<figure><img src="image_1.png" /></figure>

# CONTRÔLES NON DESTRUCTIFS PAR TERAHERTZ DE REVETEMENTS DE FORTE EPAISSEUR ET DETECTION DE DEFAULTS AUX INTERFACES
(CORROSION, DECOLLEMENTS, ...)

Emmanuel HIDALGO<fnref n="1" />

## Résumé

Les Contrôles Non Destructifs (CND) usuels, tels que les ultrasons ou les rayons X, peuvent, dans certains cas, atteindre leurs limites d'utilisation. C'est le cas, par exemple, pour des composants revêtus de revêtements de protection polymères/élastomères épais, de revêtements poreux tels que les barrières thermiques ou bien encore de patches (composites, bandages) de réparation- lorsque la structure a déjà fait l'objet d'une intervention de maintenance – qui sont particulièrement atténuants pour les Ultrasons. L'utilisation des rayons X, en particulier en tangentiel, rencontre un certain succès mais présente des limitations liées à la géométrie des composants à inspecter, de même qu'en raison de leur dangerosité et complexité de mise en œuvre. Ils sont par ailleurs peu sensibles aux faibles hétérogénéités dans les matériaux, rendant par là-même difficile la détection précoce de certains défauts.

Les ondes Térahertz sont des ondes électromagnétiques dont les propriétés sont très intéressantes et ouvrent de nouvelles perspectives pour le CND. Sans danger et ne nécessitant aucun contact avec la structure, elles traversent aisément les matériaux non conducteurs électriques, qu'ils soient minces, épais, massifs ou poreux, y compris multicouches. Elles sont très sensibles aux faibles hétérogénéités ainsi qu'à la présence d'eau et d'humidité. On les met en œuvre pour mesurer des épaisseurs, caractériser les interfaces, réaliser des cartographies 2D/3D et détecter, dimensionner et localiser des défauts, même sur des pièces de grandes dimensions. Elles permettent notamment la détection de corrosion, de décollements, de fuites et plus généralement de défauts, sous et à l'intérieur des matériaux et complètent utilement les technologies de contrôle usuelles. Elles constituent une alternative pertinente aux CND existants pour répondre à des problématiques de contrôle mal ou non résolues.

TERAKALIS, société spécialisée en ingénierie TéraHertz, présente dans cet article les avantages et limites de la technologie THz pour le contrôle de matériaux et

revêtements de forte épaisseur et la détection de défauts dans ces revêtements ainsi qu'aux interfaces.

## 1. Introduction

Les matériaux et revêtements de forte épaisseur, typiquement de quelques mm à quelques cm, sont fréquemment utilisés pour protéger et isoler les structures. C'est le cas notamment dans les secteurs pétroliers et chimiques, où les structures de transport et de stockage de fluides gaz et liquides sont revêtues pour les préserver de la corrosion et des dégradations mécaniques, ainsi que pour limiter les flux thermiques (barrières thermiques). On applique à leur surface des revêtements, essentiellement polymères et composites, en raison de leur masse, leur capacité à suivre les déformations du substrat et leur inertie chimique.

Il sera essentiellement ici question de structures métalliques sujettes à la corrosion externe et protégées par des revêtements au travers desquels il faut la détecter. Nous évoquerons toutefois rapidement aussi les structures de type polymères/composites, sans substrat métallique, pour lesquelles il est possible de détecter à la fois la corrosion externe sous revêtement, mais également la corrosion interne, engendrées par la nature même des fluides stockés et transportés (attaque chimique, érosion).

Dans le cas des structures métalliques, l'application des revêtements de protection se fait essentiellement en usine (tronçons de pipelines et réservoirs neufs) avec des processus industriels contrôlés. Ce n'est pas le cas des revêtements appliqués sur les jonctions, souvent soudées, qui se font sur site d'exploitation (on shore, offshore) en environnement extérieur, dans des conditions d'application parfois mal maîtrisées et qui constituent souvent des points de fragilité. Par ailleurs, le vieillissement de ces revêtements (dégradation des matériaux, action environnementale) peut entrainer une diminution de leur fonction de protection. Un suivi dans le temps et une détection la plus précoce possible permettent de limiter le risque d'apparition de la corrosion. Enfin, les réparations effectuées sur ces mêmes structures sont aussi

<footnote n="1">¹TERAKALIS, 256 rue de Thor F-34 000 MONTPELLIER, France;</footnote>

<footnote>*corresponding author, E-mail: e.hidalgo@terakalis.com
www.terakalis.com</footnote>
réalisées, en extérieur, dans des conditions difficiles ; leur qualification lors de leur application et le suivi de leur vieillissement doivent être encadrés.

En raison de la présence et de la nature des revêtements appliqués, il est parfois très difficile de contrôler l'absence de corrosion du substrat et de délimiter, le cas échéant, l'étendue de la zone affectée. La présence de délaminages entre couches et de défauts volumiques dans ces revêtements nécessite également un contrôle, car ils peuvent conduire à une dégradation de leur fonction protectrice. Ces revêtements de protection sont très souvent multicouches et peuvent atteindre des épaisseurs très importantes, en particulier dans le cas de revêtements de protection thermique, qui dépassent fréquemment les 100 mm d'épaisseur totale. La structure interne des revêtements est variable, allant du revêtement fin, dense et uniforme à la mousse de polymère (barrière thermique), en passant par des matériaux de structure complexe tels que les composites de réparation.

Cette variabilité des épaisseurs et des structures internes contribue souvent à rendre très complexe leur contrôle, ce qui peut conduire à des fuites d'hydrocarbures ou de liquides chimiques dangereux si la corrosion n'est pas détectée à temps. Il est donc essentiel de disposer de techniques de Contrôle Non Destructif pour s'assurer de l'absence de corrosion sous revêtements et de défauts dans les revêtements, afin, le cas échéant de pouvoir circonscrire efficacement les zones affectées pour orienter les opérations de réparation.

Il est à noter qu'il existe également des stratégies de remplacement périodiques, consistant à systématiquement remplacer les structures dont l'âge ou la durée d'exploitation dépasse une limite prédéfinie. Toutefois, cette pratique se révèle très onéreuse et plus ou moins efficace car des structures sont remplacées bien avant leur fin de vie ou trop tardivement, engendrant par là-même des réparations coûteuses et des risques sécuritaires et environnementaux.

Plusieurs technologies de contrôle ont été développées afin de détecter précocement l'apparition de corrosion dans les structures, voire la présence de fuites. On citera notamment la détection par hélicoptère, la détection de courants de fuite en surface par méthode DCVG (Direct Current Voltage Gradient) et l'utilisation de « balais » électriques détectant localement des courants de fuite symptomatiques de porosités ou de défauts traversant le revêtement de protection jusqu'au substrat.

Toutefois, aussi intéressantes que soient ces techniques de diagnostic, elles ne permettent de détecter que le risque de corrosion dont il faut pourtant définir la localisation et vérifier l'étendue éventuelle. C'est là que les Contrôles Non Destructifs entrent en jeu, car ils permettent de faire une expertise très locale du problème. Deux technologies

sont essentiellement mises en œuvre : les contrôles par ultrasons et la radiographie, en particulier tangentielle.

Les techniques ultrasonores sont utilisées depuis plusieurs années pour localiser des défauts dans les matériaux. Elles présentent l'avantage de contrôler de très nombreux matériaux, en particulier les matériaux métalliques. C'est une technique robuste et fiable, qui continue à se développer (Phased Array, TOFD, ultrasons dans l'air).

Leurs inconvénients majeurs sont de nécessiter un couplant avec la surface de l'objet à contrôler (hormis les ultrasons dans l'air), les rendant sensibles à l'état de surface, un temps souvent long pour le contrôle et la présence d'une zone « morte » non accessible à la mesure sous la sonde de palpage. Dans le cas particulier des revêtements de protection qui nous intéressent ici, les ultrasons sont très vite limités par l'épaisseur et la structure des revêtements. Leur capacité se limite aux revêtements de faible épaisseur (typiquement de l'ordre de 10 mm maxi), denses et homogènes. Quand leur utilisation est possible, les techniques ultrasonores présentent toutefois l'intérêt de permettre de mesurer aisément l'épaisseur résiduelle de la paroi métallique sous-jacente.

La radioscopie tangentielle se rencontre également de plus en plus fréquemment pour le Contrôle Non Destructif de tuyauteries corrodées et protégées par un revêtement. Elle dérive directement de la radioscopie usuelle et son intérêt réside dans son utilisation par tir tangentiel (à la surface externe du tuyau) qui permet de visualiser quasi instantanément l'état de surface du pipeline interne/externe en traversant très aisément les revêtements externes de tout type, y compris épais (calorifuges).

On rencontre également d'autres technologies CND pour la détection de corrosion, plus ou moins couramment utilisées, dont notamment :

* L'Emission Acoustique, qui permet de suivre l'évolution de défauts, nécessairement actifs, en «écoutant» la structure sur une période de temps suffisamment longue. Leur utilisation nécessite l'accès à une portion non revêtue de la structure ainsi qu'un degré de compétences élevé pour leur interprétation

* Les Courants de Foucault pulsés, limités en taille de défauts détectables, dont il faut privilégier l'utilisation pour les canalisations de plus de 200 mm de diamètre. Ils traversent les calorifuges mais ne permettent pas de situer en profondeur les défauts et peuvent avoir tendance à minimiser la taille de petits défauts.

* Les ondes longitudinales guidées qui permettent l'analyse de sections longues de tube mais requièrent une grande expertise dans leur interprétation et l'accès à une portion de tuyauterie non revêtue.
Enfin, d'autres technologies, plus ou moins émergentes, peuvent être utilisées, mais la problématique majeure reste de traverser ces revêtements, de détecter la présence de défauts internes et d'une potentielle corrosion, de mesurer l'étendue et la profondeur de la zone affectée de façon globale et facilement interprétable.

## 2. Les ondes TéraHertz

Les ondes électromagnétiques Térahertz (THz) correspondent au domaine spectral situé entre l'infrarouge lointain et les hyperfréquences (fig. 1). Elles sont associées à une gamme de fréquences comprises entre 0,1 et 10 THz et à des longueurs d'onde dites submillimétriques situées entre 0,03 et 3 mm. L'énergie des photons Térahertz est de l'ordre du milli électronvolt (meV). C'est une énergie très faible. L'interaction entre les ondes Térahertz et la matière ne peut mettre en jeu que des phénomènes peu énergétiques et sans aucun danger.

Ces ondes ont la particularité de traverser un grand nombre de matériaux opaques aux rayonnements du visible et de l'infrarouge (plastiques, céramiques, composites, textiles, papier, bois, carton...) et de ne pas pénétrer les matériaux conducteurs tels que les métaux et les liquides polaires comme l'eau. Dans le domaine des composites, les fibres de carbone, conductrices, ne sont par exemple pas contrôlables en forte épaisseur. Elles sont aussi non ionisantes, à la différence des rayons X. De plus, contrairement aux ultrasons, l'air constitue un bon couplant pour le domaine Térahertz. Ainsi, beaucoup de matériaux, notamment composites, peuvent être aujourd'hui étudiés, caractérisés et contrôlés dans leur volume entier, sans aucun endommagement et sans contact par la technologie TéraHertz.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1: Position du rayonnement TéraHertz dans le spectre électromagnétique</figcaption></figure>

Les premiers systèmes d'analyse à destination des laboratoires sont apparus dans les années 2000. Depuis, des améliorations technologiques ont été apportées sur plusieurs plans : fréquences accessibles, gammes de fréquences balayées, fonctionnement à température ambiante, rapidité, stabilité, sensibilité, compacité et coût. Ces évolutions techniques permettent aujourd'hui la conception de systèmes optoélectroniques Térahertz pour répondre à de nombreuses problématiques d'analyse ou de contrôle dans le secteur de la recherche scientifique

comme dans celui de l'industrie, sur ligne de production ou en exploitation.

Les systèmes d'inspection par ondes Térahertz sont adaptés au contrôle volumique de matériaux isolants électriques comme les polymères, les élastomères, les céramiques, le papier, le carton, le cuir... Ces matériaux peuvent se présenter sous différentes formes : monolithiques, assemblés par soudage ou collage, composites avec la présence de renforts, hybrides ou encore multicouches dans le cas de revêtements par exemple.

L'inspection de pièces dans leur volume consiste à analyser et contrôler leurs défauts et propriétés internes, dont la nature dépend du type de matériau et du procédé de fabrication en jeu. Les technologies d'inspection par ondes Térahertz utilisent ces dernières pour illuminer l'échantillon à analyser, puis mesurent toute modification du signal résultant. Grâce à différentes techniques impliquant des sources continues ou impulsionnelles et des détecteurs rapides ou lents, à bande fréquentielle étroite ou large, il est possible de mesurer l'amplitude, la phase et le spectre du signal réfléchi ou transmis par l'échantillon. Pour répondre à ces problématiques, il existe aujourd'hui dans le domaine des ondes Térahertz trois grandes modalités d'analyse et de contrôle :

### 2.1. Imagerie THz 2D

L'imagerie volumique en 2D donne la possibilité de cartographier un matériau dans le but de faire apparaître la distribution de défauts ou de propriétés internes dans un plan. Cette modalité d'analyse des pièces utilise en général une fréquence de travail fournie par une source continue dans le domaine Térahertz, favorisant la capacité de pénétration dans le matériau et la rapidité d'acquisition. La résolution des images ainsi obtenues dépend principalement de cette fréquence de travail. Si elle est basse, elle augmente la capacité de pénétration mais cela se fait au détriment de la résolution. Inversement, une fréquence de travail haute favorisera la résolution mais réduira la capacité de pénétration. Le compromis à trouver dépend de la problématique de contrôle, des matériaux et des performances attendues ;

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2: Imagerie Térahertz 2D d'un multicouche polymère PU/Mousse PU/PU d'environ 30 mm d'épaisseur (source : société Terakalis)</figcaption></figure>
## 2.2. Mesure THz en temps de vol

La mesure du temps de vol (selon une direction normale à la surface du composant) donne l'épaisseur d'un ou plusieurs objets, notamment dans le cas de matériaux multicouches, et renseigne sur les propriétés de l'interface entre deux matériaux, dans le cas d'un collage ou d'une soudure. Cette modalité utilise le plus souvent la configuration en réflexion, une source à bande large (continue ou impulsionnelle) et le principe du temps de vol. Ce dernier convertit un signal temporel de type écho en un calcul de distance ou une analyse d'amplitude. Pour une plus grande précision du calcul d'épaisseur, il est recommandé de calibrer le système de mesure avec des échantillons étalons des matériaux ;

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 3: Principe de la mesure par « temps de vol »</figcaption></figure>

## 2.3. Imagerie volumique en 3D

La combinaison des deux premières modalités correspond à l'imagerie volumique en 3D. Elle fournit des cartographies en trois dimensions d'un matériau, montrant la distribution selon les trois axes de défauts ou propriétés internes. Les données acquises sont regroupées dans des images en 3D qui peuvent être visionnées par rendu volumique ou balayage de sections en 2D.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4: Imagerie Térahertz « 3D » d'un délaminage présent dans une structure composite (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

La technologie de contrôle non destructif par Térahertz est donc utilisable pour un grand nombre de matériaux polymères et composites, à matrice polymérique ou

céramique, monolithiques ou constitués d'un empilement de matériaux de différentes natures, compacts ou poreux, fibrés ou non.

La principale limite d'utilisation des THz est la présence de matériaux conducteurs électriques dans ces assemblages, que les ondes TéraHertz ne peuvent traverser (liner ou grilles métalliques à maillage fin, fibres de carbone en forte épaisseur). Toutefois, dans le cas spécifique des composites fibres de carbone, dont le contrôle est impossible dès que deux couches superposées se croisent, les systèmes Térahertz peuvent être utilisés pour contrôler la qualité d'imprégnation et d'adhésion de la couche extérieure uni directionnelle sur la couche directement sous-jacente.

Par ailleurs, d'autres propriétés des ondes TéraHertz peuvent être utilisées pour caractériser les propriétés internes des matériaux telles que la cristallinité ou le vieillissement car ces ondes y sont sensibles, les matériaux ayant une réponse spectrale différenciée en fonction de leur caractéristiques internes.

## 3. Pertinence des TéraHertz pour les CND

Dans le cas des revêtements de protection, nous sommes en présence de matériaux souvent multicouches, poreux et épais. Les technologies usuelles de CND peuvent s'avérer très difficiles à mettre en œuvre et même parfois totalement inefficaces dans ces cas applicatifs de contrôle. Dans tous les cas, elles sont souvent limitées par les dimensions des structures et l'épaisseur des matériaux à traverser pour détecter la présence de corrosion ou de défauts. Même s'il existe quelques restrictions à l'utilisation d'ondes Térahertz pour le contrôle de la corrosion des structures, cette technologie présente donc de nombreux avantages pour répondre à des cas d'usage mal ou non solutionnés par d'autres technologies CND.

Dans le cas de structures métalliques revêtues, il s'agit principalement des revêtements dont l'épaisseur et/ou la nature (mousses, composites fibre de verre, matériaux denses) peuvent être contraignantes pour les ultrasons.

En ce qui concerne les contrôles par Rayons X, la limitation est souvent liée à la contrainte de sécurité due aux radiations, leur faible sensibilité aux faibles hétérogénéités ainsi que les rayons de courbures des composants à contrôler qui peuvent rendre complexe leur mise en œuvre.

Dans le cas de structures composites/polymères de type SVR (Stratifié Verre Résine), très utilisées dans l'industrie Chimique et que l'on rencontre aussi dans l'industrie du Pétrole & Gaz, il faut parler plutôt de « dégradation » et d'»usure » des couches internes (liner) par les produits chimiques corrosifs transportés, plutôt que de corrosion.
Le contexte opérationnel de la mesure (environnements industriels ou extérieurs, nécessité de contrôler rapidement pour limiter l'indisponibilité des équipements, ...) plaide également en faveur de techniques de contrôles rapides, fiables, faciles à interpréter, sans contact et sans danger qui permettent d'expertiser les structures analysées.

Les technologies TéraHertz, par les avantages qu'elles présentent et leur maturité opérationnelle, représentent donc une technologie de contrôle adaptée aux revêtements de protection anticorrosion et d'isolation thermique des structures pour détecter la présence de corrosion du substrat revêtu et de défauts dans les revêtements de protection ainsi qu'aux interfaces.

De toute évidence, les cas applicatifs intéressant les contrôles par technologie TéraHertz sont ceux pour lesquels les techniques de CND usuelles sont inefficaces ou très limitées.

Nous présentons ci-après quelques exemples traités par technologie TéraHertz, sur composants réels et sur éprouvettes, à l'aide de systèmes Terakalis :

# 4. Cas applicatifs de CND par THz

## 4.1. Contrôle de matériaux de forte épaisseur

### 4.1.1. Revêtements anti-corrosion et barrières thermiques

La sensibilité des ondes TéraHertz à de faibles hétérogénéités présentes dans les matériaux est intéressante pour analyser les phénomènes de dégradation dans les matériaux épais. Les défauts détectables en 2D sont classiquement les porosités, les ségrégations et les inclusions.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 5: Imagerie THz 2D en fausses couleurs d'hétérogénéités structurelles dans une mousse d'isolation thermique (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

Grâce à la mesure par temps de vol, on peut détecter des délaminages, mesurer des épaisseurs (cas des multicouches), déterminer la profondeur de défauts et d'attaques corrosive.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 6: Mesure d'épaisseur par temps de vol d'un revêtement polymère de forte épaisseur (environ 100 mm) déposé sur substrat métallique (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

Ces aptitudes des ondes TéraHertz sont mises à profit pour la recherche de défauts dans les revêtements de protection et les barrières thermiques de forte épaisseur, mais aussi pour déterminer la profondeur des indications détectées ainsi que leur nature.

Les technologies TéraHertz constituent donc une alternative intéressante pour le contrôle de composants métalliques protégés par des revêtements polymères et composites, épais et poreux. Même si elles ne peuvent renseigner sur l'état du substrat métallique en profondeur (qu'elles ne peuvent pénétrer), elles permettent de détecter et d'analyser les interfaces, de déceler la présence de défauts et la présence d'eau dans et sous les revêtements de protection en fournissant des cartographies 2D ou 3D.

### 4.1.2. Matériaux composites

Quand on parle de corrosion sous revêtement, on pense fréquemment aux matériaux métalliques, en particulier à l'acier. Toutefois, il est intéressant d'exposer ci-après quelques résultats obtenus sur des composants SVR (Stratifiés Verre Résine). Il est ici question de dégradation chimique et d'usure des couches intérieures sous l'effet de l'agression des fluides avec lesquels ils sont en contact.

Les composants SVR disposent d'une structure multicouche composée essentiellement d'une couche interne en contact avec les produits chimiques, riche en résine ou composée d'un liner, et destinée à contenir toute fuite de produits, elle-même protégée d'une couche externe stratifiée, la plupart du temps en fibres de verre.

Ces composants doivent évidemment être contrôlés régulièrement, notamment concernant l'épaisseur résiduelle de la couche de protection/isolation interne. La technologie TéraHertz, compte-tenu de tout ce qui a déjà été évoqué, se positionne donc très bien pour répondre à cette problématique de contrôle.

Nous présentons ci-dessous les résultats partiels d'une étude réalisée par TéraHertz sur des composants SVR :

L'échantillon ci-dessous est une section de canalisation (Ø 120 mm) composée d'une couche de composite à renforts fibres de verre de 5 mm d'épaisseur et d'un liner polymère
de 8 mm d'épaisseur. Des trous à fond plats ont été réalisés dans le liner polymère intérieur. Les épaisseurs résiduelles de paroi sont respectivement de 5, 8 et 10 mm.

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 7: Section de tuyauterie analysée par TéraHertz et trous à fond plat réalisés (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

Un B-scan acquis le long d'une génératrice est présenté Figure 8. On observe la réflexion sur le fond des trous à fond plat ainsi que, entre les trous, sur la paroi interne du liner.

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 8: B-Scan THz brut (en haut) et après traitement (en bas) obtenus le long d'une génératrice de l'échantillon (repérée en jaune sur la figure 7) (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

La technologie THz permet donc de réaliser des B-scans, dans des matériaux composites et polymères épais.

### 4.1.3. Autres matériaux

L'ensemble des matériaux non conducteurs électriques peuvent être contrôlés par technologie TéraHertz. Les polymères, élastomères, mousses et matériaux composites sont bien sûr concernés dans le cadre des revêtements de protection.

Les matériaux céramiques, notamment déposés en forte épaisseur, sont parfois difficiles à contrôler par des CND courants. Ils sont bien évidemment contrôlables par THz, dès lors que les céramiques ne sont pas conductrices.

## 4.2. Contrôle aux interfaces

### 4.2.1. Corrosion et perméabilité aux liquides corrosifs

L'étude des phénomènes de corrosion sous revêtement par technologie TéraHertz peut être réalisée selon différentes approches :

L'imagerie simple permet de mettre en évidence des différences de composition (signature spécifique des oxydes et produits de corrosion) car les matériaux réagissent différemment au rayonnement TéraHertz.

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 9: Imagerie 2D d'une éprouvette en aluminium corrodée. A gauche, dans le visible, à droite par imagerie THz. On notera la sensibilité de la technologie à la présence d'oxydes (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

Par ailleurs, les ondes TéraHertz sont très fortement absorbées par les liquides polaires, en particulier l'eau. Phénomène à priori limitant pour leur utilisation dans les matériaux humides, la mise en évidence par ondes TéraHertz d'humidité ou de présence d'eau dans les matériaux est en fait très facilement réalisable et d'un grand intérêt pour détecter précocement les risques de corrosion.

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 10: Imagerie THz 2D d'un décollement sous revêtement néoprène de 3 mm sur acier, lié à la présence d'eau et de corrosion du substrat (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

Enfin, la technique de mesure par temps de vol permet de mesurer la profondeur de la corrosion, car le métal sain est un réflecteur parfait pour les ondes THz. Dans cette modalité de contrôle, l'onde TéraHertz traverse l'ensemble des couches du revêtement, les produits de corrosion et se réfléchit sur la surface métallique saine. Toutes les interfaces sont détectées et il est alors possible de déterminer la profondeur de l'attaque corrosive. Il faut
noter qu'en cas de présence de résidus de corrosion
mouillés ou humides, les THz ne pourront les traverser,
mais l'information de la présence d'eau sous le revêtement
pourra être malgré tout révélée car les THz y sont très
sensibles.

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 11: Principe de la mesure par temps de vol de la profondeur de l'attaque corrosive sous revêtement de protection (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

Ainsi, la corrosion sous revêtements de protection est
contrôlable par les CND THz : l'étendue de la zone
affectée est accessible via l'imagerie 2D et la profondeur
de l'attaque est mesurable par temps de vol.

4.2.2. Délaminages

L'apparition de corrosion sous revêtements est principalement due à la dégradation des couches de protection. Ce phénomène peut apparaître en raison de leur vieillissement qui augmente leur perméabilité, mais aussi à l'apparition de cloquages ou la présence de délaminages entre les couches qui facilitent la migration des fluides corrosifs.

La détection de délaminages, qu'il s'agisse de revêtements en fin de production ou dans le cadre d'opérations de maintenance est possible par Térahertz, dès lors que « l'épaisseur » de ce délaminage est compatible avec la résolution spatiale accessible à la fréquence THz choisie.

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 12 : Détection d'un délaminage dans une structure composite en fibres de verre. B-scan (à gauche) et C-scan (à droite). (source : société Terakalis)</figcaption></figure>

4.2.3. Assemblage, collage, soudage

Un dernier cas applicatif présenté ici pour le contrôle aux interfaces est celui des composants assemblés par frettage, collage ou soudage, ce qui se présente fréquemment dans le domaine des polymères.

La technologie Térahertz, en raison de sa sensibilité aux faibles hétérogénéités, est en mesure d'apporter des informations intéressantes pour la détection de défauts aux interfaces d'assemblage telles que la présence de porosité, d'inclusions ou de décollement. Le dimensionnement volumique de ces assemblages est également possible (dimensionnement en 2D + épaisseur).

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure 13: Dimensionnement d'un joint de collage (gris foncé) entre deux plaques polymères par imagerie THz.</figcaption></figure>

5. Conclusions

Cet article technique a permis de mettre en évidence
l'intérêt des technologies de Contrôle Non Destructif par
Térahertz pour la recherche de défauts dans les
revêtements épais destinés à la protection contre la
corrosion et l'isolation thermique. L'analyse des interfaces
et la mesure de la profondeur des défauts est également
accessible et permet de mettre en évidence la qualité des
interfaces, en particulier la présence de délaminages, de
décollements et de corrosion.

Les technologies Térahertz, de par leur innocuité, leur sensibilité importante aux faibles hétérogénéités, leur capacité à mesurer des épaisseurs et positionner des défauts en profondeur, leur aptitude à l'imagerie 2D/3D, de façon rapide et sans contact, constituent une technologie de choix pour le contrôle de matériaux pour lesquels d'autres technologies de Contrôle Non Destructifs peuvent être limitées, voire inopérantes.

Leur utilisation est toutefois limitée aux matériaux non
conducteurs électriques et doit être mise en perspective
avec la résolution spatiale requise. Leurs caractéristiques
intrinsèques et l'évolution des équipement basés sur cette
technologie autorisent leur utilisation en R&D, pour le
contrôle qualité sur ligne de production, ainsi que pour les
opérations en exploitation et de maintenance.
## 6. Références

[1] T.Antonini, Terakalis, Les dispositifs térahertz pour scruter le cœur des matériaux, *Cahier Technique, Industries et Technologies* N°1051 mars 2022, pages 49 à 55.

[2] Norikazu Fusea, Electric Power Engineering Research Lab., Central Research Institute of Electric Power Industry, Japan, Kiyonobu Sugaeb, Steel Research Lab., Nippon Steel Corp., Japan, Non-destructive terahertz imaging of alkali products in coated steels with cathodic disbanding, *Progress in Organic Coatings*, Volume 137, December 2019, 105334

[3] Junliang Dong, A. Locquet, D. Citrin, Terahertz Quantitative Nondestructive Evaluation of Failure Modes in Polymer-Coated Steel. *IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Institute of Electrical and Electronics Engineers*, 2017, 23 (4), pp.1-7.
10.1109/JSTQE.2016.2611592. hal-03048478

[4] Robert F. Anastasi, U.S. Army Research Laboratory and Eric I. Madaras, NASA Langley Research Center, Terahertz NDE for under paint corrosion detection and evaluation, *The 4th International Workshop on Ultrasonic and Advanced Methods for Nondestructive Testing and Material Characterization*, June 19, 2006