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1. はじめに
化学産業における重要な設備である電解槽は、化学媒体への長期曝露により腐​​食しやすく、性能や耐用年数に悪影響を与え、特に生産安全性を脅かします。そのため、効果的な防食対策の実施が不可欠です。現在、一部の企業ではゴムプラスチック複合材や加硫ブチルゴムなどの材料を用いて保護していますが、その効果は必ずしも満足のいくものではありません。初期には効果的ですが、1～2年後には防食性能が著しく低下し、深刻な損傷につながる可能性があります。技術的および経済的側面の両方を考慮すると、ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）鉄筋は電解槽の耐食材料として理想的な選択肢です。優れた機械的特性を有するだけでなく、GFRP鉄筋優れた耐化学腐食性も備えており、塩素アルカリ産業の企業から広く注目を集めています。最も広く使用されている耐腐食材料の一つとして、塩素、アルカリ、塩酸、塩水、水などの媒体に曝露される機器に特に適しています。本稿では、主にガラス繊維を補強材とし、エポキシ樹脂をマトリックスとしたGFRP鉄筋の電解槽への応用について紹介します。

2. 電解槽における腐食損傷要因の分析
電解槽自体の材質、構造、施工技術の影響を受けるほか、腐食は主に外部の腐食性媒体によって引き起こされます。これらの腐食性媒体には、高温の湿潤塩素ガス、高温の塩化ナトリウム溶液、塩素含有アルカリ液、高温の飽和塩素水蒸気などがあります。さらに、電解プロセス中に発生する迷走電流も腐食を加速させる可能性があります。陽極室で生成される高温の湿潤塩素ガスは、多量の水蒸気を含有しています。塩素ガスの加水分解により、腐食性の高い塩酸と強力な酸化力を持つ次亜塩素酸が生成されます。次亜塩素酸の分解により、発生期酸素が発生します。これらの媒体は化学的に非常に活性が高く、チタンを除くほとんどの金属および非金属材料がこの環境で深刻な腐食に晒されます。当社プラントでは、当初、腐食防止のために天然硬質ゴムでライニングされた鋼製シェルを使用していましたが、その耐熱温度範囲は0～80℃と、腐食環境の周囲温度よりも低いものでした。さらに、天然硬質ゴムは次亜塩素酸による腐食に耐えられません。ライニングは気液環境で損傷を受けやすく、金属シェルの腐食による穴あきを引き起こしました。

3. 電解槽におけるGFRP鉄筋の応用
3.1 の特徴GFRP鉄筋
GFRP鉄筋は、ガラス繊維を強化材、エポキシ樹脂をマトリックスとして引抜成形法で製造され、高温硬化と特殊な表面処理が施された新しい複合材料です。この材料は優れた機械的特性と卓越した耐薬品性を備え、特に酸およびアルカリ溶液に対する耐性においては、ほとんどの繊維製品よりも優れています。さらに、非導電性、非熱伝導性、低い熱膨張係数、優れた弾性と靭性を備えています。ガラス繊維と樹脂の組み合わせにより、耐腐食性はさらに向上します。まさにこれらの優れた化学的特性こそが、この材料が電解槽の防食に最適な材料である理由です。

電解槽内部では、GFRP製の鉄筋を槽壁に平行に配置し、その間にビニルエステル樹脂コンクリートを流し込み、固化させることで一体構造を形成します。この設計により、槽本体の堅牢性、耐酸・耐アルカリ腐食性、絶縁性が大幅に向上します。また、槽内空間の拡大、メンテナンス頻度の低減、耐用年数の延長にも貢献します。特に、高い強度と引張性能が求められる電解プロセスに適しています。

3.3 電解槽におけるGFRP鉄筋の使用の利点
従来の電解槽の防食には、樹脂鋳込みコンクリート工法が用いられることが多い。しかし、コンクリートタンクは重量が重く、養生期間が長く、現場での施工効率が低いだけでなく、気泡や凹凸が発生しやすい。そのため、電解液の漏洩、タンク本体の腐食、生産の中断、環境汚染、高額なメンテナンス費用の発生といった問題が発生する。GFRP鉄筋を防食材として使用することで、これらの欠点を効果的に克服できる。タンク本体は軽量で、高い耐荷重性、優れた耐食性、優れた曲げ・引張特性を備えている。同時に、GFRP鉄筋は大容量、長寿命、メンテナンスの省力化、吊り上げ・輸送の容易さといった利点も備えている。

4. まとめ
エポキシ系GFRP鉄筋GFRP鉄筋は、両成分の優れた機械的、物理的、化学的特性を兼ね備えており、塩素アルカリ産業やトンネル、舗装、橋梁床版などのコンクリート構造物における腐食問題の解決に広く応用されています。この材料を適用することで、電解槽の耐食性と耐用年数が大幅に向上し、生産安全性が向上することが実証されています。構造設計が合理的で、材料の選択と配合が適切であり、施工プロセスが標準化されていれば、GFRP鉄筋は電解槽の耐腐食性能を大幅に向上させることができます。したがって、この技術は幅広い応用の可能性を秘めており、広く普及させる価値があります。