ISO 12473:2006

NORME ISO
INTERNATIONALE 12473
Première édition
2006-04-01
Principes généraux de la protection
cathodique en eau de mer
General principles of cathodic protection in sea water

Numéro de référence
©
ISO 2006
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.

©  ISO 2006
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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 et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2006 – Tous droits réservés

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 12473 a été élaborée par le comité européen de normalisation (CEN) (en tant que EN 12473) et a été
adoptée, selon une procédure spéciale par «voie express», par le comité technique ISO/TC 156, Corrosion
des métaux et alliages, parallèlement à son approbation par les comités membres de l'ISO.
Page 2
EN 12473:2000
Sommaire Page
Avant-propos.iii
..........................................................................................................................1
1 Domaine d'application
.........................................................................................................................1
2 Références normatives
............................................................................................................................1
3 Termes et définitions
...........................................................5
4 Principes de la corrosion des métaux enfouis ou immergés
.......................................................................................................5
4.1 Nature de la corrosion métallique
4.2 Polarisation.6
5 Principes de la protection cathodique.8
6 Mise en oeuvre de la protection cathodique .10
6.1 Méthode par anodes galvaniques .10
6.2 Méthode à courant imposé.10
6.3 Systèmes mixtes .11
........................................................................13
7 Détermination du niveau de protection cathodique
........................................................................................................13
7.1 Mesure du niveau de protection
......................................................................................................................13
7.2 Electrodes de référence
7.3 Potentiels des électrodes de référence .14
7.4 Mesure du potentiel .14
8 Recommandations pour la protection .14
8.1 Généralités.14
8.2 Acier.14
8.3 Autres matériaux métalliques .15
9 Conception - Facteurs principaux .18
.........................................................................................................................................18
9.1 Introduction
...............................................................................19
9.2 Données techniques et données d'exploitation
.............................................................................................................................19
9.3 Surfaces à protéger
9.4 Revêtements protecteurs .19
9.5 Disponibilité d'énergie électrique.19
9.6 Limites de poids.20
iv     © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 3
EN 12473:2000
9.7 Structures adjacentes.20
9.8 Considérations relatives aux installations.20
.............................................................................................................................20
9.9 Besoins en courant
...................................................20
10 Effet des facteurs d'environnement sur les besoins en courant
.........................................................................................................................................20
10.1 Introduction
10.2 Oxygène dissous .21
10.3 Courants marins.21
10.4 Dépôts calco-magnésiens.21
10.5 Température.22
10.6 Salinité.22
10.7 pH.22
10.8 Salissures marines .22
.........................................................................................................................23
10.9 Effet de la profondeur
.................................................................................................23
10.10 Variations saisonnières et tempêtes
..............................................................................23
11 Effets secondaires de la protection cathodique
11.1 Alcalinité .23
11.2 Fissuration favorisée par l'environnement.23
11.3 Chlore.24
11.4 Courants vagabonds et effets d'interférence.24
12 Utilisation d'une protection cathodique associée à des revêtements .25
12.1 Introduction .25
.......................................................................................................................25
12.2 Choix des revêtements
................................................................................................................25
12.3 Dégradation du revêtement
.....................................................................................................27
Annexe A (normative) Electrodes de référence
Bibliographie .29
Page 4
EN 12473:2000
Avant-propos
La présente norme européenne a été élaborée par le Comité Technique CEN/TC 219 "Cathodic Protection" dont le
secrétariat est tenu par le BSI.
Cette norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique, soit
par entérinement, au plus tard en juillet 2000, et toutes les normes nationales en contradiction devront être retirées
au plus tard en juillet 2000.
Selon le Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sont
tenus de mettre cette norme européenne en application: Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne,
Finlande, France, Grèce, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvège, Pays-Bas, Portugal, République Tchèque,
Royaume-Uni, Suède et Suisse.
L’annexe A de cette norme européenne est normative.
vi     © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 5
EN 12473:2000
1 Domaine d'application
La présente norme européenne traite des principes généraux de protection cathodique à savoir les critères de
protection, les facteurs influant sur le calcul ceux relatifs à l'environnement et les effets secondaires de la
protection cathodique. Elle sert aussi d'introduction aux autres normes européennes dans la série générale
"Protection cathodique des structures en acier en eau de mer".
La présente norme européenne permet de relier les aspects théoriques aux applications pratiques de la protection
cathodique figurant dans les normes européennes :
prEN 12474:1997, Protection cathodique des canalisations sous marines.
EN 12495:2000, Protection cathodique des structures en acier fixes en mer.
prEN 12496:1997, Anodes galvaniques pour la protection cathodique en eau de mer et dans les fonds vaseux.
prEN 13173:1998, Protection cathodique des structures en acier flottantes en mer.
Cet ensemble de normes européennes ne traite pas de la protection cathodique de l'acier dans le béton, qu'il soit
immergé ou exposé à l'atmosphère. Ces problèmes sont traités par les prEN 12696-1:1997 et prEN 12696-2.
2 Références normatives
Cette Norme Européenne comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications. Ces
références normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-
après. Pour les références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces
publications ne s'appliquent à cette Norme Européenne que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision.
Pour les références non datées, la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique.
EN ISO 8044, Corrosion des métaux et alliages - Termes principaux et définitions (ISO 8044:1999).
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme Européenne, les définitions de l’EN ISO 8044 et les termes et définitions
suivants s'appliquent.
3.1
acidité
présence d'un excès d'ions d'hydrogène par rapport aux ions hydroxyles (pH < 7)
3.2
alcalinité
présence d'un excès d'ions hydroxyles par rapport aux ions d'hydrogène (pH > 7)
3.3
condition anaérobie
absence d'oxygène libre dans l'électrolyte
3.4
surface anodique
partie de la surface métallique qui se comporte comme une anode
3.5
liaison
conducteur métallique, généralement en cuivre, reliant deux points dans le but de les rendre équipotentiels
3.6
dépôt calco-magnésien
précipité minéral formé à la cathode (acier) du fait de l'augmentation de pH que provoque la protection cathodique
Page 6
EN 12473:2000
3.7
électrode de référence de calomel
électrode de référence composée de mercure et de chlorure mercureux dans une solution saturée de chlorure de
potassium
3.8
surface cathodique
partie de la surface métallique qui se comporte comme une cathode
3.9
décollement cathodique
défaut d'adhérence entre un revêtement et une surface métallique directement imputable à l'application de la
protection cathodique
3.10
système de protection cathodique
ensemble de l'installation qui assure la protection cathodique, ce qui inclut les éléments actifs et passifs
3.11
pile
système électrolytique complet composé d'une cathode et d'une anode en contact électrique avec un électrolyte
intermédiaire
3.12
coefficient de défaillance du revêtement
réduction anticipée de la densité du courant de protection cathodique, liée à l'emploi d'un revêtement isolant
électriquement, par rapport à la densité du courant pour l'acier nu
3.13
défaut du revêtement
solution de continuité dans le revêtement protecteur
3.14
résistance du revêtement
résistance électrique entre le métal revêtu et l'électrolyte. Elle est déterminée en grande partie par la taille et le
nombre de défauts et de pores du revêtement et constitue, par conséquent, une bonne indication sur l'état du
revêtement
3.15
conducteur
substance dans laquelle circule du courant électrique
3.16
liaison de continuité
liaison conçue et installée spécialement pour assurer la continuité électrique d'une structure
3.17
électrode de référence cuivre/sulfate de cuivre
électrode de référence constituée de cuivre dans une solution saturée de sulfate de cuivre
3.18
interférence de corrosion
augmentation ou réduction de la vitesse de corrosion, ou de la tendance à la corrosion, d'une structure immergée,
due à l'interception d'une partie du courant de protection cathodique appliqué à une autre structure immergée
3.19
dépolarisation
élimination de facteurs limitant la circulation du courant dans une pile
2     © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 7
EN 12473:2000
3.20
bouclier diélectrique
revêtement organique résistant aux alcalis appliqué sur la structure protégée au voisinage immédiat d'une anode à
courant imposé pour augmenter la portée de la protection cathodique et diminuer le risque de fissuration induite
par l'hydrogène de la structure protégée à proximité de l'anode
3.21
liaison de drainage
liaison permettant le drainage du courant électrique
3.22
potentiel menant
différence entre le potentiel de la structure par rapport à l'électrolyte et celui de l'anode par rapport à l'électrolyte
3.23
résistance électrique du revêtement
voir résistance du revêtement
3.24
électronégatif
qualificatif appliqué à une électrode métallique pour indiquer que son potentiel est négatif par rapport à une autre
électrode métallique du système
3.25
électro-osmose
passage d'un liquide à travers un milieu poreux sous l'effet d'une différence de potentiel
3.26
fissuration favorisée par l'environnement
rupture fragile d'un matériau normalement ductile favorisée par l'effet corrosif de l'environnement
3.27
action galvanique
réaction électrochimique spontanée qui se produit dans un système comprenant une cathode et une anode mises
en contact électrique par un électrolyte intermédiaire et qui provoque la corrosion de l'anode
3.28
prise de terre
ensemble d'électrodes immergées reliées à la borne positive d'une source indépendante de courant continu et
servant à amener le courant de protection cathodique vers la structure à protéger
3.29
défaut d'enrobage
voir défaut du revêtement
3.30
anode à courant imposé
anode dans une installation à courant imposé
3.31
bride isolante
joint à brides situé entre des longueurs de tubes adjacentes dont les écrous et les boulons sont isolés
électriquement de l'une, (ou des deux), bride(s), et dont le joint d'étanchéité est non conducteur, de façon à obtenir
à ce point, une discontinuité électrique dans la canalisation
3.32
ion
atome ou groupe d'atomes, portant une charge électrique positive ou négative
Page 8
EN 12473:2000
3.33
joint isolant
joint ou assemblage électriquement discontinu placé entre deux longueurs de tube pour créer une discontinuité
électrique entre elles
3.34
surpolarisation
polarisation correspondant à des potentiels de la structure par rapport à l'électrolyte plus négatifs que ceux
recommandés pour une protection cathodique satisfaisante. La surpolarisation ne présente aucune utilité et peut
même endommager la structure par une production excessive de gaz qui peut entraîner une fragilisation de la
structure ou une détérioration de son revêtement protecteur
3.35
polarisation
modification du potentiel d'une électrode résultant de la circulation du courant en direction ou en provenance de
cette électrode
3.36
gradient de potentiel
différence de potentiel entre deux points séparés dans le même champ électrique
3.37
structure protégée
structure à laquelle une protection cathodique est efficacement appliquée
3.38
courant de protection
courant appliqué à une structure métallique depuis son environnement électrolytique afin d'obtenir la protection
cathodique de la structure
3.39
résistivité (d'un électrolyte)
résistance d'un volume de l'électrolyte de section égale à l'unité et de longueur égale à l'unité. Elle est
généralement exprimée en ohm x mètre (
m). La résistivité dépend entre autres de la quantité de sels dissous
dans l'électrolyte
3.40
formation de dépôt
formation de composés chimiques insolubles à la surface d'une structure protégée cathodiquement. Ces composés
sont appelés dépôts calco-magnésiens (voir 3.6)
3.41
électrode de référence à l'argent/chlorure d'argent
électrode de référence constituée d'argent, recouvert de chlorure d'argent et baignant dans un électrolyte
contenant des ions chlorure
3.42
essai à vitesse de déformation lente
essai qui consiste à solliciter lentement une éprouvette de section circulaire à vitesse de déformation constante, la
surface entre repères étant exposée au milieu d'essai
3.43
électrode normale à hydrogène
électrode de référence composée d'un métal électropositif, comme le platine, dans un électrolyte contenant des
ions d'hydrogène à une concentration correspondant à l'unité d'activité, et saturée en hydrogène gazeux sous une
pression égale à une atmosphère normale
4    © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 9
EN 12473:2000
3.44
potentiel de la structure par rapport à l'électrolyte
différence de potentiel entre une structure et une électrode de référence particulière en contact avec l'électrolyte en
un point situé à proximité immédiate de la structure sans toutefois la toucher, pour éviter l'erreur due à la chute de
tension due à toute circulation de courant dans l'électrolyte
3.45
bactéries réduisant les sulfates
famille de bactéries présentes dans la plupart des sols et eaux naturelles ; elles ne sont actives que dans des
conditions de quasi neutralité et d'absence d'oxygène. Elles réduisent les sulfates dans leur environnement,
produisant des sulfures, et accélèrent la corrosion des matériaux ferreux
3.46
courants telluriques
courants électriques induits par des variations dans le temps du champ magnétique terrestre. Ces courants
circulent en général dans la terre ou dans les océans. Ils sont capables de circuler dans des conducteurs
métalliques enfouis ou immergés
3.47
transformateur redresseur
dispositif qui transforme la tension alternative à une valeur appropriée et la redresse en courant continu. Le courant
continu ainsi obtenu est utilisé comme source d'énergie pour les systèmes de protection cathodique à courant
imposé
4 Principes de la corrosion des métaux enfouis ou immergés
4.1 Nature de la corrosion métallique
Lorsqu'un métal se corrode au contact d'un électrolyte, des atomes neutres passent dans la solution en formant
des ions chargés positivement, alors que les électrons en excès restent dans le métal. Le processus pour le fer
peut être exprimé comme suit :
2+ -

Fe Fe +2e (1)
Ainsi, la corrosion s'accompagne d'un courant électrique circulant du métal vers l'électrolyte, courant du au
mouvement des ions positifs dans l'électrolyte et des électrons dans le métal. Toute surface vers laquelle circule du
courant est appelée surface anodique et la réaction est appelée réaction anodique. Les ions métalliques peuvent
réagir avec des ions négatifs dans l'électrolyte et donner des produits de corrosion insolubles (par exemple de la
rouille dans le cas de l'acier). Ces réactions n'ont pas d'effet concret sur le processus de corrosion sauf lorsque les
produits de corrosion insolubles empêchent d'autres attaques de corrosion.
La réaction de corrosion est conditionnée par le maintien de la neutralité électrique globale. Par conséquent, le
mouvement d'électrons dans le métal et d'ions positifs dans l'électrolyte aux surfaces anodiques doit être
contrebalancé par la consommation d'autres électrons sur d'autres surfaces appelées surfaces cathodiques.
Différentes réactions peuvent se produire dans les surfaces cathodiques, elles sont appelées réactions
cathodiques.
Les équations suivantes montrent les réactions les plus courantes qui se produisent aux cathodes :
- -

O +2 HO+ 4e 4 OH (2)
2 2
oxygène eau électrons ions hydroxyles
+ -

2H +2e H  (3)
ions électrons hydrogène
hydrogène gazeux
Page 10
EN 12473:2000
- -

2HO+ 2e H  +2 OH (4)
2 2
La première réaction (2) se produit en présence d'oxygène dissous et dans des conditions de quasi neutralité.
La deuxième réaction (3) est favorisée par l'acidité (excès d'ions d'hydrogène), alors que la troisième (4) domine à
des valeurs de pH supérieures à celles correspondant à la neutralité.
Dans des conditions aérées de quasi neutralité, les ions fer produits à l'anode réagissent avec les ions hydroxyles
formés aux cathodes et produisent de l'hydroxyde ferreux :
2+ -

Fe +2OH Fe(OH) (5)
L'hydroxyde ferreux est facilement oxydé par l'oxygène dissous pour former de l'oxyde ferrique hydraté
.
Fe O H O :
2 3 2
4Fe(OH)+O  2HO+ 2Fe O . HO(6)
2 2 2 2 3 2
Ainsi la réaction globale qui se déroule en plusieurs étapes intermédiaires peut s'exprimer par l'équation suivante :
4Fe + 3O +2H O  2Fe O . HO(7)
2 2 2 3 2
oxyde ferrique
hydraté (rouille)
Dans la pratique, la vitesse de corrosion est souvent déterminée par la vitesse à laquelle la réaction cathodique
peut être assurée.
Dans des environnements anaérobies saturés d'eau et voisins de la neutralité, les bactéries sulfato réductrices
peuvent entraîner un autre type de réaction cathodique dans la corrosion du fer et de l'acier. Ces bactéries
réduisent les sulfates dissous en sulfures probablement par la réaction :
2- + - 2-
SO +8H +8e  S +4HO(8)
4 2
et la corrosion se caractérise par le fait :
a) qu'elle se produit en l'absence d'air ;
b) que des sulfures sont présents dans les produits de corrosion.
A partir de la composition des produits effectivement formés, il est probable que le mécanisme de corrosion
implique une dépolarisation cathodique qui peut être représentée par l'équation simplifiée (9) :
2- -
4Fe + 4HO+ SO  3Fe(OH) + FeS + 2OH (9)
2 4 2
La stimulation de la réaction cathodique dépend des bactéries qui possèdent une enzyme (hydrogénase) ce qui
leur permet d'oxyder l'hydrogène qu'elles trouvent aux cathodes.
Les ions sulfure produits par la réduction des sulfates peuvent parfois stimuler le processus anodique de
dissolution du fer.
4.2 Polarisation
Aux sites de corrosion, c'est la différence de potentiel entre les deux réactions électrochimiques apparaissant à la
surface qui fournit la source d'énergie de la réaction. Par conséquent, les deux réactions d'électrode évoluent
depuis leurs conditions d'équilibre, provoquant une réaction anodique nette dans un cas et une réaction cathodique
nette dans l'autre. Les deux potentiels se rapprochent l'un de l'autre car tout ou partie de la différence de potentiel
permet et pilote le fonctionnement des réactions individuelles. Pour que la corrosion se produise spontanément, il
faut non seulement qu'il y ait une différence entre les deux potentiels de réactions, mais que le potentiel cathodique
soit plus positif que le potentiel anodique.
6    © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 11
EN 12473:2000
Ces conditions sont représentées schématiquement dans la figure 1 qui présente une courbe du potentiel
d'électrode E, en fonction du logarithme de la vitesse de réaction. Les réactions anodiques et cathodiques libérant
et consommant, respectivement, des électrons, les vitesses de réactions anodique et cathodique sont
représentées par un courant électrique I. Pour simplifier, les deux vitesses de réaction sont représentées sur le
même axe, la direction du courant n'est pas prise en compte et seule l'amplitude est utilisée pour représenter la
vitesse.
E est le potentiel d'équilibre de la réaction cathodique lorsque la vitesse de réaction cathodique n'est pas
c
significative. La partie de la courbe correspondant à des potentiels plus négatifs que le point E montre que, plus le
c
potentiel devient négatif, plus la vitesse de réaction cathodique augmente. Réciproquement, E est le potentiel
a
d'équilibre pour la réaction anodique [voir l'équation (1) par exemple] et, là encore, il n'y a pas de réaction anodique
significative au potentiel E . La partie de la courbe correspondant à des potentiels plus positifs que le point E
a a
montre que, plus le potentiel devient positif, plus la vitesse de réaction anodique augmente.
Légende :
x log i
y potentiel d'électrode
1 cinétique anodique
2 cinétique cathodique
Figure 1 — Diagramme de polarisation représentant schématiquement les réactions électrochimiques
d'une corrosion aqueuse
En cas de corrosion, la vitesse de la réaction anodique est exactement égale à la vitesse de la réaction
cathodique. Dans des environnements très conducteurs (par exemple eau de mer ou vase de fond marin), le métal
qui se corrode ne présente qu'un seul potentiel situé entre E et E . Dans la figure 1, cette condition se produit à
c a
l'intersection de la courbe anodique et de la courbe cathodique. Le potentiel à ce point est appelé potentiel de
corrosion E . C'est le seul potentiel que prend un métal qui se corrode. Le courant, i , est appelé courant de
corr corr
corrosion et constitue une représentation électrique de la vitesse de corrosion. Dans la pratique, un métal qui se
corrode ne prend pas les potentiels E ou E , mais évolue spontanément vers E .
a c corr
Si la forme des courbes individuelles E - log i peut varier en fonction des conditions d'environnement qui prévalent,
E i
l'interprétation des diagrammes de polarisation en termes de et ne change pas.
corr corr
Sur l'acier en eau de mer, le processus anodique se produit plus facilement que la réaction cathodique, mais il est
limité par la vitesse de la réaction cathodique. Ceci dépend essentiellement de la vitesse d'arrivée de l'oxygène sur
la surface métallique, qui dépend elle-même de la concentration en oxygène dissous dans l'eau de mer et de la
vitesse de circulation de l'eau.
Page 12
EN 12473:2000
Ceci peut être représenté sur les diagrammes de polarisation (figure 2).
L'augmentation de la vitesse (relative de l'eau sur le métal) et/ou de la concentration en oxygène aura pour effet
d'augmenter le courant limite i .
L
Légende :
x log i
y potentiel d'électrode
a) représente l'effet de la vitesse de circulation de la solution (V ) ; et
x
b) représente l'effet de la concentration en oxygène dissous (C )
x
Figure 2 — Diagramme de polarisation représentant le contrôle de la vitesse de corrosion par une
cinétique cathodique lente (dans ce cas, elle est contrôlée par la vitesse d'arrivée de l'oxygène à la
surface) et l'effet de l'augmentation de l'oxygène disponible
La solubilité de l'oxygène dans l'eau de mer dépend de la température et de la salinité, elle varie donc en fonction
de la profondeur de l'eau et de la situation géographique.
5 Principes de la protection cathodique
La figure 3 représente un diagramme schématique de la courbe de polarisation de l'acier dont la corrosion est
induite par la réduction de l'oxygène qui correspond au processus cathodique. Le potentiel de corrosion est donné
par E , et la vitesse de corrosion par i . qui a la même amplitude que le courant limite, i de la réduction de
corr corr L
l'oxygène.
En admettant que le potentiel puisse être abaissé de E à E , la vitesse de la réaction anodique serait réduite à
corr p
i alors que la vitesse globale de la réaction cathodique demeurerait égale à i . Mais la réaction cathodique reçoit
p L
maintenant ses électrons de deux sources (par le processus anodique et par une source extérieure de courant). La
réaction anodique fournit des électrons équivalents au courant i et le courant supplémentaire nécessaire (C moins
p
A
) provient d'une source extérieure.
Si le potentiel est abaissé à E , la vitesse de dissolution devient négligeable et la vitesse de la réaction cathodique
a
demeure égale à i . La réaction anodique étant inexistante à ce potentiel, la réaction cathodique doit alors être
L
assurée uniquement par la source d'électrons extérieure, ce qui implique qu'elle fournisse un courant plus grand
[égal à (i - 0)] pour atteindre E que pour atteindre E .
L a p
8    © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 13
EN 12473:2000
Légende :
x log i
y potentiel d'électrode
2+ -
1 réaction anodique Fe Fe + 2e
- -
2 réaction cathodique O + 2 H O + 4e  4 0H
2 2
Figure 3 — Diagramme représentant schématiquement comment la corrosion peut être ralentie ou bloquée
par l'utilisation de la protection cathodique
Si le potentiel diminue au dessous de E , seuls des processus cathodiques secondaires, n'ayant aucun rôle dans
a
la réaction de corrosion libre, deviennent énergétiquement possibles.
Le courant nécessaire pour réduire à zéro la vitesse de corrosion est égal à i(E ) - i(E ) et si la corrosion est
corr a
,
uniquement induite par la réduction de l'oxygène dissous, il sera égal à i c'est-à-dire le courant limite de réduction
L
de l'oxygène.
L'abaissement du potentiel de corrosion par application d'un courant est la base de la protection cathodique.
En principe, la protection cathodique peut être utilisée dans un large nombre de cas où un métal est immergé dans
une solution aqueuse d'un électrolyte qui peut aller d'une eau relativement pure, de l'eau saumâtre ou de l'eau de
mer à des sols et même des solutions acides.
Il convient de souligner qu'il s'agit d'une méthode électrochimique et que la structure à protéger ainsi que l'anode
utilisée pour la protection doivent être en contact métallique et électrolytique. Par conséquent, la protection
cathodique ne peut pas être utilisée pour maîtriser des formes de corrosion atmosphériques ou similaires.
Les formes de corrosion qui peuvent être maîtrisées par la protection cathodique incluent toutes les formes de
corrosion générale, de piqûration, de corrosion sélective, de corrosion caverneuse, de fissuration favorisée par
l'environnement, de corrosion cavitation et de corrosion bactérienne.
En résumé :
- sans protection cathodique, l'acier se corrode à une vitesse correspondant à i et i quand la réduction de
corr L
l'oxygène tient lieu de réaction cathodique ;
Page 14
EN 12473:2000
- en abaissant le potentiel à E , il est possible d'arrêter complètement la corrosion, mais ceci implique
a
l'application d'un courant extérieur égal à i ;
L
- en abaissant le potentiel à une valeur inférieure à E mais supérieure à E , le métal peut bénéficier d'une
corr a
protection partielle, avec une économie du courant à fournir ;
- la polarisation anodique, qui est la relation entre le potentiel E et le courant i, étant approximativement
logarithmique, un petit changement négatif du potentiel (ou de la polarisation) effectué au début, peut être très
profitable en termes de protection ;
- en abaissant le potentiel en dessous de E , une partie du courant fourni est utilisée pour réduire
a
électrochimiquement de l'eau en ions hydroxyle.
6 Mise en oeuvre de la protection cathodique
Il existe deux méthodes pour fournir les électrons servant à polariser la surface :
a) les systèmes par anodes galvaniques dans lesquels le courant de protection provient d'un métal dont le
potentiel de corrosion est plus électronégatif que celui de la pièce à protéger (c'est-à-dire les alliages
d'aluminium, de zinc ou de magnésium pour l'acier, et le fer pour le cuivre et les alliages de cuivre) ; et
b) les systèmes à courant imposé où le courant continu (généralement produit à partir de courant alternatif par un
transformateur redresseur) est utilisé en association avec des anodes relativement inertes comme le graphite,
de fines couches de platine ou d'oxydes métalliques mixtes activés, déposés sur des métaux, tels que le titane
ou le niobium, des alliages de plomb, le ferro-silicium, etc ; dans certains cas, une anode consommable,
constituée de ferraille ou d'acier, est utilisée.
6.1 Méthode par anodes galvaniques
La connexion de deux métaux différents alors qu'ils sont immergés dans un électrolyte crée une pile galvanique. La
tension existant à circuit ouvert provient de la différence de potentiel naturelle qui existe entre les deux métaux. Si
le circuit est fermé, la différence de potentiel génère un courant électrique. L'électrode la plus négative se comporte
comme une anode, libère des électrons dans le circuit et se dissout plus rapidement ; tandis que l'électrode la plus
positive se comporte comme une cathode et se dissout moins facilement. Ce phénomène est à la base de
l'utilisation d'anodes galvaniques dans la protection cathodique.
En supposant que la structure à protéger soit en acier, des anodes galvaniques en alliage de zinc peuvent être
utilisées pour former la pile parce que les alliages de zinc sont moins nobles (plus électronégatifs) que l'acier. La
fixation des anodes à la structure se fait au moyen d'une âme en acier sur laquelle est coulé le matériau de
l'anode. De cette façon, la structure est non seulement en contact métallique avec le matériau de l'anode, mais
également en contact électrolytique une fois la structure immergée. Ceci est représenté dans la figure 4, qui
montre que les électrons libérés par la dissolution des atomes métalliques sont consommés par la réduction
cathodique de l'oxygène sur la structure, et que des ions hydroxyles sont produits à la surface de la structure.
6.2 Méthode à courant imposé
La plupart des anodes à courant imposé ne se dissolvent pas facilement du fait de la polarisation anodique mais
sont le siège de réactions qui entraînent soit la décomposition de l'environnement aqueux, soit l'oxydation des ions
chlorure dissous, suivant les réactions :
+ -

2H O O +4H +4e (10)
2 2
et
- -

2Cl Cl +2e (11)
La figure 5 représente un système de protection cathodique à courant imposé utilisant une anode inerte dans de
l'eau de mer où se développent les réactions secondaires générant de l'hydrogène et du chlore.
10   © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 15
EN 12473:2000
L'avantage d'un système à courant imposé est qu'il est possible de disposer d'une importante tension d'entrée
variable, ce qui réduit le nombre des anodes à installer, même pour protéger de grandes structures non revêtues
dans des environnements présentant une résistivité relativement élevée. Le tableau 1 présente une comparaison
des systèmes par anodes galvaniques et des systèmes à courant imposé.
6.3 Systèmes mixtes
Ces systèmes utilisent à la fois des anodes galvaniques et des anodes à courant imposé alimentées de l'extérieur.
Un laps de temps important pouvant s'écouler de l'immersion initiale d'une structure à la mise en marche définitive
du système à courant imposé, des anodes galvaniques sont généralement installées en nombre suffisant pour
polariser toutes les zones critiques de la structure.
Les anodes galvaniques devraient également assurer une certaine protection quand le système à courant imposé
ne fonctionne pas pour procéder aux opérations sous-marines de vérification et d'entretien pendant la durée de vie
de la structure.
Légende :
1 eau de mer
2 anode en alliage de zinc
3 fixation de l'anode
4 structure protégée en eau de mer
Figure 4 — Représentation d'une protection cathodique utilisant une anode galvanique en zinc sur une
structure immergée en eau de mer
Page 16
EN 12473:2000
Légende :
1 câble négatif isolé
2 source d'énergie (cc)
3 câble positif isolé
4 eau de mer
5 anode à courant imposé
6 structure protégée immergée en eau de mer
Figure 5 — Représentation d'une protection cathodique à courant imposé utilisant une anode inerte en eau
de mer
12   © ISO 2006 – Tous droits réservés

Page 17
EN 12473:2000
Tableau 1 — Comparaison entre un système par anodes galvaniques et un système à courant imposé
Systèmes par anodes Systèmes à courant imposé
galvaniques
Environnement Utilisation pouvant s'avérer Utilisation moins dépendante de
parfois impossible sauf dans des la résistivité du sol ou de l'eau
mais pouvant générer Cl en eau
sols ou les eaux à faible
résistivité.
de mer.
Installation Facile. Nécessité d'une étude soignée
pour éviter les complications.
Source d'énergie Indépendant de toute source Source extérieure indispensable.
d'énergie. Il ne peut y avoir Nécessité de faire attention aux
d'erreur de branchement. erreurs de branchement.
Anodes Le volume des anodes Les anodes inertes sont en
galvaniques peut perturber général, plus légères et moins
l'écoulement de l'eau, créer des nombreuses. Leur forme peut
turbulences et des effets de être étudiée pour provoquer une
traînée. gêne minimale sur l'écoulement
de l'eau.
Maîtrise du débit des anodes Leur courant à tendance à Possible. En général le contrôle
s'ajuster de lui-même. est automatique et peut être
continu.
Interaction Ces systèmes sont peu Les effets sur les structures
susceptibles d'affecter les situées au voisinage des anodes
structures voisines. doivent être évalués.
Entretien En général, pas nécessaire. Le Matériel conçu pour une longue
remplacement des anodes est durée de vie, à condition
possible dans certains cas. d'effectuer des contrôles
réguliers du matériel électrique
en service. L'alimentation
électrique est nécessaire de
façon continue.
Avaries Les anodes sont robustes et peu Les anodes inertes sont de
susceptibles de subir des avaries construction plus légère donc
mécaniques. Lorsqu'un système moins résistantes aux avaries
compte un grand nombremécaniques. La perte de
d'anodes, la perte de quelques certaines anodes peut être plus
unes n'a qu'une très faiblecritique sur l'efficacité du
influence sur l'ensemble dusystème.
système. Les branchements
doivent être capables de
supporter toute sollicitation
s'exerçant sur la structure.
7 Détermination du niveau de protection cathodique
7.1 Mesure du niveau de protection
Pour déterminer si une structure est protégée de façon appropriée, il est courant de mesurer son potentiel de
solution. Pour ce faire, des connexions doivent être faites à la fois avec la structure et l'électrolyte. Pour la
structure, la connexion est un simple contact métallique ; pour l'électrolyte, il faut y introduire un conducteur
métallique. Ce conducteur introduit son propre potentiel d'électrode, qui s'inclut automatiquement dans la valeur
mesurée. Cette difficulté peut être résolue au moyen d'un conducteur dont le potentiel d'électrode est reproductible
et défini. Ce dispositif est appelé électrode de référence.
7.2 Electrodes de référence
L'annexe A donne, pour des applications marines, des informations sur les électrodes de référence.
Page 18
EN 12473:2000
Celles utilisées pour surveiller les systèmes de protection cathodique en eau de mer comprennent des électrodes
métalliques en zinc ou en argent recouvert d'une couche de chlorure d'argent (Ag/AgCl/eau de mer) qui sont
considérées comme suffisamment précises pour la plupart des applications pratiques.
7.3 Potentiels des électrodes de référence
Les potentiels de différentes électrodes de référence par rapport à l'électrode normale à hydrogène sont indiqués
au tableau A.1 de l'annexe A. L'électrode au calomel, étant souvent utilisée en laboratoire pour vérifier l'état des
électrodes de référence utilisées sur le terrain, y figure également. Elle n'est pas suffisamment robuste pour êt
...