ISO 24656:2022
(Main)Cathodic protection of offshore wind structures
Cathodic protection of offshore wind structures
This document specifies the requirements for the external and internal cathodic protection for offshore wind farm structures. It is applicable for structures and appurtenances in contact with seawater or seabed environments. This document addresses: — design and implementation of cathodic protection systems for new steel structures; — assessment of residual life of existing cathodic protection systems; — design and implementation of retrofit cathodic protection systems for improvement of the protection level or for life extension of the protection; — inspection and performance monitoring of cathodic protection systems installed on existing structures, and — guidance on cathodic protection of reinforced concrete structures.
Protection cathodique des structures éoliennes en mer
Le présent document spécifie les exigences relatives à la protection cathodique extérieure et intérieure des structures des parcs éoliens en mer. Il est applicable aux structures et équipements en contact avec l'eau de mer ou les fonds marins. Le présent document couvre: — le dimensionnement et la mise en œuvre de systèmes de protection cathodique pour les structures en acier neuves; — l'évaluation de la durée de vie résiduelle de systèmes de protection cathodique existants; — le dimensionnement et la mise en œuvre de systèmes de protection cathodique pour remise à niveau, destinés à améliorer le niveau de protection ou à prolonger la durée de vie de la protection; — le contrôle et la surveillance des performances de systèmes de protection cathodique mis en place sur des structures existantes; et — les recommandations relatives à la protection cathodique de structures en béton armé.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 24656
First edition
2022-05
Cathodic protection of offshore wind
structures
Protection cathodique des structures éoliennes en mer
Reference number
ISO 24656:2022(E)
© ISO 2022
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ISO 24656:2022(E)
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Published in Switzerland
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ISO 24656:2022(E)
Contents Page
Foreword . vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviations .5
4.1 Symbols . 5
4.2 Abbreviations . 7
5 Competence of personnel .8
6 Structural considerations . 9
6.1 Structures to be protected . 9
6.2 Materials . 10
6.3 Corrosion protection strategy . 10
7 Cathodic protection criteria .15
7.1 Temporary protection . 15
7.2 Steel structures . . 16
7.3 Reinforced concrete structures . 17
8 Cathodic protection design .17
8.1 Objectives . 17
8.2 Design considerations . 18
8.2.1 General . 18
8.2.2 External cathodic protection . 19
8.2.3 Internal cathodic protection . 19
8.3 CP Design life . 20
8.4 Surface area considerations .20
8.4.1 General .20
8.4.2 Structure subdivision .20
8.5 Environmental factors . 21
8.5.1 General . 21
8.5.2 Seawater flow velocity . 21
8.5.3 Electrolyte resistivity .22
8.5.4 Seawater temperature . 22
8.5.5 Calcareous deposits . 22
8.6 Protection current demand .23
8.6.1 General .23
8.6.2 Calculation of current demand, external surfaces .23
8.6.3 Calculation of current demand, internal surfaces . 26
8.7 Electrical continuity and continuity bonds . 26
8.8 Current drains and interactions . 27
8.9 Installation considerations during design . 27
9 Galvanic anode systems .28
9.1 General .28
9.2 Anode current availability .28
9.3 Galvanic anode alloys .28
9.4 Anode selection . 29
9.5 Anode requirements . 30
9.6 Anode distribution . 31
10 Impressed current systems .32
10.1 General . 32
10.2 Design considerations . 33
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ISO 24656:2022(E)
10.2.1 General . 33
10.2.2 Resilience of impressed current CP system by design . 33
10.2.3 Current requirement of impressed current CP system .34
10.2.4 Impressed current CP system components .34
10.2.5 DC power source .34
10.2.6 Impressed current anodes .36
10.2.7 Reference electrodes . 37
10.2.8 Dielectric shields . 37
10.3 Installation of impressed current CP systems .38
10.4 Hybrid systems and temporary power for impressed current systems .39
10.5 Continuity bonds . 39
11 Cable systems .39
11.1 General .39
11.2 Cathodic protection DC cables .40
11.3 Inter-array and export AC cables . 41
12 Commissioning and surveys .43
12.1 Objectives . 43
12.2 Galvanic anode systems . 43
12.2.1 General . 43
12.2.2 Detailed external surveys .44
12.2.3 Detailed internal surveys .44
12.3 Permanent CP monitoring systems . 45
12.4 Impressed current systems . 45
13 CP surveying and monitoring . .46
13.1 Objectives .46
13.2 General considerations.46
13.3 Reference electrodes .48
13.4 Frequency of survey and monitoring .48
14 Retrofit cathodic protection systems .49
14.1 General considerations.49
14.2 Survey before retrofit.49
14.3 Retrofit for inadequate protection .50
14.4 Retrofit for structure life extension .50
14.5 All retrofits . 51
14.6 Equipment considerations . 52
15 Documentation .53
15.1 General .53
15.2 Design report . 53
15.2.1 General .53
15.3 Material specification requirements . 55
15.3.1 General . 55
15.3.2 Galvanic anodes . 55
15.3.3 Impressed current CP materials .56
15.4 Installation drawings and specifications . 59
15.5 As-built installation and commissioning report requirements . 59
15.6 Operation and maintenance requirements .60
16 Safety and cathodic protection .60
16.1 Objectives .60
16.2 Physical obstructions . 61
16.3 Protection against electric shock . 61
16.4 Gas evolution . 61
16.4.1 Hydrogen evolution . . 61
16.4.2 Chlorine evolution . 62
Annex A (informative) Environmental checklist .63
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ISO 24656:2022(E)
Annex B (normative) Method of using metocean data to calculate marked-up seawater flow
velocity .65
Annex C (informative) Guidance on cathodic protection current density requirement for
cathodic protection of wind offshore structures .78
Annex D (informative) Coatings and coating breakdown for CP design .86
Annex E (normative) Anode resistance and life calculation .90
Annex F (normative) Calculation of voltage drop down connection cables .97
Annex G (normative) Typical electrochemical characteristics for commonly used
impressed current anodes .99
Annex H (informative) Permanent monitoring system design process . 101
Annex I (informative) Cathodic protection modelling . 105
Bibliography . 108
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ISO 24656:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys, in
collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC
219, Cathodic protection, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and
CEN (Vienna Agreement).
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
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ISO 24656:2022(E)
Introduction
Cathodic protection (CP), possibly together with protective coating, is applied to protect the immersed
external surfaces of offshore wind farm structures and appurtenances from corrosion due to seawater
or seabed environments.
CP, possibly together with protective coating, can be applied to protect the internal flooded and seabed
and sediment exposed surfaces from corrosion.
The general principles of CP in seawater are detailed in ISO 12473.
CP involves the supply of sufficient direct current to the surfaces of the structure in order to reduce the
steel to electrolyte potential to values where corrosion is considered insignificant or acceptably low.
CP is designed to protect the submerged and buried areas of the structure from corrosion. The parts
that are not permanently immersed will not be permanently protected by the CP system.
This document introduces guidance for the use of available metocean data to
— assess the CP demand of immersed and frequently wetted areas
— determine seawater flow velocities to assess the CP design parameters
This is in addition to the primary use of the metocean data in structural design.
This document does not require the CP designer to be expert in metocean data; it gives guidance on data
which should be available from metocean specialists and which is required in the CP design process.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 24656:2022(E)
Cathodic protection of offshore wind structures
1 Scope
This document specifies the requirements for the external and internal cathodic protection for offshore
wind farm structures. It is applicable for structures and appurtenances in contact with seawater or
seabed environments. This document addresses:
— design and implementation of cathodic protection systems for new steel structures;
— assessment of residual life of existing cathodic protection systems;
— design and implementation of retrofit cathodic protection systems for improvement of the protection
level or for life extension of the protection;
— inspection and performance monitoring of cathodic protection systems installed on existing
structures, and
— guidance on cathodic protection of reinforced concrete structures.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 8501-1, Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Visual
assessment of surface cleanliness — Part 1: Rust grades and preparation grades of uncoated steel substrates
and of steel substrates after overall removal of previous coatings
ISO 12473, General principles of cathodic protection in seawater
EN 12496, Galvanic anodes for cathodic protection in seawater and saline mud
ISO 12696, Cathodic protection of steel in concrete
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
EN 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code)
IEC 61000-1-2, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 1-2: General — Methodology for the
achievement of functional safety of electrical and electronic systems including equipment with regard to
electromagnetic phenomena
IEC 61400-24, Wind energy generation systems — Part 24: Lightning protection
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
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ISO 24656:2022(E)
3.1
atmospheric zone
zone located above the splash zone
3.2
buried zone
zone located under the seabed or expected scour level, whichever is lower
3.3
CP design life
time for which the CP is designed to protect the structure
Note 1 to entry: This may be different to the structure design life or structure service life.
3.4
doubler plate
plate welded onto a member to locally reinforce it or to isolate it from further welding work
3.5
electrolyte
medium in which electric current is transported by ions. In the context of this document, seawater or
seabed
3.6
frequently wetted zone
FWZ
water level, WL(t), plus significant wave height, H
mo
Note 1 to entry: See Annex B for details.
3.7
free board level
FBL
water level for floating structures
Note 1 to entr
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 24656
Première édition
2022-05
Protection cathodique des structures
éoliennes en mer
Cathodic protection of offshore wind structures
Numéro de référence
ISO 24656:2022(F)
© ISO 2022
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ISO 24656:2022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Publié en Suisse
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ISO 24656:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos . vi
Introduction .vii
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations .6
4.1 Symboles . 6
4.2 Abréviations. 7
5 Compétence du personnel . 9
6 Considérations relatives aux structures .10
6.1 Structures à protéger . 10
6.2 Matériaux . 11
6.3 Stratégie de protection contre la corrosion. 11
7 Critères de protection cathodique .16
7.1 Protection temporaire . 16
7.2 Structures en acier . 17
7.3 Ouvrages en béton armé . 19
8 Dimensionnement de la protection cathodique .19
8.1 Objectifs . 19
8.2 Considérations relatives au dimensionnement . 19
8.2.1 Généralités . 19
8.2.2 Protection cathodique extérieure . 20
8.2.3 Protection cathodique intérieure . 21
8.3 Durée de vie prévue lors du dimensionnement de la PC .22
8.4 Considérations relatives aux surfaces . 22
8.4.1 Généralités .22
8.4.2 Subdivision de la structure en sous-zones .22
8.5 Facteurs d'environnement .23
8.5.1 Généralités .23
8.5.2 Vitesse d'écoulement de l'eau de mer . 23
8.5.3 Résistivité de l'électrolyte . 24
8.5.4 Température de l'eau de mer . 24
8.5.5 Dépôts calco-magnésiens . 25
8.6 Demande en courant de protection . 25
8.6.1 Généralités . 25
8.6.2 Calcul de la demande en courant, surfaces externes .26
8.6.3 Calcul de la demande en courant, surfaces internes .28
8.7 Continuité électrique et liaisons de continuité .28
8.8 Drainage du courant et interactions .29
8.9 Considérations relatives à l'installation au stade de dimensionnement . .30
9 Systèmes à anodes galvaniques .30
9.1 Généralités . 30
9.2 Disponibilité du courant d'anode . 31
9.3 Alliages d'anodes galvaniques . 31
9.4 Sélection des anodes. 32
9.5 Exigences applicables aux anodes . 33
9.6 Répartition des anodes .34
10 Systèmes à courant imposé .35
10.1 Généralités . 35
10.2 Considérations relatives au dimensionnement .36
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ISO 24656:2022(F)
10.2.1 Généralités .36
10.2.2 Résilience d'un système de PC à courant imposé obtenue par conception . 37
10.2.3 Exigences en courant d'un système de PC à courant imposé .38
10.2.4 Composants du système de PC à courant imposé .38
10.2.5 Source d'alimentation électrique c.c. .38
10.2.6 Anodes à courant imposé .40
10.2.7 Électrodes de référence . 41
10.2.8 Boucliers diélectriques . 41
10.3 Installation de systèmes de PC à courant imposé . 42
10.4 Systèmes hybrides et alimentation temporaire pour les systèmes à courant imposé . 43
10.5 Liaisons de continuité .44
11 Systèmes câblés . 44
11.1 Généralités .44
11.2 Câbles c.c. de protection cathodique .44
11.3 Câbles d'interconnexion et câbles d'exportation c.a. .46
12 Mise en service et relevés de mise en service .48
12.1 Objectifs .48
12.2 Systèmes à anodes galvaniques . .48
12.2.1 Généralités .48
12.2.2 Relevés externes détaillés .49
12.2.3 Relevés internes détaillés .50
12.3 Systèmes de surveillance permanente de la PC .50
12.4 Systèmes à courant imposé .50
13 Relevés de fonctionnement et surveillance de la PC .51
13.1 Objectifs . 51
13.2 Considérations générales . 51
13.3 Électrodes de référence .54
13.4 Fréquence des mesures et de la surveillance .54
14 Systèmes de protection cathodique en rénovation .55
14.1 Considérations générales . 55
14.2 Étude préalable à la remise à niveau. 55
14.3 Remise à niveau en raison d'une protection inadéquate .56
14.4 Remise à niveau à des fins de prolongation de la durée de vie de la structure . 57
14.5 Pour toutes les remises à niveau . 57
14.6 Considérations relatives aux équipements .58
15 Documentation .59
15.1 Généralités . 59
15.2 Rapport de dimensionnement .60
15.2.1 Généralités .60
15.3 Exigences de spécification des matériaux. 62
15.3.1 Généralités . 62
15.3.2 Anodes galvaniques . 62
15.3.3 Matériaux des PC à courant imposé .63
15.4 Plans et spécifications d'installation .66
15.5 Exigences d'établissement du rapport d'installation «tel que construit» et de mise
en service . 67
15.6 Exigences d'exploitation et de maintenance . 67
16 Sécurité et protection cathodique .68
16.1 Objectifs .68
16.2 Obstructions physiques .68
16.3 Protection contre les chocs électriques .68
16.4 Formation de gaz . 69
16.4.1 Formation d'hydrogène . 69
16.4.2 Dégagement de chlore . 69
Annexe A (informative) Liste de vérification relative à l'environnement .70
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ISO 24656:2022(F)
Annexe B (normative) Méthode d'utilisation des données océano-météorologiques afin de
calculer la vitesse d'écoulement majorée de l'eau de mer.72
Annexe C (informative) Recommandations relatives à la densité de courant requise pour la
protection cathodique des structures éoliennes en mer .86
Annexe D (informative) Revêtements et dégradation du revêtementpour le
dimensionnement de la PC .95
Annexe E (normative) Résistance et calcul de la durée de vie d'une anode .99
Annexe F (normative) Calcul des chutes de tension des câbles de connexion . 107
Annexe G (normative) Caractéristiques électrochimiques types des anodes à courant
imposé couramment utilisées .110
Annexe H (informative) Processus de dimensionnement du système de surveillance
permanent . 112
Annexe I (informative) Modélisation de la protection cathodique .116
Bibliographie . 120
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---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 24656:2022(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages,
en collaboration avec le comité technique CEN/TC 219, Protection cathodique du Comité européen de
normalisation (CEN), conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord
de Vienne).
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.
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ISO 24656:2022(F)
Introduction
La protection cathodique (PC), éventuellement associée à un revêtement protecteur, est appliquée pour
protéger les surfaces externes immergées des structures et des équipements des parcs éoliens en mer
contre la corrosion due à l'eau de mer ou aux fonds marins.
La protection cathodique, éventuellement associée à un revêtement protecteur, peut être appliquée
pour protéger de la corrosion les surfaces internes envahies par l'eau et exposées aux fonds marins et
aux sédiments.
Les principes généraux de la protection cathodique en eau de mer sont détaillés dans l'ISO 12473.
La protection cathodique implique la fourniture d'un courant continu suffisant sur les surfaces de la
structure afin de réduire le potentiel de l'acier par rapport à l'électrolyte à des valeurs où la corrosion
est considérée comme insignifiante ou suffisamment faible pour être acceptable.
La protection cathodique est conçue pour protéger de la corrosion les zones de la structure immergées
et enfouies. Les parties non immergées en permanence ne seront pas protégées de façon permanente
par le système de protection cathodique.
Le présent document introduit des recommandations relatives à l'utilisation des données océano-
météorologiques disponibles pour:
— évaluer le besoin de protection cathodique des zones immergées et fréquemment mouillées;
— déterminer les vitesses d'écoulement de l'eau de mer afin d'évaluer les paramètres de
dimensionnement de la protection cathodique.
Cela vient s'ajouter à l'utilisation principale des données océano-météorologiques pour le
dimensionnement des structures.
Le présent document n'exige pas que le concepteur de la protection cathodique soit spécialiste du
domaine océano-météorologique. Il donne des recommandations sur les données qu'il convient de
se procurer auprès des spécialistes du domaine océano-météorologique et qui sont nécessaires au
processus de dimensionnement de la protection cathodique.
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NORME INTERNATIONALE ISO 24656:2022(F)
Protection cathodique des structures éoliennes en mer
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les exigences relatives à la protection cathodique extérieure et intérieure
des structures des parcs éoliens en mer. Il est applicable aux structures et équipements en contact avec
l'eau de mer ou les fonds marins. Le présent document couvre:
— le dimensionnement et la mise en œuvre de systèmes de protection cathodique pour les structures
en acier neuves;
— l'évaluation de la durée de vie résiduelle de systèmes de protection cathodique existants;
— le dimensionnement et la mise en œuvre de systèmes de protection cathodique pour remise à niveau,
destinés à améliorer le niveau de protection ou à prolonger la durée de vie de la protection;
— le contrôle et la surveillance des performances de systèmes de protection cathodique mis en place
sur des structures existantes; et
— les recommandations relatives à la protection cathodique de structures en béton armé.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 8501-1, Préparation des subjectiles d'acier avant application de peintures et de produits assimilés —
Évaluation visuelle de la propreté d'un subjectile — Partie 1: Degrés de rouille et degrés de préparation
des subjectiles d'acier non recouverts et des subjectiles d'acier après décapage sur toute la surface des
revêtements précédents
ISO 12473, Principes généraux de la protection cathodique en eau de mer
EN 12496, Anodes galvaniques pour la protection cathodique dans l’eau de mer et les boues salines
ISO 12696, Protection cathodique de l’acier dans le béton
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
EN 60529, Degrés de protection procurés par les enveloppes (Code IP)
IEC 61000-1-2, Compatibilité électromagnétique (CEM) — Partie 1-2: Généralités — Méthodologie pour la
réalisation de la sécurité fonctionnelle des systèmes électriques et électroniques, y compris les équipements,
du point de vue des phénomènes électromagnétiques
IEC 61400-24, Systèmes de génération d’énergie éolienne — Partie 24: Protection contre la foudre
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
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ISO 24656:2022(F)
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3.1
zone atmosphérique
zo
...
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