CORROSION
Maintenance Magazine 159 – mars 2023
Figure 1. Spectres de réflexion moyens de quelques minéraux de zinc et d’oxyde de zinc (© Universiteit Antwerpen)
Figure 2. Cartes d’abondance de plusieurs minéraux sur un échantillon d’acier galvanisé corrodé (les pixels noirs représentent l’absence d’abondance et les pixels blancs une abondance élevée. (© Universiteit Antwerpen)
Pour la mesure de la corrosion dans la pratique, les possibilités sont limitées. Généralement, il faut recourir à des analyses destructives et chronophages. L’imagerie hyperspectrale semble être une alternative intéressante. Une équipe de l’Université d’Anvers et de l’OCAS a étudié son potentiel pour l’identification et la quantification de l’acier galvanisé.
Par Zohreh Zahiri (Universiteit Antwerpen), Joost De Strycker (OCAS), Steve Vanlanduit (Universiteit Antwerpen) et Paul Scheunders (Universiteit Antwerpen)
La corrosion est un défaut courant et coûteux dans les constructions en acier qui peut conduire à une défaillance de l’ensemble de la construction si elle n’est pas contrôlée et traitée à temps. L’identification des produits de corrosion peut fournir des informations précieuses sur le processus et la vitesse de dégradation. Toutefois, les techniques permettant d’identifier les produits de corrosion sur le terrain sont limitées. En règle générale, plusieurs échantillons de la structure sont prélevés et les compositions minérales sont identifiées en laboratoire à l’aide de méthodes analytiques comme l’analyse par diffraction des rayons (XRD) ou la Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Certaines de ces méthodes prennent du temps et la préparation de l’échantillon est parfois destructrice.
L’imagerie hyperspectrale (HSI) est un processus d’acquisition d’images d’un échantillon sur un certain nombre de longueurs d’onde (généralement ~ 100). La HSI permet également d’obtenir de l’information spectrale et spatiale d’un objet en combinant les avantages de l’imagerie et de la spectroscopie. Avec une imagerie hyperspectrale, on peut combiner une approche de mesure chimique à une analyse minérale non destructive et sans contact et l’appliquer directement sur la construction sur le terrain. Dans cette étude, nous évaluons le potentiel de l’imagerie hyperspectrale pour identifier et quantifier les produits de corrosion sur l’acier galvanisé.
Diverses méthodes permettent de travailler l’acier au carbone pour améliorer la résistance à la corrosion. Une de ces méthodes est la galvanisation à chaud, un processus où le fer ou l’acier est immergé dans un bain de zinc fondu pour obtenir un revêtement multicouche d’alliage zinc-fer et de zinc métal résistant à la corrosion. Le centre OCAS est actif dans le domaine de la métallurgie, le coating et le développement d’applications, notamment par le traitement et le test d’échantillons à base de métal. Le centre a également une expertise dans la galvanisation à chaud ou la galvanisation de l’acier. Il a fourni à l’Université d’Anvers des échantillons d’acier galvanisé qui, à l’issue de tests de corrosion accélérés, sont corrodés. Ces échantillons présentent plusieurs produits de corrosion qui ne sont pas faciles à identifier visuellement (la plupart des produits sont blancs). Les produits de corrosion que l’on retrouve habituellement sur l’acier galvanisé sont la zincite ou l’oxyde de zinc, la simonkolléite, la smithsonite, marionite …
Les échantillons ont été scannés à l’aide d’une caméra hyperspectrale (Specim FX17) avec plus de 200 bandes dans la plage infrarouge à ondes courtes (1.000 – 1.700 nm). Les images hyperspectrales ont ensuite été analysées par démixtion spectrale, les spectres plus purs des produits de corrosion courant de l’acier galvanisé sont utilisés comme entrée (figure 1), et l’abondance de chacun des minéraux dans les images hyperspectrales est indiquée dans les ‘cartes d’abondance’ en sortie. Les valeurs de pixels dans la carte d’abondance de chaque minéral sont comprises entre 0 (absence de minéral) et 1 (plus grande quantité de minéral).
Les résultats de l’analyse de l’image hyperspectrale par rapport à l’image RGB de l’échantillon sont représentés dans la figure 2. Les cartes d’abondance obtenues par l’imagerie hyperspectrale montrent que la moitié de la surface de l’échantillon n’est pas encore corrodée de zinc. On peut également voir que les produits de corrosion blancs sur les zones concentrées sont principalement de la zincite et de la simonkolléite. Le produit de corrosion le plus courant sur l’échantillon, principalement sur les parties qui semblent propres sur l’image RGB, est de l’hématite (peu visible sur l’image RGB). Les résultats montrent que l’imagerie hyperspectrale peut être utilisée comme une technique analytique pour identifier et répertorier plus rapidement et de manière non destructive les différents produits de corrosion, et qu’elle peut être utilisée comme une technique de surveillance sur site pour l’identification de la corrosion.
