是电化学 阴极 阳极保护技术的一種其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或減弱腐蚀的发生
阴极保护：为了防止通信线路或设备被腐蚀，而使被保护的设备对地保持负电位的一种防腐蚀措施
特点：腐蚀、负电位、防腐蚀措施
阴极保护的原理是在线缆的金属外皮上人为接入负电位，在一定距离之外的电极上接正电极确保线缆的金属外皮对地具囿负电位。这样就不会出现电流通过线缆的外皮向外流出的现象这样会起到保护线缆外皮的作用。如图1所示
阴极保护使用的场合较多，它通常由一个电源变压器和一个桥型整流器组成阴极保护的电压是可以调节的，使用的电源负荷较大它把交流220 V电源通过变压器和整鋶电路变成直流，将负电极接至金属外皮正电极接地，确保线缆外皮对地保持适当的负电位这样线缆的金属外皮就不容易受到腐蚀了。
阴极保护设备如果不用交流电也可以用直流电池供电。但注意阴极设备应安装在线缆外皮平均正电位最高的地点
如上图，阴极保护設备接地的正电极有大量的电流流出如果采用金属接地体，这会消耗很大；通常采用石墨电极作为接地体
我们在术语“线路防蚀”中還提到阳电极的保护方法，这种防腐蚀措施的原理和阴极保护的原理是一致的但阳电极的方法不需要电源。将阳电极与线缆金属外皮相連并埋在地下阳电极的电位高于线缆外皮电极的电位，它与电缆外皮构成原电池由阳电极流向电缆外皮的电流，可以抵消电缆外皮流絀的电流这样阳电极就代替线缆的金属外皮受到腐蚀，“李代桃僵”通过牺牲阳电极的方式保护了电缆大家应该知道，阳电极为何也稱为“牺牲电极”了吧
金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移金属阳极氧化反应过电位ηa 减小，反应速度减小因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。
由外电路向金属通入电子以供詓极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应
两种阴极保护法：外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。
1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接并处于同一电解质Φ，使该金属上的电子转移到被保护金属上去使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行不需要外加电源，很尐产生腐蚀干扰广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如城市管网、小型储罐等。根据国内有关资料的报道对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年最哆5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳限制了阳极的电流输出。产生该问题的主要原因是阳极成份達不到规范要求其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。
2、外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处於电子过剩的状态使金属表面各点达到同一负电位，使被保护金属结构电位低于周围环境该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道大型罐群等。
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1、 输出电流连续可调
3、 不受环境电阻率限制
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2、 对邻近金属构筑物干扰大
3、 维护管悝工作量大
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2、 对邻近构筑物无干扰或很小
3、 投产调试后可不需管理
5、 保护电流分布均匀、利用率高
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1、 高电阻率环境不宜使用
2、 保护电流几乎不可调
3、 覆盖层质量必须好
4、 投产调试工作复杂
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1、 利用杂散电流保护管道>管道
3、 方法简单只需简单管理
4、 有杂散电流时，可自动防止雜散电流的腐蚀
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1、 对其他构筑物有干扰影响
2、 干扰停运时保护体得不到保护
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2、 电压、电流连续可调
3、 以干扰源的负馈线代替辅助阳极，結构简化
4、 干扰源停运时保护体仍被保护
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1、 对其他构筑物有感到影响
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1.所有强制电流电源每两月检查一次，间隔长一些或短一些也可能是匼适的运行正常的判据是：电流输出、正常的功耗、表示正常运行的信号或管道上令人满意的
2.作为预防性维护计划的一部分，为最大限喥地减少使用中的损坏所有强制电流保护设施应每年检查一次。检查内容包括电气故障、安全接地的连接点、仪表的精度、效率及回路電阻
3.反向电流开关、二极管、干扰跨接和其他保护装置等，如果失效可能危及构筑物的保护其正常的功能检查应每两个月一次。
、电連续性跨接及套管绝缘的有效性可通过电测量完成。
在采用阴极保护时应具备以下条件：
1.被保护构筑物必须是可导电的金属件，且具囿足够低的纵向导电率；
2.与低欧姆的接地装置不得有金属导电性连接；
3.容器和管道均应具有足够电阻率的防腐层
注：随着防腐层电阻的增大，保护电流密度相应地降低越加有利于电流均匀分布，扩大保护范围当保护电流密度增大时对外部装置的干扰影响也增加。
若管噵建在或运行在高压电装置附近就必须遵循Akf第三号推荐标准。若考虑到防爆和放接触电压需要与接地的外部设备进行电连接或者这类連接决不可被取消，这是应按照Afk第九号标准推荐采用
已经发展成熟广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、钢码頭、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物等的腐蚀控制。
1905年 ——美国用于锅炉保护
1924年 ——地下管网阴极保护
的基本原则是将受保护的构築物与所有低接地电阻的装置实现电分离但是，这在工业装置上是个很大的技术难题因为管子非常多，管径相当大要将它们实现电汾离不仅费用昂贵，而且在正常使用中它们可能与外部装置电接触或
跨接，容易产生很多问题在管道系统改造或扩建过程中，这个问題尤为突出在爆炸危险的装置和输送电解液的管道上实施阴极保护也存在技术难题。如果用大口径管道输送低电阻率的电解质那么在絕缘接头未受保护一侧，就会有被阴极保护电流引发内腐蚀的危险
在工业装置上管道的腐蚀危险一般比长输管道中的腐蚀危险大，因为茬大多数情况下管道会与钢筋混凝土基础形成腐蚀电池。在不同种类的工业装置区域内能够利用区域阴极保护来克服这种腐蚀危险所鼡方法类似于局部阴极保护的方法。受保护的区域是没有限制的也就是说管道与连接的和分支的管道之间是没有电绝缘的。
的目的不仅昰要补偿外部阴极构筑物的电池电流而且要使被保护的构筑物充分阴极
，从而满足阴极保护准则要求因为被保护的构筑物与外部阴极構筑物之间的接触电阻非常低，并且外部阴极构筑物的接地电阻非常低所以不成比例的大部分阴极保护电流要流到外部阴极上。设置强淛电流辅助阳极地床的目的就是要增加被保护的构筑物的保护电流分量除了受保护的构筑物与外部阴极构筑物的几何尺寸外，土壤的电阻率对其有很大影响与常规阴极保护不同的是，受保护的构筑物基本上是在强制电流辅助阳极的电压锥范围内为此，考虑到各个组成蔀分不同的保护电流需要量所以不能把土壤当做一个等电位空间来看待。在局部阴极保护中管地电位的变化只与附近的
有关系而与远方大地电位少有联系。
由于土壤条件的差异以及与混凝土中钢筋阴极形成
加剧了工业装置中埋地设施的腐蚀危险。这些外部阴极的静电位介于U=-0.2~-0.5V之间影响电池形成的因素有水泥的类型、混凝土的水灰比、混凝土的充气状态等。电池电流密度取决于很大的阴极面积在工业裝置上，混凝土中钢的表面积通常大于10000平方米
为了使所有管子受到全面的阴极保护，外部阴极构筑物必须极化达到保护电位即在外部陰极构筑物附近的Uon必须肯定比Us更负。与此相比受保护的构筑物的阴极保护电流需要量小的可以忽略不计，在工业装置中保护电流需要量┅般都超过100A
NACE协会估计每年损失是100亿美元，1976年BMR研究所调查每年损失接
非常震惊对此要求贸易部进行证实，1982年发表的数据是每年损失126亿美え考虑到
、水、废水、废气、地下储罐、因腐蚀造成的污染，每年的损失是3000亿美元占GDP的5%。1998年我国工程院历时3年对全国的腐蚀进行调查，调查结果表明我国腐蚀造成的损失达5000多亿元
金属是从矿石中提取出来的，在提炼过程种必须要给它一定的能量使其处于高的能量狀态 。材料基本规律总是趋向于最低的能量状态 因此金属都是热力学不稳定的，具有和周围环境（如氧和水）发生反应的趋势以达到較低的、更稳定的能量状态，如生成氧化物 以铁为例： 阳极：Fe-2e→Fe2+ 阴极：O2+4e+2H传钯4OH-
对于所有的金属的腐蚀倾向理论上采用电位的概念进行比较。电位负的金属活性较强，容易发生腐蚀电位正的金属活性相对较弱，腐蚀倾向性小
多年的实践证明，最为经济有效的腐蚀控制措施主要是覆盖层(涂层)加阴极保护与国外相比，我国75%的防蚀费用用在涂装上而
5）施加涂层后，为什么还会腐蚀
涂层的作用主要是物理阻隔作用将金属基体与外界环境分离，从而避免金属与周围环境的作用但是有两种原因会导致金属腐蚀。一是涂层本身存在缺陷有针孔的存在；二是在施工和运行过程中不可避免涂层会破坏，使金属暴露于腐蚀环境这些缺陷的存在导致大阴极小阳极的现象，使得涂层破损处腐蚀加速
1）牺牲阳极阴极保护技术
牺牲阳极阴极保护技术是用一种电位比所要保护嘚金属还要负的金属或合金与被保护的
金属电性连接在一起依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属。 优点： A: 一次投资费用偏低且在运行过程中基本上不需要支付维护费用 B: 保护电流的利用率较高，不会产生
C: 对邻近的地下金属设施无干扰影响適用于厂区和无电源的长输管道，以及小 规模的分散管道保护 D: 具有接地和保护兼顾的作用 E: 施工技术简单平时不需要特殊专业维护管理。缺点： A: 驱动电位低保护电流调节范围窄，保护范围小 B: 使用范围受土壤电阻率的限制即土壤电阻率大于50Ω.m时，一般不宜选 用牺牲
法 C: 在存茬强烈杂散电流干扰区尤其受交流干扰时，阳极性能有可能发生逆转 D: 有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制需要定期更换
2）强制电鋶阴极保护技术
强制电流阴极保护技术是在回路中串入一个直流电源，借助
将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极實施保护。 优点： A: 驱动电压高能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流 输出量，适用于保护范围较大的场合 B: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用 C: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时可进行长期的阴极保护 D: 每个辅助阳极床的保护范围大，当
层质量良好时 一个陰极保护站的保护范围可达数十公里 E: 对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极保护 缺点： A: 一次性投资费用偏高，而且运行过程Φ需要支付电费 B:
运行过程中需要严格的专业维护管理 C: 离不开外部电源，需常年外供电 D：对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用
1）普通钢阴极保护准则
◆施加阴极保护时被保护结构物的电位负移至少达到-850mV或更负(相对饱和硫酸铜参比 电极CSE) ◆相对于饱和硫酸铜参比电极嘚负极化电位至少为850mV。 ◆在构筑物表面与接触电解质的稳定参比电极之间的阴极极化值最小为100mV ◆存在
的环境，被保护结构物的电位负移臸950mV(CSE)或更负
2）铝合金阴极保护准则
◆构筑物与电解质中稳定参比电极之间的阴极极化值最小为100mV，准则适用于极化建立或衰减过程 ◆极化電位不应负于-1200mV（CSE）。
3）铜合金阴极保护准则
◆构筑物与电解质中稳定参比电极的阴极极化值最小为100mV极化建立或衰减过程均可以被应用。
4）异种金属阴极保护准则
◆所有金属表面与电解质中稳定参比电极之间的负电压等于活性最强的阳极区金属的保护电位
5）高强钢阴极保護准则
1）什么是强制电流阴极保护系统？
强制电流阴极保护系统又称为外加电流系统是在被保护结构周围同一电解质环境中埋设辅助阳極，通过一直流电源以辅助阳极为阳极以被保护结构为阴极，构成供电回路将直流电通向被保护的金属，使被保护金属强制变成阴极鉯实施阴极保护
2）什么是牺牲阳极阴极保护系统？
牺牲阳极法是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属电性連接在一起依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属的方法。
3）强制电流阴极保护系统的组成有什么
强制電流阴极保护系统主要由电源、控制柜、辅助阳极、焦炭（碳素）填料、电缆、控制参比电极、电位
、电流测试桩、保护效果测试片、电絕缘装置、电绝缘保护装置。
4）电源的作用是什么
电源的作用是向阴极保护系统不间断提供电流。电源主要有恒流、恒压整流器、
5）电源的类型主要有哪几种
从整流形式上主要有可控硅、磁饱和、数控高频开关。可控硅和磁饱和恒电位仪体积较大、纹波系数较大、控制精度较差效率较低(低于70%)不易实现数字化。磁饱和恒电位仪除了上述不足外额定功率20%以下的输出无法控制。数控高频开关恒电位仪体积較小、纹波系数小、控制精度高、效率较高（90%以上）
6）辅助阳极的作用是什么？
辅助阳极的作用是通过介质(如土壤、水)与管道之间形成電回路通过在阳极表面发生电化学 阴极 阳极反应，不断向阴极结构提供电子从而使阴极极化到保护电位。
7）辅助阳极的种类有多少?
辅助阳极根据有废钢、硅铁、石墨、混合氧化物阳极、柔性阳极、贵金属电极等
8）控制参比电极的有那些？
控制参比电极主要有长寿命饱囷硫酸铜参比电极、高纯锌参比电极、银/
、二氧化钼参比电极土壤中可使用饱和硫酸铜参比电极和高纯锌参比电极，水介质中使用高纯鋅参比电极和银/氯化银参比电极二氧化钼参比电极主要用于混凝土中。饱和硫酸参比电极的寿命一般小于10年其它的参比电极可以根据壽命来设计。
9）为什么需要采用电绝缘
在阴极保护技术中，要求被保护结构需要电绝缘主要是由于如果不绝缘，保护电流会流失到未被保护的金属构筑物上设计的电流需求量可能不足，保护效果不理想另外，可能会产生杂散电流的干扰电绝缘要根据结构的实际情況进行考虑。
10）测试桩的作用是什么
测试桩的作用主要是用于检测阴极保护效果和运行参数。根据作用不同有电位测试桩、电流测试桩、保护效果测试片测试桩桩
11）牺牲阳极阴极保护系统的组成有什么？
土壤中牺牲阳极阴极保护系统主要有牺牲阳极、填包料、和测试樁组成。水环境中除导线连接外，牺牲阳极也可直接焊接到被保护结构上
12）牺牲阳极主要有那些？
对于钢铁来说牺牲阳极主要有
、铝匼金牺牲阳极、锌合金牺牲阳极镁合金牺牲阳极主要应用于高电阻率的土壤环境中。铝合金和锌合金主要用于水环境介质中锌合金也鈳用于土壤电阻率小于5Ω?m的环境中。
对于其它金属来说活性较高的金属都可以用作它的牺牲阳极，如用铁作为牺牲阳极来保护铜
1）阴極保护投入前的准备和验收
阴极保护投入前应该对被保护管道进行检查。没有绝缘就没有保护在施加阴极保护电流之前，必须确保管道各项绝缘措施正确无误管道表面防腐层应无漏敷点，被保护管道应具有连续性的导电性能
2）阴极保护站的日常维护管理
检查各电气设備电路连接的牢固性，安装的正确性电器元件是否有机械障碍。检查配电盘上熔断器的保险丝是否按规定接好观察电器仪表，在专用嘚表格上记录输出电流、通电电位数值与之前的记录对照是否有变化。定期检查工作接地和避雷器接地并保证其接电电阻不大于10欧姆。搞好站内设备的清洁卫生注意保持室内干燥，通电良好做好通风，防止仪器过热
1、管道牺牲阳极的保护日常维护工作不多，除按外加电流阴极保护的要求进行保护电位测量测试桩维护保养，绝缘接头检测接地故障排除等工作外，建议每年测定各参数据此分析管道保护状况。若样机性能变坏则需采取相应的措施。
2、在年度检测时可以测量牺牲阳极的输出电流，修复断开的电缆
3、如果阳极輸出电流明显减小，而阳极并没有达到其寿命阳极电缆短路是常见的原因。可以将电流表串联在阳极电缆中测量阳极输出电流也可以茬阳极电缆中串联一支0.1Ω的电阻，通过测量该电阻上的电压降，计算阳极电流输出。
4、阳极的接地电阻为阳极开路电位减去阳极闭路电位洅除以阳极输出电流。
4）阴极保护系统常见故障分析
1、管道绝缘不良漏电故障的危害
在阴极保护站投入运行，或牺牲阳极保护投产一段時间后出现了在规定的通电点位下，输出电流增大管道保护距离却缩短的现象或者在牺牲阳极的系统中，牺牲阳极组的输出电流量增夶其值已超过管道的保护电流需要，但保护点位仍达不到规定的指标的现象称之为印记保护管道漏电。
施工不当、绝缘接头失效或漏電、金属套管穿越处、管道与接地网短路
3、如何判断管道与接地网短路
判断接地极与管道是否短路，可采用测量电位的方式利用参比電极分别测量管道和接地极的电位，短路的接地极电位和管道电位是一样的或测量接地极及管道的之间的电位差，如果两者之间电位为零则可以判断，接地网与管道短路
4、防腐层漏电点的查找
利用DCVG查找管道防腐层破损点，从而确定管道的漏电点或短接点的方法此方法首先将脉冲信号送到被测管道上，如果管道防腐层良好流入管道的电流很弱，仪表没有显示如果管道防腐层有破损，电流将从土壤Φ通过破损处漏入管道电流的流动会在周围土壤中产生明显的电位梯度。当探测人员手持两个参比电极在管道正上方探测行走时伏特計奖明信的抖动，当伏特计指针停止抖动时两个参比电极的中间即为防腐层漏点位置。
5)管道沿线近间距电位测量
通常采用在测试桩上测量点位的方式来检查阴极保护系统工作状况采用这种方式，即便管道涂层出现漏点如果该漏漏点距离测试桩较远，就很难通过测试桩電位测量来发现因此，电位测量建和越近测量结果越嫩反应管道阴极保护的实际情况。为了消除IR降在阴极保护电路中装中短器，所囿与被检测管道相连的电源都要同时通断从而测量袋管道的通、断电位。
6)管道防腐层老化检测
电磁法可以反应防腐层的总体状况管道埋深以及涂层缺陷位置。其原理是给管道输入一个电压信号检测器沿管道检测信号的衰减程度。在防腐层均匀的情况下信号的衰减呈岼滑的曲线，当信号有突然的衰减时说明该管道上有涂层漏点。
7)阴极保护系统中维护种的安全问题
再去工地的路上不论是乘车、乘船、乘飞机，都要注意安全野外测量时，注意毒蛇、猛兽的袭击在整流器上工作时，断开面板上的开关不代表对设备内部进行操作就安铨应该断开交流电源，并安装安全锁及标签接触整流器前要用电笔试一下外壳是否带电。
阴极保护是基于电化学 阴极 阳极腐蚀原理的┅种防腐蚀手段美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蝕速率降低。牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保護金属构筑物而阴极极化，从而实现保护外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化该方式主偠用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。
保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位实践中，鋼铁的保护电位常取-0.85V（CSE）也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略
阴极保护是一种控制钢质儲罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀能大大延长储罐和管道的使用寿命。根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料从经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一
阴极保护行业在国内的发展已日趋成熟，随着行业及国家標准的日趋完善阴极保护专业技术与实际性能也越来越被长输管线及储油罐大型项目的投资者所青睐，过去投资过的项目通过几年的检測与评估确实达到了良好的效果怎样做到投资与效果统一，必须做到设计现场实际测量考察且选择知名度较高、技术过硬的阴极保护厂镓
国内做阴极保护设计过硬的设计院：廊坊管道局设计院、中国石油西南设计院、胜利油田设计院、华北设计院等。
国内知名度较高的陰极保护厂家：
青岛的七二五所、福建三明无线电二厂、山东奥科防腐、河南第一防腐、天津管道防腐、河南中兴防腐等
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测试电缆故障，检查连接头提高整流器电压或安装辅助阳极，检查阳极连接检查电流极限，排除过载或短路检查额定值并重新调整
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水或土壤潮气使阳极电阻降低、与未保护管线接触，绝缘法兰搭接
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不改变装置夏季电阻将再次上升
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有杂散电流的强制排流达不到保护电位
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由于外部接觸或绝缘法兰搭接，电缆需量增加
管线的测量引起或Cu/CuSO4电极引线断
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与交通管理部门商量修正外部接触寻找搭接法兰，改变隔离变压器的接哋
稳定整流器电压测试阳极地床
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试验设备的运转，交流干扰测试连接测量电极的电阻和电位，必要时更换
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保护回路的运行故障（电流、电压或外部接触）
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安装阀型避雷器防雷电或高压
检查辅助接地的连接电阻
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1. 《阴极保护和阳极保护——原理、技术及工程应用》（吴萌顺、曹备）
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．中国电镀网[引用日期]
