ISO/DIS 13174

Cathodic protection for harbour installations

Protection cathodique des installations portuaires

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 13174
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 harbour installations
Protection cathodique des installations portuaires
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 13174
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the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.

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 13174
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 13174:2001, Cathodic protection for harbour installations, 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 13174:2005
Contents

Foreword......................................................................................................................................................................4

Introduction .................................................................................................................................................................5

1 Scope ......................................................................................................................................................................5

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

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

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

1.4 Safety and environment protection...................................................................................................................5

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

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

4 Design basis ...........................................................................................................................................................9

4.1 Objectives............................................................................................................................................................9

4.2 Cathodic protection criteria ...............................................................................................................................9

4.3 Design parameters............................................................................................................................................10

4.4 Electrical current demand................................................................................................................................10

4.5 Cathodic protection systems...........................................................................................................................12

4.6 Electrical continuity..........................................................................................................................................13

........................................................................................................................................................13

4.7 Interactions

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

5 Impressed current system design

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

5.1 Objectives

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

5.2 Design considerations

...............................................................................................................................15

5.3 Equipment considerations

...........................................................................................................................17

6 Galvanic anode system design

..........................................................................................................................................................17

6.1 Objectives

......................................................................................................................................17

6.2 Design considerations
...............................................................18
6.3 Factors determining the anode current output and operating life
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EN 13174:2005

6.4 Location of anodes ...........................................................................................................................................18

7 Cathodic protection system monitoring............................................................................................................19

7.1 Objectives..........................................................................................................................................................19

7.2 Potential measurements ..................................................................................................................................19

7.3 Measurement of impressed current anode electrical current output..........................................................19

7.4 Impressed current power source control.......................................................................................................20

8 Documentation.....................................................................................................................................................20

8.1 Objectives..........................................................................................................................................................20

8.2 Impressed current system ...............................................................................................................................20

8.3 Galvanic anodes system ..................................................................................................................................21

Annex A (informative) Guidance for current requirements for cathodic protection of harbour installations..22

A.1 Design current densities for the protection of bare steel in sea water.......................................................22

A.2 Design current densities for the protection of bare steel in saline mud ....................................................22

A.3 Values of coating breakdown factors of usual paint systems for the design of cathodic protection

systems......................................................................................................................................................................22

Annex B (informative) Anode resistance and life determination ..........................................................................23

B.1 Anodic resistance (R ) formulae .....................................................................................................................23

B.2 Anode life duration...........................................................................................................................................24

.........................25

Annex C (informative) Typical electrochemical characteristics of impressed current anodes

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EN 13174:2005
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 13174:2005
Introduction

Cathodic protection, is usually applied, together with protective coatings or paint to protect the external surfaces of

steel harbour installations and appurtenances from corrosion due to sea water or saline mud.

Cathodic protection works by supplying sufficient direct current to the immersed external 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 immersed and buried metallic

external surfaces of steel harbour installations and appurtenances in sea water and saline mud.

1.1 Structures

This European Standard covers the cathodic protection of fixed and floating structures. This essentially includes piers,

jetties, dolphins (mooring and berthing), sheet or tubular piling, pontoons, buoys, floating docks, lock and sluice gates.

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 fixed or floating offshore structures, submarine pipelines or ships.

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

and internals of floating structures or the internals or back faces of sheet steel piling which is in contact with backfill.

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 to the whole submerged zone in sea water, brackish waters and saline mud

which can normally be found in harbour installations wherever these structures are fixed or floating.

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.
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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).
General principles of cathodic protection in sea water
EN 12473, .
prEN 12496, Galvanic anodes for cathodic protection in sea water.
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 splash zone, ie. above the level reached by the normal swell, whether the structure is moving

or not
3.2
buried zone
zone located under the mud line
3.3
Cathodic Protection zone

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

3.4
extended tidal zone
zone including the tidal zone, the splash zone and the transition zone
3.5
H.A.T.
level of highest astronomical tide
3.6
immersed zone

zone located above the mud line and below the extended tidal zone or the water line at a draught corresponding to

the normal working conditions
3.7
L.A.T.
level of lowest astronomical tide
3.8
M.T.L.
mean tide level (also known as M.S.L. or M.W.L.)
3.9
R.O.V.
remotely operated vehicle
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3.10
piling

deep foundation tubular or sheet steel element forming part or whole harbour structure

3.11
splash zone

the height of the structure which is intermittently wet and dry due to the wave action just above the H.A.T

3.12
submerged zone
zone including the buried zone, the immersed zone and the transition zone
3.13
transition zone

zone located below L.A.T. and including the possible level inaccuracy of the structure installation which is affected by

a higher oxygen content due to normal swell or tidal movement
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Figure 1 – Schematic representation of levels and zones in sea water environment
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4 Design basis
4.1 Objectives

The major objective of a cathodic protection system is to deliver sufficient current to 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 may be approached only by an adequate

distribution of the protective current over the structure during normal service conditions, however it may be difficult to

achieve in some areas such as chains, when a supplementary cathodic protection system should be considered.

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

though some appurtenances such as chains, may not benefit from the use of coatings. Extensive coating damage

may also occur to buried areas of piling which is driven into position during installation.

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 time of the structure or for a period

corresponding to maintenance or dry-docking interval. Alternatively when it is not feasible to design the cathodic

protection system for the life of the structure or dry-docking is not possible, the system should be designed for easy

replacement, typically using divers or R.O.V.

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

galvanic anode 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 polarised potential more negative than

-0,80 V measured with respect to silver/silver chloride/sea water reference electrode (Ag/AgCl/sea water reference

electrode).

However, steel immersed in solutions which contain active sulphate reducing bacteria (anaerobic conditions),

because of the possibility of microbiologically induced corrosion, a potential more negative than -0,90 V (Ag/AgCl/sea

water reference electrode) is generally recommended.

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

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

be documented.
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4.3 Design parameters

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

subdivision, component description and service conditions.
4.3.1 Structure subdivision

Harbour structures to be protected can be divided into different Cathodic Protection zones, (CP zones), which can be

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

isolated.

EXAMPLE 1 For a berthing dolphin, the area of piling can be divided into two main CP zones: the immersed or wetted CP zone

and the buried CP zone. This division is related to the high current demand of the immersed or wetted CP zone due to the

velocity of water movement, salinity, oxygen content and temperature. In the buried CP zone the current demand will be reduced

due to the environment. There may be some specific elements which would not be included in a CP zone and therefore

constitute a CP zone by themselves e.g. seawater intakes.

EXAMPLE 2 For buoys, a single zone is generally considered, sufficient to cover the body of the buoy and the influenced part

of the mooring chain(s).
4.3.2 Description of CP zone

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

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

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

environment and operating conditions.

- Lifetime: Either the whole design life of the structure, the dry-docking or maintenance period(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 protection criteria 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.
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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 experiences 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 in sea water, seawater velocity at the steel surface,

temperature.
The following should be evaluated for each design:

- initial current density required to achieve 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 the 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.
4.4.3 Protection current density for coated steel

The cathodic protection system may be 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 and installation 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 lifetime of the structure or corresponding to the dry-docking or maintenance period(s).

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

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

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

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

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

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

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

f = 0 for a perfectly insulating coating.
f = 1 for a bare 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 I 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 zone in square metres,

J 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 demand of each

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

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

NOTE For current demand determination, the highest astronomical tide should be considered.

An estimate of the current demand of chains which are not electrically insulated from the structure should 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 q
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 13174
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 installations portuaires
Cathodic protection for harbour installations
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 13174
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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

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veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
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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

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ISO/DIS 13174
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 13174:2001, Protection cathodique des installations portuaires,

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 ................................................................................................................................................9

4.1 Objectifs..........................................................................................................................................................9

4.2 Critères de protection cathodique ...............................................................................................................9

4.3 Paramètres de calcul .....................................................................................................................................9

4.4 Détermination du besoin en courant .........................................................................................................10

4.5 Systèmes de protection cathodique ..........................................................................................................12

4.6 Continuité électrique ...................................................................................................................................13

4.7 Interactions...................................................................................................................................................13

5 Conception d’un système à courant imposé ............................................................................................13

5.1 Objectifs........................................................................................................................................................13

5.2 Considérations relatives à la conception..................................................................................................14

5.3 Considérations relatives à l’équipement...................................................................................................14

6 Conception d’un système à anodes galvaniques.....................................................................................16

6.1 Objectifs........................................................................................................................................................16

6.2 Considérations relatives à la conception..................................................................................................16

6.3 Facteurs déterminant le courant débité par anode et la durée de vie en service.................................17

6.4 Emplacement des anodes...........................................................................................................................18

7 Surveillance des systèmes de protection cathodique.............................................................................18

7.1 Objectifs........................................................................................................................................................18

7.2 Mesures du potentiel ...................................................................................................................................18

7.3 Mesurage du courant débité par une anode à courant imposé ..............................................................19

7.4 Régulation de la source du courant imposé .............................................................................................19

8 Documentation.............................................................................................................................................19

8.1 Objectifs........................................................................................................................................................19

8.2 Système à courant imposé .........................................................................................................................20

8.3 Système par anodes galvaniques ..............................................................................................................20

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

protection cathodique des installations portuaires .................................................................................21

A.1 Densités de courant d’étude pour la protection de l’acier nu en eau de mer .......................................21

A.2 Densités théoriques de courant pour la protection de l’acier nu dans les fonds marins (vase) ........21

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

pour le calcul des systèmes de protection cathodique...........................................................................21

Annexe B (informative) Résistance de l’anode et détermination de la durée de vie..........................................22

B.1 Formules relatives à la résistance des anodes (R ).................................................................................22

B.2 Durée de vie des anodes.............................................................................................................................23

Annexe C (informative) Caractéristiques électrochimiques types des anodes à courant imposé...................24

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

habituellement utilisée pour protéger la surface externe des installations portuaires en acier et des 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 externe

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 détaillés 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 externes immergées et enfouies des installations portuaires en acier 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 des structures fixes et flottantes. Ces

structures comprennent essentiellement : les appontements, jetées, bourrelets d’embarcation (d’amarrage et

d’accostage), les pieux d’écoute et les pieux tubulaires, les pontons, les bouées, les docks flottants, les portes

d’écluse et les vannes, 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 n’est pas applicable à la protection cathodique des structures fixes ou flottantes en mer, des canalisations

sous-marines ou des bateaux.

La présente norme européenne n’est pas applicable à la protection interne de la surface des composants tels que

les ballasts ou les surfaces intérieures des structures flottantes, ni à l’intérieur ou aux faces arrières des pieux

d’écoute en acier en contact avec le remblayage, etc.
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

parfaite maîtrise 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), des structures constituant les installations portuaires, que ces structures

soient fixes ou flottantes.

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 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 définitions de l’EN 12473 et les suivantes 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
zone enfouie
zone située sous le fond vaseux
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 de marnage étendue

zone comprenant la zone de marnage, la zone d’éclaboussure et la zone enterrée (ensouillée)

3.5
H.A.T.
niveau de la marée astronomique maximale
3.6
zone immergée

zone située en dessous de la zone de marnage étendue et au-dessus du fond vaseux ou ligne correspondant à un

tirant d’eau pour des conditions de travail normales
3.7
L.A.T.
niveau de la marée astronomique minimale
3.8
M.T.L.
niveau moyen de la marée (également désigné par M.S.L. ou M.W.L.)
3.9
R.O.V.
véhicule télécommandé
3.10
pieu

élément tubulaire ou en feuilles d’acier profondément enfoncé dans le sol, faisant partie de l’ensemble de la

structure portuaire
3.11
zone d’éclaboussure

hauteur située juste au-dessus du H.A.T. à laquelle la structure est mouillée par intermittence par les vagues

3.12
zone submergée
zone comprenant la zone enfouie, la zone immergée et la zone de transition
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3.13
zone enterrée (ensouillée)

zone située sous le L.A.T. incluant l’écart éventuel de la structure par rapport à l’horizontalité dû à une teneur en

oxygène plus élevée en raison du phénomène des marées ou de gonflement
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zone atmosphérique
zone d’éclaboussure
H.A.T.
Zone de
marnage
étendue
Zone de marnage
M.T.L.
L.A.T.
zone de transition
Zone Zone immergée
submergée
Fond vaseux
Zone enfouie

Figure 1 – Représentation schématique des niveaux et des zones dans un environnement d’eau de mer

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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, pour lesquelles il convient d’envisager l’ajout d’un système de protection

cathodique supplémentaire.

Le système de protection cathodique ou une structure fixe et 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. Des détériorations sérieuses peuvent également se produire sur la partie enfouie des pieux mis en

place lors de l’installation.

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

protection.

Il convient de concevoir le système de protection cathodique soit en fonction de 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. Si la

structure ne permet pas la pose d’un système de protection permanent pendant toute la durée de vie ou pendant

l’intervalle de temps entre deux opérations d’entretien en cale sèche, il convient d’équiper la structure d’un système

de protection facile à remplacer par des plongeurs ou des véhicules télécommandés.

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

(électrode de référence Ag/AgCl/eau de mer).

Cependant, pour les structures en acier immergées dans une eau contenant des sulfates actifs destinés à réduire

la croissance bactérienne (conditions anaérobies), un potentiel plus négatif que – 0 ,90 V (électrode de référence

Ag/AgCl/Eau de mer) est habituellement recommandé en raison d’un risque de corrosion microbiologique réel.

Pour les structures revêtues, un potentiel plus négatif que –1,10 V (mesuré par rapport à une électrode de

référence Ag/AgCl/eau de mer) est recommandé.

Pour tenir comte des risques de fatigue-corrosion, il convient parfois de prévoir une limite inférieure moins négative

en fonction des caractéristiques des matériaux. 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.

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4.3.1 Subdivision de la structure

Les structures portuaires à protéger peuvent être subdivisées en différentes zones de Protection Cathodique

(PCZ), qui peuvent ensuite être 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 bourrelet d’embarcation, la zone du pieu peut être divisée en deux zones de protection

cathodique bien distinctes : la zone immergée et la zone enfouie. Cette distinction est justifiée par le besoin élevé en courant de

la zone immergée, en raison de la vitesse du mouvement de l’eau, de sa salinité, de sa teneur en oxygène et de sa

température. Le besoin en courant de la zone enfouie est moins élevé, ceci en raison de l’environnement. Certains éléments

spécifiques peuvent ne pas être inclus dans la PCZ et constituer à son tour une PCZ spécifique (par exemple, les prises d’eau

de mer).

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

des chaînes d’amarrage sur laquelle la protection cathodique peut porter.
4.3.2 Description des zones de protection cathodique

Chaque PCZ peut 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 de la structure, soit le ou les intervalles

de temps entre deux opérations d’entretien en cale sèche ;

Environnement : Il est recommandé 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.
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 estimé 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 (moyenne) de courant de maintien 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 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..
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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 requise 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) du courant de

maintien.
Des valeurs typiques de densités de courant p
...