ISO 15589-1:2015
(Main)Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Cathodic protection of pipeline systems — Part 1: On-land pipelines
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Cathodic protection of pipeline systems — Part 1: On-land pipelines
ISO 15589-1:2015 specifies requirements and gives recommendations for the pre-installation surveys, design, materials, equipment, installation, commissioning, operation, inspection, and maintenance of cathodic protection systems for on-land pipelines, as defined in ISO 13623 or EN 14161 for the petroleum, petrochemical, and natural gas industries, and in EN 1594 or EN 12007‑1 and EN 12007‑3 used by gas supply industries in Europe. All contents of this part of ISO 15589 are applicable to on-land pipelines and piping systems used in other industries and transporting other media such as industrial gases, waters, or slurries. ISO 15589-1:2015 applies to buried pipelines, landfalls of offshore pipeline sections protected by on-shore based cathodic protection installations, and to immersed sections of on-land pipelines such as river or lake crossings. ISO 15589-1:2015 specifies requirements for pipelines of carbon steel, stainless steel, cast iron, galvanized steel, or copper. If other pipeline materials are used, the criteria to apply are defined under the responsibility of the pipeline operator. ISO 15589-1:2015 does not apply to pipelines made of reinforced concrete for which EN 12696 can be applied. NOTE Special conditions sometimes exist where cathodic protection is ineffective or only partially effective. Such conditions can include shielding (e.g. disbonded coatings, thermal-insulating coatings, rocky soil, etc.) and unusual contaminants in the electrolyte.
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Protection cathodique des systèmes de transport par conduites — Partie 1: Conduites terrestres
L'ISO 15589-1:2015 spécifie les exigences et donne des recommandations pour les études de préinstallation, la conception, les matériaux, l'équipement, l'installation, la mise en service, l'exploitation, l'inspection et la maintenance des systèmes de protection cathodique destinés aux conduites terrestres, comme défini dans l'ISO 13623 ou l'EN 14161 relatives aux industries du pétrole, pétrochimiques et du gaz naturel et dans l'EN 1594 ou l'EN 12007‑1 et l'EN 12007‑3 utilisées par les industries de fourniture en gaz en Europe. Tout le contenu de la présente partie de l'ISO 15589 est applicable aux conduites terrestres et aux systèmes de conduites utilisés dans d'autres industries et transportant d'autres fluides comme les gaz industriels, les eaux ou les boues liquides. La présente partie de l'ISO 15589 s'applique aux canalisations enterrées, aux atterrages de tronçons de canalisations en mer protégés par des installations de protection cathodique basées à terre et aux tronçons immergés de canalisations terrestres tels que des traversées sous fluviales. L'ISO 15589-1:2015 spécifie les exigences concernant les canalisations en acier au carbone, en acier inoxydable, en fonte, en acier galvanisé ou en cuivre. Si d'autres matériaux sont utilisés pour les canalisations, les critères à appliquer sont définis sous la responsabilité de l'exploitant des canalisations. L'ISO 15589-1:2015 ne s'applique pas aux canalisations constituées de béton armé pour lesquelles l'EN 12696 peut être appliquée. NOTE Dans des conditions particulières, la protection cathodique peut s'avérer inefficace ou seulement partiellement efficace. De telles conditions peuvent comprendre un effet d'écran (par exemple, des décollements de revêtements, des revêtements thermo-isolants, un sol rocheux, etc.) et la présence de contaminants inhabituels dans l'électrolyte.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15589-1
Second edition
2015-03-01
Petroleum, petrochemical and natural
gas industries — Cathodic protection
of pipeline systems —
Part 1:
On-land pipelines
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel —
Protection cathodique des systèmes de transport par conduites —
Partie 1: Conduites terrestres
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015
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Published in Switzerland
ii © ISO 2015 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols and abbreviations . 5
4.1 Symbols . 5
4.2 Abbreviations . 7
5 CP personnel competence . 7
6 Cathodic protection criteria . 8
6.1 General . 8
6.2 Protection potentials . 8
6.3 Alternative methods .10
6.3.1 100 mV cathodic potential shift .10
6.3.2 Other methods .10
6.4 Criteria in the presence of a.c. .10
7 Pre-requisites for the application of cathodic protection .10
7.1 General .10
7.2 Electrical continuity .10
7.3 Electrical isolation .11
7.3.1 General.11
7.3.2 Locations . .11
7.3.3 Isolating joints .11
7.3.4 Internal corrosion risks at isolating joints .12
7.3.5 Contacts between metallic structures .13
7.3.6 Electrical earthing system .13
7.4 Lightning and overvoltage protection .14
7.5 Coating .15
7.5.1 General.15
7.5.2 Factory-applied coatings .15
7.5.3 Field joint coatings .15
7.5.4 Coating for trenchless pipelines .15
7.5.5 Air to electrolyte interface .16
7.5.6 Compatibility of coatings and wraps with cathodic protection .16
7.5.7 Thermal insulation .16
7.5.8 Reinforced concrete weight coating .17
7.6 Selection of pipe trench backfill material .17
7.7 Buried casings for pipelines .17
7.7.1 General.17
7.7.2 Casings that shield cathodic protection current .17
7.7.3 Casings that pass cathodic protection current .18
7.8 Equipment for the reduction of a.c. interference .18
7.9 Equipment for the mitigation of d.c. interference .18
8 Basic requirements for cathodic protection design .18
8.1 General .18
8.2 Basic information for cathodic protection design .19
8.3 Contents of cathodic protection design report .20
8.4 Cathodic protection current demand .20
8.4.1 Calculation of the theoretical total current demand .20
8.4.2 Current demand based on coating breakdown factors.21
8.4.3 Current demand based on current density values for coated pipelines .22
8.5 Cathodic protection equipment .23
8.5.1 Cathodic protection cables .23
8.5.2 Cable connection .24
8.5.3 Precautions to respect for distribution boxes and test stations .25
8.6 Temporary protection .26
8.7 Specific case of existing pipelines .26
8.7.1 General.26
8.7.2 Parallel pipelines .27
8.7.3 Parallelism or crossing with a.c. power systems .27
8.8 Trenchless installation methods .27
9 Impressed current stations .28
9.1 General .28
9.2 Power supply .28
9.3 Groundbeds . .29
9.3.1 General.29
9.3.2 Deep-well groundbeds .29
9.3.3 Shallow groundbeds .30
9.3.4 Impressed-current anodes and conductive backfill .31
9.4 Output control .32
9.4.1 General.32
9.4.2 Current distribution for multiple pipelines .32
9.4.3 Potential control .33
10 Galvanic anode systems .33
10.1 General .33
10.2 Design requirements .34
10.3 Zinc anodes .34
10.4 Magnesium anodes .35
10.5 Design of the anode system .37
10.6 Anode backfill .38
10.7 Cables and cable connections .39
10.8 Anode installation .39
11 Monitoring facilities .39
11.1 General .39
11.2 Locations of test stations.39
11.3 Description of test stations .40
11.4 Use of probes and coupons .40
11.5 Bonding to other pipelines .41
11.6 Test facilities at cased crossings.41
11.7 Test facilities at isolating joints .41
11.8 Line current monitoring test stations .41
11.9 Drain-point test facilities .41
11.10 Miscellaneous monitoring facilities .41
iv © ISO 2015 – All rights reserved
12 Commissioning .41
12.1 General .41
12.2 Preliminary tests .42
12.3 Start up .43
12.3.1 Impressed current stations.43
12.3.2 Galvanic anodes .43
12.3.3 Drainage stations .44
12.3.4 Test stations .44
12.4 Verification of cathodic protection effectiveness .44
12.4.1 General.44
12.4.2 Measurements of d.c. potential and a.c. voltage.44
12.4.3 Current measurements.45
12.4.4 Adjustments .45
12.5 Commissioning report .45
12.5.1 Installation documentation .45
12.5.2 Commissioning measurements .45
13 Monitoring, inspection, and maintenance .46
13.1 General .46
13.2 Implementation of inspection.47
13.3 Periodicities of inspection .47
13.4 Remote monitoring .50
13.5 Specialized surveys .50
13.6 Monitoring plan .50
13.7 Monitoring equipment .50
13.8 Maintenance and repair .51
14 Documentation .51
14.1 Design documentation .51
14.1.1 General.51
14.1.2 Construction details and installation procedures .52
14.2 Commissioning documentation .53
14.3 Operating and maintenance documentation .53
14.3.1 General.53
14.3.2 Inspection and monitoring data .54
14.3.3 Maintenance records .54
Annex A (normative) Cathodic protection measurements .55
Annex B (normative) Electrical interference .63
Annex C (informative) Fault detection of impressed-current systems during operation .67
Annex D (informative) Description of specialized surveys .69
Annex E (informative) Attenuation of protection .76
Annex F (informative) Electrical tests for isolating joints before installation .79
Bibliography .80
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures for
petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 2, Pipeline transportation systems.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15589-1:2003), which has been technically
revised with the following changes:
— cathodic protection criteria have been extended with further clarification on the application of
the criteria;
— requirements for design have been more detailed and periodicities for inspection of cathodic
equipment have been enlarged, and the option for remote monitoring added;
— requirements for measurements and testing during commissioning have been further detailed.
ISO 15589 consists of the following parts, under the general title Petroleum, petrochemical and natural
gas industries — Cathodic protection of pipeline systems:
— Part 1: On-land pipelines
— Part 2: Offshore pipelines
vi © ISO 2015 – All rights reserved
Introduction
Pipeline cathodic protection is achieved by the supply of sufficient direct current to the external pipe
surface, so that the steel-to-electrolyte potential is lowered to values at which external corrosion is
reduced to an insignificant rate.
Cathodic protection is normally used in combination with a suitable protective coating system to protect
the external surfaces of steel pipelines from corrosion.
It is necessary that users of this part of ISO 15589 be aware that further or differing requirements
can be needed for individual applications. This part of ISO 15589 is not intended to inhibit the use of
alternative equipment or engineering solutions for the individual application. This can be particularly
applicable where there is innovative or developing technology. It is necessary that, where an alternative
is offered, any variations from this part of ISO 15589 be identified and documented.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15589-1:2015(E)
Petroleum, petrochemical and natural gas industries —
Cathodic protection of pipeline systems —
Part 1:
On-land pipelines
1 Scope
This part of ISO 15589 specifies requirements and gives recommendations for the pre-installation
surveys, design, materials, equipment, installation, commissioning, operation, inspection, and
maintenance of cathodic protection systems for on-land pipelines, as defined in ISO 13623 or EN 14161
for the petroleum, petrochemical, and natural gas industries, and in EN 1594 or EN 12007-1 and
EN 12007-3 used by gas supply industries in Europe.
All contents of this part of ISO 15589 are applicable to on-land pipelines and piping systems used in
other industries and transporting other media such as industrial gases, waters, or slurries.
This part of ISO 15589 applies to buried pipelines, landfalls of offshore pipeline sections protected by
on-shore based cathodic protection installations, and to immersed sections of on-land pipelines such as
river or lake crossings.
This part of ISO 15589 specifies requirements for pipelines of carbon steel, stainless steel, cast iron,
galvanized steel, or copper. If other pipeline materials are used, the criteria to apply are defined under
the responsibility of the pipeline operator.
This part of ISO 15589 does not apply to pipelines made of reinforced concrete for which EN 12696
can be applied.
NOTE Special conditions sometimes exist where cathodic protection is ineffective or only partially effective.
Such conditions can include shielding (e.g. disbonded coatings, thermal-insulating coatings, rocky soil, etc.) and
unusual contaminants in the electrolyte.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 8044, Corrosion of metals and alloys — Basic terms and definitions
ISO 10012, Measurement management systems — Requirements for measurement processes and
measuring equipment
ISO 13623, Petroleum and natural gas industries — Pipeline transportation systems
ISO 13847, Petroleum and natural gas industries — Pipeline transportation systems — Welding of pipelines
ISO 21809 (all parts), Petroleum and natural gas industries — External coatings for buried or submerged
pipelines used in pipeline transportation systems
IEC 60079-10-1, Explosive atmospheres — Part 10-1: Classification of areas — Explosive gas atmospheres
IEC 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code)
EN 1594, Gas infrastructure — Pipelines for maximum operating pressure over 16 bar — Functional requirements
EN 12007-3, Gas supply systems — Pipelines for maximum operating pressure up to and including 16 bar –
Part 3: Specific functional recommendations for steel
EN 12496, Galvanic anodes for cathodic protection in seawater and saline mud
EN 14161Petroleum and natural gas industries — Pipeline transportation systems (ISO 13623:2009 modified)
EN 50164-3, Lightning Protection Components (LPC) — Part 3: Requirements for isolating spark gaps
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 8044 and the following apply.
3.1
anode backfill
added material immediately surrounding a buried anode
3.2
bond
metal conductor, usually copper, connecting two points on the same or on different structures
3.3
cathodic protection system
all active and passive components associated with the provision of active external corrosion protection
and its monitoring
Note 1 to entry: Cathodic protection is obtained either by impressed current or by galvanic anodes using one or
more stations.
Note 2 to entry: Impressed current and galvanic anode systems consist of all the equipment necessary for the
application of cathodic protection, such as impressed current stations, galvanic anodes, bonds, and isolating joints.
3.4
coupon
metal sample of defined dimensions made of a metal equivalent to the metal of the pipeline
3.5
coating breakdown factor
ratio of current density required to polarize a coated steel surface as compared to a bare steel surface
3.6
d.c. decoupling device
equipment that provides a low-impedance path for a.c. and high resistance for d.c.
EXAMPLE Polarization cells, capacitors, or diode assemblies.
3.7
drain point
location of the cable connection to the protected pipeline through which the protective current returns
to its source
3.8
drainage
transfer of stray current between structures by means of a deliberate bond
Note 1 to entry: See EN 50162 for drainage devices (direct drainage bond, resistance drainage bond, unidirectional
drainage bond, and forced drainage bond).
3.9
drainage station
equipment and materials required to provide drainage of stray currents from affected systems
2 © ISO 2015 – All rights reserved
3.10
galvanic anode
electrode that provides current for cathodic protection by means of galvanic coupling
3.11
galvanic anode station
equipment and materials required to provide cathodic protection by the use of galvanic anodes
Note 1 to entry: Such materials and equipment include galvanic anodes and cables.
3.12
geological cell
corrosion cell constituted between two different parts of a single metallic pipeline in contact with
different soils
3.13
groundbed
system of buried or immersed galvanic or impressed current anodes
3.14
impressed current anode
electrode that provides current for cathodic protection by means of impressed current
3.15
impressed current station
equipment and materials required to provide cathodic protection by impressed current
Note 1 to entry: Such materials and equipment include impressed current anodes, cables, and a d.c. source.
3.16
instant-OFF potential
OFF potential measured with a short delay after interruption with the aim of approaching as much as
possible the IR-free potential
Note 1 to entry: A typical delay for direct measurements on pipeline is about 300 ms to prevent the influence of
voltage spikes. On coupons, shorter delays are used.
3.17
IR drop
voltage that is the product of all currents flowing through the cathodic protection circuit and the
resistance of the current path (mainly the electrolyte and the pipeline)
Note 1 to entry: This is derived from Ohm’s law (U = I × R).
3.18
IR-free potential
polarized potential
pipe to electrolyte potential without the voltage error caused by the IR drop due to the protection
current or any other current
3.19
isolating joint
electrically insulating component inserted between two lengths of pipe to prevent electrical
continuity between them
EXAMPLE Monobloc isolating joint, isolating flange.
3.20
isolating spark gap
ISG
component with discharge distance for isolating electrically conductive installation sections
Note 1 to entry: In the event of lighting strike, the installation sections are temporarily connected conductively as
the result of response of the discharge.
3.21
local earthing
earthed metallic electrode not directly electrically connected to any other main earthing system
3.22
measuring point
location where the actual potential measurement takes place
Note 1 to entry: In the case of pipe-to-electrolyte potential measurement, this refers to the location of the
reference electrode.
3.23
ON potential
pipe-to-electrolyte potential measured while the cathodic protection system is continuously operating
3.24
OFF potential
pipe-to-electrolyte potential measured after interruption of all sources of applied cathodic protection
current with the aim of approaching an IR-free potential
Note 1 to entry: The delay before measurements varies according to the circumstances.
3.25
pipe-to-electrolyte potential
difference in potential between a pipeline (or coupon) and a specified reference electrode in contact
with the electrolyte at a point sufficiently close to, but without actually touching, the pipeline
3.26
pitting resistance equivalent number
PREN
number, developed to reflect and predict the pitting resistance of a stainless steel, based upon the
proportions of Cr, Mo, W, and N in the chemical composition of the alloy
3.27
polarization
change of pipe-to-electrolyte potential caused by the application of an external electrical current
3.28
probe
device incorporating a coupon that provides measurements of parameters used to assess the effectiveness
of cathodic protection and/or corrosion risk
3.29
protection potential
pipe-to-electrolyte potential at which the metal corrosion rate is acceptable for the pipeline
3.30
reference electrode
electrode, having a stable and reproducible potential that is used as a reference in the measurement of
electrode potentials
[SOURCE: ISO 8044]
4 © ISO 2015 – All rights reserved
3.31
remote earth
part of the electrolyte in which no measurable voltages, caused by current flow, occur between any two
points
Note 1 to entry: This condition generally prevails outside the zone of influence of an earth electrode, an earthing
system, an anode groundbed, or a protected pipeline.
3.32
rock jacket coating
coating that provides mechanical protection to the pipeline and is applied as bendable flexible coating
3.33
stray current
current flowing through paths other than the intended circuits
[SOURCE: Adapted from ISO 8044]
3.34
surge protective device
SPD
device intended to limit transient overvoltages and direct surge currents
Note 1 to entry: It contains at least one nonlinear component.
[SOURCE: IEC 62305-1]
3.35
telluric current
current in the earth as a result of geomagnetic fluctuations
3.36
test station
monitoring station
installation that provides measuring and test facilities
Note 1 to entry: Such installations include cabling and pipeline connections.
3.37
utilization factor
fraction of the anodic material weight of a galvanic anode that can be consumed before the anode ceases
to provide the minimum required current output
4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
D anode diameter
a
D backfill diameter
b
ε electrochemical capacity of the anode material
E potential measured at the metal/electrolyte interface
ΔE potential shift due to cathodic protection current measured against a remote reference
electrode
E design closed-circuit potential of a galvanic anode
a
E design protection potential (minimum negative potential)
c
E free corrosion potential (also called natural potential)
cor
E IR free potential
IRfree
E limiting critical potential
l
E ON-potential
ON
E OFF-potential
OFF
E protection potential
p
f coating breakdown factor
c
f final coating breakdown factor
f
f initial coating breakdown factor
i
Δf average yearly increase in the coating breakdown factor
I total current demand
tot
I actual end-of-life individual anode current output
af
I total current demand for the cathodic protection of a specific pipeline section at the end of
cf
life (for maximum coating breakdown factor)
I mean current demand
cm
I required end-of-life individual anode current output
f
j current density for bare steel
j current density for coated pipelines
c
k contingency factor
L length of the pipeline
m total net anode mass
m individual net anode mass
a
n number of anodes
r average coating resistance
co
R total circuit resistance for a galvanic anode cathodic protection system (assumed to be
a
equivalent to the anode resistance)
R anode resistance relative to backfill
a/b
R backfill bed resistance relative to the natural electrolyte
b/s
ρ resistivity of an electrolyte
T temperature
t design life
dl
6 © ISO 2015 – All rights reserved
U voltage
u utilization factor
4.2 Abbreviations
a.c. alternating current
ACVG alternating current voltage gradient
CIPS close interval potential survey
CP cathodic protection
CSE copper−copper sulphate (saturated) reference electrode
d.c. direct current
DCVG direct current voltage gradient
ER electrical resistance
FBE fusion-bonded epoxy
LPC lightning protection component
MMO mixed metal oxide
PREN pitting resistance equivalent numbers
SCC stress corrosion cracking
SCE saturated calomel reference electrode
SRB sulphate reducing bacteria
UV ultraviolet
3LPE three layer polyethylene
3LPP three layer polypropylene
5 CP personnel competence
Personnel who undertake the design, supervision of installation, commissioning, supervision of
operation, measurements, monitoring, and supervision of maintenance of cathodic protection systems
shall have the appropriate level of competence for the tasks undertaken.
EN 15257 or NACE Cathodic Protection Training and Certification Programme constitute suitable
methods of assessing and certifying competence of cathodic protection personnel.
Competence of cathodic protection personnel to the level appropriate for tasks undertaken should be
demonstrated by certification in accordance with prequalification procedures such as EN 15257, NACE
Cathodic Protection Training and Certification Programme, or by any other equivalent scheme.
6 Cathodic protection criteria
6.1 General
The pipe-to-electrolyte potential at which the corrosion rate is less than 0,01 mm per year for carbon steel
and cast iron is the protection potential, E . This corrosion rate is sufficiently low so that corrosion will
p
be acceptable for the design life. The criterion for CP is therefore, given by the condition in Formula (1):
E ≤ E (1)
IRfree p
where
E is the protection potential criterion;
p
E is the potential at the metal/electrolyte interface, i.e. the potential that is free from the IR
IRfree
drop in the corrosive environment (IR-free potential, also commonly known as “polarized
potential”).
The protection potential of a metal depends on the corrosive environment (electrolyte) and on the type
of metal used.
Application of potentials that are too negative can result in cathodic over-protection leading to coating
disbondment and blistering and hydrogen embrittlement of some metals.
The IR-free potential, E , shall not be more negative than the limiting critical potential, E .
IRfree l
In such cases, the criterion for CP is given by the condition in Formula (2):
E ≤ E ≤ E (2)
l IRfree p
6.2 Protection potentials
The IR-free potential, E , shall meet the criteria given by Formula (1) and, if applicable, Formula (2).
IRfree
Table 1 presents free corrosion potentials, E , protection potentials, E , and
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15589-1
Deuxième édition
2015-03-01
Industries du pétrole, de la
pétrochimie et du gaz naturel —
Protection cathodique des systèmes
de transport par conduites —
Partie 1:
Conduites terrestres
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Cathodic
protection of pipeline systems —
Part 1: On-land pipelines
Numéro de référence
©
ISO 2015
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ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 6
4.1 Symboles . 6
4.2 Abréviations . 7
5 Compétences du personnel en protection cathodique . 8
6 Critères de protection cathodique . 8
6.1 Généralités . 8
6.2 Potentiels de protection . 8
6.3 Autres méthodes .10
6.3.1 Abaissement de potentiel cathodique de 100 mV .10
6.3.2 Autres méthodes .10
6.4 Critères en présence d’un courant alternatif .10
7 Conditions préalables pour l’application d’une protection cathodique.10
7.1 Généralités .10
7.2 Continuité électrique .10
7.3 Isolation électrique .11
7.3.1 Généralités .11
7.3.2 Localisations .11
7.3.3 Raccords isolants .12
7.3.4 Risques de corrosion interne au niveau des raccords isolants .13
7.3.5 Contacts entre les structures métalliques.13
7.3.6 Système de mise à la terre électrique .14
7.4 Protection contre la foudre et les surtensions .15
7.5 Revêtement .15
7.5.1 Généralités .15
7.5.2 Revêtements appliqués en usine .16
7.5.3 Revêtements des joints réalisés sur site .16
7.5.4 Revêtement pour des canalisations sans tranchée .16
7.5.5 Interface air/électrolyte .17
7.5.6 Compatibilité des revêtements et des enveloppements avec la
protection cathodique .17
7.5.7 Isolation thermique .17
7.5.8 Revêtement de lestage en béton armé .18
7.6 Sélection du matériau de remblai dans une tranchée pour conduite .18
7.7 Fourreaux enterrés pour les canalisations .18
7.7.1 Généralités .18
7.7.2 Fourreaux qui font écran au courant de protection cathodique .18
7.7.3 Fourreaux qui laissent passer le courant de protection cathodique .19
7.8 Équipement permettant de réduire les interférences d’un courant alternatif .19
7.9 Équipement permettant d’atténuer les interférences d’un courant continu .19
8 Exigences fondamentales relatives à la conception d’une protection cathodique .20
8.1 Généralités .20
8.2 Informations de base pour la conception d’une protection cathodique .20
8.3 Contenu d’un rapport de conception de protection cathodique .21
8.4 Besoins en courant de protection cathodique .22
8.4.1 Calcul du besoin en courant total théorique .22
8.4.2 Besoin en courant sur la base des facteurs de dégradation du revêtement .22
8.4.3 Besoin en courant sur la base des valeurs de densité de courant pour les
canalisations revêtues .23
8.5 Équipement de protection cathodique .24
8.5.1 Câbles de protection cathodique .24
8.5.2 Raccordement des câbles .26
8.5.3 Précautions à l’égard des coffrets de distribution et des postes d’essais .27
8.6 Protection temporaire .28
8.7 Cas particulier des canalisations existantes .28
8.7.1 Généralités .28
8.7.2 Canalisations parallèles .28
8.7.3 Parallélisme ou croisement avec des systèmes d’alimentation en
courant alternatif . .29
8.8 Méthodes d’installation sans tranchée .29
9 Postes à courant imposé .29
9.1 Généralités .29
9.2 Alimentation électrique .30
9.3 Déversoirs .31
9.3.1 Généralités .31
9.3.2 Déversoirs du type puits profond .31
9.3.3 Déversoirs du type puits peu profond .32
9.3.4 Anodes à courant imposé et matériau de remblai conducteur .33
9.4 Commande du courant de sortie .34
9.4.1 Généralités .34
9.4.2 Distribution du courant pour plusieurs canalisations .34
9.4.3 Commande de potentiel .35
10 Systèmes à anodes galvaniques .35
10.1 Généralités .35
10.2 Exigences en termes de conception .36
10.3 Anodes en zinc.36
10.4 Anodes en magnésium .37
10.5 Conception du système d’anodes .39
10.6 Matériau de remblai pour anode .41
10.7 Câbles et connexions des câbles .41
10.8 Installation d’anodes.41
11 Installations de surveillance .41
11.1 Généralités .41
11.2 Emplacements des postes d’essai .41
11.3 Description des postes d’essai .42
11.4 Utilisation des sondes et des coupons .42
11.5 Liaison à d’autres canalisations .43
11.6 Installations d’essai au niveau des croisements tubés .43
11.7 Installation d’essai au niveau des raccords isolants .43
11.8 Postes d’essai de surveillance du courant de ligne .43
11.9 Installations d’essai au niveau des points de drainage .43
11.10 Installations de surveillance diverses .44
12 Mise en service .44
12.1 Généralités .44
12.2 Essais préliminaires .44
12.3 Démarrage .45
12.3.1 Postes à courant imposé .45
12.3.2 Anodes galvaniques .46
12.3.3 Postes de drainage .46
12.3.4 Postes d’essai .46
12.4 Vérification de l’efficacité de la protection cathodique .47
12.4.1 Généralités .47
12.4.2 Mesurages du potentiel de courant continu et de la tension alternative .47
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
12.4.3 Mesurages de courant .47
12.4.4 Réglages .47
12.5 Rapport de mise en service .48
12.5.1 Documentation concernant l’installation .48
12.5.2 Mesurages de mise en service .48
13 Surveillance, inspection et maintenance .49
13.1 Généralités .49
13.2 Mise en œuvre de l’inspection .50
13.3 Périodicités des inspections .50
13.4 Télésurveillance .52
13.5 Études spécialisées .52
13.6 Plan de surveillance .52
13.7 Équipement de surveillance .53
13.8 Maintenance et réparation .53
14 Documentation .54
14.1 Documentation de conception .54
14.1.1 Généralités .54
14.1.2 Détails relatifs à la construction et procédures d’installation .55
14.2 Documentation relative à la mise en service .55
14.3 Documentation relative au fonctionnement et à la maintenance .56
14.3.1 Généralités .56
14.3.2 Données d’inspection et de surveillance .56
14.3.3 Enregistrements de maintenance .56
Annexe A (normative) Mesurages de la protection cathodique .57
Annexe B (normative) Interférences électriques .66
Annexe C (informative) Détection de défauts au cours du fonctionnement de systèmes à
courant imposé .70
Annexe D (informative) Description d’études spécialisées .72
Annexe E (informative) Atténuation de la protection .80
Annexe F (informative) Essais électriques pour les raccords isolants avant installation .83
Bibliographie .84
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est 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. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la 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’OMC
concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos - Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 67, Matériels, équipements et
structures en mer pour les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel, sous-comité SC 2,
Systèmes de transport par conduites.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15589-1:2003), qui a fait l’objet
d’une révision technique intégrant les modifications suivantes:
— les critères de protection cathodique ont été développés afin de clarifier leur application;
— les exigences en termes de conception ont été plus détaillées, les périodicités d’examen de l’équipement
cathodique ont été développées et l’option concernant une télésurveillance a été ajoutée;
— les exigences en termes de mesurage et d’essais au cours d’une mise en service ont été davantage
détaillées.
L’ISO 15589 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole et du
gaz naturel — Protection cathodique des systèmes de transport par conduites:
— Partie 1: Conduites terrestres
— Partie 2: Conduites en mer
vi © ISO 2015 – Tous droits réservés
Introduction
La protection cathodique des canalisations est réalisée par l’application sur la surface extérieure des
tubes d’un courant continu suffisant pour que le potentiel de l’acier par rapport à l’électrolyte soit
abaissé à des valeurs telles que la corrosion extérieure soit réduite à un niveau négligeable.
La protection cathodique est normalement utilisée en association avec un système de revêtement
protecteur adapté, destiné à protéger les surfaces extérieures des canalisations en acier contre la corrosion.
Il est nécessaire que les utilisateurs de la présente partie de l’ISO 15589 soient informés que des
exigences supplémentaires ou différentes peuvent être nécessaires pour des applications particulières.
La présente partie de l’ISO 15589 ne vise pas à interdire l’utilisation d’équipements ou de solutions
techniques autres pour l’application prévue. Ceci peut notamment s’appliquer dans le cadre d’une
technologie innovante ou en cours de développement. Lorsqu’une autre alternative est proposée, il est
nécessaire d’identifier et de documenter tout écart par rapport à la présente partie de l’ISO 15589.
NORME INTERNATIONALE ISO 15589-1:2015(F)
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz
naturel — Protection cathodique des systèmes de
transport par conduites —
Partie 1:
Conduites terrestres
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 15589 spécifie les exigences et donne des recommandations pour les études de
préinstallation, la conception, les matériaux, l’équipement, l’installation, la mise en service, l’exploitation,
l’inspection et la maintenance des systèmes de protection cathodique destinés aux conduites terrestres,
comme défini dans l’ISO 13623 ou l’EN 14161 relatives aux industries du pétrole, pétrochimiques et du
gaz naturel et dans l’EN 1594 ou l’EN 12007‑1 et l’EN 12007‑3 utilisées par les industries de fourniture
en gaz en Europe.
Tout le contenu de la présente partie de l’ISO 15589 est applicable aux conduites terrestres et aux
systèmes de conduites utilisés dans d’autres industries et transportant d’autres fluides comme les gaz
industriels, les eaux ou les boues liquides.
La présente partie de l’ISO 15589 s’applique aux canalisations enterrées, aux atterrages de tronçons
de canalisations en mer protégés par des installations de protection cathodique basées à terre et aux
tronçons immergés de canalisations terrestres tels que des traversées sous fluviales.
La présente partie de l’ISO 15589 spécifie les exigences concernant les canalisations en acier au carbone,
en acier inoxydable, en fonte, en acier galvanisé ou en cuivre. Si d’autres matériaux sont utilisés pour les
canalisations, les critères à appliquer sont définis sous la responsabilité de l’exploitant des canalisations.
La présente partie de l’ISO 15589 ne s’applique pas aux canalisations constituées de béton armé pour
lesquelles l’EN 12696 peut être appliquée.
NOTE Dans des conditions particulières, la protection cathodique peut s’avérer inefficace ou seulement
partiellement efficace. De telles conditions peuvent comprendre un effet d’écran (par exemple, des décollements
de revêtements, des revêtements thermo-isolants, un sol rocheux, etc.) et la présence de contaminants inhabituels
dans l’électrolyte.
2 Références normatives
Les documents ci‑après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 8044, Corrosion des métaux et alliages — Termes principaux et définitions
ISO 10012, Systèmes de management de la mesure — Exigences pour les processus et les équipements de mesure
ISO 13623, Industries du pétrole et du gaz naturel — Systèmes de transport par conduites
ISO 13847, Industries du pétrole et du gaz naturel — Conduites pour systèmes de transport — Soudage
des conduites
ISO 21809 (toutes les parties), Industries du pétrole et du gaz naturel — Revêtements externes des conduites
enterrées ou immergées utilisées dans les systèmes de transport par conduites
IEC 60079-10-1, Atmosphères explosives — Partie 10-1: Classement des emplacements — Atmosphères
explosives gazeuses
IEC 60529, Degrés de protection procurés par les enveloppes (code IP)
EN 1594, Systèmes d’alimentation en gaz — Canalisations pour pression maximale de service supérieure à
16 bar — Prescriptions fonctionnelles
EN 12007-3, Systèmes d’alimentation en gaz — Canalisations pour pression maximale de service inférieure
ou égale à 16 bar — Partie 3: Recommandations fonctionnelles spécifiques pour l’acier
EN 12496, Anodes galvaniques pour la protection cathodique dans l’eau de mer et les boues salines
EN 14161Industries du pétrole et du gaz naturel — Systèmes de transport par conduites (ISO 13623:2009
modifiée)
EN 50164-3, Composants de protection contre la foudre (CPF) — Partie 3: Prescriptions pour les
éclateurs d’isolement
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 8044 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
matériau de remblai pour anode
matériau d’apport entourant immédiatement une anode enterrée
3.2
liaison
conducteur en métal, habituellement en cuivre, connectant deux points sur les mêmes structures ou des
structures différentes
3.3
système de protection cathodique
ensemble des composants actifs et passifs associés à la fourniture d’une protection active contre la
corrosion externe et à sa surveillance
Note 1 à l’article: La protection cathodique est obtenue soit par un courant imposé soit par des anodes galvaniques
utilisant un ou plusieurs postes.
Note 2 à l’article: Les systèmes à courant imposé et à anodes galvaniques sont constitués de tous les équipements
nécessaires pour l’application d’une protection cathodique, tels que les postes à courant imposé, les anodes
galvaniques, les liaisons et les raccords isolants.
3.4
coupon
échantillon de métal de dimensions définies constitué d’un métal équivalent au métal de la canalisation
3.5
facteur de dégradation d’un revêtement
rapport de la densité de courant requise pour polariser une surface en acier revêtu par comparaison à
une surface en acier nu
3.6
dispositif de découplage de courant continu
équipement fournissant un chemin d’impédance faible pour un courant alternatif et une résistance
élevée pour un courant continu
EXEMPLE Cellules de polarisation, condensateurs ou ensembles de diodes.
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés
3.7
point de drainage
localisation de la connexion par câble à la canalisation protégée par l’intermédiaire de laquelle le courant
de protection retourne à sa source
3.8
drainage
transfert de courant vagabond entre les structures au moyen d’une liaison délibérée
Note 1 à l’article: Voir l’EN 50162 pour des dispositifs de drainage (liaison de drainage direct, liaison de drainage
résistif, liaison de drainage unidirectionnel et liaison de drainage forcé).
3.9
poste de drainage
équipement et matériaux requis pour permettre un drainage des courants vagabonds à partir des
systèmes affectés
3.10
anode galvanique
électrode qui fournit un courant pour une protection cathodique au moyen d’un couplage galvanique
3.11
poste d’anode galvanique
équipement et matériaux requis pour assurer une protection cathodique à l’aide d’anodes galvaniques
Note 1 à l’article: De tels matériaux et équipement comprennent des anodes galvaniques et des câbles.
3.12
pile géologique
pile de corrosion constituée entre deux parties différentes d’une même canalisation métallique en
contact avec des sols différents
3.13
déversoir
système d’anodes galvaniques ou à courant imposé enterrées ou immergées
3.14
anode à courant imposé
électrode qui fournit un courant pour une protection cathodique au moyen d’un courant imposé
3.15
poste à courant imposé
équipement et matériaux requis pour assurer une protection cathodique par un courant imposé
Note 1 à l’article: De tels matériaux et équipement comprennent des anodes à courant imposé, des câbles et une
source de courant continu
3.16
potentiel instantané à courant coupé
potentiel à courant coupé mesuré dans un court délai après l’interruption dans le but de s’approcher
autant que possible du potentiel sans chute ohmique
Note 1 à l’article: Le délai type pour des mesurages directs sur une canalisation est d’environ 300 ms afin de
minimiser l’influence de brusques variations de tension. Des délais plus courts sont utilisés sur les coupons.
3.17
chute de tension ohmique
tension qui est le produit de tous les courants circulant à travers le circuit de protection cathodique et
de la résistance du chemin du courant (principalement l’électrolyte et la canalisation)
Note 1 à l’article: Celle-ci est issue de la loi d’Ohm (U = I × R).
3.18
potentiel sans chute ohmique
potentiel polarisé
potentiel conduite par rapport à électrolyte sans l’erreur de tension provoquée par la chute de tension
ohmique en raison du courant de protection ou de tout autre courant
3.19
raccord isolant
composant d’isolement électrique, inséré entre deux longueurs d’une conduite pour empêcher une
continuité électrique entre ces dernières
EXEMPLE Raccord isolant monobloc, bride isolante.
3.20
éclateur d’isolement
ISG
composant présentant une distance de décharge en vue d’isoler électriquement les sections
d’installations conductrices
Note 1 à l’article: Dans le cas de la foudre, les sections d’installations sont temporairement connectées par
conduction en réponse à la décharge.
3.21
mise à la terre locale
électrode métallique mise à la masse qui n’est pas directement connectée à un autre dispositif principal
de mise à la terre
3.22
point de mesurage
position à laquelle le mesurage du potentiel réel a lieu
Note 1 à l’article: Dans le cas du mesurage d’un potentiel conduite par rapport à électrolyte, celui‑ci correspond à
la position de l’électrode de référence.
3.23
potentiel à courant établi
potentiel de la conduite par rapport à l’électrolyte mesuré alors que le système de protection cathodique
fonctionne en continu
3.24
potentiel à courant coupé
potentiel de la conduite par rapport à l’électrolyte mesuré après l’interruption de toutes les sources du
courant de protection cathodique appliqué dans le but d’approcher un potentiel sans chute ohmique
Note 1 à l’article: Le délai avant les mesurages varie en fonction des circonstances.
3.25
potentiel de conduite par rapport à un électrolyte
différence de potentiel entre une canalisation (ou un coupon) et une électrode de référence spécifiée en
contact avec l’électrolyte en un point suffisamment proche de la canalisation, mais sans la toucher réellement
3.26
indice de résistance à la corrosion par piqûres
PREN
indice mis en place pour indiquer et prédire la résistance à la corrosion par piqûres d’un acier inoxydable,
fondé sur les proportions de Cr, Mo, W et N dans la composition chimique de l’alliage
3.27
polarisation
variation du potentiel de conduite par rapport à un électrolyte provoquée par l’application d’un courant
électrique externe
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés
3.28
sonde
dispositif intégrant un coupon qui permet des mesurages de paramètres utilisés pour évaluer l’efficacité
d’une protection cathodique et/ou le risque de corrosion
3.29
potentiel de protection
potentiel de conduite par rapport à un électrolyte auquel la vitesse de corrosion du métal est acceptable
pour la canalisation
3.30
électrode de référence
électrode qui, ayant un potentiel stable et reproductible, est utilisée comme référence pour le mesurage
de potentiels d’électrodes
[SOURCE: ISO 8044]
3.31
terre lointaine
partie de l’électrolyte dans laquelle il n’existe aucune tension provoquée par une circulation du courant
suffisamment importante entre deux points quelconques pour pouvoir être mesurée
Note 1 à l’article: Cette condition prévaut en général en dehors de la zone d’influence d’une électrode de terre, d’un
système de mise à la terre, d’un déversoir d’anode ou d’une canalisation protégée.
3.32
revêtement protecteur contre les rochers
revêtement qui assure une protection mécanique de la canalisation et qui est appliqué sous forme d’un
revêtement souple et pouvant plier
3.33
courant vagabond
courant passant par des circuits autres que ceux prévus
[SOURCE: Adapté de l’ISO 8044.]
3.34
dispositif de protection contre les surtensions
SPD
dispositif destiné à limiter les surtensions transitoires et les courants de choc continus
Note 1 à l’article: Il contient au moins un composant non linéaire.
[SOURCE: IEC 62305-1]
3.35
courant tellurique
courant dans la terre à la suite de variations géomagnétiques
3.36
poste d’essai
poste de surveillance
installation qui fournit des équipements de mesurage et d’essais
Note 1 à l’article: De telles installations comprennent un câblage et des connexions à la canalisation.
3.37
facteur d’utilisation
fraction de la masse de matériau anodique d’une anode galvanique qui peut être consommée avant que
l’anode ne cesse de fournir l’intensité de courant minimale requise
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
D diamètre de l’anode
a
D diamètre du matériau de remblai
b
ε capacité électrochimique du matériau d’anode
E potentiel mesuré au niveau de l’interface métal/électrolyte
ΔE abaissement du potentiel dû au courant de protection cathodique mesuré par rapport à une
électrode de référence située à distance
E potentiel en circuit fermé de calcul d’une anode galvanique
a
E potentiel en protection de calcul (potentiel négatif minimal)
c
E potentiel de corrosion libre (également appelé potentiel naturel)
cor
E potentiel sans chute ohmique
IRfree
E potentiel limite critique
l
E potentiel à courant établi
ON
E potentiel à courant coupé
OFF
E potentiel de protection
p
f facteur de dégradation de revêtement
c
f facteur de dégradation finale du revêtement
f
f facteur de dégradation initiale du revêtement
i
Δf augmentation annuelle moyenne du facteur de dégradation de revêtement
I besoin en courant total
tot
I intensité de courant d’anode réelle requise en fin de durée de vie
af
I besoin en courant total pour la protection cathodique d’un tronçon de canalisation particulier
cf
en fin de durée de vie (pour un facteur de dégradation maximale du revêtement)
I besoin en courant moyen
cm
I intensité de courant d’anode individuelle requise en fin de durée de vie
f
j densité de courant pour acier nu
j densité de courant pour canalisation revêtue
c
k facteur de contingence
L longueur de la canalisation
m masse nette totale d’une anode
m masse nette individuelle d’une anode
a
6 © ISO 2015 – Tous droits réservés
n nombre d’anodes
r résistance moyenne du revêtement
co
R résistance totale du circuit pour un système de protection cathodique par anodes galvaniques
a
(supposée être équivalente à la résistance des anodes)
R résistance des anodes par rapport au matériau de remblai
a/b
R résistance du lit de remblai par rapport à l’électrolyte naturel
b/s
ρ résistivité d’un électrolyte
T température
t durée de vie nominale
dl
U tension
u facteur d’utilisation
4.2 Abréviations
c.a. courant alternatif
ACVG gradient de tension de courant alternatif (Alternating Current Voltage Gradient)
CIPS étude de potentiel à intervalles rapprochés (Close Iinterval Potential Survey)
CP protection cathodique (Cathodic Protection)
CSE électrode de référence au cuivre-sulfate de cuivre (saturée) (Copper-copper Sulfate (satu-
rated) reference Electrode)
c.c. courant continu
DCVG gradient de tension de courant continu (Direct Current Voltage Gradient)
ER résistance électrique (Electrical Resistance)
FBE résine époxydique appliquée par fusion (Fusion-Bonded Epoxy)
LPC composant de protection contre la foudre (Lightening
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15589-1
Deuxième édition
2015-03-01
Version corrigée
2020-11
Industries du pétrole, de la
pétrochimie et du gaz naturel —
Protection cathodique des systèmes
de transport par conduites —
Partie 1:
Conduites terrestres
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Cathodic
protection of pipeline systems —
Part 1: On-land pipelines
Numéro de référence
©
ISO 2015
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© ISO 2015
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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
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Publié en Suisse
ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 6
4.1 Symboles . 6
4.2 Abréviations . 7
5 Compétences du personnel en protection cathodique . 8
6 Critères de protection cathodique . 8
6.1 Généralités . 8
6.2 Potentiels de protection . 9
6.3 Autres méthodes .10
6.3.1 Abaissement de potentiel cathodique de 100 mV .10
6.3.2 Autres méthodes .11
6.4 Critères en présence d’un courant alternatif .11
7 Conditions préalables pour l’application d’une protection cathodique.11
7.1 Généralités .11
7.2 Continuité électrique .11
7.3 Isolation électrique .11
7.3.1 Généralités .11
7.3.2 Localisations .12
7.3.3 Raccords isolants .12
7.3.4 Risques de corrosion interne au niveau des raccords isolants .14
7.3.5 Contacts entre les structures métalliques.14
7.3.6 Système de mise à la terre électrique .15
7.4 Protection contre la foudre et les surtensions .16
7.5 Revêtement .16
7.5.1 Généralités .16
7.5.2 Revêtements appliqués en usine .17
7.5.3 Revêtements des joints réalisés sur site .17
7.5.4 Revêtement pour des canalisations sans tranchée .17
7.5.5 Interface air/électrolyte .17
7.5.6 Compatibilité des revêtements et des enveloppements avec la protection
cathodique .18
7.5.7 Isolation thermique .18
7.5.8 Revêtement de lestage en béton armé .18
7.6 Sélection du matériau de remblai dans une tranchée pour conduite .19
7.7 Fourreaux enterrés pour les canalisations .19
7.7.1 Généralités .19
7.7.2 Fourreaux qui font écran au courant de protection cathodique .19
7.7.3 Fourreaux qui laissent passer le courant de protection cathodique .20
7.8 Équipement permettant de réduire les interférences d’un courant alternatif .20
7.9 Équipement permettant d’atténuer les interférences d’un courant continu .20
8 Exigences fondamentales relatives à la conception d’une protection cathodique .21
8.1 Généralités .21
8.2 Informations de base pour la conception d’une protection cathodique .21
8.3 Contenu d’un rapport de conception de protection cathodique .22
8.4 Besoins en courant de protection cathodique .23
8.4.1 Calcul du besoin en courant total théorique .23
8.4.2 Besoin en courant sur la base des facteurs de dégradation du revêtement .23
8.4.3 Besoin en courant sur la base des valeurs de densité de courant pour les
canalisations revêtues .24
8.5 Équipement de protection cathodique .25
8.5.1 Câbles de protection cathodique .25
8.5.2 Raccordement des câbles .27
8.5.3 Précautions à l’égard des coffrets de distribution et des postes d’essais .28
8.6 Protection temporaire .29
8.7 Cas particulier des canalisations existantes .29
8.7.1 Généralités .29
8.7.2 Canalisations parallèles .29
8.7.3 Parallélisme ou croisement avec des systèmes d’alimentation en courant
alternatif . .30
8.8 Méthodes d’installation sans tranchée .30
9 Postes à courant imposé .31
9.1 Généralités .31
9.2 Alimentation électrique .31
9.3 Déversoirs .32
9.3.1 Généralités .32
9.3.2 Déversoirs du type puits profond .33
9.3.3 Déversoirs du type puits peu profond .33
9.3.4 Anodes à courant imposé et matériau de remblai conducteur .34
9.4 Commande du courant de sortie .35
9.4.1 Généralités .35
9.4.2 Distribution du courant pour plusieurs canalisations .35
9.4.3 Commande de potentiel .36
10 Systèmes à anodes galvaniques .36
10.1 Généralités .36
10.2 Exigences en termes de conception .37
10.3 Anodes en zinc.37
10.4 Anodes en magnésium .38
10.5 Conception du système d’anodes .40
10.6 Matériau de remblai pour anode .42
10.7 Câbles et connexions des câbles .42
10.8 Installation d’anodes.42
11 Installations de surveillance .42
11.1 Généralités .42
11.2 Emplacements des postes d’essai .43
11.3 Description des postes d’essai .44
11.4 Utilisation des sondes et des coupons .44
11.5 Liaison à d’autres canalisations .44
11.6 Installations d’essai au niveau des croisements tubés .44
11.7 Installation d’essai au niveau des raccords isolants .44
11.8 Postes d’essai de surveillance du courant de ligne .45
11.9 Installations d’essai au niveau des points de drainage .45
11.10 Installations de surveillance diverses .45
12 Mise en service .45
12.1 Généralités .45
12.2 Essais préliminaires .45
12.3 Démarrage .47
12.3.1 Postes à courant imposé .47
12.3.2 Anodes galvaniques .47
12.3.3 Postes de drainage .47
12.3.4 Postes d’essai .48
12.4 Vérification de l’efficacité de la protection cathodique .48
12.4.1 Généralités .48
12.4.2 Mesurages du potentiel de courant continu et de la tension alternative .48
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
12.4.3 Mesurages de courant .49
12.4.4 Réglages .49
12.5 Rapport de mise en service .49
12.5.1 Documentation concernant l’installation .49
12.5.2 Mesurages de mise en service .50
13 Surveillance, inspection et maintenance .50
13.1 Généralités .50
13.2 Mise en œuvre de l’inspection .51
13.3 Périodicités des inspections .51
13.4 Télésurveillance .53
13.5 Études spécialisées .54
13.6 Plan de surveillance .54
13.7 Équipement de surveillance .54
13.8 Maintenance et réparation .55
14 Documentation .55
14.1 Documentation de conception .55
14.1.1 Généralités .55
14.1.2 Détails relatifs à la construction et procédures d’installation .56
14.2 Documentation relative à la mise en service .57
14.3 Documentation relative au fonctionnement et à la maintenance .57
14.3.1 Généralités .57
14.3.2 Données d’inspection et de surveillance .58
14.3.3 Enregistrements de maintenance .58
Annexe A (normative) Mesurages de la protection cathodique .59
Annexe B (normative) Interférences électriques .68
Annexe C (informative) Détection de défauts au cours du fonctionnement de systèmes à
courant imposé .72
Annexe D (informative) Description d’études spécialisées .74
Annexe E (informative) Atténuation de la protection .82
Annexe F (informative) Essais électriques pour les raccords isolants avant installation .85
Bibliographie .86
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la 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’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos -
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 67, Matériels, équipements et
structures en mer pour les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel, sous-comité SC 2,
Systèmes de transport par conduites.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15589-1:2003), qui a fait l’objet
d’une révision technique intégrant les modifications suivantes:
— les critères de protection cathodique ont été développés afin de clarifier leur application;
— les exigences en termes de conception ont été plus détaillées, les périodicités d’examen de
l’équipement cathodique ont été développées et l’option concernant une télésurveillance a été
ajoutée;
— les exigences en termes de mesurage et d’essais au cours d’une mise en service ont été davantage
détaillées.
L’ISO 15589 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole et du
gaz naturel — Protection cathodique des systèmes de transport par conduites:
— Partie 1: Conduites terrestres
— Partie 2: Conduites en mer
La présente version corrigée de l'ISO 15589-1:2015 inclut la correction suivante :
— Correction de la Formule (3).
vi © ISO 2015 – Tous droits réservés
Introduction
La protection cathodique des canalisations est réalisée par l’application sur la surface extérieure des
tubes d’un courant continu suffisant pour que le potentiel de l’acier par rapport à l’électrolyte soit
abaissé à des valeurs telles que la corrosion extérieure soit réduite à un niveau négligeable.
La protection cathodique est normalement utilisée en association avec un système de revêtement
protecteur adapté, destiné à protéger les surfaces extérieures des canalisations en acier contre la
corrosion.
Il est nécessaire que les utilisateurs de la présente partie de l’ISO 15589 soient informés que des
exigences supplémentaires ou différentes peuvent être nécessaires pour des applications particulières.
La présente partie de l’ISO 15589 ne vise pas à interdire l’utilisation d’équipements ou de solutions
techniques autres pour l’application prévue. Ceci peut notamment s’appliquer dans le cadre d’une
technologie innovante ou en cours de développement. Lorsqu’une autre alternative est proposée, il est
nécessaire d’identifier et de documenter tout écart par rapport à la présente partie de l’ISO 15589.
NORME INTERNATIONALE ISO 15589-1:2015(F)
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz
naturel — Protection cathodique des systèmes de
transport par conduites —
Partie 1:
Conduites terrestres
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 15589 spécifie les exigences et donne des recommandations pour les
études de préinstallation, la conception, les matériaux, l’équipement, l’installation, la mise en service,
l’exploitation, l’inspection et la maintenance des systèmes de protection cathodique destinés aux
conduites terrestres, comme défini dans l’ISO 13623 ou l’EN 14161 relatives aux industries du pétrole,
pétrochimiques et du gaz naturel et dans l’EN 1594 ou l’EN 12007-1 et l’EN 12007-3 utilisées par les
industries de fourniture en gaz en Europe.
Tout le contenu de la présente partie de l’ISO 15589 est applicable aux conduites terrestres et aux
systèmes de conduites utilisés dans d’autres industries et transportant d’autres fluides comme les gaz
industriels, les eaux ou les boues liquides.
La présente partie de l’ISO 15589 s’applique aux canalisations enterrées, aux atterrages de tronçons
de canalisations en mer protégés par des installations de protection cathodique basées à terre et aux
tronçons immergés de canalisations terrestres tels que des traversées sous fluviales.
La présente partie de l’ISO 15589 spécifie les exigences concernant les canalisations en acier au carbone,
en acier inoxydable, en fonte, en acier galvanisé ou en cuivre. Si d’autres matériaux sont utilisés pour les
canalisations, les critères à appliquer sont définis sous la responsabilité de l’exploitant des canalisations.
La présente partie de l’ISO 15589 ne s’applique pas aux canalisations constituées de béton armé pour
lesquelles l’EN 12696 peut être appliquée.
NOTE Dans des conditions particulières, la protection cathodique peut s’avérer inefficace ou seulement
partiellement efficace. De telles conditions peuvent comprendre un effet d’écran (par exemple, des décollements
de revêtements, des revêtements thermo-isolants, un sol rocheux, etc.) et la présence de contaminants inhabituels
dans l’électrolyte.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 8044, Corrosion des métaux et alliages — Termes principaux et définitions
ISO 10012, Systèmes de management de la mesure — Exigences pour les processus et les équipements
de mesure
ISO 13623, Industries du pétrole et du gaz naturel — Systèmes de transport par conduites
ISO 13847, Industries du pétrole et du gaz naturel — Conduites pour systèmes de transport — Soudage des
conduites
ISO 21809 (toutes les parties), Industries du pétrole et du gaz naturel — Revêtements externes des
conduites enterrées ou immergées utilisées dans les systèmes de transport par conduites
IEC 60079-10-1, Atmosphères explosives — Partie 10-1: Classement des emplacements — Atmosphères
explosives gazeuses
IEC 60529, Degrés de protection procurés par les enveloppes (code IP)
EN 1594, Systèmes d’alimentation en gaz — Canalisations pour pression maximale de service supérieure à
16 bar — Prescriptions fonctionnelles
EN 12007-3, Systèmes d’alimentation en gaz — Canalisations pour pression maximale de service inférieure
ou égale à 16 bar — Partie 3: Recommandations fonctionnelles spécifiques pour l’acier
EN 12496, Anodes galvaniques pour la protection cathodique dans l’eau de mer et les boues salines
EN 14161, Industries du pétrole et du gaz naturel — Systèmes de transport par conduites (ISO 13623:2009
modifiée)
EN 50164-3, Composants de protection contre la foudre (CPF) — Partie 3: Prescriptions pour les éclateurs
d’isolement
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 8044 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
matériau de remblai pour anode
matériau d’apport entourant immédiatement une anode enterrée
3.2
liaison
conducteur en métal, habituellement en cuivre, connectant deux points sur les mêmes structures ou
des structures différentes
3.3
système de protection cathodique
ensemble des composants actifs et passifs associés à la fourniture d’une protection active contre la
corrosion externe et à sa surveillance
Note 1 à l'article: La protection cathodique est obtenue soit par un courant imposé soit par des anodes galvaniques
utilisant un ou plusieurs postes.
Note 2 à l'article: Les systèmes à courant imposé et à anodes galvaniques sont constitués de tous les équipements
nécessaires pour l’application d’une protection cathodique, tels que les postes à courant imposé, les anodes
galvaniques, les liaisons et les raccords isolants.
3.4
coupon
échantillon de métal de dimensions définies constitué d’un métal équivalent au métal de la canalisation
3.5
facteur de dégradation d’un revêtement
rapport de la densité de courant requise pour polariser une surface en acier revêtu par comparaison à
une surface en acier nu
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés
3.6
dispositif de découplage de courant continu
équipement fournissant un chemin d’impédance faible pour un courant alternatif et une résistance
élevée pour un courant continu
EXEMPLE Cellules de polarisation, condensateurs ou ensembles de diodes.
3.7
point de drainage
localisation de la connexion par câble à la canalisation protégée par l’intermédiaire de laquelle le
courant de protection retourne à sa source
3.8
drainage
transfert de courant vagabond entre les structures au moyen d’une liaison délibérée
Note 1 à l'article: Voir l’EN 50162 pour des dispositifs de drainage (liaison de drainage direct, liaison de drainage
résistif, liaison de drainage unidirectionnel et liaison de drainage forcé).
3.9
poste de drainage
équipement et matériaux requis pour permettre un drainage des courants vagabonds à partir des
systèmes affectés
3.10
anode galvanique
électrode qui fournit un courant pour une protection cathodique au moyen d’un couplage galvanique
3.11
poste d’anode galvanique
équipement et matériaux requis pour assurer une protection cathodique à l’aide d’anodes galvaniques
Note 1 à l'article: De tels matériaux et équipement comprennent des anodes galvaniques et des câbles.
3.12
pile géologique
pile de corrosion constituée entre deux parties différentes d’une même canalisation métallique en
contact avec des sols différents
3.13
déversoir
système d’anodes galvaniques ou à courant imposé enterrées ou immergées
3.14
anode à courant imposé
électrode qui fournit un courant pour une protection cathodique au moyen d’un courant imposé
3.15
poste à courant imposé
équipement et matériaux requis pour assurer une protection cathodique par un courant imposé
Note 1 à l'article: De tels matériaux et équipement comprennent des anodes à courant imposé, des câbles et une
source de courant continu
3.16
potentiel instantané à courant coupé
potentiel à courant coupé mesuré dans un court délai après l’interruption dans le but de s’approcher
autant que possible du potentiel sans chute ohmique
Note 1 à l'article: Le délai type pour des mesurages directs sur une canalisation est d’environ 300 ms afin de
minimiser l’influence de brusques variations de tension. Des délais plus courts sont utilisés sur les coupons.
3.17
chute de tension ohmique
tension qui est le produit de tous les courants circulant à travers le circuit de protection cathodique et
de la résistance du chemin du courant (principalement l’électrolyte et la canalisation)
Note 1 à l'article: Celle-ci est issue de la loi d’Ohm (U = I × R).
3.18
potentiel sans chute ohmique
potentiel polarisé
potentiel conduite par rapport à électrolyte sans l’erreur de tension provoquée par la chute de tension
ohmique en raison du courant de protection ou de tout autre courant
3.19
raccord isolant
composant d’isolement électrique, inséré entre deux longueurs d’une conduite pour empêcher une
continuité électrique entre ces dernières
EXEMPLE Raccord isolant monobloc, bride isolante.
3.20
éclateur d’isolement
ISG
composant présentant une distance de décharge en vue d’isoler électriquement les sections
d’installations conductrices
Note 1 à l'article: Dans le cas de la foudre, les sections d’installations sont temporairement connectées par
conduction en réponse à la décharge.
3.21
mise à la terre locale
électrode métallique mise à la masse qui n’est pas directement connectée à un autre dispositif principal
de mise à la terre
3.22
point de mesurage
position à laquelle le mesurage du potentiel réel a lieu
Note 1 à l'article: Dans le cas du mesurage d’un potentiel conduite par rapport à électrolyte, celui-ci correspond à
la position de l’électrode de référence.
3.23
potentiel à courant établi
potentiel de la conduite par rapport à l’électrolyte mesuré alors que le système de protection cathodique
fonctionne en continu
3.24
potentiel à courant coupé
potentiel de la conduite par rapport à l’électrolyte mesuré après l’interruption de toutes les sources du
courant de protection cathodique appliqué dans le but d’approcher un potentiel sans chute ohmique
Note 1 à l'article: Le délai avant les mesurages varie en fonction des circonstances.
3.25
potentiel de conduite par rapport à un électrolyte
différence de potentiel entre une canalisation (ou un coupon) et une électrode de référence spécifiée
en contact avec l’électrolyte en un point suffisamment proche de la canalisation, mais sans la toucher
réellement
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3.26
indice de résistance à la corrosion par piqûres
PREN
indice mis en place pour indiquer et prédire la résistance à la corrosion par piqûres d’un acier
inoxydable, fondé sur les proportions de Cr, Mo, W et N dans la composition chimique de l’alliage
3.27
polarisation
variation du potentiel de conduite par rapport à un électrolyte provoquée par l’application d’un courant
électrique externe
3.28
sonde
dispositif intégrant un coupon qui permet des mesurages de paramètres utilisés pour évaluer l’efficacité
d’une protection cathodique et/ou le risque de corrosion
3.29
potentiel de protection
potentiel de conduite par rapport à un électrolyte auquel la vitesse de corrosion du métal est acceptable
pour la canalisation
3.30
électrode de référence
électrode qui, ayant un potentiel stable et reproductible, est utilisée comme référence pour le mesurage
de potentiels d’électrodes
[SOURCE: ISO 8044]
3.31
terre lointaine
partie de l’électrolyte dans laquelle il n’existe aucune tension provoquée par une circulation du courant
suffisamment importante entre deux points quelconques pour pouvoir être mesurée
Note 1 à l'article: Cette condition prévaut en général en dehors de la zone d’influence d’une électrode de terre,
d’un système de mise à la terre, d’un déversoir d’anode ou d’une canalisation protégée.
3.32
revêtement protecteur contre les rochers
revêtement qui assure une protection mécanique de la canalisation et qui est appliqué sous forme d’un
revêtement souple et pouvant plier
3.33
courant vagabond
courant passant par des circuits autres que ceux prévus
[SOURCE: Adapté de l’ISO 8044.]
3.34
dispositif de protection contre les surtensions
SPD
dispositif destiné à limiter les surtensions transitoires et les courants de choc continus
Note 1 à l'article: Il contient au moins un composant non linéaire.
[SOURCE: IEC 62305-1]
3.35
courant tellurique
courant dans la terre à la suite de variations géomagnétiques
3.36
poste d’essai
poste de surveillance
installation qui fournit des équipements de mesurage et d’essais
Note 1 à l'article: De telles installations comprennent un câblage et des connexions à la canalisation.
3.37
facteur d’utilisation
fraction de la masse de matériau anodique d’une anode galvanique qui peut être consommée avant que
l’anode ne cesse de fournir l’intensité de courant minimale requise
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
D diamètre de l’anode
a
D diamètre du matériau de remblai
b
ε capacité électrochimique du matériau d’anode
E potentiel mesuré au niveau de l’interface métal/électrolyte
ΔE abaissement du potentiel dû au courant de protection cathodique mesuré par rapport à une
électrode de référence située à distance
E potentiel en circuit fermé de calcul d’une anode galvanique
a
E potentiel en protection de calcul (potentiel négatif minimal)
c
E potentiel de corrosion libre (également appelé potentiel naturel)
cor
E potentiel sans chute ohmique
IRfree
E potentiel limite critique
l
E potentiel à courant établi
ON
E potentiel à courant coupé
OFF
E potentiel de protection
p
f facteur de dégradation de revêtement
c
f facteur de dégradation finale du revêtement
f
f facteur de dégradation initiale du revêtement
i
Δf augmentation annuelle moyenne du facteur de dégradation de revêtement
I besoin en courant total
tot
I intensité de courant d’anode réelle requise en fin de durée de vie
af
I besoin en courant total pour la protection cathodique d’un tronçon de canalisation particulier
cf
en fin de durée de vie (pour un facteur de dégradation maximale du revêtement)
I besoin en courant moyen
cm
6 © ISO 2015 – Tous droits réservés
I intensité de courant d’anode individuelle requise en fin de durée de vie
f
j densité de courant pour acier nu
j densité de courant pour canalisation revêtue
c
k facteur de contingence
L longueur de la canalisation
m masse nette totale d’une anode
m masse nette individuelle d’une anode
a
n nombre d’anodes
r résistance moyenne du revêtement
co
R résistance totale du circuit pour un système de protection cathodique par anodes galvaniques
a
(supposée être équivalente à la résistance des anodes)
R résistance des anodes par rapport au matériau de remblai
a/b
R résistance du lit de remblai par rapport à l’électrolyte naturel
b/s
ρ résistivité d’un électrolyte
T température
t durée de vie nominale
dl
U tension
u facteur d’utilisation
4.2 Abréviations
c.a. courant alternatif
ACVG gradient de tension de courant alternatif (Alternating Current Voltage Gradient)
CIPS étude de potentiel à intervalles rapprochés (Close Iinterval Potential Survey)
CP protection cathodique (Cathodic Protection)
CSE électrode de référence au cuivre-sulfate de cuivre (saturée) (Copper-copper Sulfate (satu-
rated) reference Electrode)
c.c. courant continu
DCVG gradient de tension d
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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