Katodisuojaus on menetelmä metallirakenteiden suojaamiseksi korroosiolta. Metallit, joista nämä rakenteet on valmistettu – yleensä teräs – ovat alttiita korroosiolle hapettumisreaktion vaikutuksesta, kun ne ovat usein kosketuksissa veden kanssa. Reaktioon liittyy metalli, joka luovuttaa elektroneja, ja sitä edistävät veteen liuenneiden suolojen jäämät, mikä saa veden toimimaan elektrolyyttinä. Korroosiota voidaan siis pitää sähkökemiallisena prosessina. Katodisuojaus tekee metallirakenteesta katodin – positiivisesti varautuneen elektrodin – perustamalla sähkökemiallisen kennon, jossa käytetään anodina sähköpositiivisempaa metallia, jotta rakenne ei menetä elektroneja ympäristöönsä.
Tätä suojaustapaa voidaan käyttää maanalaisissa putkissa ja säiliöissä; maanpäälliset rakenteet, kuten sähköpylväät; ja osittain upotetut rakenteet, kuten alukset ja porauslautat. Sitä voidaan käyttää myös teräsbetonien suojaamiseen teräsbetonissa. Metallit, jotka ovat korroosiota kestävämpiä, ovat yleensä kalliimpia kuin teräs ja niiltä voi puuttua tarvittava lujuus, joten korroosiosuojattu teräs on yleensä paras vaihtoehto, vaikka muut metallit, jotka voivat syövyttää, voidaan suojata tällä tavalla.
Teräs koostuu pääasiassa raudasta, jonka redoksipotentiaali on -0.41 volttia. Tämä tarkoittaa, että se pyrkii menettämään elektroneja ympäristössä, jossa on vähemmän negatiivinen redoksipotentiaali, kuten vesi, joka voi joutua kosketuksiin tämän metallin kanssa sateen, kondensoitumisen tai kostean ympäröivän maaperän muodossa. Raudan kanssa kosketuksiin joutuvat vesipisarat muodostavat sähkökemiallisen kennon, jossa rauta hapetetaan reaktiolla Fe -> Fe2 + + 2e-. Rauta II (Fe2+) -ionit menevät liuokseen vedessä, kun elektronit virtaavat metallin läpi, ja veden reunalla elektronien, hapen ja veden vuorovaikutus muodostaa reaktiossa hydroksidi (OH-) -ioneja: O2 + 2H2O + 4e–> 4OH-. Negatiiviset hydroksidi -ionit reagoivat positiivisten rauta II -ionien kanssa vedessä muodostaen liukenematonta rauta II -hydroksidia (Fe (OH) 2), joka sitten hapetetaan rauta III -oksidiksi (Fe2O3), joka tunnetaan paremmin ruosteena.
Katodisuojauksessa on kaksi päämenetelmää, joilla pyritään estämään tämä korroosio tarjoamalla vaihtoehtoinen elektronien lähde. Galvaanisessa suojauksessa metalli, jolla on negatiivisempi redoksipotentiaali kuin suojattava metalli, on liitetty rakenteeseen eristetyllä johdolla muodostaen anodin. Tähän tarkoitukseen käytetään usein magnesiumia, jonka redoksipotentiaali on -2.38 volttia -muita yleisesti käytettyjä metalleja ovat alumiini ja sinkki. Tämä menettely asettaa sähköisen kennon, jonka virta kulkee anodista rakenteeseen, joka toimii katodina. Anodi menettää elektroneja ja syöpyy; tästä syystä se tunnetaan “uhrautuvana anodina”.
Galvaanisen katodisuojauksen ongelma on se, että lopulta anodi syöpyy siihen pisteeseen, että se ei enää tarjoa suojaa ja se on vaihdettava. Vaihtoehtoinen katodisuojajärjestelmä on Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). Tämä on samanlainen kuin galvaaninen menetelmä, paitsi että virtalähdettä käytetään tuottamaan sähkövirta anodista suojattavaan rakenteeseen. Tarvitaan tasavirta (DC), toisin kuin vaihtovirta (AC), joten tasasuuntaajaa käytetään muuntamaan AC DC: ksi. Tämä menetelmä tarjoaa paljon kestävämmän suojan, koska virta syötetään ulkoisesti sen sijaan, että se muodostuisi anodin ja ympäristön välisen reaktion seurauksena, jolloin anodin käyttöikä pitenee huomattavasti.