Inox hộp vuông, chữ nhật: Quy cách chuẩn và ứng dụng khung

Inox hộp vuông và chữ nhật là dòng ống hộp định hình (square/rectangular tubes) được ưa chuộng nhất để làm khung kết cấu nhẹ–trung bình nhờ độ bền, chống ăn mòn và tính thẩm mỹ. Trong bức tranh tổng thể các sản phẩm inox (tấm, cuộn, ống, hộp, thanh đặc), inox hộp là “xương sống” cho các kết cấu khung nhà xưởng, cửa cổng, giàn mái, khung máy, kệ – đặc biệt ở những ứng dụng cần sạch, đẹp và bền ngoài trời. Bài viết này là hướng dẫn đầy đủ về quy cách vuông/chữ nhật, mác thép, tiêu chuẩn, tính toán nhanh chịu lực–khối lượng, gia công và lựa chọn theo môi trường.

Khái niệm, tiêu chuẩn và phạm vi sử dụng

– Cấu tạo: Inox hộp được tạo hình từ dải inox cán nguội/cán nóng, hàn dọc (welded) rồi nắn thẳng; phổ biến cho kết cấu, nội–ngoại thất, cơ khí dân dụng–công nghiệp.
– Tiêu chuẩn sản phẩm thường gặp:
– ASTM A554 (welded stainless steel mechanical tubing – trang trí/không áp lực), dùng rộng rãi cho hộp vuông/chữ nhật.
– EN 10296-2 (ống hàn inox cho cơ khí) kết hợp EN 10088 (thành phần và cơ tính mác thép không gỉ).
– JIS G3448 (light-gauge stainless steel pipes for ordinary piping) và các tiêu chuẩn nhà máy.
– Chiều dài tiêu chuẩn: 6 m/cây; có cắt quy cách theo yêu cầu.
– Bề mặt: 2B/BA, No.4/HL (hairline), bóng gương 8K; thường phủ màng PVC bảo vệ.

Nguồn tham khảo tiêu chuẩn: ASTM A554; EN 10088; EN 10296-2.

Quy cách inox hộp vuông/chữ nhật phổ biến tại thị trường Việt Nam

Kích thước ngoài (OD) điển hình

– Hộp vuông (mm): 10×10; 12×12; 20×20; 25×25; 30×30; 40×40; 50×50; 60×60; 75×75; 80×80; 100×100.
– Hộp chữ nhật (mm): 10×20; 20×40; 25×50; 30×60; 40×60; 40×80; 50×100; 60×120; 80×120.
– Có thể đặt hàng theo kích cỡ đặc biệt cho dự án.

Độ dày thành và dung sai

– Độ dày (t): 0.6–3.0 mm (nhóm trang trí–khung nhẹ); 3.0–6.0 mm (khung công nghiệp nặng hơn – tùy nhà máy).
– Dung sai tham khảo theo ASTM A554/EN 10296:
– Kích thước ngoài: ±0.5% (tối thiểu khoảng ±0.3–0.5 mm tùy size).
– Độ dày: ±10%.
– Độ vuông góc, độ thẳng, độ lượn góc theo tiêu chuẩn/nhà máy; yêu cầu chặt chẽ hơn có thể đặt riêng cho kết cấu.

Bề mặt và bảo vệ

– 2B/BA cho khung kỹ thuật, sơn/phủ sau gia công.
– No.4/HL cho nội–ngoại thất cần vân xước đồng đều.
– 8K cho chi tiết trang trí cao cấp.
– Phủ màng PVC một/both sides để chống xước khi gia công–vận chuyển.

Lựa chọn mác thép theo môi trường làm việc

– 201 (S20100): kinh tế, độ bền cao hơn 304 ở trạng thái ủ, chống gỉ ở môi trường khô–nội thất; không khuyến nghị gần biển/hóa chất. Cẩn trọng khi hàn dày lớn.
– 304/304L (S30400/S30403): cân bằng tốt giữa chống ăn mòn–gia công; phù hợp đa số khung ngoài trời đô thị, thực phẩm, thiết bị công nghiệp sạch.
– 316/316L (S31600/S31603): bổ sung Mo, chống rỗ pitting/ăn mòn kẽ tốt; chọn cho vùng ven biển, hồ bơi (có Clo), hóa chất nhẹ.
– 430 (ferritic): dùng cho trang trí trong nhà, độ bền hàn–chống gỉ kém hơn; không khuyến nghị cho khung kết cấu chịu lực–ngoài trời.
Gợi ý nhanh:
– Trong nhà khô, ngân sách tối ưu: 201.
– Ngoài trời đô thị: 304/304L.
– Ven biển/hóa chất nhẹ: 316/316L.
Nguồn: Nickel Institute – Hướng dẫn chọn thép không gỉ; SSINA/Outokumpu datasheets.

Tính chất cơ học tiêu biểu (trạng thái ủ, tham khảo)

– 201: Re0.2 ~ 275 MPa; Rm ~ 515–680 MPa; độ dãn dài ~ 40%.
– 304/304L: Re0.2 ~ 205 MPa; Rm ~ 515–620 MPa; độ dãn dài ~ 40%.
– 316/316L: Re0.2 ~ 205 MPa; Rm ~ 515–620 MPa; độ dãn dài ~ 40%.
Lưu ý: Ống/hộp cán nguội có thể có ứng suất–độ bền tăng; thiết kế kết cấu cần hệ số an toàn và kiểm chứng thực tế. Nguồn: SSINA, Outokumpu, ATI/AK Steel datasheets.

Công thức tính nhanh khối lượng và tiết diện chịu uốn

– Diện tích tiết diện (bỏ qua góc lượn, mm²):
A = B×H − (B−2t)×(H−2t)
(với hộp vuông: B = H)
– Khối lượng riêng inox ≈ 7.93 g/cm³ = 0.00793 kg/mm³×10³ mm/m.
– Khối lượng 1 mét:
W (kg/m) ≈ 0.00793 × A
– Mô men quán tính uốn (bỏ qua góc lượn):
– Hộp vuông: I = [B⁴ − (B−2t)⁴] / 12
– Hộp chữ nhật (uốn theo trục mạnh H): Ix = [B×H³ − (B−2t)×(H−2t)³] / 12
– Mô men kháng uốn: Z = I / (H/2)

Ví dụ 1 – tính khối lượng:
– Hộp 40×40×1.5 mm: A = 40×40 − 37×37 = 1600 − 1369 = 231 mm²
→ W ≈ 0.00793×231 ≈ 1.83 kg/m.
– Hộp 50×50×1.5 mm: A = 2500 − 2209 = 291 mm²
→ W ≈ 2.31 kg/m.

Ví dụ 2 – so sánh khả năng chịu uốn (thép 304, σ_allow ≈ 0.6·Re0.2 ≈ 123 MPa), dầm đơn giản L = 1.2 m, tải đều:
– 40×40×1.5: Z ≈ 2,858 mm³ → M_allow ≈ 123×2,858 ≈ 0.352 kN·m
→ w_allow ≈ 8·M/L² ≈ 1.95 kN/m (~199 kg/m).
– 50×50×1.5: Z ≈ 4,568 mm³ → M_allow ≈ 0.562 kN·m
→ w_allow ≈ 3.12 kN/m (~318 kg/m).
Kết luận: tăng từ 40 lên 50 mm (giữ t) cho khả năng chịu uốn tăng ~60%. Lưu ý: tính đơn giản, chưa xét ổn định cục bộ, mối nối, lỗ khoan, rung động; công trình quan trọng cần kỹ sư kết cấu thẩm tra.

Ứng dụng điển hình trong làm khung kết cấu

– Khung nhà xưởng nhẹ, giàn kèo, dầm đỡ sàn thao tác, lan can, cầu thang.
– Khung cửa cổng, hàng rào, mái hiên, giàn phơi – ưu tiên 304/316 cho ngoài trời.
– Khung máy, bệ thiết bị, băng tải, bàn thao tác phòng sạch – 304/316 bề mặt 2B/HL.
– Kệ kho, khung biển bảng quảng cáo, giàn năng lượng mặt trời (outdoor): 304/316; lưu ý ăn mòn kẽ tại gá lắp.
– Nội thất–trang trí: 201/304 với hoàn thiện HL/8K theo yêu cầu thẩm mỹ.

Kỹ thuật gia công, hàn và xử lý bề mặt để khung bền–đẹp

– Cắt–gia công: dùng lưỡi/cưa/cắt plasma phù hợp inox; tránh nhiễm bẩn sắt (carbon steel) – tách biệt dụng cụ, chổi, gá kẹp.
– Hàn:
– TIG/GTAW cho tấm mỏng, mối hàn đẹp; MIG/GMAW cho năng suất cao hơn; dùng dây điền L: 308L (cho 304), 316L (cho 316). 201 có thể hàn TIG/MIG, chọn vật liệu điền tương thích, ưu tiên 308L khi cần chống gỉ tốt hơn.
– Kiểm soát nhiệt vào thấp, back-purge (khí bảo vệ mặt sau) với ống kín để tránh “cháy đường hàn” (sugaring).
– Xử lý sau hàn: ngâm/phủ paste tẩy gỉ–thụ động hóa (pickling & passivation), rửa sạch, sấy khô; đánh xước/đánh bóng phục hồi bề mặt No.4/HL/8K.
– Bu lông–phụ kiện: nên chọn inox đồng cấp (304 đi với 304; 316 với 316) để tránh ăn mòn điện hóa.
– Bảo trì: rửa định kỳ bằng nước sạch/xà phòng trung tính; tránh clo đậm đặc, axit mạnh bám lâu trên bề mặt.

Kiểm soát chất lượng khi mua và nghiệm thu

– Chứng chỉ: CO/CQ, MTC (Mill Test Certificate) thể hiện mác, thành phần, cơ tính theo ASTM/EN/JIS.
– Kiểm tra nhanh:
– Đo kích thước, độ dày, độ thẳng; kiểm độ vuông và méo góc.
– Quan sát đường hàn: đều, không rỗ/cháy xém; ít biên gồ; nắn thẳng tốt.
– Soi bề mặt: đồng đều, không xước sâu; màng PVC còn nguyên.
– Kiểm tra PMI (XRF) khi cần xác định đúng mác 304/316; test muối (salt spray) không thay thế cho xác định mác.
– Đóng gói: bó chắc chắn, chèn chống va đập; lưu kho khô ráo, tránh nước đọng–muối.

Yếu tố ảnh hưởng giá và lưu ý đặt hàng

– Mác thép (201 < 304 < 316), độ dày, quy cách, hoàn thiện bề mặt, nhãn mác nhà máy. - Biến động giá Nickel/Cr/Mo quốc tế; nguồn gốc (VN/Đài Loan/Trung Quốc/châu Âu). - Dịch vụ cắt, phay đầu, khoan lỗ, đánh xước–bọc PVC. - Gợi ý: chốt rõ tiêu chuẩn (ASTM A554/EN 10296), bề mặt, dung sai, cấp hàn; yêu cầu kiểm thước–thẳng; đặt dư hao cho cắt–gia công.

Gợi ý quy cách theo ứng dụng

– Khung nội thất/kệ nhẹ trong nhà (khô): 201, 25×25×1.2–1.5; 20×40×1.2–1.5; bề mặt HL/No.4.
– Cửa cổng–lan can ngoài trời đô thị: 304/304L, 40×40×1.5–2.0; 40×80×1.5–2.0; bề mặt No.4/HL hoặc sơn tĩnh điện chuyên dụng cho inox.
– Giàn mái, biển bảng, khung máy vừa: 304, 50×50×1.5–2.5; 50×100×2.0–3.0; hàn TIG/MIG, passivation sau hàn.
– Ven biển/hóa chất nhẹ/nhà máy thực phẩm: 316L, chọn độ dày 2.0–3.0; phụ kiện đồng cấp; bảo trì định kỳ.

Tài liệu tham khảo

– ASTM A554 – Standard Specification for Welded Stainless Steel Mechanical Tubing (astm.org)
– EN 10088 – Stainless steels: List of stainless steels and mechanical properties (cen.eu / national standards bodies)
– EN 10296-2 – Welded circular steel tubes for mechanical and general engineering purposes – Stainless steels
– SSINA – Stainless Steel Grade Data (ssina.com)
– Outokumpu – Core 304/316 datasheets (outokumpu.com)
– ATI/AK Steel – Type 201/304/316 Stainless Steel Datasheets (atimetals.com / aksteel.com)

Kết luận

– Inox hộp vuông/chữ nhật là giải pháp tối ưu cho khung kết cấu nhẹ–trung bình nhờ độ bền, chống ăn mòn, thi công nhanh và tính thẩm mỹ.
– Quy cách phổ biến trải từ 10×10 đến 100×100 và 10×20 đến 80×120 mm, độ dày 0.6–6.0 mm; chọn theo tải, nhịp, yêu cầu bề mặt.
– Mác 201 phù hợp trong nhà; 304 cho đa số ứng dụng ngoài trời; 316/316L cho môi trường khắc nghiệt (ven biển, clo, hóa chất).
– Hãy thiết kế có cơ sở: dùng công thức tính nhanh Z, W để so sánh, nhưng công trình quan trọng cần kỹ sư thẩm tra và tuân thủ tiêu chuẩn.
– Thi công chuẩn: hàn TIG/MIG đúng vật liệu điền, back-purge, passivation; tránh nhiễm bẩn sắt; chọn phụ kiện đồng cấp.
– Kiểm soát chất lượng và chứng chỉ giúp công trình bền–đẹp, tiết kiệm chi phí bảo trì.

Cần tư vấn chọn quy cách, mác thép và báo giá tốt nhất cho dự án của bạn? Liên hệ Inox Cường Thịnh – Hotline: 0343.417.281 – Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com.