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

Inox hộp (ống hộp inox) – gồm hai nhóm chính là hộp vuông và hộp chữ nhật – là lựa chọn được ưa chuộng để làm khung kết cấu nhờ bề mặt đẹp, chống ăn mòn và độ cứng vững tốt. Trong hệ sản phẩm inox (tấm, cuộn, ống, hộp, thanh đặc), inox hộp là “xương sống” của nhiều hạng mục khung: mái che, gian kèo, lan can, cửa cổng, khung máy, giàn treo, biển bảng. Bài viết này cung cấp quy cách chuẩn, cách chọn mác – kích thước – độ dày, hướng dẫn tính trọng lượng và các lưu ý gia công, lắp đặt để tối ưu độ bền – chi phí.

1) Inox hộp là gì? Tiêu chuẩn và bề mặt

– Khái niệm: Sản phẩm ống định hình hàn (welded tube), tạo hình từ băng cuộn inox qua dập cuộn và hàn (TIG/HF). Có gân hàn dọc, tùy yêu cầu có thể mài bỏ gân trong/ngoài.
– Tiêu chuẩn áp dụng thông dụng:
– ASTM A554: Welded stainless steel mechanical tubing (phổ biến cho hộp vuông/chữ nhật dùng kết cấu cơ khí, trang trí).
– ASTM A312: Ống inox cấp áp (tham khảo khi cần yêu cầu khắt khe về cơ tính/ăn mòn).
– JIS G3448 hoặc tiêu chuẩn tương đương về ống inox mỏng dùng công trình.
– Chiều dài tiêu chuẩn: 6.000 mm/thanh (có thể cắt quy cách).
– Bề mặt:
– No.1 (tẩy gỉ cán nóng) – công nghiệp, kết cấu ẩn.
– 2B – mờ mịn; phổ biến cho khung ẩn.
– HL/No.4 – xước hairline/satin; dùng trang trí, lan can.
– BA/Mirror – bóng gương; yêu cầu thẩm mỹ cao.
– Bán kính bo góc: thường ≤ 2–3 lần chiều dày t (ảnh hưởng thẩm mỹ và lắp ghép).
– Dung sai điển hình theo ASTM A554: kích thước ngoài ±0,5% (tối thiểu ±0,5 mm), độ thẳng khoảng ≤1,5 mm/3 m; độ dày theo băng cuộn nguồn (tham khảo nhà máy).

2) Quy cách phổ biến tại thị trường Việt Nam

Hộp vuông (B×B, mm)

– Kích thước thông dụng: 10×10; 12×12; 16×16; 20×20; 25×25; 30×30; 38×38; 40×40; 50×50; 60×60; 75×75; 80×80; 90×90; 100×100; 120×120; 150×150; 200×200.
– Độ dày (t): 0,6–1,2 mm (trang trí nhẹ); 1,5–2,0 mm (khung vừa); 2,5–3,0 mm (khung chịu lực); đặc thù nặng có thể tới 4–6 mm.

Hộp chữ nhật (B×H, mm)

– Kích thước thông dụng: 10×20; 20×40; 25×50; 30×60; 40×80; 50×100; 60×120; 80×160, v.v.
– Độ dày tương tự hộp vuông; chọn chiều lớn theo phương chịu uốn chính.

Mác inox sẵn có

– 201, 304/304L, 316/316L là chủ lực; 430 ít dùng cho ngoài trời.
– Chiều dài: 6 m; cung cấp cắt lẻ, đánh xước, bọc film theo yêu cầu.

3) Chọn mác inox theo môi trường và chi phí

– Inox 201 (Cr–Mn–Ni thấp):
– Ưu: giá rẻ, cứng bề mặt, phù hợp nội thất/khô ráo.
– Nhược: chống ăn mòn thấp; dễ ố vàng/tea-stain, pitting ở môi trường ẩm mặn/axit yếu.
– Khuyến nghị: trong nhà, hạng mục trang trí, khung nhẹ không tiếp xúc hoá chất.
– Inox 304/304L (18Cr–8Ni):
– Ưu: cân bằng giữa chống ăn mòn – khả năng gia công – giá; dùng được ngoài trời đô thị.
– Nhược: giá cao hơn 201; có thể ố nhẹ nếu không bảo dưỡng ở môi trường ven biển.
– Khuyến nghị: khung mái, lan can, cổng, khung máy trong đa số ứng dụng dân dụng/công nghiệp.
– Inox 316/316L (Mo tăng khả năng chống clorua):
– Ưu: chống pitting/crevice tốt trong môi trường biển, hồ bơi (clorua), hóa chất nhẹ.
– Nhược: đắt nhất.
– Khuyến nghị: ven biển, thực phẩm – dược, môi trường hoá chất, công trình cao cấp.

Gợi ý nhanh:
– Trong nhà khô: 201 hoặc 304.
– Ngoài trời đô thị: 304/304L.
– Ven biển/hồ bơi/hóa chất: 316/316L.

4) Tính trọng lượng inox hộp để dự toán

– Công thức diện tích tiết diện (mm²): A = B×H − (B − 2t)×(H − 2t).
– Trọng lượng riêng inox: ~7,93 g/cm³.
– Quy đổi kg/m: Kg/m ≈ 0,00793 × A.
– Ví dụ:
– Hộp vuông 50×50×1,5 mm: A = 50×50 − 47×47 = 291 mm² → Kg/m ≈ 0,00793×291 = 2,31 kg/m. Thanh 6 m ≈ 13,9 kg.
– Hộp chữ nhật 40×80×1,5 mm: A = 3200 − 37×77 = 351 mm² → 2,78 kg/m. Thanh 6 m ≈ 16,7 kg.
– Hộp vuông 100×100×3,0 mm: A = 10000 − 94×94 = 1164 mm² → 9,23 kg/m. Thanh 6 m ≈ 55,4 kg.

Lưu ý: kết quả gần đúng; góc bo và dung sai thực tế khiến khối lượng chênh nhẹ.

5) Ứng dụng trong làm khung kết cấu: chọn kích thước, độ dày

Phân loại ứng dụng điển hình

– Khung mái che, giàn lam, sàn thao tác nhẹ.
– Khung cửa cổng, hàng rào, lan can – tay vịn.
– Khung biển bảng, pano quảng cáo.
– Khung máy, kệ chứa, giá treo thiết bị.
– Khung nhà tiền chế nhẹ, gian kèo phụ trợ.

Nguyên tắc chọn tiết diện

– Độ dày t và chiều cao H quyết định độ cứng uốn. Với nhịp lớn, ưu tiên hộp chữ nhật đặt cạnh lớn theo phương uốn chính.
– Hộp mỏng (t ≤ 1,0 mm) chỉ dùng trang trí/ốp, không chịu lực.
– Gợi ý thực hành (tham khảo, cần tính toán chi tiết theo tải – nhịp):
– Nhịp 1,0–1,5 m (kệ nhẹ, lam): 20×40×1,2–1,5 mm hoặc 30×30×1,2–1,5 mm.
– Nhịp 1,5–2,5 m (mái tôn nhẹ, khung pano nhỏ): 40×80×1,5–2,0 mm hoặc 50×50×1,5–2,0 mm.
– Nhịp 2,5–3,5 m (khung mái, cổng vừa): 60×120×2,0 mm hoặc 75×75×2,0–2,5 mm.
– Cột/dầm chịu lực vừa: 80×80×2,5–3,0 mm hoặc 50×100×2,5–3,0 mm.
– Kiểm soát võng: giới hạn L/250–L/300 với kết cấu có yêu cầu thẩm mỹ; tăng chiều cao tiết diện hiệu quả hơn tăng độ dày.
– Ổn định nén/uốn: tránh H/t quá lớn cho cấu kiện nén; thực tế nên giữ H/t ≤ 50–60 với chi tiết chịu nén rõ rệt.

Kết cấu liên kết và chi tiết

– Liên kết hàn: TIG (đẹp, ít bắn tóe) cho hạng mục lộ mặt; MIG hoặc hàn hồ quang cho khung ẩn. Làm sạch, mài phá xỉ, thụ động hóa mối hàn để phục hồi khả năng chống gỉ.
– Liên kết bu lông: dùng bản mã (base plate/gusset) 6–12 mm, bu lông nở/hoá chất; chèn gioăng cách điện khi bắt với thép đen để tránh ăn mòn điện hóa.
– Nắp bịt đầu, lỗ thoát nước: khoan lỗ xả ở đáy, bịt đầu chống nước đọng trong ống gây ăn mòn từ bên trong.
– Neo nền: kiểm tra cường độ bê tông, chọn đường kính và chiều sâu neo phù hợp tải trọng giật gió.

6) Gia công, lắp đặt và hoàn thiện bề mặt

– Cắt: cưa vòng, máy cắt đĩa hợp kim, plasma/laser (độ chính xác cao cho mộng ghép).
– Hàn: vệ sinh trước hàn, dùng dây hàn cùng mác (308L cho 304; 316L cho 316). Bảo vệ khí tốt để hạn chế cháy xém.
– Xử lý sau hàn: mài tinh hạt #240–#400 cho HL/No.4; tẩy mối hàn bằng gel pickling, rửa sạch, thụ động hóa (passivation) để chống ố vàng.
– Bảo vệ bề mặt: bọc film PE khi vận chuyển/lắp đặt; tháo film sau khi hoàn thiện và vệ sinh bằng khăn mềm, nước sạch.
– Bảo trì: khu vực ven biển/hồ bơi rửa nước ngọt định kỳ 2–4 tuần/lần; tránh hóa chất chứa clorua/chất tẩy rửa mạnh.

7) Kiểm soát chất lượng: độ dày, mác thép, sai số

– Kiểm độ dày thực: thước cặp/siêu âm; so sánh với quy cách đặt hàng, tránh hàng “độn” mỏng.
– Kiểm mác nhanh:
– Nam châm chỉ mang tính tham khảo (304 đôi khi hơi nhiễm từ sau cán; 201 có thể ít hút).
– Thử axit hoặc dùng thiết bị XRF để phân tích thành phần (Cr, Ni, Mo).
– Yêu cầu CO/CQ, số heat, tiêu chuẩn sản xuất (ASTM A554 hoặc tương đương).
– Kiểm dung sai và bề mặt: độ thẳng, méo xoắn, bo góc, vết rỗ/đường hàn, đồng đều vân xước.

8) So sánh chi phí – tối ưu hóa

– Chi phí vật liệu: 201 rẻ hơn 304 khoảng 20–35%; 316 cao hơn 304 khoảng 40–70% (tham khảo; biến động theo thị trường).
– Tối ưu tiết diện: ưu tiên hộp chữ nhật “cao” để tăng mô men quán tính thay vì chỉ tăng độ dày; giảm khối lượng mà vẫn đạt độ cứng.
– Tối ưu hoàn thiện: chỉ dùng HL/BA cho phần lộ mặt; phần ẩn dùng 2B để tiết kiệm.

9) Quy cách đặt hàng mẫu

Khi đặt mua, mô tả đủ 7 thông số:
– Mác: 304L.
– Hình: Hộp chữ nhật.
– Kích thước: 40×80 mm.
– Độ dày: 2,0 mm.
– Chiều dài: 6.000 mm (cắt 2×3.000 mm).
– Bề mặt: HL, bọc film 2 mặt.
– Tiêu chuẩn: ASTM A554, mài bỏ gân trong tại vị trí mối ghép.
Cách ghi: “Hộp inox 304L 40×80×2,0 mm, HL, ASTM A554, L=6 m (cắt 2×3 m), có film.”

10) Câu hỏi nhanh – đáp gọn

– Inox 201 có rỉ không? Có, trong môi trường ẩm mặn/hoá chất nhẹ sẽ ố vàng và pitting nhanh hơn 304/316.
– 304 có hút nam châm không? Về lý thuyết gần như không; nhưng sau gia công/cán nguội có thể hơi nhiễm từ – không dùng nam châm để phân biệt mác một cách tuyệt đối.
– Inox hộp có dùng làm khung chịu lực được không? Có, nếu chọn đúng mác, tiết diện, độ dày và thiết kế – thi công chuẩn. Với cấu kiện chính, nên có tính toán kỹ thuật.
– Có cần sơn/mạ kẽm inox không? Không bắt buộc. Có thể sơn/bột để thẩm mỹ; không mạ kẽm nhúng nóng cho inox.
– Dùng ngoài trời ven biển nên chọn gì? 316/316L, xử lý mối hàn tốt, bảo trì rửa nước ngọt định kỳ.

Kết luận

Inox hộp vuông và chữ nhật là giải pháp tối ưu cho khung kết cấu nhờ độ cứng vững, thẩm mỹ và tuổi thọ cao. Để đạt hiệu quả kỹ thuật – kinh tế, hãy:
– Chọn mác theo môi trường: 201 (nội thất), 304 (ngoài trời đô thị), 316 (ven biển/hoá chất).
– Xác định đúng quy cách: hình – kích thước B×H – độ dày – bề mặt – tiêu chuẩn.
– Ưu tiên hình chữ nhật cao theo phương chịu uốn; kiểm soát võng L/250–L/300.
– Thi công chuẩn: hàn phù hợp, xử lý mối hàn, chống nước đọng, cách ly điện hóa.
– Kiểm soát chất lượng: độ dày thực, mác thép, dung sai và bề mặt.

Thực hiện tốt các nguyên tắc trên, khung kết cấu từ inox hộp sẽ bền chắc, đẹp và tối ưu chi phí suốt vòng đời công trình.