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Cours de protection
cathodique
2. Définitions - critères
Marcel ROCHE

Cours protection cathodique M.Roche 2
Principes de la protection cathodique
• Cela concerne la corrosion humide (processus
électrochimique)
• économique en milieux électrolytiques
faiblement corrosifs : eaux, sols, béton
• protection cathodique potentiellement efficace
sur tous types de corrosion électrochimique, y
compris corrosion galvanique, bactérienne,
fatigue-corrosion, corrosions sous tension, ...

L'abaissement du potentiel métal- électrolyte
- réduit la vitesse de réaction anodique
d’oxydation du métal
• Fe ---> Fe 2+ + 2e-
- augmente celle de la ou des réactions
cathodiques de réduction d’espèces
oxydantes du milieu
• ½ O2 + H2O + 2e- ---> 2 OH-
• 2 H+ + 2e- ---> 2H
• 2 H2O + 2e- ---> 2 OH- + 2H

Principe de la protection cathodique

Définitions
D'après la norme ISO 8044 " Corrosion des
métaux et alliages – Termes principaux et
définitions " :
• Protection électrochimique : technique de
protection contre la corrosion par contrôle
électrique du potentiel de corrosion.
- Protection cathodique : protection
électrochimique par diminution du potentiel de
corrosion à un niveau pour lequel la vitesse de
corrosion du métal est réduite de façon
significative.

Définitions
- Protection anodique : protection électrochimique
par augmentation du potentiel de corrosion
jusqu'à une valeur correspondant à l'état passif.
- Protection galvanique : protection électrochimique
avec courant fourni par pile de corrosion obtenue
en reliant une électrode auxiliaire au métal à
protéger ("anodes sacrificielles" si protection
cathodique).

Définitions
- Protection par courant imposé : protection
électrochimique avec courant fourni par une
source extérieure d'énergie électrique (en
courant continu). On parle aussi de protection
par systèmes énergisés. (anodes dites
"déversoirs, ou "lits d'anodes" si protection
cathodique)
- Protection par drainage électrique : protection
électrochimique contre la corrosion par
courants vagabonds réalisée par drainage de
ces courants hors de l'objet métallique.

• L’abaissement du potentiel à un niveau
suffisant est obtenu par le passage d’un
courant continu ("cathodique") du milieu
aqueux (électrolytique) vers le métal à protéger
• Ce courant est créé par l'une des méthodes:
- couplage galvanique avec un alliage moins
noble : Systèmes galvaniques à anodes
sacrificielles
- injection d’un courant continu à l’aide d’une
source extérieure : Systèmes énergisés à
courant imposé avec anodes consommables,
semi-inertes ou inertes

Protection par anodes galvaniques

Protection par anodes galvaniques
Anodes magnésium avec régulateur

Systèmes énergisés par courant imposé

Protection cathodique à courant imposé
Transfo-rédresseur
Poste photo-voltaïque

Anodes Ferro-Silicium

Anodes graphite

La protection cathodique provoque :
• une alcalinisation du milieu à la surface du
métal
- effets favorables : précipitation de dépôts calco-
magnésiens protecteurs, prévention des colonies de
bactéries sulfato-réductrices à la surface de l'acier
- effets défavorables : cloquage des peintures
saponifiables, corrosion des métaux amphotères
• la formation d’hydrogène atomique
- effets défavorables : fragilisation des alliages
sensibles, problèmes de sécurité dans les capacités

Les revêtements associés à la protection cathodique
Objectifs des revêtements associés :
• protection complémentaire à la protection cathodique
afin de remplir l’un des rôles suivants :
- limiter la consommation de courant,
- assurer une polarisation plus rapide,
- assurer une portée de la protection cathodique dans des zones
à géométrie complexe,
- assurer une meilleure répartition du courant sur la structure,
- réduire le coût global de la protection.
• protection principale (passive) contre la corrosion
secondée par une protection cathodique (active) pour
les zones où le revêtement est endommagé
• Le système de revêtements doit être compatible avec la
protection cathodique.

Critères de protection cathodique
• Les critères de protection sont fondés sur la
théorie (thermodynamique et cinétique) mais
adaptés à partir de l’expérience pratique du
terrain
• Critère de base pour l’acier non ou peu allié :
- dans les sols : < -0,85 V / Cu-CuSO4 saturé
(limité à > -1,2 V)
- dans l’eau de mer et les eaux salées : < -0,80
V / Ag-AgCl-eau de mer (limité à > -1,1V)

Cu-CuSO4 saturé
+ 0,32
POTENTIEL
V/ENH
+ 0,25
ECS ou Ag-AgCl-eau de mer
ENH (officielle)
0
- 0,53
Seuil de protection
Zn - eau de mer
- 0,80
- 0,53
+ 0,27
- 0,78 - 0,85
- 1,05

Aspect thermodynamique
du critère de protection
cathodique
(Diagramme de Pourbaix)

Corrosion sur un nœud de plate-forme offshore
à potentiel plus positif que le critère

• Modulations autour de ce seuil :
- en cas de forte activité bactérienne (BSR) en
milieux anaérobies :
< -0,95 V / Cu-CuSO4 saturé ou -0,90 V / Ag-AgCl-
eau de mer
- dans les sols très résistants : < -0,75 V entre
100 et 1000 Ohm.m et < -0,65 V / Cu-CuSO4 sat.
au delà de 1000 Ohm.m (EN 12954, ISO 13623 et
ISO 15589-1)
• Critères alternatifs ou palliatifs :
- dépolarisation ou polarisation supérieure à 100
mV (NACE, ISO 15589-1)

Critère 100 mV

Densité de courant de protection cathodique
Pour l’acier non allié non revêtu :
- dans les sols : 10 (sols secs) à 20 (sols
humides) mA/m2
- en eau de mer : 60 (mers chaudes) à 220 mA
/m2 (mers froides agitées)
- dans les fonds marins : 20 à 25 mA/m2
- dans les eaux douces : 20 (eau froide
stagnante) à 150 (eau chaude en mouvement)
mA/m2
- dans le béton : < 1 (préventif) à 10 (curatif)
mA/m2

La formation d'un dépôt calcomagnésien en
eau de mer réduit la densité de courant :
-
-
- 2
3
2
3 CO
O
H
OH
HCO +
→
+
3
3
2
CaCO
CO
Ca →
+
+ -
2
2
2
)
(
2 OH
Mg
OH
Mg →
+ −
+
3
3
2
3
2
2
.
2 MgCO
CaCO
CO
Mg
Ca →
+
+ −
+
+

0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50
Temps (jours)
Densité
de
courant
(mA/m
2
)
Evolution de la densité de courant en un point d’une structure
(nœud en K) protégée cathodiquement en fonction du temps
d’immersion - Effet du dépôt calcomagnésien

Réduction de la densité de courant à
appliquer au pro rata de l’efficacité du
revêtement éventuel (initiale et après
vieillissement) : notion de coefficient de
dégradation ou de résistance d’isolement
- canalisations enterrées ou immergées : 2 à 5%,
voire plus pour revêtements époxy poudre
- systèmes de peintures : de 2 à 50 %

Coefficients de dégradation des revêtements de
pipelines offshore (Total)
Plant coating Concrete Field joint coating Infill Mean Final
No 9 13
Bituminous
Tapes
Yes 7 10
Heat-shrink sleeves No 8 11
Yes
Yes 6 9
Tapes NA 6 9
No Heat-shrink sleeves NA 4 7
PE reconstituted NA 3 5
Tapes No 4 6
3LPE Yes 3 4
Yes Heat-shrink sleeves No 3 5
Yes 2 3
No 2 3
PE reconstituted
Yes 1 2
Tapes NA 5 8
No Heat-shrink sleeves NA 3 5
PP reconstituted NA 2 4
Tapes No 4 6
3LPP Yes 2 3
Yes Heat-shrink sleeves No 3 5
Yes 2 3
PP reconstituted No 2 3
Yes 1 2
Tapes NA 15 30
Heat-shrink sleeves NA 13 28
No
FBE NA 12 26
Tapes No 8 12
Yes 6 10
Heat-shrink sleeves No 7 10
Yes 5 8
No 6 8
FBE
Yes
FBE
Yes 4 7

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