Caractérisation de surface par cartographie du potentiel : application à la détection de défauts liés à la corrosion

Surface characterization by potential cartography : application to the detection of defects linked to corrosion

• Auteur / Autrice : Delphine Koch
• Direction : Philippe Molinié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résines époxy

Électrostatique

Contrôle non destructif

Isolants

Mots clés libres

Revêtement organique

Déclin de potentiel de surface

Cartographie de potentiel

Résine époxy fibre de verre

Résumé

Une méthode non destructive basée sur des mesures de potentiel de surface, bien connue dans le domaine de la caractérisation des diélectriques, est utilisée pour détecter des défauts sous un revêtement organique employé pour la protection contre la corrosion. Cette technique électrostatique consiste à charger une surface par décharge corona, puis d'enregistrer sans contact le déclin de potentiel de surface en un point ou sur une zone. Une première étude a été orientée sur le suivi du développement de la dégradation d'éprouvettes scarifiées et vieillies artificiellement. Les cartographies de potentiel ont mis en évidence l'intérêt de la technique par la détection de zones à bas potentiel. Certaines zones sont réversibles par séchage jusqu'à un seuil de vieillissement, et d'autres correspondent à des points singuliers (cloquage après un certain temps). La réponse du déclin et retour montre trois phénomènes principaux: réponse de base dipolaire, polarisation rapide et conduction, les deux derniers étant activés par le vieillissement. Ces résultats ont été interprétés par une prise d'eau non homogène sur la surface. Des mesures de potentiel de surface et leur analyse détaillée ont été ensuite effectuées sur des isolants composites époxy-fibre de verre avec des cavités calibrées, et montrent clairement une réponse particulière induite par la présence de la cavité. Les résultats sont expliqués en termes de polarisation et d'injection de charges à l'interface cavité/isolant. Nous concluons que la polarisation est réduite par la présence de la cavité alors qu'elle induit au contraire une forte injection de charge. Deux modèles sont développés pour interpréter ces résultats.

A non-destructive method using surface potential measurements, well-known in the field of dielectric characterization, is used for the detection of defects under organic anticorrosion coatings. This electrostatic tool consists of an initial surface charging by a corona discharge, followed by a non-contact measurement of the surface potential decay either at a point or over a zone of the surface of the insulating film. The work presented here is carried out in order to follow the deterioration of artificially aged samples. The potential maps show the value of the technique for detecting low potential areas. Degradation in some areas can be reversed by drying up to an ageing threshold; other defects correspond to areas where blisters appear after some time. The potential decay and return dynamics show three major phenomena: dipolar basic response, fast polarization and conduction, the last two being activated by ageing. These results were evaluated by non-homogeneous water absorption on the surface. Next, surface potential measurements and their detailed analyses were carried out on composite epoxy-fiberglass insulating plates with calibrated cavities, and showed a specific response induced by the cavity. This response may be explained in terms of material polarization and charge injection from the cavity/insulation interface. It is concluded that polarization is reduced by the presence of a cavity, whereas charge injection is enhanced. Two models are developed to better understand these results.