Ngoài trời: Nên chọn Inox hay Thép mạ kẽm? Hướng dẫn kỹ thuật chuẩn

Chọn vật liệu cho ngoài trời luôn là câu hỏi đầu tiên khi thiết kế kết cấu, lan can, mái che, biển bảng, thang, máng cáp, giá đỡ pin mặt trời… Bài viết này đặt inox và thép mạ kẽm lên cùng bàn cân, đi thẳng vào kỹ thuật: cơ chế ăn mòn, tuổi thọ ước tính theo môi trường Việt Nam, thi công, bảo trì và chi phí vòng đời. Đây cũng là một mảnh ghép quan trọng trong bức tranh “Inox so với các kim loại khác”, nhưng trọng tâm hoàn toàn là quyết định “inox hay thép mạ kẽm” cho ngoài trời.

Kết luận nhanh (nếu bạn cần quyết ngay)

– Vùng nội đô, nông thôn (không gần biển, ăn mòn C2–C3): Thép mạ kẽm nhúng nóng (HDG) hoặc tôn mạ kẽm Z275 đủ kinh tế – hiệu quả. Inox 304 dùng khi yêu cầu thẩm mỹ, vệ sinh, ít bảo trì.
– Ven biển, khí mặn (C4–C5): Ưu tiên inox 316/316L. Nếu buộc dùng mạ kẽm, chọn HDG lớp dày + sơn phủ (hệ duplex) và chấp nhận bảo trì định kỳ.
– Công trình kết cấu chịu tải lớn, chi phí nhạy cảm: Thép carbon + HDG là chuẩn; chỉ dùng inox cho chi tiết phụ trợ/ăn mòn cao.
– Hạng mục kiến trúc, lan can, biển hiệu cao cấp, công trình công cộng: Inox (304 trong nội địa; 316 ở ven biển) cho độ bền, thẩm mỹ, ít bảo trì.

Môi trường ăn mòn ngoài trời tại Việt Nam (quy đổi theo ISO 9223)

– C2 (thấp): Vùng nông thôn sạch, xa khu công nghiệp.
– C3 (trung bình): Nội đô, ô nhiễm nhẹ, mưa axit thỉnh thoảng.
– C4 (cao): Khu công nghiệp, đô thị ô nhiễm, ven biển 1–10 km.
– C5 (rất cao): Sát biển <1 km, sương muối mặn, hóa chất công nghiệp. Ghi nhớ: Việt Nam khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, bụi mặn trên bề mặt giữ ẩm lâu → tăng nguy cơ “ăn mòn khe” và bám bẩn. Thiết kế thoát nước, tránh kẽ hở là tối quan trọng.

Độ bền ăn mòn: cơ chế và so sánh

Inox (thép không gỉ) – lớp thụ động Cr2O3 tự phục hồi

– Các mác dùng ngoài trời phổ biến: 201, 304/304L, 316/316L; đôi khi 430 (ferritic), 2205 (duplex).
– Chìa khóa là khả năng chống rỗ/điểm (pitting) bởi ion Cl-:
– 201: crom thấp, mangan cao → nhạy rỗ; chỉ nên dùng nội địa khô ráo, tránh ven biển.
– 304/304L: PREN ~18–19, tốt trong C2–C3; có thể “ố trà” gần biển nếu không vệ sinh.
– 316/316L: có Mo, PREN ~24–26 → chống Cl- tốt; khuyến nghị cho C4–C5.
– Duplex 2205: PREN >30, cho môi trường biển khắc nghiệt, nhưng chi phí và gia công phức tạp.
– Lưu ý thi công: hàn dùng que/dây tương thích (308L cho 304; 316L cho 316), tẩy gỉ–thụ động sau hàn, tránh nhiễm sắt carbon (để không tạo điểm gỉ).

Thép mạ kẽm – bảo vệ hy sinh (sacrificial)

– Cơ chế: kẽm hy sinh bảo vệ thép nền; khi lớp kẽm mòn hết → thép gỉ nhanh.
– Dạng phủ:
– Tôn mạ kẽm nhúng liên tục (GI) Z275 (275 g/m² tổng hai mặt ≈ 38–40 μm tổng, ~19–20 μm/mặt) – theo JIS G3302/EN 10346.
– Mạ kẽm nhúng nóng thành phẩm (HDG) – theo ISO 1461/ASTM A123: chiều dày điển hình 70–100+ μm, phụ thuộc bề dày chi tiết; bulong/đai ốc theo ASTM A153.
– Tốc độ tiêu hao kẽm (tham chiếu ISO 9224, mang tính ước lượng):
– C2: ~0.7–1 μm/năm
– C3: ~1–2 μm/năm
– C4: ~2–4 μm/năm
– C5: ~4–8 μm/năm
– Tuổi thọ ước tính (dạng xấp xỉ): Tuổi thọ ≈ chiều dày lớp kẽm / tốc độ tiêu hao
– Z275 (≈40 μm tổng): C3 ~20–40 năm; C4 ~10–20 năm; C5 ~5–10 năm (giả định phẳng, không khe bẩn).
– HDG 80 μm: C3 ~40–80 năm; C4 ~20–40 năm; C5 ~10–20 năm.
– Hệ duplex (HDG + sơn/PU/FEVE): tuổi thọ có thể tăng gấp 1.5–2.5 lần so với HDG đơn lẻ, nếu chuẩn bị bề mặt đúng và bảo trì sơn.

Cơ tính, khả năng chịu lực và thiết kế kết cấu

– Thép carbon mạ kẽm: dùng thép nền Q235/Q345/SS400, giới hạn chảy 235–345 MPa, phù hợp kết cấu chịu lực (cột, dầm, giàn).
– Inox austenitic 304/316: giới hạn chảy ~205 MPa, độ bền kéo 515–620 MPa, dẻo tốt, chống va đập; phù hợp chi tiết kiến trúc, lan can, bậc thang, kẹp, phụ kiện ngoài trời.
– Khối lượng riêng: inox ~7.9–8.0 g/cm³; thép carbon ~7.85 g/cm³ – khác biệt không đáng kể.
– Thiết kế cho độ bền ăn mòn:
– Tránh kẽ hở, khe hút ẩm; bo tròn góc; tạo dốc >3° cho thoát nước.
– Tránh bề mặt song song tạo “khe mao dẫn”.
– Đảm bảo thoát – thông khí khi mạ kẽm nhúng nóng (lỗ thông/thoát).
– Hoàn thiện inox bề mặt mịn (≥320 grit) giúp giảm bám muối và “ố trà”.

Gia công, lắp đặt và tương thích điện hóa

– Inox:
– Dụng cụ riêng cho inox, không dùng chung với thép đen.
– Hàn xong phải tẩy gỉ–thụ động để tái tạo lớp Cr2O3.
– Bu lông: A2-70 (304) cho C2–C3; A4-70/A4-80 (316) cho C4–C5.
– Thép mạ kẽm:
– HDG cần thiết kế lỗ thoát/vent; nguy cơ cong vênh chi tiết mỏng.
– Sửa chữa hư hại lớp mạ bằng sơn giàu kẽm (theo ASTM A780).
– Bu lông mạ kẽm nhúng nóng lớp dày; ren có thể bị chặt – kiểm tra lắp thử.
– Tránh ăn mòn điện hóa:
– Không nên đặt inox tiếp xúc trực tiếp với thép mạ kẽm trong môi trường ẩm/mặn; nếu buộc phải dùng, đảm bảo:
– Tỷ lệ diện tích anode/cathode thuận lợi (kẽm không quá nhỏ so với inox).
– Đệm cách điện (nylon/PTFE), sơn cách ly, keo bịt mép.
– Thoát nước tốt, vệ sinh định kỳ.

Bảo trì vận hành

– Inox 304/316:
– Nội địa (C2–C3): lau rửa 6–12 tháng/lần đủ.
– Ven biển (C4–C5): xịt rửa nước ngọt 1–3 tháng/lần để tránh “ố trà”; kiểm tra mối hàn, khe.
– Thép mạ kẽm:
– Kiểm tra định kỳ 12–24 tháng: trầy xước, gỉ đỏ cục bộ, rạn sơn (nếu hệ duplex).
– Chà sạch, sơn dặm giàu kẽm, thay bulong hỏng kịp thời.

Chi phí: đầu tư ban đầu vs chi phí vòng đời (LCC)

– Chi phí đầu tư ban đầu (tham chiếu tương đối, biến động theo thị trường):
– Thép carbon + HDG: 1.0× (chuẩn kinh tế cho kết cấu).
– Tôn GI Z275: 0.7–0.9× so với HDG thành phẩm (nhưng lớp mạ mỏng hơn).
– Inox 304: 1.8–3.0× (tùy dạng ống/hộp/tấm và hoàn thiện).
– Inox 316: 2.5–4.0×.
– Chi phí vòng đời:
– C2–C3: HDG thường rẻ nhất suốt vòng đời; inox 304 cho hạng mục cần thẩm mỹ, vệ sinh, ít bảo trì.
– C4–C5: inox 316 thường rẻ hơn về vòng đời nếu yêu cầu ≥20 năm mà không dừng vận hành để bảo trì; HDG muốn đạt tuổi thọ tương tự cần lớp dày + hệ sơn + bảo trì định kỳ.

Ứng dụng điển hình và khuyến nghị

– Lan can, tay vịn, biển hiệu cao cấp:
– Nội địa: inox 304 ống/hộp, hoàn thiện hairline/ba bóng.
– Ven biển: inox 316, mối hàn tẩy gỉ, vệ sinh định kỳ.
– Kết cấu giàn mái, khung thang, hàng rào, bích neo:
– HDG cho hầu hết trường hợp; ven biển gần bờ → HDG + sơn phủ.
– Máng cáp, ống gió, giá đỡ máy điều hòa:
– Nội địa: GI/HDG; ven biển và mái cao tầng gần biển → ưu tiên inox 316 hoặc HDG + sơn.
– Hệ thống điện mặt trời:
– Nội địa: HDG hoặc inox 304; ven biển: inox 316 cho kẹp/ốc; khung HDG lớp dày + sơn hoặc inox nếu ngân sách cho phép.
– Bulong/đai ốc:
– Đồng bộ vật liệu với hệ chính; tránh trộn inox với mạ kẽm không cách điện trong môi trường ẩm.

Ma trận chọn nhanh theo môi trường và mục tiêu

– Ưu tiên thẩm mỹ, ít bảo trì, tuổi thọ >20 năm:
– C2–C3: inox 304; C4–C5: inox 316.
– Ưu tiên kinh tế, kết cấu chịu lực:
– C2–C3: thép + HDG hoặc GI; C4: HDG dày; C5: HDG + sơn (chấp nhận bảo trì).
– Ven biển sát bờ, phun sóng:
– Inox 316; nếu khắc nghiệt hơn: cân nhắc duplex 2205 cho chi tiết đặc thù.

Sẵn có vật tư và tiêu chuẩn tham chiếu

– Nguồn cung thị trường Hà Nội:
– Inox 201/304/316 dạng ống, hộp, tấm, la – phổ biến; 316 có thể phải đặt trước cho kích cỡ đặc thù.
– Tôn mạ kẽm Z180–Z275 phổ biến; dịch vụ mạ kẽm nhúng nóng chi tiết kết cấu sẵn có ở miền Bắc.
– Tiêu chuẩn chính:
– ISO 9223/9224: phân loại môi trường ăn mòn và tốc độ ăn mòn.
– ISO 1461 / ASTM A123: mạ kẽm nhúng nóng sản phẩm hoàn thiện.
– ASTM A153: mạ kẽm cho bu lông/chi tiết nhỏ.
– JIS G3302 / EN 10346: thép tấm mạ kẽm liên tục (GI).
– ASTM A240 / EN 10088: tấm inox; ASTM A312: ống inox.

Lưu ý thiết kế quan trọng để kéo dài tuổi thọ

– Thiết kế thoát nước triệt để, không đọng nước ở khe/hốc.
– Tránh bẫy muối: bích chồng mí, khay ngang không có lỗ thoát.
– Bịt mép cắt tôn GI; sơn dặm mép cắt nơi xước.
– Inox: xử lý bề mặt sau hàn; chọn hoàn thiện mịn.
– Kết hợp vật liệu khác nhau: dùng đệm cách điện, sơn cách ly; tránh diện tích cathode (inox) lớn áp lên anode (kẽm) nhỏ.

Khi nào nên nâng cấp vật liệu?

– Đã từng gỉ sét sớm trong 3–5 năm ở cùng vị trí: chuyển từ GI → HDG hoặc từ 304 → 316.
– Bảo trì khó tiếp cận (cao tầng, biển, công trình công cộng): ưu tiên inox 316 để giảm dừng vận hành.
– Hóa chất/khí SOx/NOx cao: chọn 316 hoặc hệ duplex HDG + sơn chất lượng cao.

Bền vững và tái chế

– Cả inox và kẽm đều tái chế tốt. Tuổi thọ dài và giảm bảo trì là “đòn bẩy” lớn nhất để hạ phát thải vòng đời. Chọn đúng ngay từ đầu thường xanh hơn việc sửa chữa nhiều lần.

Kết luận

– Nếu công trình ở nội địa (C2–C3) và ưu tiên kinh tế: thép mạ kẽm nhúng nóng là lựa chọn tối ưu; inox 304 dành cho hạng mục yêu cầu thẩm mỹ/ít bảo trì.
– Nếu công trình ven biển (C4–C5) hoặc môi trường ăn mòn cao: inox 316 mang lại độ bền và chi phí vòng đời tốt hơn; HDG chỉ phù hợp khi chấp nhận lớp mạ dày + sơn phủ và bảo trì định kỳ.
– Thiết kế thoát nước, tránh khe, đồng bộ vật liệu và thi công đúng quy trình (đặc biệt xử lý sau hàn inox, lỗ vent HDG) quyết định 50% tuổi thọ thực tế.
– Quy tắc 80/20: 80% hạng mục kết cấu ngoài trời dùng HDG; 80% hạng mục kiến trúc/ven biển nên dùng inox 316. Chọn đúng vật liệu ngay từ đầu sẽ tiết kiệm đáng kể chi phí vòng đời và rủi ro vận hành.