При использовании этого метода катодной защиты металлическая конструкция становится полностью катодной и не подвергается коррозии, если поддерживаемый отрицательный электрический потенциал достаточен для полной поляризации защищаемой поверхности. Катодная защита может быть применена, когда электролит неоднородный (концентрационные элементы в воде, содержащей различные количества солей, и в почвах с переменным количеством влаги) или когда в контакте с одним электролитом находятся несколько металлов. Считают, что катодная защита эффективна при значениях наложенного потенциала от — 0,85 до — 1 В.
Плотность тока зависит от качества покрытия на защищаемом металле и приблизительно составляет:
- 60 мА/м2 для неизолированной решетки, погруженной в морскую воду;
- 5 мА/м2 для решетки с эпоксидным покрытием;
- 0,1 мА/м2 для трубы с полимерным покрытием, уложенной во влажный грунт с низкой электропроводностью.
При катодной защите в морской воде, однако, принимается расчетная плотность тока 80 мА/м2, при которой разрушение покрытий может происходить в течение длительного времени.
Существуют два метода катодной защиты: к первому относится применение активных расходуемых анодов из магния или алюминия. В этом случае присоединение металла-протектора, который имеет больший отрицательный электрический потенциал, чем сталь, приводит к возникновению внутреннего гальванического тока.
Магний, характеризующийся разностью электролитических потенциалов со сталью 1,8 В, применяют в воде с высоким удельным сопротивлением при силе тока в несколько ампер со скоростью растворения магния около 10 кг/А*год. Алюминий, который имеет разность электролитических потенциалов со сталью 1,1 В, используют в водах с высокой электрической проводимостью, таких как морская вода, при высокой силе тока и скорости растворения около 4 кг/А*год.
При другом методе защиты используют наложение внешней ЭДС и установление внешнего электрического тока. Заземленный анод выполняют из некорродирующего материала (например, ферросилиция или платинированного титана). Обычно принимаемые значения плотности тока для таких анодов составляют соответственно 0,1 и 10 А/дм2. Разности потенциалов, в пресной воде принимают от 5 до 10 В, а в морской воде — от 1,5 до 2 В.
Точки заземления и дренажа тока должны быть распределены очень тщательно.
Расходуемые аноды могут быть использованы только для защиты конструкций простой формы с малой площадью поверхности или когда катодная защита не может быть применена по конструктивным причинам (например, в отстойниках со скребковыми механизмами).