théorie générale de la protection cathodique

Analyse des causes d’une corrosion

ayant mené au percement d’une

canalisation immergée

MATERIAUX 2014

Montpellier

CJP-ExpertiseAnticorrosion et Protection Cathodique

53 rue de la marche des Milles 13330 PélissanneWeb : www.cjp-e.fr ; email : [email protected]

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Contexte

Canalisation qui relie 2 dépôts, et est sous protection

cathodique

2 km immergée, 2,5 km enterrée/envasée

Revêtement PE + béton de lestage en mer

Contrôle annuel OK 6 mois plus tôt

201.12.14 CJP-Expertise

Schéma du site


Dépôt 1

Mer

Terre

Terre

Dépôt 2

BM1 Joint isolant

Joint isolant

- PC1 + + PC2 -

Canalisation 2

Canalisation 1

Contexte

En aout, le revêtement du pipeline en mer est

dégradé lors du déplacement d’une ancre.

L’inspection sous marine confirme la dégradation

du revêtement mais pas d’enfoncement du métal


Début des problèmes…

Protection cathodique hors service lors du

contrôle mensuel d’aout.

Diagnostic rapide : déversoir anodique de

secours utilisé depuis 2 ans est HS, donc plus de

PC sur les 2 canalisations.

Tentative sur site de remise en route sans succès

(absence de matériel adapté)


Début des inquiétudes…

Des inspections sous marines 1 mois après

l’incident indiquent que le métal dans les défauts

de revêtement créés semble se corroder.

Rapidement les corrosions sont confirmées sur

plusieurs défauts…

La canalisation est mise en sécurité, le produit

est remplacé par de l’eau douce.


Perte de confinement

3,5 mois après l’incident sur le revêtement en

mer, les plongeurs constatent une perte de

confinement mise en place d’un collier

D’autres corrosions sont observées à proximité

mais sont non débouchantes


La corrosion continue

Dans les jours qui suivent de nouvelles

perforations sont observées, les corrosions

semblent très rapides.

Le 1° percement a eu lieu en 3,5 mois sur une

canalisation de 6,3mm d’épaisseur, soit 20

mm/an…


Expertise et mesures

sur site


Lancement des investigations

Plusieurs hypothèses sont avancées.

Inversion des polarités au poste

Corrosion bactérienne

Chimie locale dans la vase

Interférence entre les PC des canalisations

Courants vagabonds…

Rien ne semble correspondre aux hypothèses

« standards »


Alors quoi ???

Selon les informations des plongeurs, la surface

à nue est de l’ordre de 100 cm².

Une vitesse moyenne de 1 mm/an correspond à

un courant de 0,1mA/cm²

Nous partons donc à la recherche d’un courant

d’environ 220 mA…


Mesures de courant

Mesure du courant dans la BM1 (chambre à

vanne). Une bride est ouverte à notre demande

Un courant de 380 mA circule entre la partie à

terre (cathode) et la zone en mer (anode) !!!...

Il ne reste plus qu’à trouver la source de ce

courant dans une zone connue pour n’avoir qu’1

seul défaut de revêtement (inspection DCVG 2

ans auparavant)


380 mA échangés…


Dépôt 1

Mer

Terre

Terre

Dépôt 2

BM1 bride

ouverte

Joint isolant

Joint isolant

- PC +

OFF

Ampèremètre

380 mA

Remise en service PC1

Nous réussissons à remettre en service une

anode provisoire sur le poste 1.

Nous réglons le poste à 6 A, alors que 150 mA

suffisaient avant l’incident

Mais les potentiels ne sont toujours pas bons…


Un des coupables…

Vérification du joint isolant dépôt 1 : OK

1,9 A circulent dans la liaison de la BM1 !!!

Joint isolant du dépôt 2 HS…


Joint isolant dépôt 2

En y regardant de plus près….


A quelques cm près…


Problème réglé…

Dès que le câblofil est coupé, les potentiels de part et

d’autre du joint retrouvent des valeurs normales…

Avant

Après


Joint dépôt 2 On (mV/CuCuSO4) Off (mV/CuCuSO4)

Coté dépôt -440 -440

Coté mer -1140 -940

Joint dépôt 2 On (mV/CuCuSO4) Off (mV/CuCuSO4)

Coté dépôt -500 -490

Coté mer -570 -530

Un peu de théorie…

Nous avons voulu vérifier d’un point de vue

théorique qu’un couplage cuivre/acier avec

l’anode et la cathode distants de 2 km pouvait

générer un tel courant d’échange !

En utilisant la Loi d’Ohm, on estime la densité

de courant de couplage pour une différence de

tension donnée


Densité du courant de couplage

2 formules pour le calcul de la résistance de

l’anode

R = r/4.r (N4 NACE) Avec :

R résistance du défaut

r : Résistivité du milieu

r : rayon équivalent du défaut

Mac Coy : l’acier est une anode…

Loi d’Ohm j = 4xDU/(p.r.r) [A/m²]


Courants échangés


Tout défaut de moins de 6 cm de diamètre a

une résistance telle que les bonnes densités de

courant par couplage sont observables en eau

de mer (0,2 W.m )

Confirmation…


Et sur les défauts à terre ?

Lors d’une campagne DCVG, nous avons trouvé 2

défauts de revêtement… la corrosion aussi !!!

1 corrosion importante vue par un piston

instrumenté au niveau d’un défaut de revêtement

(Bande mal posée).

Rien sur le 2° défaut de gradient très faible

Une autre corrosion sur un défaut non detecté en

DCVG, conduite à 6 à 8 m de profondeur


Déversoir HS après 7 ans…


Conclusions

Plusieurs éléments ont mené à cet incident

PC hors service : le déversoir était HS depuis 2 ans, et fonctionnait en mode

secours

Déversoir de secours posé en 2004, anodes graphite reliées par des câbles simple

isolement et abîmés à la pose (Non respect des spécifications techniques)

Joint isolant court-circuité : travaux non déclarés

Absence de contrôle en juillet

Milieu extrêmement conducteur : mer + vase

La vitesse de corrosion est hors norme, 20 mm/an, et a surpris

tout le monde.

Couplage : anode et cathode situées à 2 km !!!...

Le temps de réaction standard dans la profession face à l’arrêt de

la PC n’étaient pas suffisants ( 3 mois entre 2 contrôles de poste).


Merci de votre attention.

01.12.14 CJP-Expertise 26

théorie générale de la protection cathodique

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