Inox so với thép, mạ kẽm, nhôm: phân tích chi phí & bảo trì

Chi phí ban đầu và chi phí bảo trì là hai biến số quyết định tổng chi phí sở hữu (LCC) khi chọn vật liệu kim loại cho công trình, dây chuyền, hay xưởng. Bài viết này phân tích cụ thể Inox so với thép đen sơn, thép mạ kẽm nhúng nóng (HDG), và nhôm, giúp kỹ sư, nhà thầu, chủ xưởng tại Việt Nam (đặc biệt khí hậu ẩm, mưa axit ở Hà Nội và môi trường biển miền Trung/Bắc Bộ) đưa ra lựa chọn tối ưu chi phí theo vòng đời.

Khung phân tích: CAPEX, OPEX và LCC

– Chi phí ban đầu (CAPEX): vật liệu + gia công + lắp đặt + xử lý bề mặt (sơn/nhúng kẽm/đánh bóng).
– Chi phí vận hành – bảo trì (OPEX): làm sạch định kỳ, sơn lại/kết cấu bảo vệ, thay thế bộ phận hỏng, phụ gia hóa chất, dụng cụ tiếp cận (giàn giáo), nhân công và chi phí dừng máy.
– Tổng chi phí sở hữu (LCC): LCC = CAPEX + NPV(OPEX trong vòng đời). Với chiết khấu i (thường 8–12% trong công nghiệp VN), nên tính cho 10–20 năm.

Gợi ý tham số chiết khấu: 10%/năm để dễ so sánh NPV.

Chỉ số chi phí tham chiếu theo vật liệu

Để so sánh, đặt “thép carbon chưa phủ” = 1.0 (chỉ làm mốc, thực tế rất hiếm dùng ngoài trời mà không bảo vệ). Dải chỉ số ban đầu (tham khảo kỹ thuật, có thể thay đổi theo thị trường và thiết kế):

– Thép sơn công nghiệp (2–3 lớp epoxy/PU): 1.10–1.30
– Thép mạ kẽm nhúng nóng (HDG, theo ASTM A123, lớp kẽm ~70–100 µm): 1.35–1.60
– Nhôm kiến trúc/5000-series (theo khối lượng, không tính lợi thế nhẹ): 2.5–3.5
– Inox 201/430 (nội thất/khô): 2.0–2.8
– Inox 304 (đa dụng, 2B/No.4): 3.0–4.0
– Inox 316/316L (môi trường clorua/biển): 4.5–5.5

Lưu ý:
– So theo trọng lượng sẽ bất lợi cho nhôm; so theo cùng chức năng, nhôm có lợi thế nhẹ (giảm kết cấu phụ, vận chuyển).
– Inox cần gia công/hàn đúng tiêu chuẩn và thụ động hóa mối hàn để phát huy khả năng chống ăn mòn.

Ảnh hưởng môi trường: tại sao cùng vật liệu, OPEX khác nhau?

Dựa theo ISO 9223 (phân loại ăn mòn):
– C1–C2: trong nhà khô/sạch, ăn mòn rất thấp.
– C3: ngoài trời đô thị/xa công nghiệp (Hà Nội điển hình), ẩm, mưa axit mức vừa.
– C4: gần biển/khu công nghiệp hóa chất, ẩm mặn.
– C5: bờ biển trực diện/sương muối đậm/khí quyển công nghiệp nặng.

Hàm ý:
– Sơn: chu kỳ sơn lại rút ngắn mạnh khi lên C4–C5.
– HDG: tuổi thọ lớp kẽm phụ thuộc tốc độ tiêu hao kẽm; C4–C5 giảm nhanh.
– Inox 304 bền ở C2–C3; ở C4 có nguy cơ rỗ do clorua, C5 thường cần 316L.
– Nhôm chịu rỗ pitting trong môi trường clorua, cần sơn/anođi hóa và bảo trì.

Mô hình LCC 10–20 năm: ba kịch bản thực tế

Giả định chiết khấu 10%/năm. Chi phí bảo trì thể hiện theo tỷ lệ CAPEX ban đầu. Kết quả là xu hướng để ra quyết định; dự án thực phải tính theo BOQ cụ thể.

Kịch bản A – Trong nhà C2 (xưởng khô, thực phẩm, dược)

– Thép sơn: CAPEX ≈ 1.15; sơn lại mỗi 7–10 năm, 25–35% CAPEX/lần (vệ sinh bề mặt + sơn). NPV 20 năm ≈ 1.30–1.45.
– HDG: CAPEX ≈ 1.40; gần như không bảo trì ở C2. NPV ≈ 1.40.
– Inox 304: CAPEX ≈ 3.2–3.6; vệ sinh định kỳ 0.3–0.7%/năm. NPV 20 năm ≈ 3.25–3.90.
Kết luận: xét thuần chi phí, thép sơn/HDG rẻ hơn. Tuy nhiên, nếu yêu cầu vệ sinh, không nhiễm bẩn, cấm bong tróc (chuỗi lạnh, đóng gói thực phẩm), Inox 304 thường là bắt buộc và giảm rủi ro dừng máy do sơn bong.

Kịch bản B – Ngoài trời đô thị C3 (Hà Nội, xa biển)

– Thép sơn: CAPEX ≈ 1.20; sơn lại 5 năm/lần, 30–40%/lần. NPV 20 năm ≈ 1.65–1.90.
– HDG: CAPEX ≈ 1.45; kiểm tra/touch-up sau 12–15 năm, 5–10%. NPV ≈ 1.50–1.55.
– Inox 304: CAPEX ≈ 3.2–3.8; rửa 1–2 lần/năm, 0.5%/năm. NPV ≈ 3.30–3.95.
– Nhôm sơn/anođi: CAPEX ≈ 2.8–3.2; bảo trì nhẹ 8–10 năm. NPV ≈ 2.9–3.3.
Kết luận: HDG có LCC thấp nhất cho kết cấu ngoài trời. Inox 304 dùng khi yêu cầu thẩm mỹ cao, ít bảo trì, hoặc nơi sơn/HDG khó thi công (chi tiết phức tạp, nhiều khe kẽ).

Kịch bản C – Ven biển C4–C5 (Hải Phòng, Quảng Ninh, miền Trung)

– Thép sơn (hệ duplex kẽm giàu + epoxy + PU): CAPEX ≈ 1.35; sơn lại 4–6 năm, 40–60%/lần. NPV 20 năm ≈ 1.9–2.3.
– HDG: CAPEX ≈ 1.55–1.60; bảo trì 8–12 năm, 15–30% tùy C4/C5. NPV 20 năm ≈ 1.7–1.9.
– Inox 304: nguy cơ rỗ/ăn kẽ hở; thường phát sinh đánh bóng, thụ động hóa, thậm chí thay thế bộ phận sau 8–12 năm. LCC tăng mạnh, rủi ro cao.
– Inox 316/316L: CAPEX ≈ 4.8–5.2; vệ sinh 1%/năm. NPV 20 năm ≈ 4.9–5.6.
Kết luận: về chi phí thuần, HDG thường thấp nhất cho kết cấu chung. Nhưng với thiết bị vệ sinh, bồn/đường ống tiếp xúc nước mặn, hóa chất clorua, hoặc yêu cầu “không dừng máy”, 316L cho rủi ro thấp nhất và tổng chi phí do dừng/khắc phục sự cố có thể khiến 316L kinh tế hơn trong thực tế.

Khi nào Inox “rẻ” hơn trên vòng đời?

Inox có CAPEX cao nhưng OPEX thấp và rủi ro thất bại vật liệu thấp. Các trường hợp sau thường cho điểm hòa vốn 6–10 năm so với thép sơn/HDG:
– Chi phí dừng máy lớn: mỗi lần sơn lại phải ngừng dây chuyền (thực phẩm, dược, điện tử), tổn thất >15–25% CAPEX mỗi lần.
– Yêu cầu vệ sinh/không nhiễm bẩn: sơn bong là không chấp nhận được (khu sạch, bếp công nghiệp).
– Hình học phức tạp: nhiều khe/kỹ thuật phủ khó đảm bảo độ dày lớp sơn/kẽm, nguy cơ ăn mòn kẽ hở cao.
– Tuổi thọ mục tiêu >25 năm, khan hiếm cơ hội bảo trì (hạng mục trên cao, khu vực nguy hiểm).
– Môi trường hóa chất/ nhiệt độ: sơn lão hóa nhanh, HDG bị tấn công bởi axit/kiềm; Inox ổn định hơn (chọn mác đúng).

Chi phí bảo trì điển hình theo vật liệu

– Inox 201/304/316:
– Vệ sinh: 1–4 lần/năm tùy môi trường; chi phí 0.3–1% CAPEX/năm.
– Yêu cầu: tránh clo/chất tẩy chứa chloride đậm đặc; thụ động hóa vùng hàn; tránh khe kẽ đọng muối.
– Thép sơn:
– Kiểm tra hàng năm; spot-repair ngay khi sơn nứt/bong.
– Sơn lại đúng chu kỳ; chi phí 25–60% CAPEX/lần (bao gồm che chắn, làm sạch bề mặt đạt Sa2.5).
– HDG:
– Kiểm tra 1–2 năm/lần; sơn kẽm lạnh/touch-up vùng trầy.
– C4–C5 có thể cần phục hồi hệ sơn bảo vệ bổ sung sau 8–12 năm.
– Nhôm:
– Rửa sạch muối; nếu sơn/anođi, kiểm tra phấn hóa và sơn lại 8–12 năm/lần ở C3, ngắn hơn ở C4–C5.

Rủi ro kỹ thuật làm đội OPEX

– Chọn sai mác Inox: dùng 201/430 ngoài trời ẩm mặn gây rỉ nâu, tốn làm sạch/làm mới. 304 ở C4–C5 dễ rỗ.
– Không thụ động hóa mối hàn Inox: vùng nhiệt bị hoạt hóa, rỉ sớm, phát sinh đánh bóng/axit passivation lại.
– Sơn trên bề mặt bẩn/độ ẩm cao: bong sớm, chu kỳ bảo trì rút ngắn một nửa.
– Galvanic corrosion: lắp Inox với thép/nhôm mà không cách điện trong môi trường ẩm mặn, chi tiết “thấp thế” bị ăn mòn nhanh.
– Thiết kế giữ nước đọng/khe kẽ: mọi vật liệu đều tăng tốc ăn mòn nếu bẫy ẩm/muối.

Lựa chọn theo ứng dụng phổ biến tại Việt Nam

– Kết cấu nhà xưởng ngoài trời nội địa (C3): HDG kinh tế nhất; thêm sơn nếu yêu cầu màu/thẩm mỹ (hệ duplex).
– Lan can, mặt dựng đô thị: Inox 304 No.4/HL cho thẩm mỹ bền; hoặc nhôm sơn tĩnh điện nếu ưu tiên nhẹ.
– Ven biển/C5:
– Kết cấu: HDG + bảo trì theo chu kỳ; cân nhắc duplex kẽm + sơn cao cấp.
– Thiết bị, bồn/đường ống nước biển, khu rửa clo: Inox 316/316L.
– Chế biến thực phẩm/dược: Inox 304/316 là tiêu chuẩn vì vệ sinh và tránh bong tróc; LCC thấp khi tính dừng máy.
– Ống gió/HVAC: nhôm hoặc tôn mạ kẽm; gần biển cân nhắc Inox 304 cho độ bền lâu.
– Bếp công nghiệp, tay vịn trong nhà: Inox 304; khu ẩm/hồ bơi/ven biển: 316.

Cách tự tính nhanh LCC cho dự án của bạn

– Bước 1: Xác định môi trường (C2–C5), tuổi thọ mục tiêu, chi phí dừng máy/lần.
– Bước 2: Lập các phương án vật liệu và hoàn thiện bề mặt (mác Inox, độ dày kẽm, hệ sơn).
– Bước 3: Ước tính CAPEX từng phương án (vật tư + gia công + lắp đặt).
– Bước 4: Xây dựng lịch bảo trì thực tế theo môi trường:
– Sơn: chu kỳ 4–10 năm; chi phí 25–60% CAPEX/lần.
– HDG: kiểm tra định kỳ; phục hồi 5–30% tùy môi trường.
– Inox: vệ sinh 0.3–1%/năm; với 304 ở C4 có thể cần passivation định kỳ.
– Bước 5: Tính NPV OPEX với i = 10%; LCC = CAPEX + NPV(OPEX).
– Bước 6: Thêm chi phí rủi ro (khả năng hỏng sớm, an toàn, chất lượng sản phẩm) để có bức tranh đầy đủ.

Tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật nên ghi rõ

– Inox: ASTM A240 (tấm/cuộn), A312 (ống), ghi mác 201/304/316L, hoàn thiện bề mặt (2B, No.4, BA), yêu cầu thụ động hóa sau hàn.
– HDG: ASTM A123/A153, quy định khối lượng kẽm tối thiểu và kiểm tra độ dày.
– Sơn: hệ sơn, độ dày khô (DFT), chuẩn chuẩn bị bề mặt (ISO 8501-1 Sa 2.5), nghiệm thu bám dính.
– Nhôm: hợp kim (5xxx/6xxx), xử lý bề mặt (anodize/sơn tĩnh điện), độ dày lớp bảo vệ.

Kết luận: chọn vật liệu theo vòng đời, không chỉ theo giá mua

– Ở môi trường C2–C3, nếu mục tiêu tối thiểu hóa chi phí thuần, HDG thường có LCC thấp nhất; thép sơn có thể cạnh tranh nhưng đòi hỏi kỷ luật bảo trì nghiêm ngặt.
– Inox 304/316 có CAPEX cao, nhưng trở nên “rẻ” hơn trên vòng đời khi: cần vệ sinh cao, không chấp nhận bong tróc, chi phí dừng máy lớn, hình học khó phủ, hoặc yêu cầu tuổi thọ >25 năm với rủi ro thấp.
– Ở C4–C5, 304 không phù hợp; lựa chọn thực tế là HDG với kế hoạch bảo trì rõ ràng hoặc Inox 316/316L cho hạng mục quan trọng/tiếp xúc clorua.
– Quyết định tốt nhất luôn dựa trên LCC 10–20 năm có xét chi phí dừng máy và rủi ro. Tính đúng kịch bản sử dụng sẽ cho bạn đáp án kinh tế tối ưu, thay vì chỉ nhìn giá ban đầu.