ISO 13174:2012
(Main)Cathodic protection of harbour installations
Cathodic protection of harbour installations
ISO 13174:2012 defines the means to be used to ensure that cathodic protection is efficiently applied to the immersed and driven/buried metallic external surfaces of steel port, harbour, coastal and flood defence installations and appurtenances in seawater and saline mud to provide protection from corrosion. ISO 13174:2012 specifies cathodic protection of fixed and floating port and harbour structures. This includes piers, jetties, dolphins (mooring and berthing), sheet or tubular piling, pontoons, buoys, floating docks, lock and sluice gates. It also specifies cathodic protection of the submerged areas of appurtenances, such as chains attached to the structure, when these are not electrically isolated from the structure. ISO 13174:2012 is to be used in respect of cathodic protection systems where the anodes are exposed to water or saline mud. For buried areas, typically in soil or sand filled areas behind piled walls or within filled caissons, which may be significantly affected by corrosion, specific cathodic protection design and operation requirements are defined in EN 12954, the anodes being exposed to soils. ISO 13174:2012 does not cover the cathodic protection of fixed or floating offshore structures (including offshore loading buoys), submarine pipelines or ships. ISO 13174:2012 does not include the internal protection of surfaces of any components such as ballast tanks, internals of floating structures flooded compartments of lock and sluice gates or the internals of tubular steel piles. ISO 13174:2012 covers the cathodic protection of structures fabricated principally from bare or coated carbon and carbon manganese steels. As some parts of the structure may be made of metallic materials other than carbon steels, the cathodic protection system should be designed to ensure that there is a complete control over any galvanic coupling and minimize risks due to hydrogen embrittlement or hydrogen-induced cracking (see ISO 12473 ). ISO 13174:2012 does not address steel reinforced concrete structures (see EN 12696). ISO 13174:2012 is applicable to the whole submerged zone in seawater, brackish waters and saline mud and related buried areas which can normally be found in port, harbour, coastal and flood defence 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 long enough for the steel to become polarized. Typically, effective cathodic protection is achieved for all surfaces below mid tide. For structures such as sheet steel and tubular steel piles that are driven into the sea bed or those that are partially buried or covered in mud, ISO 13174:2012 is also applicable to the surfaces buried, driven and exposed to mud which are intended to receive cathodic protection along with surfaces immersed in water. Cathodic protection may also be applied to the rear faces of sheet steel piled walls and the internal surfaces of filled caissons. Cathodic protection of such surfaces is specified by EN 12954.
Protection cathodique des installations portuaires
L'ISO 13174:2012 spécifie les moyens à mettre en ?uvre pour garantir qu'une protection cathodique est appliquée efficacement aux surfaces métalliques externes immergées et battues ou enfouies des installations portuaires, côtières et anti-crue en acier et de leurs parties annexes exposées à l'eau de mer et aux boues marines afin d'assurer leur protection contre la corrosion. L'ISO 13174:2012 spécifie la protection cathodique des ouvrages portuaires fixes et flottants. Ces ouvrages comprennent les appontements, les jetées, les ducs d'Albe (d'amarrage et d'accostage), les palplanches ou les pieux tubulaires, les pontons, les bouées, les docks flottants, les portes et vannes d'écluses. Elle spécifie également la protection cathodique des surfaces submergées des parties annexes, par exemple les chaînes connectées à l'ouvrage, lorsqu'elles ne sont pas isolées électriquement de l'ouvrage. L'ISO 13174:2012 doit être utilisée pour les systèmes de protection cathodique dont les anodes se trouvent dans l'eau ou dans les boues marines. Pour les zones enfouies, typiquement dans les remblais en sable ou en terre derrière des rideaux de palplanches battus ou à l'intérieur de caissons de soutènement, qui peuvent être affectées de manière significative par la corrosion, les exigences spécifiques relatives à l'étude et au fonctionnement de la protection cathodique sont définies dans l'EN 12954, les anodes étant exposées aux sols. L'ISO 13174:2012 n'est pas applicable à la protection cathodique des ouvrages offshore fixes ou flottants (y compris les bouées de chargement offshore), des canalisations sous-marines ou des navires. L'ISO 13174:2012 n'inclut pas la protection interne des surfaces des composants tels que les ballasts, les surfaces intérieures des compartiments ennoyés des ouvrages flottants, les portes et vannes d'écluses, ou encore les surfaces intérieures des pieux tubulaires en acier. L'ISO 13174:2012 traite de la protection cathodique des ouvrages réalisés principalement à partir d'aciers au carbone et au carbone-manganèse nus ou revêtus. Certaines parties de l'ouvrage pouvant être réalisées en matériaux métalliques autres que les aciers au carbone, il convient de concevoir le système de protection cathodique de manière à assurer une parfaite maîtrise de tout couplage galvanique et à réduire au minimum les risques dus à la fragilisation hydrogène ou à la fissuration induite par l'hydrogène (voir l'ISO 12473). L'ISO 13174:2012 n'est pas applicable aux ouvrages en béton armé (voir l'EN 12696). L'ISO 13174:2012 est applicable à l'ensemble des zones submergées en eau de mer, en eau saumâtre et dans les boues marines, ainsi qu'aux zones enfouies associées qui font normalement partie des ouvrages, fixes ou flottants, des installations portuaires, côtières et anti-crue. En ce qui concerne les surfaces qui sont de façon intermittente immergées et exposées à l'atmosphère, la protection cathodique n'est efficace que lorsque le temps d'immersion est suffisamment long pour permettre la polarisation de l'acier. La protection cathodique est généralement efficace pour toutes les surfaces situées sous le niveau moyen des marées. Pour les ouvrages tels que les rideaux de palplanches et de pieux tubulaires en acier qui sont battus dans le fond marin ou pour ceux qui sont partiellement enfouis ou sont recouverts de vase, l'ISO 13174:2012 est également applicable aux surfaces enfouies, battues et envasées qui vont bénéficier d'une protection cathodique en même temps que les surfaces immergées dans l'eau. La protection cathodique peut également être appliquée sur les faces arrière des rideaux de palplanches en acier et sur les surfaces intérieures des caissons de soutènement. La protection cathodique des surfaces de ce type est spécifiée dans l'EN 12954.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13174
First edition
2012-12-15
Cathodic protection of harbour
installations
Protection cathodique des installations portuaires
Reference number
ISO 13174:2012(E)
©
ISO 2012
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ISO 13174:2012(E)
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Published in Switzerland
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ISO 13174:2012(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
1.1 General . 1
1.2 Structures . 1
1.3 Materials . 1
1.4 Environment . 1
1.5 Safety and environment protection . 2
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Competence of personnel . 4
5 Design basis . 5
5.1 Objectives. 5
5.2 Cathodic protection criteria . 5
5.3 Design parameters . 6
5.4 Electrical current demand . 7
5.5 Cathodic protection systems . 9
5.6 Electrical continuity .11
5.7 Interactions .11
6 Impressed current systems .12
6.1 Objectives.12
6.2 Design considerations.12
6.3 Equipment considerations .13
7 Galvanic anode systems .16
7.1 Objectives.16
7.2 Design .16
7.3 Materials .16
7.4 Location of anodes .17
7.5 Installation .17
8 Commissioning, operation and maintenance .18
8.1 Objectives.18
8.2 Commissioning: galvanic systems .18
8.3 Commissioning: Impressed current systems .18
8.4 Operation and maintenance .19
9 Documentation .20
9.1 Objectives.20
9.2 Impressed current system .20
9.3 Galvanic anodes system .21
Annex A (informative) Guidance for current requirements for cathodic protection of
harbour installations .22
Annex B (informative) Anode resistance, current and life determination .24
Annex C (informative) Typical electrochemical characteristics of impressed current anodes .29
Annex D (informative) Guidance related to the design process .30
Bibliography .32
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ISO 13174:2012(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
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.
ISO 13174 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee
CEN/TC 219, Cathodic protection, in collaboration with Technical Committee ISO/TC 156, Corrosion of
metals and alloys, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN
(Vienna Agreement).
ISO 13174 cancels and replaces EN 13174:2001, which has been technically revised.
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ISO 13174:2012(E)
Introduction
Cathodic protection is applied, sometimes in conjunction with protective coatings, to protect the
external surfaces of steel harbour installations and appurtenances from corrosion due to seawater,
brackish water, saline mud or soil fill.
Cathodic protection works by supplying sufficient direct current to the immersed external surface of
the structure to change the steel to electrolyte potential to values where corrosion is insignificant.
The general principles of cathodic protection in seawater are detailed in ISO 12473. The general
principles of cathodic protection in soils are detailed in EN 12954.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13174:2012(E)
Cathodic protection of harbour installations
1 Scope
1.1 General
This International Standard defines the means to be used to ensure that cathodic protection is efficiently
applied to the immersed and driven/buried metallic external surfaces of steel port, harbour, coastal and flood
defence installations and appurtenances in seawater and saline mud to provide protection from corrosion.
1.2 Structures
This International Standard specifies cathodic protection of fixed and floating port and harbour
structures. This includes piers, jetties, dolphins (mooring and berthing), sheet or tubular piling, pontoons,
buoys, floating docks, lock and sluice gates. It also specifies cathodic protection of the submerged areas
of appurtenances, such as chains attached to the structure, when these are not electrically isolated from
the structure.
This International Standard is to be used in respect of cathodic protection systems where the anodes are
exposed to water or saline mud. For buried areas, typically in soil or sand filled areas behind piled walls
or within filled caissons, which may be significantly affected by corrosion, specific cathodic protection
design and operation requirements are defined in EN 12954, the anodes being exposed to soils.
This International Standard does not cover the cathodic protection of fixed or floating offshore structures
(including offshore loading buoys), submarine pipelines or ships.
This International Standard does not include the internal protection of surfaces of any components such
as ballast tanks, internals of floating structures flooded compartments of lock and sluice gates or the
internals of tubular steel piles.
1.3 Materials
This International Standard covers the cathodic protection of structures fabricated principally from
bare or coated carbon and carbon manganese steels.
As some parts of the structure may be made of metallic materials other than carbon steels, the cathodic
protection system should be designed to ensure that there is a complete control over any galvanic coupling
and minimize risks due to hydrogen embrittlement or hydrogen-induced cracking (see ISO 12473).
This International Standard does not address steel reinforced concrete structures (see ISO 12696).
1.4 Environment
This International Standard is applicable to the whole submerged zone in seawater, brackish waters and
saline mud and related buried areas which can normally be found in port, harbour, coastal and flood
defence 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 long enough for the steel to become polarized. Typically,
effective cathodic protection is achieved for all surfaces below mid tide.
For structures such as sheet steel and tubular steel piles that are driven into the sea bed or those that
are partially buried or covered in mud, this International Standard is also applicable to the surfaces
buried, driven and exposed to mud which are intended to receive cathodic protection along with surfaces
immersed in water.
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ISO 13174:2012(E)
Cathodic protection may also be applied to the rear faces of sheet steel piled walls and the internal
surfaces of filled caissons. Cathodic protection of such surfaces is specified by EN 12954.
This International Standard is applicable to those structures which are, or may be in the future, affected
by “Accelerated Low Water Corrosion” (ALWC) and other more general forms of microbial corrosion
(MIC) or other forms of so-called “concentrated corrosion” associated with galvanic couples, differential
aeration and other local corrosion influencing parameters
NOTE Information is available in BS 6349-1:2000, Clause 59 and CIRIA C634 (see Bibliography)
1.5 Safety and environment protection
This International Standard does not address safety and environmental protection aspects associated
with cathodic protection to which national or international regulations apply.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 12473, General principles of cathodic protection in sea water
EN 12496, Galvanic anodes for cathodic protection in seawater and saline mud
ISO 12696, Cathodic protection of steel in concrete
EN 12954, Cathodic protection of buried or immersed metallic structures – General principles and application
for pipelines
EN 13509, Cathodic protection measurement techniques
EN 50162, Protection against corrosion by stray current from direct current systems
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions in ISO 12473 and the following apply.
3.1
accelerated low water corrosion
ALWC
localised corrosion generally found on the sea side at or just below the LAT level of structures, but can
be present at all immersed levels
Note 1 to entry: This phenomenon is associated with microbiologically influenced corrosion (MIC) and generally
quiescent conditions. (See CIRIA C634.) Corrosion rates, without cathodic protection, can be as high as 2 mm/side/
year and the corrosion is typically localized as large, open pitting
3.2
atmospheric zone
zone located above the splash zone, i.e. above the level reached by the normal swell, whether the
structure is moving or not
3.3
buried zone
zone located under the mud line or in soil or fill
3.4
cathodic protection zone
that part of the structure which can be considered independently with respect to cathodic protection design
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ISO 13174:2012(E)
3.5
coating breakdown factor
F
ratio of cathodic current density for a coated metallic material to the cathodic current density of the
bare material
3.6
driving voltage
difference between the structure/electrolyte potential and the anode/electrolyte potential when the
cathodic protection is operating
3.7
HAT
level of highest astronomical tide
3.8
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
3.9
LAT
level of lowest astronomical tide
3.10
MTL
mean tide level (also known as MSL mean sea level or MWL mean water level)
3.11
microbial corrosion
corrosion associated with the action of micro-organisms present in the corrosion system
Note 1 to entry: Also called microbiologically influenced corrosion (MIC).
3.12
ROV
remotely operated vehicle
3.13
piling
foundation, tubular or sheet steel element forming part or whole of a harbour structure
3.14
splash zone
the elevation of the structure which is intermittently wet and dry due to the wave action just above the HAT
3.15
submerged zone
zone including the buried zone, the immersed zone, the transition
zone and the lower part of the tidal zone under the MWL
See Figure 1.
3.16
transition zone
zone located below LAT 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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ISO 13174:2012(E)
Figure 1 — Schematic representation of levels and zones in seawater environment
4 Competence of personnel
Personnel who undertake the design, supervision of installation, commissioning, supervision of
operation, measurements, monitoring and supervision of maintenance of cathodic protection systems
shall have the appropriate level of competence for the tasks undertaken. This competence should be
independently assessed and documented.
NOTE 1 EN 15257 constitutes a suitable method of assessing and certifying competence of cathodic protection
personnel which may be utilized.
NOTE 2 Competence of cathodic protection personnel to the appropriate level for tasks undertaken should be
demonstrated by certification in accordance with EN 15257 or by another equivalent prequalification procedure.
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ISO 13174:2012(E)
5 Design basis
5.1 Objectives
The objective of a cathodic protection system is to deliver sufficient current to each part of the structure
and appurtenances and to distribute this current so that the steel/water potential of each part of the
structure is within the limits given by the protection criteria (see 5.2).
Steel/water potentials should be as uniform as possible over the whole structure. This may be achieved
only if distribution of the protective current over the structure during normal service conditions allows.
Uniform levels of cathodic protection may be difficult to achieve in some areas or parts of structures
such as chains, for which a supplementary cathodic protection system may be considered if it is intended
to attempt to provide full cathodic protection to them.
The cathodic protection system for a fixed or floating structure belonging to harbour installations may
be 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 piles and steel
sheet pile walls which are driven into position during installation.
Dielectric shields may be used in conjunction with anodes; particularly impressed current anodes, to
minimize the risk of local over-protection and to improve the distribution of current from the anodes.
The cathodic protection system should be designed either for the life time of the structure or for a period
corresponding to a planned maintenance or (if applicable) dry-docking interval. Alternatively when it
is not feasible to design the cathodic protection system for the life of the structure or if dry-docking is
not possible, the system should be designed for easy replacement of cathodic protection components,
typically using divers or a ROV.
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.
The design, the installation, the energising, the commissioning, the long-term operation and the
documentation of all of the elements of cathodic protection systems shall be fully recorded.
Each step shall be undertaken in accordance with a fully documented quality plan.
NOTE ISO 9001 constitutes a suitable Quality Management Systems Standard which may be utilized.
Each stage of the design shall be checked and the checking shall be documented.
Each stage of the installation, energising, commissioning and operation shall be the subject of appropriate
visual, mechanical and/or electrical testing and all testing shall be documented.
All test instrumentation shall have valid calibration certificates traceable to national or International
Standards of calibration.
The documentation shall constitute part of the permanent records for the works.
5.2 Cathodic protection criteria
The criteria for cathodic protection are detailed in ISO 12473.
The criterion for protection of steel in aerobic seawater is a polarized potential more negative than
−0,80 V measured with respect to silver/silver chloride/seawater reference electrode (Ag/AgCl/seawater
reference electrode). This corresponds approximately to + 0,23 V when measured with respect to pure
zinc electrode (e.g. alloy type Z2 as defined in EN 12496) or + 0,25 V when measured with respect to zinc
electrode made with galvanic anode alloy types Z1, Z3 or Z4 as specified in EN 12496.
The criterion for protection of steel in anaerobic environments in seawater and sea bed muds which
contain active sulfate reducing bacteria or support other microbial corrosion (MIC) species, including
those associated with Accelerated Low Water Corrosion (ALWC), is a polarized potential more negative
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than −0,90 V measured with respect to silver/silver chloride/seawater reference electrode (Ag/AgCl/
seawater reference electrode).
A negative limit of −1,10 V (Ag/AgCl/seawater reference electrode) is generally recommended to prevent
coating disbondment and/or increase in fatigue propagation rates.
Where there is a possibility of hydrogen embrittlement of steels or other metals which may be adversely
affected by cathodic protection to excessively negative values, an additional less negative potential limit
shall be defined and observed. If not enough documented for a given material, this specific negative
potential limit shall be determined relative to the metallurgical and mechanical conditions by mechanical
testing at the limit polarized potential. For conventional steels, this limit is −1,10 V (Ag/AgCl/seawater
reference electrode). Refer to ISO 12473 for more details.
These values also apply to steel in brackish waters but the errors due to variations in salinity when
using Ag/AgCl/seawater reference electrodes shall be corrected when necessary as detailed in 6.3.4.
The recommended metal/water potential limits for a range of metals and alloys in seawater are listed
in ISO 12473.
NOTE The protection criteria and limit values are polarized potentials without IR errors. IR errors, caused
by cathodic protection current flowing though resistive electrolyte and surface films on the protected surface,
are generally considered insignificant in marine applications. Potential measurements using “Instant OFF”
techniques or “coupon Instant OFF” techniques may be necessary in applications described in this International
Standard to demonstrate the achievement of the above protection criteria (see EN 13509). Particular attention
should be given to this in brackish waters and mud applications or close to impressed current anodes.
5.3 Design parameters
5.3.1 General
The design of a cathodic protection system should be made in order that each structure subdivision and
anode zone is supplied with the cathodic protection current necessary to provide cathodic protection to
meet the criteria in 5.2 for all service conditions.
5.3.2 Structure subdivision
Structures to be protected should be divided into different cathodic protection zones, which can be
considered independently with respect to cathodic protection design, although they may not necessarily
be electrically isolated.
NOTE 1 For a non-floating structure such as a dolphin, the area of piling can be divided into two main cathodic
protection zones: the immersed or wetted cathodic protection zone and the buried cathodic protection zone. This
division is related to the different current demands of the two zones. The high current demand of the immersed
or wetted cathodic protection zone is due to the velocity of water movement, salinity, oxygen content and
temperature. In the buried cathodic protection zone the current demand will be reduced due to the environment.
NOTE 2 For buoys, a single zone is generally considered sufficient to cover the immersed body of the buoy and
the influenced part of the mooring chain(s).
5.3.3 Description of cathodic protection zone
Each cathodic protection zone may consist of several components, the parameters of which should be
fully described including material (steel, cast iron, etc.), surface area and coating characteristics (type,
lifetime and coating breakdown factor).
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ISO 13174:2012(E)
5.3.4 Service conditions
The design of the cathodic protection system(s) depends on service conditions which include lifetime,
environment and operating conditions.
— Lifetime: Either the whole design life of the structure or the planned maintenance period(s)
should be used.
— Environment: The seawater, sea bed, or estuarine environment properties to which the structure is
exposed should be established (see ISO 12473 and Annex A).
— 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.
5.4 Electrical current demand
5.4.1 General
The current density for each component shall be selected to achieve the protection criteria specified in
5.2 for the conditions outlined in 5.3.
The current demand of each metallic component of the structure is the result of the product of its surface
area exposed to the electrolyte multiplied by the selected current density (see Annex A).
5.4.2 Protection current density for bare steel
The selected current density may not be the same for all components of the structure as the materials,
coatings, environment and service conditions may be variable.
The selection of design current densities should be based on experiences gained from similar structures
in a similar environment or from specific tests and measurements.
NOTE 1 The current density depends on the kinetics of electrochemical reactions and varies with parameters
such as the protection potential, surface condition, seawater resistivity, dissolved oxygen in seawater, seawater
velocity at the steel surface, temperature.
For optimising the design, the following should be specified:
— initial current density necessary to achieve initial polarization of the structure;
— maintenance current density necessary to maintain polarization of the structure;
— final current density for possible repolari
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13174
Première édition
2012-12-15
Protection cathodique des
installations portuaires
Cathodic protection of harbour installations
Numéro de référence
ISO 13174:2012(F)
©
ISO 2012
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Version française parue en 2013
Publié en Suisse
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ISO 13174:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
1.1 Généralités . 1
1.2 Ouvrages . 1
1.3 Matériaux . 1
1.4 Environnement . 1
1.5 Sécurité et protection de l’environnement . 2
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Compétence du personnel . 5
5 Base de conception. 6
5.1 Objectifs . 6
5.2 Critères de protection cathodique . 6
5.3 Paramètres de conception. 7
5.4 Besoin en courant électrique. . 8
5.5 Systèmes de protection cathodique .11
5.6 Continuité électrique .12
5.7 Interactions .13
6 Systèmes à courant imposé .14
6.1 Objectifs .14
6.2 Considérations relatives à la conception .14
6.3 Considérations relatives à l’équipement .15
7 Systèmes par anodes galvaniques .18
7.1 Objectifs .18
7.2 Conception .18
7.3 Matériaux .18
7.4 Emplacement des anodes .19
7.5 Installation .19
8 Mise en service, fonctionnement et maintenance .20
8.1 Objectifs .20
8.2 Mise en service: systèmes de protection par anodes galvaniques .20
8.3 Mise en service: systèmes à courant imposé .21
8.4 Exploitation et maintenance .22
9 Documentation .23
9.1 Objectifs .23
9.2 Système à courant imposé.23
9.3 Système de protection par anodes galvaniques .24
Annexe A (informative) Lignes directrices concernant les densités de courant nécessaires pour la
protection cathodique des installations portuaires .25
Annexe B (informative) Détermination de la résistance d’anode, du débit et de la durée de vie
des anodes .28
Annexe C (informative) Caractéristiques électrochimiques types des anodes à courant imposé .34
Annexe D (informative) Lignes directrices concernant le processus de conception .35
Bibliographie .37
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ISO 13174:2012(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 (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée 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.
L’ISO 13174 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 219, Protection cathodique, en collaboration
avec le comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages, conformément à l’Accord de
coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
L’ISO 13174 annule et remplace l’EN 13174:2001 qui a fait l’objet d’une révision technique.
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ISO 13174:2012(F)
Introduction
La protection cathodique est appliquée, parfois associée à des revêtements de protection, pour protéger
la surface externe des installations portuaires en acier et des parties annexes contre la corrosion due à
l’eau de mer, à l’eau saumâtre, aux boues marines ou aux remblais.
La protection cathodique consiste à fournir un courant continu à la surface externe immergée de
l’ouvrage suffisant 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 dans l’eau de mer sont détaillés dans l’ISO 12473. Les
principes généraux de la protection cathodique dans les sols sont détaillés dans l’EN 12954.
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NORME INTERNATIONALE ISO 13174:2012(F)
Protection cathodique des installations portuaires
1 Domaine d’application
1.1 Généralités
La présente Norme internationale spécifie les moyens à mettre en œuvre pour garantir qu’une protection
cathodique est appliquée efficacement aux surfaces métalliques externes immergées et battues ou
enfouies des installations portuaires, côtières et anti-crue en acier et de leurs parties annexes exposées
à l’eau de mer et aux boues marines afin d’assurer leur protection contre la corrosion.
1.2 Ouvrages
La présente Norme internationale spécifie la protection cathodique des ouvrages portuaires fixes
et flottants. Ces ouvrages comprennent les appontements, les jetées, les ducs d’Albe (d’amarrage et
d’accostage), les palplanches ou les pieux tubulaires, les pontons, les bouées, les docks flottants, les
portes et vannes d’écluses. Elle spécifie également la protection cathodique des surfaces submergées
des parties annexes, par exemple les chaînes connectées à l’ouvrage, lorsqu’elles ne sont pas isolées
électriquement de l’ouvrage.
La présente Norme internationale doit être utilisée pour les systèmes de protection cathodique dont
les anodes se trouvent dans l’eau ou dans les boues marines. Pour les zones enfouies, typiquement dans
les remblais en sable ou en terre derrière des rideaux de palplanches battus ou à l’intérieur de caissons
de soutènement, qui peuvent être affectées de manière significative par la corrosion, les exigences
spécifiques relatives à l’étude et au fonctionnement de la protection cathodique sont définies dans
l’EN 12954, les anodes étant exposées aux sols.
La présente Norme internationale n’est pas applicable à la protection cathodique des ouvrages offshore fixes
ou flottants (y compris les bouées de chargement offshore), des canalisations sous-marines ou des navires.
La présente Norme internationale n’inclut pas la protection interne des surfaces des composants tels
que les ballasts, les surfaces intérieures des compartiments ennoyés des ouvrages flottants, les portes
et vannes d’écluses, ou encore les surfaces intérieures des pieux tubulaires en acier.
1.3 Matériaux
La présente Norme internationale traite de la protection cathodique des ouvrages réalisés principalement
à partir d’aciers au carbone et au carbone-manganèse nus ou revêtus.
Certaines parties de l’ouvrage pouvant être réalisées en matériaux métalliques autres que les aciers
au carbone, il convient de concevoir le système de protection cathodique de manière à assurer une
parfaite maîtrise de tout couplage galvanique et à réduire au minimum les risques dus à la fragilisation
hydrogène ou à la fissuration induite par l’hydrogène (voir l’ISO 12473).
La présente Norme internationale n’est pas applicable aux ouvrages en béton armé (voir l’EN 12696).
1.4 Environnement
La présente Norme internationale est applicable à l’ensemble des zones submergées en eau de mer, en
eau saumâtre et dans les boues marines, ainsi qu’aux zones enfouies associées qui font normalement
partie des ouvrages, fixes ou flottants, des installations portuaires, côtières et anti-crue.
En ce qui concerne les surfaces qui sont de façon intermittente immergées et exposées à l’atmosphère,
la protection cathodique n’est efficace que lorsque le temps d’immersion est suffisamment long pour
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ISO 13174:2012(F)
permettre la polarisation de l’acier. La protection cathodique est généralement efficace pour toutes les
surfaces situées sous le niveau moyen des marées.
Pour les ouvrages tels que les rideaux de palplanches et de pieux tubulaires en acier qui sont battus dans
le fond marin ou pour ceux qui sont partiellement enfouis ou sont recouverts de vase, la présente Norme
internationale est également applicable aux surfaces enfouies, battues et envasées qui vont bénéficier
d’une protection cathodique en même temps que les surfaces immergées dans l’eau.
La protection cathodique peut également être appliquée sur les faces arrière des rideaux de palplanches
en acier et sur les surfaces intérieures des caissons de soutènement. La protection cathodique des
surfaces de ce type est spécifiée dans l’EN 12954.
La présente Norme internationale est applicable aux ouvrages qui sont affectés, ou risquent d’être affectés
ultérieurement, par le phénomène de «corrosion accélérée en basses eaux» (ALWC) et d’autres formes
plus générales de corrosion microbienne (MIC), ou par d’autres formes de corrosion dite «corrosion
concentrée» associées à des couples galvaniques, à l’aération différentielle et à d’autres paramètres
locaux influençant la corrosion.
NOTE Des informations sont disponibles dans la BS 6349-1:2000, Article 59, et dans le guide CIRIA C634 (voir
Bibliographie).
1.5 Sécurité et protection de l’environnement
La présente Norme internationale ne traite pas des aspects relatifs à la sécurité et à la protection de
l’environnement liés à la protection cathodique, pour lesquels les règlements nationaux ou internationaux
s’appliquent.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables à l’application 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 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
EN 12696, Protection cathodique de l’acier dans le béton
EN 12954, Protection cathodique des structures métalliques enterrées ou immergées — Principes généraux
et application pour les canalisations
EN 13509, Techniques de mesures applicables en protection cathodique
EN 50162, Protection contre la corrosion due aux courants vagabonds des systèmes à courant continu
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 12473 ainsi que les suivants
s’appliquent.
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3.1
corrosion accélérée en basses eaux
ALWC
corrosion localisée que l’on rencontre généralement en bord de mer au niveau ou juste en dessous du
niveau de marée astronomique minimale des ouvrages, mais qui peut exister à tous les nivaux immergés
Note 1 à l’article: Ce phénomène est associé à la corrosion microbienne (MIC) et à des états généralement
quiescents. (Voir le guide CIRIA C634). Sans protection cathodique, les vitesses de corrosion peuvent atteindre
des valeurs aussi élevées que 2 mm/an par côté et la corrosion est typiquement localisée sous la forme de grosses
piqûres ouvertes.
3.2
zone atmosphérique
zone située au-dessus de la zone d’éclaboussures, c’est-à-dire au-dessus du niveau atteint par la houle
normale, que l’ouvrage soit ou non en déplacement
3.3
zone enfouie
zone située sous le fond vaseux ou dans le sol, ou dans un remblai
3.4
zone de protection cathodique
ZPC
partie de l’ouvrage qui peut être considérée de façon indépendante et pour laquelle est conçu un système
de protection cathodique
3.5
coefficient de dégradation du revêtement
F
rapport entre la densité de courant de protection cathodique nécessaire pour un matériau métallique
revêtu et la densité de courant de protection cathodique nécessaire pour le matériau nu
3.6
tension disponible
différence entre le potentiel de l’ouvrage par rapport à l’électrolyte et le potentiel de l’anode par rapport
à l’électrolyte lorsque la protection cathodique fonctionne
3.7
HAT
niveau de la marée astronomique maximale
3.8
zone immergée
zone située au-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
3.9
LAT
niveau de la marée astronomique minimale
3.10
MTL
niveau moyen de la marée (également désigné par MSL (niveau moyen de la mer) ou par MWL (niveau
moyen de l’eau))
3.11
corrosion microbienne
corrosion associée à l’action de micro-organismes présents dans le système de corrosion
Note 1 à l’article: Également appelée corrosion microbiologiquement influencée (MIC).
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3.12
ROV
véhicule télécommandé
3.13
pieux et palplanches
élément en acier de fondation, tubulaire ou de type palplanche enfoncé dans le sol, formant une partie
ou l’ensemble d’un ouvrage portuaire
3.14
zone d’éclaboussures
hauteur située juste au-dessus de la HAT, à laquelle l’ouvrage est mouillé par intermittence par les vagues
3.15
zone submergée
zone incluant la zone enfouie, la zone immergée, la zone de
transition et la partie basse de la zone de marnage sous le MWL
Voir Figure 1.
3.16
zone de transition
zone située sous la LAT et incluant l’imprécision de niveau éventuelle de l’installation de l’ouvrage,
affecté par une teneur en oxygène plus élevée causée par la houle normale ou le mouvement des marées
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ZONE
ATMOSPHÉRIQUE
ZONE
D’ÉCLABOUSSURES
HAT
MWL
ZONE DE
MARNAGE
LAT
ZONE DE
TRANSITION
ZONE
IMMERGÉE
fond marin
ZONE ENFOUIE
Figure 1 — Représentation schématique des niveaux et des zones dans un environnement d’eau
de mer
4 Compétence du personnel
Le personnel chargé de la conception, de la surveillance de l’installation, de la mise en service, de la
surveillance du fonctionnement, des mesurages, de la surveillance et de la maintenance des systèmes
de protection cathodique doit posséder le niveau de compétence approprié pour les travaux réalisés. Il
convient que cette compétence soit évaluée de façon indépendante et documentée.
NOTE 1 L’EN 15257 constitue une méthode appropriée d’évaluation et de certification de la compétence du
personnel en charge de la protection cathodique qui peut être utilisée.
NOTE 2 Il convient que le niveau de compétence du personnel en charge de la protection cathodique pour le
niveau correspondant aux tâches entreprises soit démontré par certification conformément à l’EN 15257 ou par
une autre procédure de préqualification équivalente.
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ZONE SUBMERGÉE
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5 Base de conception
5.1 Objectifs
L’objectif d’un système de protection cathodique est de fournir un courant suffisant à chaque partie
de l’ouvrage et de ses parties annexes et de répartir ce courant de sorte que le potentiel de l’acier par
rapport à l’eau se situe, pour chacune des parties de l’ouvrage, à l’intérieur des limites définies par les
critères de protection (voir 5.2).
Il convient que les potentiels de l’acier par rapport à l’eau soient aussi homogènes que possible sur
l’ensemble de l’ouvrage. Cela n’est possible qu’en répartissant correctement le courant de protection sur
l’ouvrage pendant les conditions de service normales. Il peut s’avérer difficile d’obtenir des niveaux de
protection uniformes dans certaines zones ou certaines parties des ouvrages (par exemple les chaînes);
un système de protection cathodique supplémentaire peut alors être envisagé pour celles-ci si l’objectif
est de procurer une protection cathodique intégrale.
Le système de protection cathodique d’un ouvrage fixe ou flottant appartenant à des installations
portuaires peut être associé à un système de revêtement, même si certaines parties annexes (par
exemple les chaînes) ne sont généralement pas protégées par revêtement. Des détériorations sérieuses
du revêtement peuvent également se produire sur la partie enfouie des pieux ou rideaux de palplanches
mis en place lors de l’installation.
Des boucliers diélectriques peuvent être installés à proximité des anodes, notamment des anodes à
courant imposé, pour réduire le plus possible les risques de surprotection et pour améliorer la répartition
du courant partant des anodes.
Il convient de concevoir le système de protection cathodique soit en fonction de la durée de vie de
l’ouvrage, soit pour une période correspondant à un intervalle d’entretien programmé, soit (le cas
échéant) à l’intervalle de temps entre deux opérations d’entretien en cale sèche. Si l’ouvrage ne permet
pas la pose d’un système de protection permanent pendant toute la durée de vie ou si l’entretien en cale
sèche est impossible, il convient que le système de protection cathodique soit conçu de façon à faciliter
le remplacement de ses composants, par exemple 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.
La conception, l’installation, la mise sous tension, la mise en service, le fonctionnement à long terme
et les rapports concernant tous les éléments des systèmes de protection cathodique doivent être
parfaitement documentés.
Chaque étape doit être entreprise conformément à un plan de qualité parfaitement documenté.
NOTE L’ISO 9001 constitue une norme appropriée sur les systèmes de management de la qualité et peut
être utilisée.
Chaque phase de la conception doit faire l’objet de contrôles, qui doivent être documentés.
Chaque phase de l’installation, de la mise sous tension, de la mise en service et du fonctionnement doit
faire l’objet de contrôles visuels et d’essais mécaniques et/ou électriques appropriés et tous les contrôles
et essais doivent être documentés.
Tous les instruments d’essai doivent posséder des certificats d’étalonnage en cours de validité conformes
aux normes d’étalonnage nationales ou internationales.
La documentation doit faire partie des archives permanentes relatives aux travaux.
5.2 Critères de protection cathodique
Les critères de protection cathodique sont détaillés dans l’ISO 12473.
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ISO 13174:2012(F)
Le critère adopté pour la protection cathodique de l’acier dans l’eau de mer aérée correspond à un potentiel
polarisé 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). Cela correspond approximativement
à +0,23 V mesuré par rapport à une électrode en zinc pur (par exemple alliage de type Z2 défini dans
l’EN 12496) ou à +0,25 V mesuré par rapport à une électrode en zinc fabriquée dans un alliage d’anode
galvanique de type Z1, Z3 ou Z4 spécifiés dans l’EN 12496.
Le critère adopté pour la protection cathodique de l’acier dans des environnements anaérobies dans
l’eau de mer et dans les boues des fonds marins qui contiennent des bactéries sulfato-réductrices ou
favorisent le développement d’autres espèces responsables de la corrosion microbienne (MIC), y compris
celles qui sont associées à la corrosion accélérée en basses eaux (ALWC), est un potentiel polarisé plus
négatif que −0,90 V mesuré par rapport à une électrode de référence argent/chlorure d’argent/eau de
mer (électrode de référence Ag/AgCl/eau de mer).
Une limite négative de −1,10 V (électrode de référence Ag/AgCl/eau de mer) est généralement
recommandée afin d’empêcher un décollement du revêtement et/ou une augmentation des vitesses de
propagation des fissures de fatigue.
Lorsqu’il existe un risque de fragilisation par l’hydrogène des aciers et autres métaux qui pourrait
être accentué par la protection cathodique à des potentiels trop négatifs, une autre limite de potentiel,
moins électronégative, doit être définie et adoptée. Si cette limite de potentiel négatif spécifique, liée
à l’état métallurgique et mécanique de l’alliage, n’a pas été suffisamment étudiée pour un matériau
donné, elle doit être déterminée par des essais mécaniques réalisés à des potentiels correspondant à
une polarisation de l’alliage. Pour les aciers conventionnels, cette limite est de −1,10 V (électrode de
référence Ag/AgCl/eau de mer). Se référer à l’ISO 12473 pour plus d’informations.
Ces valeurs s’appliquent également à l’acier en eau saumâtre, mais il faut tenir compte si nécessaire des
erreurs dues aux variations de salinité lors de l’utilisation d’électrodes de référence Ag/AgCl/eau de mer
comme décrit en 6.3.4. Les limites recommandées du potentiel eau/métal pour une gamme de métaux et
alliages en eau saumâtre sont données en liste dans l’ISO 12473.
NOTE Les critères de protection et les valeurs limites sont des potentiels «polarisés» sans erreurs de chute
ohmique. Les erreurs de chute ohmique, qui sont dues à la circulation du courant nécessaire à la protection
cathodique dans un électrolyte résistif et dans les films présents sur la surface protégée, sont généralement
considérées comme négligeables dans les applications marines. Des mesurages de potentiel utilisant la technique
«à courant coupé instantané» ou la technique «à courant coupé instantané sur témoin» peuvent se révéler
nécessaires dans les applications décrites dans la présente Norme internationale pour démontrer l’obtention des
critères de protection ci-dessus (voir l’EN 13509). Il convient d’accorder une attention particulière à cet aspect
dans les applications en eaux saumâtres et dans les vases ou au voisinage des anodes à courant imposé.
5.3 Paramètres de conception
5.3.1 Généralités
Il convient de concevoir le système de protection cathodique de manière que cha
...
Questions, Comments and Discussion
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