent to bare steel structure).

This formula should be applied for each individual component or zone as defined in 4.3 where the coating, or the

current density for bare steel, may be different.
4.4.4 Protection current demand

An evaluation of the current demand required should be carried out to optimise the mass and size of galvanic anodes,

or the capacity of impressed current systems.

The protection current demand of each component of the structure to be cathodically protected is equal to:

I = A · J
e e ce
where:
A is the surface area of the individual component in square metres,

is the individual protection current density for the component considered, in amperes per square metre.

The protection current demand I of each CP zone is therefore equal to the sum of current demands for each

component included in the CP zone:
I I
= ( )
z z e
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where:

I is the protection current demand of each component included in the considered CP zone in amperes.

NOTE For current demand determination, the underwater surface area should always include the boot topping, but never the

atmospheric zone.

An estimate of the current demand of chains (or cables) which are not electrically insulated from the floating structure

shall be made and added to I when applicable. This is necessary to ensure a safe cathodic protection design, even if

the potential achieved on the chains (and their protection) will depend on the actual quality of the electrical continuity

between the chains and the floating structure, and between the links of each chain.

4.5 Cathodic protection systems
Two types of cathodic protection systems are used :
- impressed current system,
- galvanic anode system.
Sometimes a combination of both systems is used (hybrid).

The choice of the most appropriate system depends on a series of factors (see EN 12473). In general, impressed

current systems are preferred for structures fitted with electrical power and where there is a high current demand.

For any cathodic protection system, the size of the anodes shall be determined using Ohm's law.

I = U /R
where:
U is the driving potential in volts,
is the circuit resistance in ohms.

The anodic resistance is a function of the resistivity of the anodic environment and of the geometry (form and size) of

the anode. Empirical formulae may be used such as those given in annex B for the evaluation of the anode

resistance.

If the anodes are grouped in arrays and close to each other, mutual interference between anodes should be

considered when calculating the anodic resistance.

The number and location of the anodes shall be determined in order to achieve as far as practicable an electrical

current distribution leading to an adequate uniform protection potential level over the whole steel structure surface.

Calculations can be performed using computer numerical modelling based on finite elements or boundary elements

methods.

All components of the cathodic protection system should be installed at locations where the probability of disturbance

or damage is minimal.
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EN 13173:2005
4.6 Electrical continuity

Where cathodic protection is required for appurtenances, then electrical bonding to the structure

...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 13173
Attribué à l'ISO/TC 156 par le Secrétariat central (voir page iii)
Début de vote Vote clos le
2005-04-05 2005-09-05

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

PROCÉDURE «VOIE EXPRESS»
Protection cathodique des structures en acier flottant en mer
Cathodic protection for steel offshore floating structures
ICS 47.020.99; 77.060

CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE

PEUT ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.

OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET

COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE GUIDES DOIVENT PARFOIS ÊTRE CONSIDÉRÉS DU

POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTATION NATIONALE.

Organisation internationale de normalisation, 2005
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ISO/DIS 13173
PDF – Exonération de responsabilité

Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier

peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence

autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées

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l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,

veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
Notice de droit d'auteur

Ce document de l'ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d'auteur de l'ISO.

Sauf autorisé par les lois en matière de droits d'auteur du pays utilisateur, aucune partie de ce projet ISO

ne peut être reproduite, enregistrée dans un système d'extraction ou transmise sous quelque forme que ce

soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, les enregistrements ou

autres, sans autorisation écrite préalable.

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ISO/DIS 13173
NOTE DU SECRÉTARIAT CENTRAL

Le présent projet de Norme internationale est soumis au vote des comités membres de l'ISO selon la

procédure par voie express.

Le comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages, à sa réunion de mai 2004, a décidé

d'approuver la soumission de la norme EN 13173:2001, Protection cathodique des structures en acier flottant

en mer, selon la «procédure par voie express», conformément aux dispositions de l'Article F.2, Annexe F, des

Directives ISO/CEI, Partie 1 (quatrième édition, 2001).
F.2 «Procédure par voie express»

F.2.1 Les propositions d'appliquer la procédure par voie express peuvent être soumises selon les règles

décrites ci-dessous.

F.2.1.1 Tout membre (P) d'un comité technique concerné et toute organisation ayant un statut de liaison de

catégorie A auprès de ce comité peuvent proposer de soumettre directement au vote, en tant que projet pour

enquête, une norme existante de toute origine. L'auteur de la proposition doit obtenir l'accord de

l'organisation d'origine avant de faire la proposition. Il appartient à l'auteur de chaque proposition de décider des

critères permettant de proposer le traitement d'une norme existante selon la procédure par voie express.

F.2.1.2 Un organisme international ayant des activités normatives reconnu par le bureau du conseil de l'ISO ou

de la CEI peut proposer qu'une norme qu'il a établie lui-même soit soumise au vote comme projet final de

Norme internationale.

F.2.1.3 Une organisation ayant passé un accord technique formel avec l'ISO ou la CEI peut proposer, en

accord avec le comité technique ou sous-comité concerné, qu'un projet de norme établi par cette

organisation soit soumis au vote comme projet pour enquête au sein du comité technique ou sous-comité.

F.2.2 La proposition doit être adressée au Secrétaire général qui doit prendre les dispositions suivantes:

a) régler, avec l'organisation à l'origine de la proposition, les questions de droit d'auteur et/ou de marques de

fabrique, de façon que le texte proposé puisse être librement reproduit et diffusé aux organismes nationaux;

b) déterminer, dans les cas F.2.1.1 et F.2.1.3, en concertation avec les secrétariats concernés, lequel des

comités techniques ou sous-comités est compétent pour le sujet traité dans le document proposé; dans le

cas où il n'existe aucun comité technique compétent pour traiter de l'objet du document en question, le

Secrétaire général doit présenter la proposition au bureau de gestion technique qui peut inviter le Secrétaire

général à soumettre le document au stade enquête et à créer un groupe ad hoc chargé de traiter des

questions qui surgiraient par la suite;

c) s'assurer qu'il n'y a pas de contradiction manifeste avec d'autres Normes internationales;

d) diffuser le document proposé sous forme de projet pour enquête (F.2.1.1 et F.2.1.3) selon le paragraphe 2.6.1,

ou sous forme de projet final de Norme internationale (cas F.2.1.2) selon le paragraphe 2.7.1, en indiquant

(cas F.2.1.1 et F.2.1.3) le comité technique ou sous-comité dont relève le document proposé.

F.2.3 Le délai pour la procédure de vote et les conditions d'approbation sont spécifiés en 2.6 pour un projet

pour enquête ou 2.7 pour un projet final de Norme internationale. Dans le cas où aucun comité technique n'est

concerné, la condition d'approbation pour un projet final de Norme internationale est que moins d'un quart des

votes exprimés soit négatif.

F.2.4 Si, pour un projet d'enquête, les conditions d'approbation sont réunies, le projet de norme doit avancer au

stade approbation (2.7). Si cela n'est pas le cas, la proposition échoue et la suite doit être déterminée par le

comité technique ou sous-comité à qui on a attribué le document selon F.2.2 b).

Si, pour un projet final de Norme internationale, les conditions d'approbation sont réunies, le document doit

avancer au stade publication (2.8). Si cela n'est pas le cas, la proposition échoue et la suite doit être déterminée

par le comité technique ou sous-comité à qui on a attribué le projet final de Norme internationale selon F.2.2 b)

ou par discussion entre l'organisation d'origine et le bureau du Secrétaire général si aucun comité technique

n'est concerné.

Si la norme est publiée, la maintenance de celle-ci doit être confiée au comité technique ou sous-comité auquel

on a attribué le document selon F.2.2 b), ou, si aucun comité technique n'était concerné, la procédure

d'approbation décrite ci-dessus doit être répétée si l'organisation d'origine décide que des modifications à la

norme sont nécessaires.
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Sommaire

Avant-propos...............................................................................................................................................................3

Introduction .................................................................................................................................................................4

1 Domaine d'application...................................................................................................................................5

1.1 Parties structurales .......................................................................................................................................5

1.2 Matériaux ........................................................................................................................................................5

1.3 Environnement...............................................................................................................................................5

1.4 Sécurité et protection de l’environnement..................................................................................................5

2 Références normatives .................................................................................................................................5

3 Termes et définitions.....................................................................................................................................6

4 Base de calcul ................................................................................................................................................6

4.1 Objectifs..........................................................................................................................................................6

4.2 Critères de protection cathodique ...............................................................................................................7

4.3 Paramètres de calcul .....................................................................................................................................7

4.4 Détermination du besoin en courant ...........................................................................................................8

4.5 Systèmes de protection cathodique ..........................................................................................................10

4.6 Continuité électrique ...................................................................................................................................10

4.7 Interactions...................................................................................................................................................10

5 Conception d’un système à courant imposé ............................................................................................11

5.1 Objectifs........................................................................................................................................................11

5.2 Considérations relatives à la conception..................................................................................................11

5.3 Considérations relatives à l’équipement...................................................................................................12

6 Conception d’un système à anodes galvaniques.....................................................................................13

6.1 Objectifs........................................................................................................................................................13

6.2 Considérations relatives à la conception..................................................................................................14

6.3 Facteurs déterminant le courant débité par anode et la durée de vie en service.................................15

6.4 Emplacement des anodes...........................................................................................................................15

7 Surveillance des systèmes de protection cathodique.............................................................................15

7.1 Objectifs........................................................................................................................................................16

7.2 Mesures du potentiel ...................................................................................................................................16

7.3 Mesurage du courant débité par une anode à courant imposé ..............................................................16

7.4 Régulation de la source du courant imposé.............................................................................................16

7.5 Méthodes de surveillance supplémentaires .............................................................................................17

8 Documentation.............................................................................................................................................17

8.1 Objectifs........................................................................................................................................................17

8.2 Système à courant imposé .........................................................................................................................17

8.3 Système par anodes galvaniques ..............................................................................................................18

Annexe A (informative) Recommandations relatives aux besoins en matière de courant pour la

protection cathodique des structures flottant en mer .............................................................................19

A.1 Densités théoriques de courant pour la protection de l’acier nu en eau de mer..................................19

A.2 Densités théoriques de courant pour la protection de l’acier nu dans les fonds marins (vase)

(température ambiante) ...............................................................................................................................19

A.3 Valeurs des coefficients de dégradation du revêtement des systèmes classiques de peinture,

pour le calcul des systèmes de protection cathodique...........................................................................19

Annexe B (informative) Résistance de l'anode et détermination de la durée de vie..........................................20

B.1 Formules relatives à la résistance des anodes (R ).................................................................................20

B.2 Durée de vie des anodes.............................................................................................................................21

Annexe C (informative) Caractéristiques électrochimiques types des anodes à courant imposé...................22

Annexe D (informative) Disposition type de traversées de coque avec utilisation d’un cofferdam.................23

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Avant-propos

La présente norme européenne a été élaborée par le Comité Technique CEN/TC 219 "Protection cathodique" dont

le secrétariat est tenu par le BSI.

Cette norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique, soit

par entérinement, au plus tard en juillet 2001, et toutes les normes nationales en contradiction devront être retirées

au plus tard en juillet 2001.

Selon le Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sont

tenus de mettre cette norme européenne en application: Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne,

Finlande, France, Grèce, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvège, Pays-Bas, Portugal, République Tchèque,

Royaume-Uni, Suède et Suisse.
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Introduction

La protection cathodique, le plus souvent associée à un revêtement ou à une peinture de protection, est

habituellement utilisée pour protéger la surface externe des structures en acier flottant en mer et les parties

annexes contre la corrosion due à l’eau de mer ou aux fonds marins.

La protection cathodique consiste à fournir une quantité suffisante de courant continu à la surface immergée de la

structure, pour abaisser le potentiel de l’acier par rapport à l’électrolyte jusqu’à des valeurs où la corrosion est

insignifiante.

Les principes généraux de la protection cathodique sont détaillées dans l’EN 12473.

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1 Domaine d'application

La présente norme européenne définit les moyens à mettre en œuvre pour assurer la protection cathodique des

parties métalliques submergées des structures en acier flottant en mer et de leurs parties annexes contre la

corrosion due à l’eau de mer ou aux fonds marins.
1.1 Parties structurales

La présente norme européenne est applicable à la protection cathodique de la surface externe des structures

flottant en mer, qui sont statiques dans leurs conditions normales de fonctionnement. Ces structures comprennent

essentiellement : les barges, les plates-formes élévatrices, les plates-formes semi-submersibles, les réservoirs de

stockage, les bouées, etc.

Elle est également applicable aux surfaces submergées des parties annexes fixées à la structure (par exemple les

chaînes) lorsqu’elles ne sont pas isolées électriquement de la structure.

Elle ne s’applique pas à la protection cathodique des bateaux, des structures fixes en mer, des structures

allongées (canalisations, câbles) ou des installations portuaires, qui font l’objet de normes spécifiques.

La présente norme européenne concerne uniquement la protection cathodique des surfaces externes immergées

dans l’eau de mer, y compris les manchons et les prises d’eau, jusqu’à la première vanne.

La présente norme européenne ne s’applique pas à la protection interne de la surface des composants tels que les

ballasts ou les surfaces intérieures de la coque des structures flottantes.
1.2 Matériaux

La présente norme européenne est applicable à la protection cathodique des structures réalisées principalement à

partir d’aciers au carbone/manganèse nus ou revêtus.

Certaines parties de la structure pouvant être réalisées en matériaux métalliques autres que les aciers au

carbone/manganèse, il convient de concevoir le système de protection cathodique de manière à assurer une

maîtrise parfaite de tout couplage galvanique et à réduire au maximum les risques dus à la fragilisation ou à la

fissuration induite par l’hydrogène (voir l’EN 12473).
La présente norme européenne n’est pas applicable aux structures en béton.
1.3 Environnement

La présente norme européenne est applicable à l’ensemble de la zone submergée en eau de mer, en eau

saumâtre, dans les fonds marins (vase), qui se trouvent normalement dans les sites où la structure flottante est

ancrée, amarrée ou peut se déplacer. La présente norme européenne est également applicable aux parties

annexes de la structure susceptibles d’entrer en contact avec la vase (par exemple les chaînes).

En ce qui concerne les surfaces qui sont immergées de façon intermittente, la protection cathodique n’est efficace

que lorsque le temps d’immersion est suffisamment long pour permettre la polarisation de l’acier.

1.4 Sécurité et protection de l’environnement

La présente norme européenne ne traite pas des aspects liés à sécurité et à la protection de l’environnement. Les

réglementations nationales ou internationales concernées doivent s’appliquer.
2 Références normatives

Cette Norme européenne comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications. Ces

références normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-

après. Pour les références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces

publications ne s'appliquent à cette Norme européenne que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision.

Pour les références non datées, la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique.

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EN 12473, Principes généraux de la protection cathodique en eau de mer.
prEN 12496, Anodes galvaniques pour protection cathodique dans l’eau de mer.
3 Termes et définitions

Pour les besoins de la présente Norme européenne, les termes et définitions de l’EN 12473 ainsi que les suivants

s'appliquent.
3.1
zone émergée

zone située au-dessus de la zone d’éclaboussure, c’est-à-dire au-dessus du niveau atteint par la houle normale,

que la structure soit ou non en déplacement
3.2
exposant de charge

section de la coque située entre la ligne de flottaison lège et la ligne de flottaison en charge, et qui est susceptible

d’être immergée par intermittence
3.3
zone de protection cathodique (PCZ)

partie de la structure qui peut être considérée de façon indépendante et pour laquelle est conçu un système de

protection cathodique
3.4
zone immergée

zone située en dessous de la ligne de flottaison au tirant d’eau, dans les conditions normales de fonctionnement

3.5
zone submergée
zone comprenant la zone immergée et la zone enterrée (ensouillée)
3.6
œuvres vives

partie de la coque d’une structure flottante vitale pour la stabilité et la flottabilité, c’est-à-dire située en dessous de

la ligne de flottaison lège
4 Base de calcul
4.1 Objectifs

L’objectif principal d’un système de protection cathodique est de fournir une quantité suffisante de courant pour

protéger la structure et ses parties annexes, en répartissant ce courant de telle sorte que le potentiel de chacune

des parties de la structure se situe à l’intérieur des limites définies par les critères de protection (voir 4.2).

Il convient que les potentiels soient aussi homogènes que possible sur l’ensemble de la structure. Ceci ne peut être

obtenu que par une répartition adéquate du courant de protection sur la structure dans les conditions normales de

service de celle-ci. Cet objectif de répartition homogène peut cependant se révéler difficile à atteindre dans

certaines zones telles que les chaînes, les prises d’eau, les manchons pour lesquels il convient d’envisager l’ajout

d’un système de protection cathodique supplémentaire.

Le système de protection cathodique ou une structure flottante est généralement associé à un système de

revêtement, même si certaines parties annexes, telles que les chaînes, ne peuvent pas bénéficier d’un revêtement

de protection.

Un bouclier diélectrique peut être installé à proximité des anodes pour réduire le plus possible les risques de sur-

protection locale.

Il convient d’étudier le système de protection cathodique soit pour la durée de vie de la structure, soit pour une

période correspondant à l’intervalle de temps entre deux opérations d’entretien en cale sèche.

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Il convient que la conception du système de protection cathodique permette d’atteindre ces objectifs en utilisant

soit des anodes galvaniques, soit des anodes à courant imposé, soit une combinaison des deux méthodes.

4.2 Critères de protection cathodique

Les critères de protection cathodique sont décrits de façon détaillée dans l’EN 12473.

Pour que le niveau de protection cathodique atteint soit suffisant, il convient que les potentiels de protection des

structures en acier soient conformes à ceux indiqués ci-après.

Le critère adopté pour la protection cathodique de l’acier dans l’eau de mer aérée correspond à un potentiel plus

négatif que – 0,80 V, mesuré par rapport à une électrode de référence argent/chlorure d’argent/eau de mer.

Un potentiel moins négatif que – 1,10 V (mesuré par rapport à une électrode de référence Ag/AgCl/eau de mer) est

habituellement recommandé.

Afin de tenir compte d’une éventualité de décollement du revêtement et de fatigue-corrosion, il convient parfois de

prévoir une limite inférieure moins négative. Le choix de cette limite négative doit être dûment justifié dans la

documentation.
4.3 Paramètres de calcul

Il convient d’étudier la conception du système de protection cathodique en fonction des paramètres suivants :

subdivision de la structure, description des composants et conditions de service.

4.3.1 Subdivision de la structure

Il est possible de subdiviser la structure en différentes zones de protection cathodique (PCZ), qui sont ensuite

considérées de façon indépendante, pour l’étude de la protection cathodique bien qu’il ne soit pas nécessaire de

les isoler électriquement les unes des autres.

EXEMPLE 1 Dans le cas d’un stockage flottant, certains composants spécifiques peuvent ne pas être compris dans la PCZ

correspondant aux œuvres vives. Ces composants forment alors eux-mêmes une PCZ (par exemple les manchons).

EXEMPLE 2 Dans le cas de bouées, une seule zone suffit généralement à couvrir le corps de la bouée et la partie de la

chaîne d’amarrage sur laquelle la protection cathodique peut porter.
4.3.2 Description des zones de protection cathodique (PCZ)

Chaque PCZ pouvant être constituée de plusieurs composants, il convient d’en donner une description complète, à

savoir les surfaces et les caractéristiques des matériaux et des revêtements (type, durée de vie et coefficient de

dégradation).
4.3.3 Conditions de service

La conception du ou des systèmes de protection cathodique utilisé(s) est fonction des conditions de service : la

durée de vie prévue, l’environnement et les conditions de fonctionnement.

Durée de vie : On considère, en général, soit la durée de vie complète, soit le ou les intervalles de temps entre

deux opérations d’entretien en cale sèche.

Environnement : Il convient de déterminer les propriétés de l’eau de mer (voir l’EN 12473).

Conditions de fonctionnement : En général, la conception du système de protection cathodique tient

uniquement compte des conditions de fonctionnement de la structure à l’arrêt, le laps de temps pendant lequel

règnent des conditions de déplacement étant généralement négligeable.
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4.4 Détermination du besoin en courant
4.4.1 Généralités

Pour satisfaire aux critères de protection pour les conditions définies en 4.3, il est nécessaire de sélectionner pour

chacun des composants la densité de courant appropriée.

Le besoin en courant de chaque composant métallique de la structure est déterminé en multipliant la surface par la

densité de courant requise.
4.4.2 Densité du courant de protection dans le cas de l’acier nu

La densité de courant nécessaire peut ne pas être la même pour tous les composants de la structure, dans la

mesure où les conditions d’environnement et de service sont variables.

Il est possible de choisir les densités de courant en se basant soit sur l’expérience acquise avec d’autres structures

installées dans le même type d’environnement soit sur des essais et des mesurages.

La densité du courant dépend de la cinétique des réactions électrochimiques et varie en fonction de paramètres

tels que le potentiel de protection, l’état de surface, la teneur en oxygène dissous dans l’eau de mer, la vitesse de

l’eau de mer à la surface de l’acier, la température, etc.
Pour chaque étude, il convient d’évaluer :

la densité de courant initiale, nécessaire pour obtenir la polarisation initiale de la structure ;

la densité de courant de maintien, nécessaire pour maintenir le niveau de polarisation sur la structure ;

la densité de courant finale, pour une éventuelle repolarisation de la structure, suite à des tempêtes sévères

ou à des opérations de nettoyage, par exemple.

La période de polarisation initiale précédant les conditions de service normales étant habituellement plus courte si

on la compare à la durée de vie théorique, la valeur moyenne de la densité de courant est généralement très

voisine de la densité du courant de maintien.

Pour assurer une protection cathodique constante pendant toute la durée de vie théorique de la structure, on

calcule la masse minimale du matériau anodique nécessaire en fonction de la densité (moyenne) de courant.

Des valeurs typiques de densités de courant pour l’acier nu sont données à l’annexe A.

4.4.3 Densité du courant de protection dans le cas de l’acier revêtu

Habituellement, le système de protection cathodique est associé à des systèmes de revêtement appropriés. Le

revêtement permet d’utiliser une quantité de courant plus faible tout en améliorant sa répartition sur la surface.

Cette diminution de la quantité de courant nécessaire peut être de l’ordre de 100 à 1, voire plus. Cependant, la

densité de courant augmente en fonction du temps, au fur et à mesure de la détérioration du revêtement.

Il convient de considérer un coefficient de dégradation initial du revêtement, principalement lié aux dégradations

mécaniques lors de la fabrication de la structure. Il convient ensuite de choisir un taux de dégradation du

revêtement (c’est-à-dire une augmentation du coefficient de dégradation du revêtement) pour tenir compte de son

vieillissement et d’éventuelles détériorations mécaniques susceptibles de se produire au cours de la vie de la

structure ou au cours d’une période correspondant à l’intervalle de temps entre deux opérations d’entretien en cale

sèche.

Ces valeurs sont, dans une large mesure, fonction des conditions réelles de construction et de fonctionnement.

Des indications relatives aux valeurs des coefficients de détérioration des revêtements f sont données à

l’annexe A.
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La densité du courant de protection nécessaire à la protection de l’acier revêtu est égale au produit de la densité

du courant pour l’acier nu et du coefficient de détérioration du revêtement.
...