ISO 9351:2025
(Main)Galvanic anodes for cathodic protection in seawater and saline sediments
Galvanic anodes for cathodic protection in seawater and saline sediments
This document defines requirements and gives recommendations for the chemical composition, electrochemical properties, physical tolerances and test and inspection procedures for cast galvanic anodes of aluminium, magnesium and zinc-based alloys for cathodic protection in seawater, saline sediment and brackish water. Information on salinity ranges can be found in Annex A. The requirements and recommendations of this document can be applied to any available anode shape for cast anodes, e.g. trapezoid, circular, half-spherical cross sections, bracelet type. Whilst other metals, such as soft iron, can be used as galvanic anode material to protect more noble metals than iron and steel, these are not covered in this document.
Anodes galvaniques pour la protection cathodique dans l’eau de mer et les sédiments salins
Le présent document définit des exigences et fournit des recommandations pour la composition chimique, les propriétés électrochimiques, les tolérances physiques et les modes opératoires d’essai et d’inspection des anodes galvaniques coulées en alliages à base d’aluminium, de magnésium et de zinc, utilisées pour la protection cathodique dans l’eau de mer, les sédiments salins et les eaux saumâtres. L’Annexe A fournit des informations sur les plages de salinité. Les exigences et les recommandations du présent document peuvent s’appliquer à d’autres formes d’anode pour les anodes coulées, par exemple trapézoïdales, circulaires, demi-sphériques, type bracelet. Bien que d’autres métaux, tels que le fer doux, puissent être utilisés comme matériau d’anode galvanique pour protéger des métaux plus nobles que le fer et l’acier, ces métaux ne sont pas couverts par le présent document.
General Information
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 9351
First edition
Galvanic anodes for cathodic
2025-02
protection in seawater and saline
sediments
Anodes galvaniques pour la protection cathodique dans l’eau de
mer et les sédiments salins
Reference number
© ISO 2025
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviations . 4
4.1 Symbols .4
4.2 Abbreviations .5
5 Competence of personnel . 5
6 Galvanic anode materials and their properties . 5
6.1 General .5
6.2 Anode alloy composition .5
6.3 Electrochemical properties . .6
6.4 Electrochemical testing .6
6.4.1 General .6
6.4.2 Performance testing .6
6.4.3 Short-term testing for quality control.7
6.5 Anode consumption rate .7
7 Anode design and acceptance criteria . . 8
7.1 General .8
7.2 Chemical composition .9
7.3 Electrochemical properties . .9
7.4 Anode shape .9
7.5 Physical properties .9
7.6 Anode core materials .10
7.7 Cable connections to anodes .11
8 Environmental impact .11
Annex A (informative) Seawater .13
Annex B (normative) Physical tolerances for galvanic anodes . 14
Annex C (informative) Composition and performance properties for galvanic anodes . 19
Annex D (informative) Description of various electrochemical tests .26
Annex E (informative) Environmental impact considerations .29
Annex F (informative) Inspection and test plan (ITP) .33
Bibliography .40
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
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.
iv
Introduction
This standard defines the minimum requirements for the galvanic anode quality levels and verification
procedures.
The anticipated performance of the cast galvanic anodes for use in seawater and saline mud or sediment is
determined by their composition, anode dimensions and the quality of their manufacture.
In addition, the document provides guidance and recommendations related to the environmental impact.
v
International Standard ISO 9351:2025(en)
Galvanic anodes for cathodic protection in seawater and
saline sediments
1 Scope
This document defines requirements and gives recommendations for the chemical composition,
electrochemical properties, physical tolerances and test and inspection procedures for cast galvanic anodes
of aluminium, magnesium and zinc-based alloys for cathodic protection in seawater, saline sediment and
brackish water.
Information on salinity ranges can be found in Annex A.
The requirements and recommendations of this document can be applied to any available anode shape for
cast anodes, e.g. trapezoid, circular, half-spherical cross sections, bracelet type.
Whilst other metals, such as soft iron, can be used as galvanic anode material to protect more noble metals
than iron and steel, these are not covered in this document.
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 630 (all parts), Structural steels
ISO 1461, Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles — Specifications and test methods
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 9606-1, Qualification testing of welders — Fusion welding — Part 1: Steels
EN 10025, Hot rolled products of structural steels (all parts)
ISO 10474:2013, Steel and steel products — Inspection documents
ISO 15607, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — General rules
ISO 15609-1, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding procedure
specification — Part 1: Arc welding
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology 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/
3.1
anode consumption rate
mass consumption rate
amount of anode material consumed for a current output of one ampere during one year
Note 1 to entry: The anode consumption rate is expressed in kilograms per amp year [kg/(A·y)].
3.2
batch
group of anodes all produced from a single furnace cast
Note 1 to entry: Multiple batches of different anodes can be produced from a single cast.
3.3
bracelet anode
anode shaped as half-shells (annular castings) to be positioned on tubular items
Note 1 to entry: Two half-shell castings fit together to become a bracelet anode. These are typically used for submarine
pipelines and occasionally used for marine structure tubulars.
Note 2 to entry: Bracelet anodes can be fabricated as half or part shell castings with the structural core within the
casting, or as cast segments with only the supporting core within the casting and the structural steel elements
external to the castings. Segmental bracelets comprise individual castings attached to external steel bands to fit
around the pipeline or tubular structure.
3.4
cast
charge
heat
single furnace load with a unique, analysed chemical composition from which anodes are produced
3.5
closed circuit potential
potential of an electrode measured with respect to a reference electrode or another electrode when a
current is flowing in the circuit
3.6
cold shut
surface discontinuity in the cast anode alloy caused by solidification of a portion of a meniscus during the
progressive filling of a mould, which is later covered with more solidifying metals as the molten metal level rises
Note 1 to entry: Cold shuts often occur remote from the point of pour.
3.7
crack
imperfection produced by a local rupture in the solid state, which can arise from the effect of cooling or
stresses
3.8
driving voltage
voltage between the galvanic anode to electrolyte potential and the structure to electrolyte potential
Note 1 to entry: For design purposes, the driving voltage refers to the difference between the closed-circuit potential
of the anode and the design protective potential of the structure. This value is used to determine the maximum
available anode current for a given circuit resistance.
3.9
electrochemical capacity
total amount of electric charge that is produced when a fixed mass of anode alloy is consumed
electrochemically
Note 1 to entry: Electrochemical capacity is expressed in ampere hours per kg (A·h/kg).
Note 2 to entry: This represents the practical amount of charge per unit mass available, which is less than the
theoretical, Faradaic value.
Note 3 to entry: An alternative, not preferred, term is alloy capacity.
Note 4 to entry: Electrochemical capacity is not a material constant but can vary with electrolyte conditions.
3.10
electrochemical property
property of potential and electrochemical capacity that characterises a galvanic alloy and can be assessed
by quantitative tests
3.11
flush mounted anode
anode fitted to a structure with one face in contact with or very close to the structure
3.12
free-running test
electrochemical test where potential and current are not controlled
3.13
gas hole
blow hole, channel or porosity produced by gas evolution during solidification or entrapped air
Note 1 to entry: Gas holes can indicate:
— contamination of the mould or core prior to casting;
— poor mould or insert design;
— casting process permitting entrapped air during the pour.
3.14
gross mass
mass of a cast anode, including the mass of the steel core and any integral attachments on completion of casting
3.15
insert
core
structural item over which the anode is cast and which supports the alloy and can be used to connect the
anode to the structure requiring protection
Note 1 to entry: The insert (core) is generally made of steel. Its design helps determine the utilization factor of the anodes.
3.16
ladle sample
specimen taken from the molten metal
3.17
net mass
mass of cast anode, excluding the mass of the steel core and any integral attachments on completion of casting
Note 1 to entry: Net mass represents the mass of the galvanic alloy material and is used in cathodic protection design.
3.18
nominal value
designated or intended value
Note 1 to entry: Examples of nominal values are length, width and mass.
3.19
non-metallic inclusions
particles of oxides and other refractory materials entrapped in liquid metal during the melting or casting
sequences
3.20
pitting
localised corrosion resulting in cavities extending from the surface into the metal
3.21
polarization
change in the potential of an electrode as a result of current flow to or from that electrode
3.22
shrinkage depressions
natural concave surfaces which can be produced when liquid metal is allowed to solidify in a mould without
the provision of extra liquid metal to compensate for the reduction in volume that occurs during the liquid
and liquid–solid (solidification) contractions on cooling the liquid-solid transformation
3.23
stand-off anode
anode which is offset a certain distance from the object on which it is positioned
3.24
surface morphology
description of the features or structure of the anode surface
3.25
undercutting
formation of subsurface cavities which can be caused by pitting corrosion or inter-granular corrosion
3.26
utilization factor
fraction of the galvanic alloy mass in an anode which can be used for cathodic protection current before
the galvanic material is no longer supported by the core or the anode can no longer deliver the minimum
required current
Note 1 to entry: Utilization factor is generally expressed numerically (e.g. 0,80) and is dependent on the detailed anode
design and location of the insert.
Note 2 to entry: Utilization factor is critical in the determination of anode mass requirements for a cathodic
protection design.
3.27
void
lack of bond between the steel core and the cast alloy of an anode that can be formed by movement of the
anode core in the mould as the alloy solidifies
4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
y year
E anode consumption rate, kg/(A·y)
Q electrochemical capacity of the alloy, A·h/kg
CE carbon equivalent
4.2 Abbreviations
CP cathodic protection
EPD environmental product declaration
ITP inspection and test plan
LCA life cycle assessment
QC quality control
5 Competence of personnel
It is the responsibility of personnel performing the design of the anode and the anode core to ensure that the
anode, including its core, is suitable to deliver the utilization factor, see Clause 7. Those responsible for the
core design shall have the appropriate level of competence for the tasks undertaken. Those responsible for
all other aspects of the anode manufacture, inspection and testing shall also have the appropriate level of
competence for the tasks undertaken. These should be the subject of the necessary training, assessment and
documentation by the anode manufacturer to ensure that the requirements of this document are met.
NOTE Competence of CP personnel to the appropriate level for tasks undertaken can be demonstrated by
certification in accordance with ISO 15257 or by another equivalent prequalification procedure.
6 Galvanic anode materials and their properties
6.1 General
In this document, alloys used for galvanic anodes in seawater or saline sediment shall be based on aluminium
(Al), magnesium (Mg) or zinc (Zn). The performance, and therefore the suitability of a particular alloy for a
specific application, depends on the composition and characteristics of both the anode alloy, the electrolyte
and operation conditions of the polarized anode.
The performance of an anode alloy will vary in different environmental conditions. The performance data
shall include the electrochemical capacity in ampere-hours per kilogram (A·h /kg), and the closed-circuit
anode to electrolyte potential of a working anode measured against a calibrated standard reference
electrode (see 6.3 and Annex D).
Each anode shall be uniquely marked by hard stamping with the cast number during production. Other
markings can be added by agreement between purchaser and manufacturer and may include for example, a
manufacturer identification, an alloy designation, anode mass and a sequential production number within
the cast. Marking should be by hard stamping on the anode surface located where it is visible when the
anodes are stacked or palleted for storage or delivery.
6.2 Anode alloy composition
The performance of an alloy is dependent on the specific alloy composition. Variations in composition from
established specifications can result in variations in activation, resistance to passivation, electrochemical
capacity and corrosion surface morphology. Some elements are known to have a detrimental effect on anode
performance and their content is normally subject to strict control.
The most common galvanic anode generic compositions for aluminium, magnesium and zinc-based anode
alloys are given in Annex C.
Strict control of the alloy chemical composition, both alloying elements and impurities, is essential and shall
be carried out on each cast.
A minimum of two samples from each cast (ladle sample) shall be taken for chemical analysis. The samples
shall be taken in the beginning and at the end of casting from the pouring stream. The sample shall be taken
at the beginning of the first cast and at the end of the second cast, then in the beginning of the third cast
and so on. The samples shall be analysed to verify the required chemical composition. All samples shall be
identified with the cast number. All anodes from that particular cast shall be similarly identified with the
cast number (see 6.1).
The samples shall be analysed to prove conformity with the agreed chemical composition limits of the
alloy being produced. Additional sample(s) may be taken and stored for future determination of chemical
composition.
NOTE Spark emission spectrometry is an appropriate method of analysis in a production environment but
requires regular calibration against known and certified reference alloy samples.
Where a small holding furnace is used to continue topping up the cooling and solidifying anode after
pouring from the main furnace has ceased, the holding furnace shall be supplied from the same cast as in the
main furnace. A sample should be taken from the holding furnace for chemical analysis to ensure that the
composition remains within limits.
The chemical composition of all samples analysed shall be documented. Anodes from casts which do not
meet the required chemical composition shall be rejected.
6.3 Electrochemical properties
Cathodic protection (CP) is electrochemical in nature. The anode material’s electrochemical properties are
primary factors in cathodic protection design and therefore shall be documented.
These properties are:
— closed circuit potential;
— practical electrochemical capacity.
These properties can vary with electrolyte conditions. They can also vary over time, even when exposed
to constant conditions. This is due to the corrosion products and layers of marine growth that form on the
anode surface as well as variations in current demand. Caution should be exercised when considering these
parameters for CP-specific design purposes (see 6.4.2).
NOTE 1 ISO 15589-2 and References [11] and [12] give further information on the impact of capacity variations of
temperature and environment on cathodic protection design for pipelines.
NOTE 2 Due to self-corrosion, all anode materials have a practical electrochemical capacity lower than the capacity
calculated by considering the theoretical electrical equivalence determined by Faraday’s Law (i.e. some of the anode
mass is consumed through self-corrosion, not current supply, and is not available for cathodic protection). The
practical electrochemical capacity is used in cathodic protection design.
6.4 Electrochemical testing
6.4.1 General
There are two principal reasons for carrying out electrochemical tests: to determine alloy electrochemical
performance and to conduct production quality control. Testing can also be carried out for research
purposes, but such tests are generally customised and not considered in this document.
The principal methods of electrochemical testing are described in Annex D.
6.4.2 Performance testing
To determine alloy performance, there is no substitute for prolonged field testing of alloys in practical
situations. Experience with different anode applications can be drawn upon, where possible.
In some cases, there are no reliable historical or laboratory data relating to the performance of a specific
anode alloy composition range in a particular environment. In these cases, electrochemical testing shall be
carried out to indicate the relevant alloy closed circuit potential and electrochemical capacity.
Long-term laboratory test procedures shall be selected to best represent the expected operating conditions
(including electrolyte, temperature and anode current density). These test procedures shall be carried
out over a period that is long enough to provide a realistic assessment of alloy performance in a practical
application.
The test period should not be less than one year. One year is a relatively short period compared to most CP
design lives. See Annex D.
A long-term test to an agreed common procedure can be used to qualify alloys for specific purposes. It can
be useful to rank alloys on a relative scale. A related procedure is described in Reference [11].
These laboratory tests produce alloy performance data. However, these data only reflect the particular test
parameters used in the test, e.g. exposure period, temperature and anode current density and its variation
over time. Free running tests have current density variations in time, but galvanostatic tests cannot show
risk of passivation. Even data from long-term free running tests should be used with caution, since it is
possible they do not reflect the particular application intended. In addition, it is not necessarily safe to adopt
the test results for CP design in all applications (see Annex D).
Samples for electrochemical testing should be representative of the specified alloy composition range, the
process route and the target chemical analysis.
Where performance tests are to be used to determine anode alloy performance properties for design
purposes, they should be conducted by or witnessed, assessed and approved by an independent certified
authority. The certified authority shall be experienced in and accredited to conduct the tests they are
assessing. The accreditation shall be by a national accreditation body.
6.4.3 Short-term testing for quality control
The objectives of short-term quality control (QC) tests are very different from those of the long-term tests
described in 6.4.2. Short-term tests are designed to produce measurable results in a relatively short period
consistent with production release and delivery requirements. This is performed by adopting relatively high
anode current densities, which can lie outside reasonable expectations of actual anode applications. These
tests are primarily intended to demonstrate consistency of production within a particular alloy chemical
compositional range.
Data from such short-term quality control tests shall not be relied on for system design or be interpreted as
an indicator of the long-term performance of the alloy.
Short-term tests for quality control should be carried out to an agreed standardised procedure. Suitable
tests in common use are those described in References [11] and [13] (see also Annex D). For anode
production quality control, short-term high current density tests should be carried out on each charge of
production or otherwise at a frequency to be agreed and consistent with the contract delivery requirement.
Acceptance criteria for quality control testing shall be agreed. Test results should form part of the contract
documentation.
Other short-term tests for QC purposes, such as closed-circuit potential tests, may be carried out by
agreement.
6.5 Anode consumption rate
The anode consumption rate for a galvanic alloy anode is expressed in kilograms per ampere year (kg/(A·y))
and is the total amount of anode material consumed in practice for a current output of one ampere during
one year. Like electrochemical capacity (see 6.4.2), all anode materials have a practical consumption rate
different from their theoretical consumption rate. In this case, the anode consumption rate is higher than
that calculated by Faraday’s Law.
The anode consumption rate and the current capacity are related by:
E · Q = 8 760
where
E is the anode consumption rate (kg/(A·y));
Q is the electrochemical capacity (A·h/kg);
8 760 is the number of hours in one year.
7 Anode design and acceptance criteria
7.1 General
The chemical composition of any alloy used for galvanic anodes shall be specified by either the CP designer
or the purchaser. The corresponding electrochemical properties shall be determined and documented
against defined test procedures (see 6.4).
The anodes, including cores and associated supports, shall be designed to give the specified performance
during fabrication, transport, installation and operation. The dimensions and shape of the anodes, their steel
core and any integral extensions shall be designed to withstand the mechanical forces that can act on the
anodes, e.g. waves, currents, pile driving or vibration. For all anodes, the anode and anode core dimensions
shall be designed to be compatible with the proposed installation method and any structural material
requirements. However, the steel core shall be designed to support the anode alloy for its full design life
consistent with the utilization factor appropriate for the anode design.
Anodes shall not be manufactured without cores or inserts.
In subsea areas where divers or remote operated vehicles are likely to operate, stand-off type anodes should
be provided so that the support cores protrude through the end-faces of the anode. This is to reduce the
danger of entangling wires, ropes, umbilical cables, etc.
For open moulds, over-pouring to fill shrinkage depressions shall be kept to a minimum. All pouring of
molten anode alloy shall be finished smooth before the surface of the cast anode solidifies. The surface of
the anode may be kept in a liquid state for a while by applying heat, for example, from gas burners, but
once solidified, no re-melting shall be allowed, not even to fill shrinkage depressions. The term "shrinkage
depression" also applies to the free surface area of an open mould casting, where the final solidification
occurs and where, before final solidification, additional molten alloy can be added to top up any shrinkage
depressions to maintain final mass and dimension requirements.
NOTE The term "shrinkage depression" can also apply to the concave surfaces produced when liquid metal is
solidified in a closed mould in such a manner that the area is not “fed” by the liquid metal provided by the mould design.
The exposed (external) surfaces of the anode shall not be subject to any coating except for flush mounted
and bracelet anodes where the anode surface facing, and immediately adjacent to the structure surface to be
protected, should be coated.
The manufacturers shall produce anode castings in which the presence of defects, such as shrinkage
depressions and cracks, shall conform to the limits specified in Annex B.
Physical tolerances of anodes shall be confirmed in accordance with the requirements of Annex B. An
inspection and test plan (ITP) shall be agreed upon between anode producer and purchaser before
commencing anode casting. The ITP shall define all requirements to the production, including alloy
composition, testing, dimensions etc., and which level of inspection the purchaser requires during the
production. An example of an ITP is given in Annex F.
7.2 Chemical composition
Galvanic anode alloys can have reduced ductility due to their inherent mechanical properties and/or the
nature of the as-cast material. This should be considered when designing anode shape and size. Alloying
additions commonly used to strengthen aluminium, zinc and magnesium engineering castings shall not be
used for galvanic anodes because of their detrimental effect on electrochemical properties. Annex C provides
limits for some of these detrimental elements in various galvanic alloys.
7.3 Electrochemical properties
Anode design is a compromise between the current required from an anode and the net mass of the as-
cast anode.
Anode alloy electrochemical capacity is a primary factor in determining the anode net mass requirements
of a CP design. The correct value of anode alloy electrochemical capacity appropriate for any particular
application of cathodic protection is of paramount importance (see 6.3, 6.4.2 and Annex D).
The closed-circuit potential determines the driving voltage between the anode and the protected structure.
The driving voltage and the anode to electrolyte resistance (ohmic resistance) of the anode are used to
determine the available current at various stages of the anode life.
NOTE Standard anode resistance formulae for various anode shapes are included in many other CP design
standards such as ISO 13174, EN 17243, ISO 15589-2, ISO 24656 and Reference [11].
For applications in seawater outside a salinity range between 30 g dissolved salts/kg seawater (30 ‰) and
35 g dissolved salts/kg seawater (35 ‰), the electrochemical properties, capacity and potential should be
determined. Some indications are available in Reference [14] but detailed assessments and testing should be
completed prior to selection of anode shape and composition limits.
7.4 Anode shape
Anode shape is determined by many factors including the shape or nature of the object to be protected, for
example, pipeline, subsea structure with confined spaces etc. CP specifications advise on the preferred or
possible configurations of anodes required in those circumstances.
Other important factors to be taken into account when deciding on anode size and shape are:
— anode distribution, which determines the extent of protection of the structure and therefore the number
and size of the anodes;
— alloy cover over core, which determines the initial mass of the anode and any propensity to cracking of
the as-cast anode, in addition to the end of life current output;
— anode current output, which is calculated using Ohm's Law from a knowledge of driving voltage and
anode to electrolyte resistance.
There are formulae for the calculation of anode to electrolyte (seawater) resistance. All require a knowledge
of the electrolyte resistivity which is governed by the seawater salinity.
Most marine CP applications are in waters with a salinity from 30 g dissolved salts/kg seawater (30 ‰) to
35 g dissolved salts/kg seawater (35 ‰) or their sediment. For CP applications outside this salinity area, the
full range of salinity shall be determined over full tidal and annual variations and the impacts of these on
the anode performance shall be determined by specialists. This covers areas in which salinity is known to be
widely variable such as the Baltic, Caspian and Black Seas. Annex A provides information on ocean salinity.
7.5 Physical properties
The physical and dimensional tolerances shall meet the anode design requirements. Any specific tolerances
required by any CP design shall be agreed between purchaser and manufacturer. These tolerances shall be
clearly marked on an approved drawing.
Physical and dimensional tolerances that can be used as default parameters are given in Annex B.
No anode or its steel core shall have any defect either on its surface or within its body that affects the
transportation, installation and future performance of the anode. Any protrusions either on the anode body
or insert surfaces shall be examined and removed if potentially a safety hazard.
7.6 Anode core materials
Anode cores shall be fabricated from weldable structural steel tubes/plates/sections in accordance with
the ISO 630 series, the EN 10025 series with a maximum carbon equivalent (CE) value of 0,45. For circular
[15], [16]
hollow sections, ASTM A106 and API 5L may apply.
The CE value shall be calculated using Formula (1):
%%Mn Cr ++%%Mo VN% i% + Cu
CE =+%C + + (1)
65 15
where,
C is carbon;
Mn is manganese;
Cr is chromium;
Mo is molybdenum;
V is vanadium;
Cu is copper.
If the full chemical composition is not reported, the alternative CE Formula (2) may be used.
+%Mn
CE =+%C + 00, 4 (2)
The material certificate for the anode cores shall meet at least the requirements for a declaration of
compliance with the order (document type 2.1) as defined in ISO 10474:2013, 4.1.
For all fabrication welding of steel anode cores, welding procedures shall be in accordance with relevant
requirements of ISO 15607 and ISO 15609-1.
NOTE 1 Reference [17] constitutes an acceptable equivalent.
Welds shall be performed by welders qualified in accordance with ISO 9606-1.
NOTE 2 Reference [17] constitutes an acceptable equivalent.
100 % visual inspection of the cores shall be carried out prior to casting.
For zinc or magnesium anodes, the steel cores can be bare steel or hot dip galvanised steel. In this case, hot
dip galvanising shall be in accordance with ISO 1461.
Zinc electroplated coatings according to ISO 2081 do not provide a true steel-zinc inter-metallic bond and
should not be used.
NOTE 3 Small vessel zinc anodes cast onto zinc electroplated steel cores are used but can result in an uncertain
performance.
Visible surface contamination of the blast-cleaned or zinc-coated surface are not permitted. When bare steel
cores are used, they shall be blast cleaned to the grade Sa 2½ as defined in ISO 8501-1.
For aluminium anodes, the steel core shall be grit blast cleaned at a minimum to the grade Sa 2½ as defined
in ISO 8501-1 before casting. The surface roughness Ra shall be a minimum of 75 µm. Galvanised or zinc
electroplated cores shall not be used.
Shot or sandblasting shall not be used.
NOTE 4 A zinc coating on an insert within an aluminium anode has an exothermic reaction between the aluminium
and the zinc/iron interface and with possible significant safety threats to casting personnel. Both zinc and steel are
dissolved during casting with possible modification of the alloy chemical composition and damage to the mechanical
properties of the steel core.
Rust discoloration and/or visible surface contamination of the cores before anode casting shall not be
accepted.
7.7 Cable connections to anodes
Where anodes are to be connected to the structure using cables, as opposed to direct welding of the core
to the structure, the cable shall be selected to provide a robust mechanical connection with low contact
resistance and low total voltage drop. The cable should be copper cored, multi-stranded and insulated or
insulated and sheathed with a material suitable for long term seawater exposure. Cable size depends on the
specific application, but a minimum copper core size of 16 mm is recommended. Larger copper core cross-
section areas and further mechanical protection can be required for anodes and connections made in more
dynamic environments, or where voltage drops require this. Cable insulation and sheathing properties can
also be influenced by flexibility requirements during anode installation.
A detailed cable-to-structure connection procedure is not part of the anode design and should be detailed in
the CP design.
Cable connection to the anode shall be mechanically sound using a proven connection method such as
brazing. If cable lugs are used, they shall be correctly sized for both cable and stud and hexagonally crimped
and brazed or silver soldered. Where possible, the connection should be sealed using a suitable high build
coating, setting mastic or encapsulation suitable for the environment of the application.
Where connection is by cable, the use of multiple cables is recommended to provide a degree of redundancy
in case of cable damage.
8 Environmental impact
All cathodic protection systems, whether galvanic anode cathodic protection or impressed current cathodic
protection, have an impact on the environment and sustainability. Methods of identifying these impacts
include environmental product declarations (EPD) and life cycle assessment (LCA). Information on these
and other information relevant to galvanic anodes is given in Annex E.
It is recommended that an EPD for the galvanic anodes be requested by the purchaser, with pre-defined
impact categories and analysis covering raw material acquisition, production, use, recycling/re-use, waste
treatment, transport and energy supply (see Annex E).
The product declaration of anodes can then be included in the environmental impact of the cathodic
protection system (LCA). This includes its design, manufacturing application, operation and maintenance,
and all components of the system. The entire cathodic protection system as well as the structure to be
protected should be optimised to minimise the environmental impact.
Some factors pertaining solely to galvanic anodes can be significant when considering environmental and
sustainability impacts. This includes anode geometry and chemical composition.
Anode geometry determines the current available from an anode. Correct anode sizing and distribution can
in many cases result in fewer anodes required for a specific system design. Reducing the system overall
anode mass requirement reduces the environmental impact.
Anode chemical composition can be tailored to reduce the impact of any constituents on the environment
(see Annex C), for example by minimizing cadmium content in zinc anodes for fishing tanks.
ISO 935
...
Norme
internationale
ISO 9351
Première édition
Anodes galvaniques pour la
2025-02
protection cathodique dans l’eau de
mer et les sédiments salins
Galvanic anodes for cathodic protection in seawater and saline
sediments
Numéro de référence
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© ISO 2025
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,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 5
4.1 Symboles .5
4.2 Abréviations.5
5 Compétence du personnel . 5
6 Matériaux des anodes galvaniques et leurs propriétés . 5
6.1 Généralités .5
6.2 Composition de l’alliage anodique .6
6.3 Propriétés électrochimiques .6
6.4 Essais électrochimiques .7
6.4.1 Généralités .7
6.4.2 Essais de performance .7
6.4.3 Essais à court terme pour le contrôle de la qualité .8
6.5 Vitesse de consommation du matériau anodique .8
7 Conception et critères d’acceptation de l’anode . 8
7.1 Généralités .8
7.2 Composition chimique .9
7.3 Propriétés électrochimiques . .9
7.4 Forme de l’anode .10
7.5 Propriétés physiques .10
7.6 Matériaux destinés à l’âme des anodes .10
7.7 Raccordements de câbles aux anodes . 12
8 Impact sur l’environnement .12
Annexe A (informative) Eau de mer . 14
Annexe B (normative) Tolérances physiques des anodes galvaniques .15
Annexe C (informative) Composition et caractéristiques de performance des anodes
galvaniques .21
Annexe D (informative) Description des différents essais électrochimiques .28
Annexe E (informative) Facteurs à considérer en matière d’impact environnemental .32
Annexe F (informative) Plan d’inspection et d’essai (PIE) .36
Bibliographie .44
iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO avait reçu
notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois, il y a lieu
d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations plus récentes
sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse www.iso.org/patents.
L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de brevet.
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 www.iso.org/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.
iv
Introduction
La présente norme définit les exigences minimales relatives aux niveaux de qualité et aux modes opératoires
de vérification des anodes galvaniques.
Les performances attendues des anodes galvaniques coulées destinées à être utilisées dans l’eau de mer et
les boues ou sédiments salins sont déterminées par leur composition, les dimensions des anodes et la qualité
de leur fabrication.
De plus, le présent document fournit des lignes directrices et des recommandations liées à l’impact sur
l’environnement.
v
Norme internationale ISO 9351:2025(fr)
Anodes galvaniques pour la protection cathodique dans l’eau
de mer et les sédiments salins
1 Domaine d’application
Le présent document définit des exigences et fournit des recommandations pour la composition chimique,
les propriétés électrochimiques, les tolérances physiques et les modes opératoires d’essai et d’inspection
des anodes galvaniques coulées en alliages à base d’aluminium, de magnésium et de zinc, utilisées pour la
protection cathodique dans l’eau de mer, les sédiments salins et les eaux saumâtres.
L’Annexe A fournit des informations sur les plages de salinité.
Les exigences et les recommandations du présent document peuvent s’appliquer à d’autres formes d’anode
pour les anodes coulées, par exemple trapézoïdales, circulaires, demi-sphériques, type bracelet.
Bien que d’autres métaux, tels que le fer doux, puissent être utilisés comme matériau d’anode galvanique
pour protéger des métaux plus nobles que le fer et l’acier, ces métaux ne sont pas couverts par le présent
document.
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 630 (toutes les parties), Aciers de construction
ISO 1461, Revêtements par galvanisation à chaud sur produits finis en fonte et en acier — Spécifications et
méthodes d'essai
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 9606-1, Épreuve de qualification des soudeurs — Soudage par fusion — Partie 1: Aciers
EN 10025, Produits laminés à chaud en aciers de construction (toutes les parties)
ISO 10474:2013, Aciers et produits sidérurgiques — Documents de contrôle
ISO 15607, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques — Règles
générales
ISO 15609-1, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Descriptif d'un mode opératoire de soudage — Partie 1: Soudage à l'arc
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
vitesse de consommation d’un matériau anodique
vitesse de consommation massique
quantité de matière d’anode consommée sur une année pour un débit de courant d’un ampère
Note 1 à l'article: La vitesse de consommation du matériau anodique est exprimée en kilogrammes par ampère par an
[kg/(A·an)].
3.2
lot
groupe d’anodes produites à partir d’une seule coulée de four
Note 1 à l'article: Plusieurs lots de différentes anodes peuvent être produits à partir d’une seule coulée.
3.3
anode bracelet
anode en forme de demi-coques (pièces moulées annulaires) à positionner sur des éléments tubulaires
Note 1 à l'article: Deux demi-coques moulées sont assemblées pour former une anode bracelet. Celles-ci sont
généralement utilisées pour les canalisations sous-marines et le sont parfois pour le matériel tubulaire des structures
marines.
Note 2 à l'article: Les anodes bracelets peuvent être réalisées sous forme de demi-coques ou de coques partielles
moulées avec l’âme structurelle à l’intérieur de la pièce moulée, ou sous forme de segments coulés avec uniquement
l’âme de support à l’intérieur de la pièce moulée et les éléments de construction en acier à l’extérieur. Les bracelets
en plusieurs segments comprennent des pièces moulées individuelles fixées à des bandes externes en acier à monter
autour de la canalisation ou de la structure tubulaire.
3.4
coulée
charge
fournée
charge de four unique ayant une seule composition chimique analysée et à partir de laquelle les anodes sont
produites
3.5
potentiel en circuit fermé
potentiel d’une électrode mesuré par rapport à une électrode de référence ou à une autre électrode lorsqu’un
courant circule dans le circuit
3.6
reprise de solidification
discontinuité de surface dans l’alliage d’une anode coulée, due à la solidification d’une partie d’un ménisque
au cours du remplissage progressif d’un moule, qui est ensuite recouverte des métaux en solidification à
mesure que le niveau du métal fondu augmente
Note 1 à l'article: Les reprises de solidification se forment souvent loin du point de coulée.
3.7
fissure
imperfection produite par une rupture locale à l’état solide, qui peut résulter de l’effet du refroidissement ou
de contraintes
3.8
tension disponible
tension entre le potentiel galvanique anode-électrolyte et le potentiel structure-électrolyte
Note 1 à l'article: Pour les besoins de la conception, la tension disponible correspond à la différence entre le potentiel
en circuit fermé de l’anode et le potentiel de protection théorique de la structure. Cette valeur sert à déterminer le
courant anodique disponible maximal pour une résistance de circuit donnée.
3.9
capacité électrochimique
quantité totale de charge électrique produite lorsqu’une masse donnée d’alliage anodique est consommée
par réaction électrochimique
Note 1 à l'article: La capacité électrochimique est exprimée en ampères-heures par kg (A·h/kg).
Note 2 à l'article: Cette valeur représente la quantité pratique de charge disponible par unité de masse, qui est
inférieure à la valeur faradique théorique.
Note 3 à l'article: Le terme «capacité d’un alliage» est parfois employé en synonyme, mais cet usage est déconseillé.
Note 4 à l'article: La capacité électrochimique n’est pas une constante du matériau et elle peut varier en fonction des
conditions de l’électrolyte.
3.10
propriété électrochimique
propriété de potentiel et de capacité électrochimique qui caractérise un alliage galvanique et qui peut être
évaluée par des essais quantitatifs
3.11
anode plaquée
anode montée sur une structure, dont une face est en contact ou très proche de ladite structure
3.12
essai à couplage libre
essai électrochimique au cours duquel le potentiel et le courant ne sont pas régulés
3.13
cavité d’origine gazeuse
soufflure, canal ou porosité produit par l’évolution du gaz pendant la solidification ou par de l’air piégé
Note 1 à l'article: Les cavités d’origine gazeuse peuvent indiquer:
— une contamination du moule ou de l’âme avant la coulée;
— une mauvaise conception du moule ou de l’insert;
— un procédé de moulage entraînant un piégeage de l’air pendant la coulée.
3.14
masse brute
masse d’une anode coulée, incluant la masse de l’âme en acier et de toute fixation intégrale à la fin de la coulée
3.15
insert
âme
élément de construction sur lequel l’anode est coulée, qui supporte l’alliage et peut servir à relier l’anode à la
structure nécessitant une protection
Note 1 à l'article: L’insert (l’âme) est généralement en acier. Sa conception aide à déterminer le facteur d’utilisation
des anodes.
3.16
échantillon de coulée
éprouvette prélevée sur le métal fondu
3.17
masse nette
masse d’une anode coulée, excluant la masse de l’âme en acier et de toute fixation intégrale la fin de la coulée
Note 1 à l'article: La masse nette représente la masse de matière de l’alliage galvanique et est utilisée pour la conception
de la protection cathodique.
3.18
valeur nominale
valeur désignée ou prévue
Note 1 à l'article: La longueur, la largeur et la masse sont des exemples de valeurs nominales.
3.19
inclusions non métalliques
particules d’oxydes et d’autres matériaux réfractaires piégés dans le métal liquide au cours des séquences de
fusion ou de coulée
3.20
piqûre
corrosion localisée résultant en des cavités s’étendant dans le métal à partir de la surface
3.21
polarisation
modification du potentiel d’une électrode résultant de la circulation d’un courant entrant ou sortant de cette
électrode
3.22
retassures
surfaces concaves naturelles qui peuvent être produites lorsque le métal liquide se solidifie dans un moule sans
apport de métal liquide supplémentaire pour compenser la réduction de volume qui se produit pendant les
contractions liquide et liquide-solide (solidification) lors du refroidissement de la transformation liquide-solide
3.23
anode à supports d’éloignement
anode décalée d’une certaine distance par rapport à l’objet sur lequel elle est positionnée
3.24
morphologie de surface
description des caractéristiques ou de la structure de surface d’une anode
3.25
délamination
décollement du métal par le dessous qui peut être causé par une corrosion par piqûres ou une corrosion
intergranulaire
3.26
facteur d’utilisation
fraction de masse de l’alliage galvanique d’une anode qui peut être utilisée pour le courant de protection
cathodique avant que le matériau galvanique ne soit plus supporté par l’âme ou que l’anode ne soit plus en
mesure de délivrer le courant minimal requis
Note 1 à l'article: Le facteur d’utilisation est généralement exprimé en valeur numérique (0,80 par exemple) et dépend
de la conception détaillée de l’anode et de l’emplacement de l’insert.
Note 2 à l'article: Le facteur d’utilisation est critique pour déterminer les exigences de masse des anodes pour une
conception de protection cathodique.
3.27
vide
défaut de liaison entre l’âme en acier et l’alliage coulé d’une anode, qui peut être formé par le mouvement de
l’âme de l’anode dans le moule pendant la solidification de l’alliage
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
an année
E vitesse de consommation du matériau anodique, kg/(A·an)
Q capacité électrochimique de l’alliage, A·h/kg
CE carbone équivalent
4.2 Abréviations
ACV analyse du cycle de vie
CQ contrôle de la qualité
DEP déclaration environnementale de produit
PC protection cathodique
PIE plan d’inspection et d’essai
5 Compétence du personnel
Le personnel responsable de la conception de l’anode et de l’âme associée est tenu de s’assurer que l’anode,
âme incluse, est adaptée pour obtenir le facteur d’utilisation (voir l’Article 7). Les personnes en charge de
la conception des âmes doivent avoir le niveau de compétence approprié pour les tâches entreprises. Les
personnes chargées de tous les autres aspects de la fabrication, de l’inspection et des essais de l’anode
doivent également avoir le niveau de compétence approprié pour les tâches réalisées. Il convient que ces
personnes reçoivent la formation, l’évaluation et la documentation nécessaires du fabricant de l’anode pour
s’assurer que les exigences du présent document sont satisfaites.
NOTE La compétence du personnel en PC au niveau approprié pour les tâches réalisées peut être démontrée par
une certification selon l’ISO 15257 ou par une autre procédure équivalente de préqualification.
6 Matériaux des anodes galvaniques et leurs propriétés
6.1 Généralités
Dans le présent document, les alliages utilisés pour les anodes galvaniques dans l’eau de mer ou les sédiments
salins doivent être à base d’aluminium (Al), de magnésium (Mg) ou de zinc (Zn). Les performances, et
donc l’adéquation d’un alliage particulier à une application spécifique, dépendent de la composition et
des caractéristiques de l’alliage anodique, de l’électrolyte et des conditions de fonctionnement de l’anode
polarisée.
Les performances d’un alliage anodique varient selon les conditions environnementales. Les données de
performance doivent inclure la capacité électrochimique en ampères-heures par kilogramme (A·h/kg), et le
potentiel d’anode en circuit fermé/électrolyte d’une anode de travail mesuré par rapport à une électrode de
référence normalisée étalonnée (voir 6.3 et l’Annexe D).
Chaque anode doit porter un marquage unique en poinçonnant le numéro de coulée en cours de production.
D’autres marquages peuvent être ajoutés après accord entre l’acheteur et le fabricant et peuvent comprendre,
par exemple, une identification du fabricant, une désignation de l’alliage, une masse d’anode et un numéro
séquentiel de production dans la coulée. Il convient que le marquage soit réalisé par poinçonnage sur la
surface de l’anode, à l’endroit où elle est visible lorsque les anodes sont empilées ou palettisées pour le
stockage ou la livraison.
6.2 Composition de l’alliage anodique
Les performances d’un alliage dépendent de la composition spécifique de l’alliage. Des variations de
composition par rapport aux spécifications établies peuvent entraîner des variations d’activation,
de résistance à la passivation, de capacité électrochimique et de morphologie de la surface de corrosion.
Certains éléments sont connus pour avoir un effet néfaste sur les performances de l’anode et leur teneur est
normalement soumise à un contrôle rigoureux.
Les compositions génériques des anodes galvaniques les plus courantes pour les alliages anodiques à base
d’aluminium, de magnésium et de zinc sont données à l’Annexe C.
Un contrôle rigoureux de la composition chimique des alliages, à la fois des éléments d’alliage et des
impuretés, est essentiel et doit être effectué sur chaque coulée.
Au moins deux échantillons de chaque coulée doivent être prélevés pour analyse chimique. Les prélèvements
doivent se faire au début et à la fin de la coulée, dans le liquide de coulée. L’échantillon doit être prélevé au
début de la première coulée et à la fin de la deuxième coulée, puis au début de la troisième coulée et ainsi
de suite. Ces échantillons doivent être analysés afin de vérifier que la composition chimique est conforme.
Tous les échantillons doivent être identifiés par le numéro de coulée. Toutes les anodes issues de cette coulée
particulière doivent être identifiées de la même manière avec le numéro de coulée (voir 6.1).
Les échantillons doivent être analysés afin de démontrer que les limites de composition chimique convenues
de l’alliage produit ont été respectées. Un ou plusieurs échantillons supplémentaires peuvent être prélevés
et stockés en vue d’une détermination ultérieure de la composition chimique.
NOTE La spectrométrie d’étincelage est une méthode d’analyse appropriée dans un environnement de production,
mais elle nécessite un étalonnage régulier par rapport à des échantillons d’alliage de référence connus et certifiés.
Lorsqu’un petit four d’attente est utilisé pour continuer à remplir l’anode en cours de refroidissement et de
solidification après l’arrêt de la coulée à partir du four principal, le four d’attente doit être alimenté à partir
de la même coulée que celle du four principal. Il convient de prélever un échantillon du four d’attente en vue
d’une analyse chimique afin de s’assurer que la composition reste dans les limites.
La composition chimique de tous les échantillons analysés doit être documentée. Les anodes provenant de
coulées qui ne répondent pas aux exigences de composition chimique doivent être refusées.
6.3 Propriétés électrochimiques
La protection cathodique (PC) est de nature électrochimique. Les propriétés électrochimiques du matériau
de l’anode sont des facteurs essentiels pour la conception de la protection cathodique et doivent donc être
documentées.
Ces propriétés sont:
— le potentiel en circuit fermé;
— la capacité électrochimique pratique.
Ces propriétés peuvent varier en fonction des conditions de l’électrolyte. Elles peuvent également varier au fil
du temps, même lorsqu’elles sont exposées à des conditions constantes, en raison des produits de corrosion
et des couches de concrétions marines qui se forment à la surface de l’anode et en raison des variations de la
demande en courant. Il convient de prendre des précautions lors de l’examen de ces paramètres à des fins de
conception spécifiques à la PC (voir 6.4.2).
NOTE 1 L’ISO 15589-2 et les références [11] et [12] donnent des informations supplémentaires sur l’impact des
variations de capacité de la température et de l’environnement sur la conception de la protection cathodique des
canalisations.
NOTE 2 En raison de l’auto-corrosion, tous les matériaux anodiques ont une capacité électrochimique pratique
inférieure à la capacité calculée en tenant compte de l’équivalence électrique théorique déterminée par la loi de Faraday
(c’est-à-dire qu’une partie de la masse des anodes est consommée par l’auto-corrosion plutôt que par l’alimentation en
courant et n’est pas disponible pour la protection cathodique). La capacité électrochimique pratique est utilisée pour
la conception de la protection cathodique.
6.4 Essais électrochimiques
6.4.1 Généralités
Les essais électrochimiques sont réalisés pour deux raisons principales: la détermination des performances
électrochimiques des alliages et le contrôle de la qualité de la production. Des essais peuvent également
être réalisés à des fins de recherche, mais ces essais sont généralement personnalisés et ne sont pas pris en
compte dans le présent document.
Les principales méthodes d’essais électrochimiques sont décrites à l’Annexe D.
6.4.2 Essais de performance
Pour déterminer les performances des alliages, rien ne remplace les essais prolongés sur le terrain des
alliages dans des situations pratiques. L’expérience acquise avec différentes applications d’anodes peut être
utilisée, dans la mesure du possible.
Dans certains cas, aucune donnée historique ou de laboratoire fiable n’est disponible quant aux performances
d’une plage spécifique de compositions d’alliage anodique dans un environnement particulier. Dans ces cas,
des essais électrochimiques doivent être réalisés pour indiquer le potentiel en circuit fermé et la capacité
électrochimique de l’alliage concerné.
Les modes opératoires d’essai en laboratoire à long terme doivent être choisis de manière à obtenir
la meilleure représentation des conditions de fonctionnement attendues (y compris l’électrolyte,
la température et la densité de courant d’anode). Ces modes opératoires d’essai doivent être mis en œuvre
sur une période suffisamment longue pour permettre une évaluation réaliste des performances de l’alliage
dans une application pratique.
Il convient que la période d’essai ne soit pas inférieure à un an. Une période d’un an reste relativement courte
par rapport à la plupart des durées de vie théoriques des PC. Voir l’Annexe D.
Un essai à long terme selon un mode opératoire commun convenu peut être utilisé pour qualifier les alliages
à des fins spécifiques. Il peut s’avérer utile pour classer les alliages sur une échelle relative. Un mode
opératoire associé est décrit dans la Référence [11].
Ces essais en laboratoire produisent des données de performance d’alliage. Cependant, ces données ne
reflètent que les paramètres d’essai particuliers utilisés dans l’essai, par exemple la période d’exposition,
la température et la densité de courant d’anode et sa variation au fil du temps. Les essais à couplage
libre présentent des variations de densité de courant dans le temps, mais les essais galvanostatiques ne
peuvent pas révéler un risque de passivation. Il convient d’utiliser avec prudence les données des essais à
couplage libre à long terme, car il est possible qu’elles ne reflètent pas l’application particulière prévue. De
plus, l’adoption des résultats d’essai pour la conception de PC n’est pas un gage de sécurité dans toutes les
applications (voir l’Annexe D).
Il convient que les échantillons destinés aux essais électrochimiques soient représentatifs de la plage
spécifiée de compositions de l’alliage, du processus de fabrication et de l’analyse chimique cible.
Lorsque des essais de performance doivent être utilisés pour déterminer les caractéristiques de performance
des alliages anodiques à des fins de conception, il convient qu’ils soient réalisés ou observés, évalués et
approuvés par une autorité certifiée indépendante. L’autorité certifiée doit être expérimentée et accréditée
pour réaliser les essais qu’elle évalue. L’accréditation doit être accordée par un organisme d’accréditation
national.
6.4.3 Essais à court terme pour le contrôle de la qualité
Les objectifs des essais de contrôle de la qualité (CQ) à court terme sont très différents de ceux des essais à
long terme décrits en 6.4.2. Les essais à court terme sont conçus pour produire des résultats mesurables sur
une période relativement courte, en cohérence avec les exigences de mise en production et de livraison. Cela
est réalisé en adoptant des densités de courant d’anode relativement élevées, qui peuvent se situer en dehors
des attentes raisonnables des applications réelles des anodes. Ces essais sont principalement destinés à
démontrer la constance de la production sur une plage particulière de compositions chimiques d’alliage.
Les données issues de ces essais de contrôle à court terme de la qualité ne doivent ni servir de base pour
la conception d’un système ni être interprétées comme un indicateur des performances à long terme de
l’alliage.
Il convient de réaliser les essais à court terme pour le contrôle de la qualité selon un mode opératoire
normalisé convenu. Les essais appropriés d’usage courant sont ceux décrits dans les références [11] et [13]
(voir aussi l’Annexe D). Pour le contrôle de la qualité de production des anodes, il convient de réaliser des
essais à court terme à haute densité de courant sur chaque charge de production ou, en variante, à une
fréquence à convenir et compatible avec l’exigence de livraison contractuelle. Les critères d’acceptation pour
les essais de contrôle de la qualité doivent être convenus. Il est recommandé d’inclure les résultats des essais
dans la documentation contractuelle.
D’autres essais à court terme à des fins de contrôle de la qualité, tels que des essais de potentiel en circuit
fermé, peuvent être réalisés après accord.
6.5 Vitesse de consommation du matériau anodique
La vitesse de consommation d’un matériau d’anode en alliage galvanique est exprimée en kilogrammes
par ampère par an [kg/(A·an)] et correspond à la quantité totale de matériau anodique consommée dans la
pratique pour une sortie de courant d’un ampère pendant une année. Tout comme la capacité électrochimique
(voir 6.4.2), tous les matériaux anodiques ont une vitesse de consommation pratique différente de leur
vitesse de consommation théorique. Dans ce cas, la vitesse de consommation du matériau anodique est
supérieure à celle calculée par la loi de Faraday.
La vitesse de consommation du matériau anodique et la capacité en courant sont liées par la relation:
E · Q = 8 760
où
E est la vitesse de consommation du matériau anodique [kg/(A·an)];
Q est la capacité électrochimique (A·h/kg);
8 760 est le nombre d’heures dans une année.
7 Conception et critères d’acceptation de l’anode
7.1 Généralités
La composition chimique de tout alliage utilisé pour les anodes galvaniques doit être spécifiée par le
concepteur de la PC ou par l’acheteur. Les propriétés électrochimiques correspondantes doivent être
déterminées et documentées par rapport à des modes opératoires d’essai définis (voir 6.4).
Les anodes, y compris les âmes et les supports associés, doivent être conçues pour obtenir les performances
spécifiées pendant la fabrication, le transport, l’installation et l’utilisation. Les dimensions et la forme des
anodes, de leur âme en acier et de toute extension intégrée doivent être conçues pour résister aux forces
mécaniques susceptibles d’agir sur les anodes (par exemple, les vagues, les courants, l’enfoncement des pieux
ou les vibrations). Pour toutes les anodes, les dimensions de l’anode et de l’âme associée doivent être conçues
pour être compatibles avec la méthode d’installation proposée et les exigences relatives aux matériaux de
construction. Cependant, l’âme en acier doit être conçue pour supporter l’alliage anodique pendant toute sa
durée de vie théorique, conformément au facteur d’utilisation approprié pour la conception de l’anode.
Les anodes ne doivent pas être fabriquées sans âmes ou inserts.
Dans les zones sous-marines où des plongeurs ou des véhicules télécommandés sont susceptibles d’évoluer,
il convient de prévoir des anodes à supports d’éloignement de sorte que les âmes de support dépassent des
faces d’extrémité de l’anode, afin de réduire le danger d’enchevêtrement de fils, câbles, ombilicaux, etc.
Pour les moules ouverts, le déversement pour remplir les retassures doit être réduit au minimum. Toute
coulée d’alliage anodique fondu doit être finie de façon lisse avant que la surface de l’anode coulée ne se
solidifie. La surface de l’anode peut être maintenue à l’état liquide pendant un certain temps en appliquant
de la chaleur, provenant par exemple de brûleurs à gaz, mais une fois solidifiée, aucune refusion ne doit
être autorisée, même pour remplir des retassures. Le terme «retassure» s’applique également à la surface
libre d’une pièce coulée dans un moule ouvert, où la solidification finale a lieu et où, avant la solidification
finale, de l’alliage fondu supplémentaire peut être ajouté pour combler toute retassure afin de conserver les
exigences de masse et de dimensions finales.
NOTE Le terme «retassure» peut également s’appliquer aux surfaces concaves produites une fois que le métal
liquide est solidifié dans un moule fermé, de manière à ce que la zone ne soit pas «alimentée» en métal liquide fourni
par la conception du moule.
Les surfaces (externes) exposées de l’anode ne doivent être soumises à aucun revêtement, à l’exception
des anodes plaquées et des anodes bracelets où il convient de revêtir la surface de l’anode opposée et
immédiatement adjacente à la surface de la structure à protéger.
Les fabricants doivent produire des anodes coulées dans lesquelles la présence de défauts, tels que des
retassures et des fissures, doit être conforme aux limites spécifiées à l’Annexe B.
Les tolérances physiques des anodes doivent être confirmées conformément aux exigences de l’Annexe B.
Un plan d’inspection et d’essai (PIE) doit être convenu entre le fabricant et l’acheteur des anodes, avant le
début de la coulée des anodes. Le PIE doit définir toutes les exigences relatives à la production, y compris la
composition de l’alliage, les essais, les dimensions, etc., ainsi que le niveau de contrôle requis par l’acheteur
pendant la production. L’Annexe F donne un exemple de PIE.
7.2 Composition chimique
Les alliages des anodes galvaniques peuvent présenter une ductilité réduite due à leurs propriétés
mécaniques inhérentes et/ou à la nature du matériau brut de coulée. Il convient d’en tenir compte lors
de la conception de la forme et de la taille des anodes. Les additions d’alliage couramment utilisées pour
renforcer les pièces moulées en aluminium, zinc et magnésium ne doivent pas être utilisées pour les anodes
galvaniques en raison de leur effet néfaste sur les propriétés électrochimiques. L’Annexe C fournit des limites
pour certains de ces éléments préjudiciables dans différents alliages galvaniques.
7.3 Propriétés électrochimiques
La conception d’une anode est un compromis entre le courant requis de cette anode et la masse nette de
l’anode brute de coulée.
La capacité électrochimique de l’alliage anodique est un facteur essentiel pour déterminer les exigences de
masse nette de l’anode d’une conception de PC. La valeur correcte de la capacité électrochimique de l’alliage
anodique convenant pour toute application particulière de protection cathodique est d’une importance
capitale (voir 6.3, 6.4.2 et l’Annexe D).
Le potentiel en circuit fermé détermine la tension disponible entre l’anode et la structure protégée.
La tension disponible et la résistance anode/électrolyte (résistance ohmique) de l’anode sont utilisées pour
déterminer le courant disponible à différents stades de la durée de vie de l’anode.
NOTE Des formules normalisées de résistance des anodes pour diverses formes d’anode sont fournies dans de
nombreuses autres normes de conception de PC, telles que l’ISO 13174, l’EN 17243, l’ISO 15589-2, l’ISO 24656 et la
Référence [11].
Pour les applications en eau de mer en dehors d’une plage de salinité comprise entre 30 g de sels dissous/kg
d’eau de mer (30 ‰) et 35 g de sels dissous/kg d’eau de mer (35 ‰), il convient de déterminer les propriétés
électrochimiques, la capacité et le potentiel. Certaines indications sont disponibles dans la Référence [14],
mais il convient de procéder à des évaluations détaillées et des essais avant de choisir la forme des anodes et
les limites de composition.
7.4 Forme de l’anode
La forme de l’anode est déterminée par de nombreux facteurs incluant la forme ou la nature de l’objet à
protéger, par exemple une canalisation, une structure sous-marine avec des espaces confinés, etc. D’autres
spécifications de PC donnent des conseils sur les configurations préférées ou possibles des anodes requises
dans ces circonstances.
D’autres facteurs importants à prendre en compte lors de la détermination de la taille et de la forme de
l’anode sont:
— la répartition des anodes qui détermine l’étendue de la protection de la structure, et donc le nombre et la
taille des anodes;
— la couche d’alliage sur l’âme qui détermine la masse initiale de l’anode et toute propension à la fissuration
de l’anode brute coulée, en plus de la sortie de courant en fin de vie;
— la sortie de courant de l’anode qui est calculée en utilisant la loi d’Ohm à partir des valeurs connues de la
tension disponible et de la résistance anode/électrolyte.
Il existe des formules pour calculer la résistance anode/électrolyte (dans l’eau de mer). Toutes nécessitent de
connaître la résistivité de l’électrolyte qui est régie par la salinité de l’eau de mer.
La plupart des applications de PC en mer se déroulent dans des eaux dont la salinité est comprise entre
30 g de sels dissous/kg d’eau de mer (30 ‰) et 35 g de sels dissous/kg d’eau de mer (35 ‰) ou dans leurs
sédiments. Pour les applications de PC en dehors de cette plage de salinité, la plage de salinité complète doit
être déterminée sur l’ensemble des variations de marée et des variations annuelles et les impacts de ces
dernières sur les performances des anodes doivent être déterminés par des spécialistes. Cela couvre les
zones où la salinité est connue pour être très variable, telles que la mer Baltique, la mer Caspienne et la mer
Noire. L’Annexe A fournit des informations sur la salinité de l’océan.
7.5 Propriétés physiques
Les tolérances physiques et dimensionnelles doivent satisfaire aux exigences de conception des anodes.
Toutes les tolérances spécifiques requises par une conception de PC doivent faire l’objet d’un accord entre
l’acheteur et le fabricant. Ces tolérances doivent être clairement indiquées sur un plan approuvé.
Des tolérances physiques et dimensionnelles qui peuvent être utilisées comme paramètres par défaut sont
données à l’Annexe B.
Aucune anode ou âme d’anode en acier ne doit présenter de défaut sur sa surface ou à l’intérieur de son
corps, qui affecte le transport, l’installation et les futures performances de l’anode. Toute partie saillante sur
le corps de l’anode ou les surfaces de l’insert doit être examinée et retirée si elle présente un risque pour la
sécurité.
7.6 Matériaux destinés à l’âme des anodes
Les âmes des anodes doivent être fabriquées à partir de tubes/plaques/sections d’acier de construction
soudable conformément à la série ISO 630 et à la série EN 10025 avec une valeur maximale de carbone
[15], [16]
équivalent (CE) de 0,45. Pour les profilés creux circulaires, l’ASTM A106 et l’API 5L peuvent s’appliquer .
La valeur C
...
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