Auteur de l’article :

Mr David Bounzel – Ste Ailmatic.

Il est interdit de diffuser cet article sans les l’autorisation tacite de son auteur

Ailematic

Table des matières

1. Rappel de la mission. 6

1.1         Objectifs principaux. 6

1.2         Objectifs secondaires. 6

1.3         Chronologie. 6

1.3.1          Chronologie de l’étude. 6

1.3.2          Périodicité des contrôles. 7

2. Chargés de Mission. 7
3. Normes de « Protection Cathodique ». 7

3.1         Référence des normes du domaine d’application (liste non exhaustive) : 7

4. Méthodologie. 8

4.1         Méthode de mesure sur 24H selon normalisation NF EN 50162. 8

4.2         Elimination du témoin métallique 5cm². 8

4.3         Schéma des enregistrements 24H de la campagne T2. 8

4.4         Méthode de mesurage au cours d’une dépolarisation norme ISO 15589-1:2015. 9

4.5         Reference des seuils admissibles selon norme EN50162. 9

5. Métrologie. 10

5.1         Electrodes de référence. 10

5.2         Enregistreur 24H Datalogger CPC. 10

6. Position des prises de potentiel environnement : 11
7. Evaluation des interférences par courant vagabond. 12

7.1        

8. Conclusion campagne 2021 – T2. 67
9. ANNEXE : question – réponse métropole Grand Lyon / Ailematic. 73

9.1         Méthode de mesurage au cours d’une dépolarisation norme ISO 15589-1:2015. 73

1.   Rappel de la mission

Suite à votre sollicitation de compétences techniques l’assistance conseil dans le domaine de la protection cathodique de la societe Ailematic, vous souhaitez établir le suivi des points de prise de potentiel implantés suivant le « Tracé de la ligne de tramway ».

Les réseaux d’eau potable concernés sont enterrés dans le périmètre des travaux de la ligne de tramway. Il s’agit soit de canalisations existantes en fonte ductile conservées, soit de canalisations neuves en fonte TT AEP Von Roll et Electrosteel et PAM soit de conduites « Bétons âmes tôles ».

1.1         Objectifs principaux

Les rapports établis suite au premier « audit conseil » ont pour objectifs principaux :

• La mise en évidence d’interférences par courant vagabond des potentiels naturels sur les réseaux d’eau potable préalablement aux influences de la mise en service de la nouvelle infrastructure du tramway.
• La mise en évidence d’interférences par courant vagabond des potentiels naturels sur les réseaux d’eau potable conséquentes aux influences de la mise en service de la nouvelle infrastructure du tramway.

1.2         Objectifs secondaires

Le présent rapport a pour objectifs secondaires :

(ceux-ci réévalués suite à la réunion Métropole / Ailematic de septembre 2020)

• L’évaluation de l’efficacité des dispositifs des protections cathodiques des AEP, par anode sacrificielle ou par poste de drainage, qui ont été implantés.
• L’évolution dans le temps des potentiels de corrosions ou d’immunité cela suivant les types de structures raccordées aux points de prise de potentiel.
• Le contrôle d’état fonctionnel des protections cathodiques implantées.
• L’évaluation de la portée des courants vagabonds dans l’environnement du tramway.
• Permettre l’identification des prescriptions à établir dans le cadre des projets futurs représentants des contraintes similaires.

1.3         Chronologie

1.3.1         Chronologie de l’étude

2016      Rapport de synthèse audit de conseil Protection Cathodique Projet ligne de Tramway Grand Lyon Métropole.

2017      Implantation de point de prise de potentiel et des dispositifs de protection cathodique.

2018      T0 Campagne de relevé /24H des interférences par courant vagabond avant mise en service de la Ligne de Tramway

2020      T1 Campagne de relevé /24H des interférences par courant vagabond après mise en service de la Ligne de Tramway et sans le raccordement des systèmes de protection cathodique.

2021      T2 Campagne de relevé /24H des interférences par courant vagabond après mise en service de la Ligne de Tramway et après le raccordement des systèmes de protection cathodique.

2022      T3 Campagne de relevé /24H des interférences par courant vagabond contrôle des évolutions et veille d’état

1.3.2         Périodicité des contrôles

Selon la norme NF A05-800 mars 2006, chapitre 10.2.4 ainsi que selon tableau « sélection des facteurs pondération » :

• 1/an = Veille d’état du système de protection cathodique LOGG /5min.
• 1/3ans = Campagne de relevé LOGG/24H

2.   Chargés de Mission

3.   Normes de « Protection Cathodique »

En France, une reconnaissance officielle de la compétence des spécialistes de la protection cathodique est décrite à travers les normes fonctionnelles :

3.1         Référence des normes du domaine d’application (liste non exhaustive) :

• NF EN 50162 (Juillet 2005) : Protection contre la corrosion due aux courants vagabonds issus de systèmes à courant continu
• NF EN ISO 15589-1 (Septembre 2017) : Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel ; Protection cathodique des systèmes de transport par conduites.
• NF EN ISO 15257 (Septembre 2017) : Protection cathodique – Niveaux de compétence des personnes en protection cathodique – Base pour un dispositif particulier de certification.
• NF EN 45013 Critères généraux concernant les organismes de certification du personnel.
• NF A05-800 Norme de service – Prestations de service en protection cathodique et engagements des prestataires de service.
• NF A05 690 Protection cathodique – Définition des niveaux de compétence des agents en vue de leur qualification.
• NF A05 691 Protection cathodique – Certification des agents – Principes généraux.

• NF EN 50443, Effets des perturbations électromagnétiques sur les canalisations causées par les systèmes de traction électrique ferroviaire en courant alternatif et/ou par les réseaux électriques H.T. en courant alternatif.
• NF EN ISO 12696 (Avril 2012) : Protection cathodique de l’acier dans le béton

4.   Méthodologie

4.1         Méthode de mesure sur 24H selon normalisation NF EN 50162

4.2         Elimination du témoin métallique 5cm²

Le témoin métallique de 5 cm² implanté auprès de l’ouvrage a été éliminé de lors de la présente campagne de mesure. Cela suite à la réflexion interservices, également parce que l’un des objectifs de la présente campagne est d’identifier l’efficacité des dispositifs de protection cathodique par anode galvanique. Ainsi le témoin métallique n’affecte pas la mesure de courant anodique, et les mesures de potentiel Eon, Eoff.

4.3         Schéma des enregistrements 24H de la campagne T2

4.4         Méthode de mesurage au cours d’une dépolarisation norme ISO 15589-1:2015

Citée : « Lorsque la méthode de mesurage au cours par dépolarisation est utilisée, un abaissement de potentiel cathodique de 100 mV doit être mesuré par rapport au potentiel à courant coupé, EOFF, conformément à la Figure A.32. Cette méthode s’applique sur une canalisation ou un coupon qui est déjà soumis à une protection » :

4.5         Reference des seuils admissibles selon norme EN50162

Influence de « Courant Vagabond » : Décalage positif acceptable du potentiel DU pour des structures métalliques enterrées ou immergées qui ne sont pas protégées cathodiquement:

5.   Métrologie

5.1         Electrodes de référence

Electrode étalon :

 Les potentiels donnés dans ce rapport ont été mesurés par rapport à des électrodes de référence du type Cuivre / Sulfate de cuivre saturé (Cu/CuSO4 sat.). Electrode dite permanente, enterrée dans le sol au proche de l’ouvrage et d’un témoin métallique TM5 de surface 5 cm².

5.2         Enregistreur 24H Datalogger CPC

Les enregistrements « longues durées » ont été réalisés avec des CPC et les graphiques sont édités avec le logiciel métier IHPC – EXPLOITATION GRAPHIQUE

6.   Position des prises de potentiel environnement :

Prise de potentiel mesurées

Prise de potentiel en défaut

• défaut de « coupure de câble ».
• prise de potentiel « regard disparu sous nouveau revêtement de voirie ».

7.   Evaluation des interférences par courant vagabond

7.1         DP1

7.1.1         Infos Enregistrement

Numéro de l’enregistreur                8027A

Date et heure de départ                   05/02/2021          13:55:00

Date et heure de fin                           06/02/2021          13:55:00

Période entre les mesures               00000500ms

Nom fichier          Campagne

Nom du technicien                             ailematic

Electrode               cu cuso4

Lieu

Electrode               CU/CUSO4

Shunt                      0,00mA/100mV

Date et heure du système               05/02/2021 13:49:27

Temps de polarisation                       00006min

Fréquence            0820,2Hz

Eon (V)                   min. : -0,497         max. : -0,294       moy. : -0,402

Eoff (V)                  min. : -0,434         max. : -0,068       moy. : -0,255

Itm DC (mA)         min. : -16,40         max. : -5,02         moy. : -11,03

Densité (A/m²)   min. : -16,402      max. : -5,019       moy. : -11,0295

Itm AC (mA)         min. : 0,97             max. : 2,78           moy. : 1,680

7.1.2         Type de conduite

« Béton âme tôle » Ø900

7.1.3         Critères de protection des acier béton selon norme ISO 12696:2016

• Aucun potentiel acier/béton à courant coupé inférieur à −1 100 mV par rapport à Ag/AgCl/KCl
• Un potentiel « à courant coupé » plus négatif que -720 mV par rapport à Ag/AgCl/KCl 0,5 M

7.1.4

Graphique du relevé /24h

Commentaires :

• Plus de dispositif de drainage sur la conduite depuis « une absence du câble RAIL » raccordé au poste de drainage MS54DPP.
• Mise en évidence d’interférences liées aux Tramways existants.
• Relevé d’une interférence alternative 0820,2Hz.
• Interférences sur le potentiel par courants vagabonds [30mV< DP1<200mV] = MOYENNES / FORTES.
• Le potentiel conduite s’élève = le courant anodique augmente = la pile galvanique fonctionne.
• Eoff : Pas de polarisation dans le domaine d’immunité du « béton âme tôle ». OFF hors trafic, hors influence : -0.281V
• Efficacité restreinte de la protection par anode galvanique sur « béton âme tôle ».
• Eon : Atténuation des amplitudes de courant vagabond lorsque les anodes sont raccordées. Diminution du ΔU environ [100mV].

7.1.5         Evolution des valeurs

Commentaires :

• Le potentiel d’anode se maintient dans la tranche d’une valeur de résistance anodique Mg correcte.
• Le potentiel de la conduite s’abaisse légèrement suite au raccordement de l’anode.
• La valeur du potentiel du BONNA indique qu’il est dans le domaine de la corrosion.
• Efficacité restreinte de l’anode galvanique pour une protection du « béton âme tôle ».
• Il est recommandé de trouver une solution afin de rétablir le système de drainage, ou établir une protection à courant imposé.

7.2

7.3.2         Type de conduite

« FONTE » Ø250 x2

7.3.3         Critères de protection des conduites selon norme NF EN ISO 15589-1

• Potentiel Eoff acier/fonte supérieur à −1200 mV par rapport à CU/CUSO₄ ; afin de ne pas endommager les revêtements.
• Immunité = Un potentiel « à courant coupé » plus négatif que -850 mV par rapport à CU/CUSO

 7.3.4

Graphique du relevé /24h

Commentaires :

• Mise en évidence d’interférences liées aux Tramways existants.
• Relevé d’une interférence alternative 0292,3Hz
• Interférences sur le potentiel par courants vagabonds [30mV< DP3<300mV] = MOYENNES FORTES.
• Le potentiel conduite s’élève = le courant anodique augmente = la pile galvanique fonctionne.
• Eoff : polarisation très proche du domaine d’immunité de la « Fonte ». OFF hors trafic, hors influence : -0.803V
• Efficacité de la protection par anode galvanique sur « Fonte ».
• Eon : Atténuation des amplitudes de courant vagabond lorsque les anodes sont raccordées. Diminution du ΔU d’environ [100mV].

Remarque : De nuit, OFF hors trafic tramway, on observe une autre influence qui affectée les conduites FONTES à cette position DP.

Hypothèses :

• Proximité sous station
• Proximité métro
• Présence d’un autre tiers influençant.

8.   Conclusion campagne 2021 – T2

9.   ANNEXE : question – réponse métropole / Ailematic

Méthode de mesurage au cours d’une dépolarisation norme ISO 15589-1:2015 :

Citée : « Lorsque la méthode de mesurage au cours par dépolarisation est utilisée, un abaissement de potentiel cathodique de 100 mV doit être mesuré par rapport au potentiel à courant coupé, EOFF, conformément à la Figure A.32. Cette méthode s’applique sur une canalisation ou un coupon qui est déjà soumis à une protection » :

Rapport :

–        4.4 – je ne comprends ce qui est écrit. Est-ce appliqué pour nos mesures ? Il faudrait commenter cette citation

Oui on applique cette norme d’amplitude de courant vagabond inferieur à 200mV pour le béton et 300mV pour les aciers fontes

–        4.5. Est-ce à partir de ce tableau qu’on définit les influences fortes / moyennes / faibles ? – tableau à clarifier

Clairement en dessous de 30 mV = amplitude faible

Entre 30mv et 200/300mv suivant Béton ou acier = amplitude moyenne forte ou moyen faible

Au-dessus du seuil noté acceptable = Amplitude forte

(La technique de détermination électrochimique de la norme serait lourde à présenter, équation de Nernst, vitesse de corrosion, expérimentation …)

–        7.1.1 – Shunt ?

C’est le shunt de mesure de courant dans l’appareil mesuré (poste de drainage par exemple.)

Info enregistrement = « retour brut du fichier source de l’appareil d’enregistrement »

La donnée Shunt sert dans le cas d’un relevé de courant surtout sur poste de drainage

–        7.1.3 – je ne comprends pas

Je cite la norme ISO 12696:2016

En résumé pour entrer en domaine d’immunité contre la corrosion ici pour les bétons, et un peu diffèrent sur les aciers et autre norme

« On doit voir le potentiel abaisser en dessous du critère plus négatif que -720 mV. Mais doit pas être abaissé plus en dessous de −1 100 mV où les hydrogénisations peuvent provoquer des destructions des revêtement béton ou décollement revêtement PE PP… »

–        7.1.4 – sur les graphiques, pourrait-on mettre la même échelle pour Eon et Eoff ? (C’est ce qui permet de voir l’influence de l’anode si je comprends bien)

Dans ce cas les graphs se chevauchent et on ne voit rien.

Par contre j’ai pris soin de mettre la même amplitude des 2 échelles avec un décalage positif ou négatif, ce qui permet d’être dans un même ordre de grandeur.

–        7.1.4 – On conclut à l’efficacité restreinte de l’anode sacrificielle sur le BONNA, sur la base de Eoff. Ce ne serait pas plutôt sur la base de Eon ?

Eoff c’est l’ouvrage raccordé « à personne (anode ou protection) » dans la mesure. C’est à la fin toujours Eoff qui nous intéresse dans le cadre où il est indicatif du vrai état de l’ouvrage seul.

Mais le comparatif des Eon / Eoff nous permet de comparer les variations des valeurs et des amplitudes dans un cas et l’autre. Et si l’anode raccordée attenue ou augmente les amplitudes relevées.

–        (7.1.4 – Uaux à passer éventuellement sur un autre graphique car on ne sait pas ce qu’on mesure)

Ici si tu zoom sur Eon Eoff Courant Et Uaux et si tu observes :

Même sens similaire variation des potentiels catégorique = continuité électrique

Sens inversé = discontinuité électrique (voir )

Sens pas catégoriquement similaire mais même sens = influences tierces agissant sur les 2 Ouvrages

–         7.1.5 – Dans les commentaires, on parle du « potentiel d’anode » mais dans le graphique, on a soit le « potentiel de la conduite », soit le « courant anodique ». D’où vient alors le potentiel de l’anode est à quoi sert-il ?

Classification = Le potentiel d’une anode magnésium et naturellement compris entre -1.4 et -1.7

Ici c’est un relevé manuel que je fais au voltmètre. Il est indicatif de l’état de l’anode, de la pile galvanique établie, de la résistance anodique.

–        7.1.5 – le potentiel se trouve dans le domaine de corrosion. Pour autant, a-t-on vraiment un risque de revêtement dans la mesure où on a le revêtement béton ? Uniquement en cas de présence de défauts ?

Pas pour le béton. Dans le cas des bétons les corrosions et hydrogénisations contraignent un affaiblissement mécanique.

–        7.1.5 – Il n’y a pas de commentaires sur le courant anodique. Pourquoi remonte-t-il ?

J’aurai dû mettre une échelle plus large, en réalité il remonte très faiblement.

Par contre cela traduit une meilleure conductivité de l’anode après son raccordement.

–        7.2.3 – Critères à expliquer (et à passer dans la partie remarques générales si c’est important)

Je cite la norme ISO NF EN ISO 15589-1

Ici c’est les critères et les référence des normes qui changent selon le type d’ouvrage, c’est pour cela que je le note au cas par cas.

–        7.2.4 – On ne sait pas ce qu’on observe sur ce graphique (on ne retrouve pas Eoff, mais on a d’autres valeurs ?)

C’est un graph de poste de drainage. Tout est potentiel Eon ici. Ce que l’on doit observer sur un poste de drainage, c’est les variantions et amplitudes et si elles sont uniquement négatives (favorables) et fonctionnement correct ou non de la diode

–        7.3 et suivants : même remarques que pour 7.1/

–        7.4.5 – Préciser la recommandation : « Raccorder les artères « béton âmes tôle » au sous station SYTRAL, plutôt qu’a des voies ». Pourquoi ?

1. Si c’est voie et plus électro-négative que l’ouvrage l’on ne draine pas
2. Les sous-stations ont une mise la terre (type cuivre +0.3V) (le béton -0.3V) (un rail acier -0.5V)
3. Les sous-stations au niveau résistance sont proche du générateur
4. Dans les sous stations il y a souvent des dispositifs de drainage justement, et l’on peut être raccordé en aval
5. Une prise de potentiel Station permet une vraie mise en évidence qu’il s’agit du perturbateur principal, ou d’observer que la conduite porte d’autres influences (ce qui peut être aussi le cas d’un rail).
6. J’en oublie peut-être d’autres raisons

En conclusion : ce raccordement est beaucoup plus efficace

–        7.4.6 – je ne comprends pas la remarque : « Le courant anodique augmente en 2021 sans polariser, ce qui indique une valeur d’isolement de la conduite qui s’affaiblie ». Que veut dire « sans polariser » ?

Là on est sur du Béton

Là le courant augmente et on observe que le potentiel s’élève et donc entre vers la corrosion de l’âme tôle. Donc on n’a pas un effet de protection malgré la présence de l’anode

• 6.4 – Comment observe-ton la discontinuité ? Pourquoi l’ouvrage UAux est défavorablement affecté ?
• Ici si tu zoom sur Eon Eoff Courant Et Uaux et si tu observes :
• Même sens similaire variation des potentiels catégorique = continuité électrique
• Sens inversé = discontinuité électrique (voir Von Roll)
• Amplitudes pas catégoriquement similaires mais même sens des variations = influences tierces agissant sur les ouvrages

–        7.6.5 – Pourquoi le count anodique diminue-t-il ? comment expliquer que la valeur d’isolement est améliorée ?

+ les « défauts ou revêtements » sont protégés cathodiquement + il y à phénomène de pacification au proche de l’ouvrage = – il y à besoin de courant de protection

C’est comme si tu à besoin de plus de courant de « démarrage » et ensuite tu entre dans un courant « nominale de protection permanent »

–        Peut-on mesurer l’équivalent du courant anodique sans anode mais uniquement avec une prise de potentiel ? (Pour mesurer le courant qui circule dans la conduite ?

Oui on peut mais l’on doit quand même mettre en place un poste redresseur d’injection provisoire pour cela + 1 piquet anodique. Il s’agit de la trace d’une fonction de la résistance anodique dans un sens et de la valeur d’isolement du Pipe dans l’autre sens, en fonction de la de U et de I.

–        8- En conclusion, on parle de courants vagabonds et alternatifs, mais je n’ai rien vu dans le rapport avant. D’où est-ce que ça vient ?

Ici et celui d’avant c’est un indicatif donné par l’appareil de mesure on trouve la valeur en Hz dans « info enregistrement »

Les alternatifs c’est encore une autre norme. Et on est partout en dessous des seuils dommageable défini dans les critères

Mais l’indication des fréquences est intéressante puisqu’elle permet d’identifier la proximité d’un type de tiers : ENEDIS, Communication, Sous Station

–        8 – Zone d’influence – A discuter, est-il intéressant de faire un test complémentaire ? (Mesures par gradients ?)

Je ne sais pas te répondre instantanément si une campagne gradient vaux le coup. Et comment l’établir correctement. J’y réfléchis encore.

Les sous-sols et les revêtements de chaussées me paraissent trop hétérogène. Mais effectivement il n’y a quand essayant que nous saurions.

Auteur de l’article :

Mr David Bounzel – Ste Ailmatic.

Il est interdit de diffuser cet article sans les l’autorisation tacite de son auteur

Ailematic