Thép hình I mạ kẽm

Thép hình I mạ kẽm là sản phẩm có tên tiếng anh là I beam galvanized Steel thuộc dòng cao cấp của sản phẩm I, bằng cách tạo một lớp kẽm mỏng hoặc dài lên bề mặt thép đen để tăng cường khả năng bảo vệ chống ăn mòn trong các điều kiện làm việc theo từng môi trường khác nhau. Hiện nay, thép I mạ kẽm đóng vai trò quan trọng và rất hữu ích trong việc bảo vệ toàn diện trong các kết cấu thép chịu lực nhà xưởng và trong gia công cơ khí chế tạo chính xác.

Thông số kỹ thuật của thép hình I mạ kẽm

Thép hình I mạ kẽm là thép hình I được phủ lớp kẽm nhúng nóng để chống ăn mòn. Thông số kỹ thuật gồm:

1. Kích thước cơ bản theo tiêu chuẩn JIS G3101, ASTM A36

Thép hình I được ký hiệu HxBxt1xt2, trong đó:

• H: Chiều cao bụng
• B: Chiều rộng cánh
• t1: Độ dày bụng
• t2: Độ dày cánh

Kích thước phổ biến tại VN

Chiều dài tiêu chuẩn: 6m,9m,12m. Cắt theo yêu cầu được

2. Mác thép và tiêu chuẩn

• Mác phổ biến: SS400, Q235B, A36, S235JR
• Tiêu chuẩn sản xuất: JIS G3101, ASTM A36, TCVN 1651
• Tính chất cơ học:
  • Giới hạn chảy 245 Mpa
  • Giới hạn bền kéo 400-550 MPa
  • Độ giãn dài 20%

3. Thông số mạ kẽm nhúng nóng

Theo tiêu chuẩn ASTM A123/TCVN 5408:

• Độ dày lớp kẽm: 65-85 µm cho thép dày 5-6mm, 85-100µm cho thép dày >6mm
• Lượng kẽm phủ: ≥610 g/m^2 hai mặt
• Bề mặt: Màu xám bạc, có hoa kẽm,bám dính tốt, không bong tróc
• Tuổi thọ: 20-30 năm ngoài trời tùy môi trường

4.Dung sai kích thước

• Chiều cao H: 2mm
• Chiều rộng B: 2mm
• Độ thẳng: 2mm/m
• Độ xoắn: 1mm/m

5. Ứng dụng chính

Làm dầm chính, dầm phụ, cột,khung nhà xưởng, kết cấu ngoài trời, cầu đường, giàn giáo. Lớp mạ kẽm giúp dùng trực tiếp ngoài trời không cần sơn lại

Ưu điểm của thép hình I mạ kẽm

Thép hình I mạ kẽm được ưa chuộng cho kết cấu ngoài trời và môi trường ẩm vì kết hợp được độ chịu lực của thép I với khả năng chống gỉ của lớp mạ kẽm

1.Chống ăn mòn vượt trội

Lớp kẽm nhúng nóng dày 65-100µm bám chắc vào bề mặt thép, tạo lớp bảo vệ 2 lớp: ngăn nước, oxy tiếp xúc và tự hy sinh để bảo vệ thép khi bị xước. Tuổi thọ  20-30 năm ngoài trời, gấp 4-5 lần thép I sơn thường.

2.Không cần bảo trì, tiết kiệm chi phí dài hạn

Thép I đen sau 1-2 năm phải cạo rỉ, sơn lại. Thép I mạ kẽm lắp xong gần như không cần bảo dưỡng. Với nhà xưởng, cầu đường cao, chi phí giàn giáo và sơn lại còn đắt hơn tiền thép.

3.Độ bền cơ học cao

Giữ nguyên khả năng chịu uốn, chịu lực của thép hình I SS400/A36. Lớp kẽm không làm giảm tiết diện chịu lực. Vẫn hàn, khoan, cắt được sau khi mạ

4. Thi công nhanh, lắp đặt sạch

Bề mặt đã xử lý sẵn, không cần làm sạch rỉ tại công trình. Lắp đặt xong là dùng ngay, không mất thời gian chờ sơn khô. Đặc biệt lợi thế cho công trình gấp

5.Tính thẩm mỹ đồng đều

Lớp kẽm tạo màu xám bạc đồng nhất, ít loang lổ. Dùng cho kết cấu thép lộ như mái kính, cầu đi bộ, nhà hàng nhìn sạch và công nghiệp hơn

6. Chống chịu môi trường khắc nghiệt tốt

Chịu được mưa axit, hơi muối biển, môi trường công nghiệp. Vì vậy hay dùng cho nhà xưởng gần biển, trạm biến áp, nhà máy hóa chất

7.Thân thiện môi trường

Quá trình mạ kẽm không dùng dung môi hữu cơ, lớp kẽm tái chế 100%. Khi hết tuổi thọ, thép vẫn thu hồi phế liệu bình thường

Nhược điểm cần biết: Giá cao hơn thép I đen khoảng 20-35% và không nên hàn ngay sau khi mạ vì khói kẽm độc. Thường gia công, khoan lỗ xong đưa đi mạ.

Thành phần hóa học và đặc tính cơ lý của thép hình I mạ kẽm

Đây là mác thép I phổ biến nhất ở VN:

Lưu ý: Lớp mạ kẽm bên ngoài có Zn > 98.5%, Al 0.1-0.3% để tăng độ bám. Lớp này dày 65-100µm, không tính vào thành phần hóa học của thép nền

2. Đặc tính cơ lý của thép I mác SS400/A36

Mạ kẽm nhúng nóng ở 450° không làm giảm cơ tính nếu quy trình chuẩn:

3. Đặc tính riêng của lớp mạ kẽm

• Độ dày lớp kẽm: 65-85µm cho thép dày 5-6mm, 85-100 µm cho thép dày >6mm theo ASTM A123
• Lực bám dính: 35 N/cm, không bong tróc khi uốn 180°
• Khả năng chống ăn mòn: Chịu được 500-1000 giờ phun muối trung bình NSS theo ASTM B117.

Tóm lại:

• Muốn tính toán kết cấu thì dùng cơ tính của SS400/A36 như trên
• Muốn tính tuổi thọ chống gỉ thì xét thêm lớp kẽm 65-100µm

Phân loại thép hình I mạ kẽm

Thép hình I mạ kẽm được phân loại theo 4 tiêu chí chính để chọn cho đúng công trình:

1.Phân loại theo tiêu chuẩn/mác thép

Đây là yếu tố quyết định độ bền:

• SS400/JIS G3101: Mác phổ biến nhất VN, giới hạn chảy ≥ 245MPa. Dùng cho nhà xưởng khung nhẹ
• Q235B/GB/T 700: Tương đương SS400, hàng Trung Quốc, giá rẻ hơn
• A36/ASTM A36: Tiêu chuẩn Mỹ, cơ tính tương đương SS400, dùng cho công trình FDI, xuất khẩu
• S235JR/EN 10025: Tiêu chuẩn Châu Âu
• Q345B/S355JR: Thép hợp kim thấp, giới hạn chảy ≥ 345MPa. Dùng cho dầm khẩu độ lớn, tải nặng

2.Phân loại theo kích thước và hình dạng

Ký hiệu I100, I150, I200..theo chiều cao H của bụng

• I nhỏ: I100-I200, cao 100-200 mm. Dùng làm dầm phụ, xà gồ, khung nhẹ
• I trung: I250-I350, cao 250-350 mm. Dùng làm dầm chính nhà xưởng khẩu độ 12-24m
• I lớn: I400-I600, cao 400-600mm. Dùng cho cầu, nhà xưởng khẩu độ lớn >30m, nhà cao tầng
• Hình dạng: I thường và I cánh rộng H-beam. H-beam cánh rộng, chịu uốn tốt hơn nên hay dùng làm cột

3.Phân loại theo phương pháp mạ kẽm

• Mạ kẽm nhúng nóng: Nhúng cả cây thép vào bể kẽm 450°C. Lớp kẽm dày 65-100µm, bám chắc, tuổi thọ 20-30 năm. Đây là loại phổ biến nhất
• Mạ kẽm điện phân: Lớp kẽm mỏng 10-20µm, chỉ dùng trong nhà, không chống gỉ ngoài trời

4.Phân loại theo xuất xứ

• Hàng trong nước: Posco, Hòa Phát, VinaOne, Chất lượng ổn định, có CQ,CO
• Hàng nhập khẩu:Trung Quốc, Nhật, Hàn, Đài Loan. Khác nhau về giá và dung sai kích thước

Ứng dụng của thép I mạ kẽm

Thép hình I mạ kẽm dùng chủ yếu ở những công trình ngoài trời hoặc môi trường ẩm, cần vừa chịu lực tốt vừa không được bảo trì nhiều. Lớp mạ kẽm giúp nó “quăng” ngoài trời  20-30 năm mà không cần sơn lại.

1. Nhà xưởng, nhà thép tiền chế

• Khung chính, dầm cột: I200-I400 làm dầm, cột chịu lực cho nhà xưởng khẩu độ 15-30m. Mạ kẽm giúp không phải bắc giàn giáo sơn lại sau vài năm.
• Xà gồ mái, giằng: I100-I150 làm xà gồ, giằng mái. Ở vùng ven biển, thép đen sơn 1-2 năm là rỉ, còn mạ kẽm chạy được 15 năm

2. Kết cấu ngoài trời

• Cầu đi bộ , cầu đường: I300-I600 làm dầm cầu, lan can, trụ đầu. Lớp kẽm chịu được mưa axit, hơi muối.
• Trụ điện, trụ viễn thông, nhà giàn năng lượng mặt trời: Chịu gió lớn, không thể leo lên bảo trì thường xuyên nên bắt buộc phải mạ kẽm

3. Công trình công nghiệp ăn mòn cao

• Nhà máy hóa chất, xử lý nước thải, cảng biển: Môi trường có hơi muối, hóa chất, độ ẩm cao. Thép I mạ kẽm + sơn phủ thêm thì tuổi thọ lên 30-40 năm
• Khung thiết bị, băng tải ngoài trời: Không lo rỉ làm kẹt, cong vênh thiết bị

4.Công trình công cộng, kiến trúc lộ thép

• Mái che sân vận động, nhà ga, trung tâm thương mại: Kết cấu thép để lộ, yêu cầu thẩm mỹ. Mạ kẽm cho màu xám bạc đều, không lo bong tróc sơn
• Nhà hàng, quán cafe kết cấu thép, không mùi sơn, không phải bảo dưỡng

5.Tạm thời và tái sử dụng

• Giàn giáo, sàn thao tác, khung sự kiện: Dùng nhiều lần, tháo lắp liên tục. Mạ kẽm chống xước, chống xước, chống rỉ tốt hơn sơn thườnh

Vì sao không dùng thép I đen rồi sơn?

Sơn chỉ bảo vệ bề mặt, dễ bong khi va chạm, xước. Mạ kẽm bám luyện kim vào thép, ngay cả chỗ xước nhỏ kẽm vẫn tự hy sinh để bảo vệ thép nền. Tổng chi phí 20 năm thì mạ kẽm rẻ hơn 30-40%

Quy trình tạo nên sản phẩm thép hình I mạ kẽm

Quy trình sản xuất thép hình I mạ kẽm gồm 2 phần chính: cán thép hình I và mạ kẽm nhúng nóng. Mạ kẽm luôn làm sau cùng để phủ bảo vệ toàn bộ bề mặt.

1.Sản xuất thép hình I gốc

1. Luyện thép: Nấu phôi thép mác SS400, Q235B, A36 trong lò điện hoặc lò thổi oxy. Điều chỉnh C,Mn,Si đúng tiêu chuẩn
2. Đúc phôi bloom: Thép lỏng đúc thành phôi vuông 150×150 mm hoặc 200x200mm.
3. Cán nóng thành hình I: Phôi được nung 1200°C rồi đưa qua dàn cán nhiều trục.Các trục ép dần tạo ra bụng và 2 thành hình I. Nhiệt độ cán kết thúc khoảng 900°C
4. Làm nguội và nắn thẳng: Thép I ra khỏi dàn cán được làm nguội tự nhiên trên bàn nguội, sau đó nắn thẳng bằng máy nắn để đạt độ thẳng ≤ 2mm/m
5. Cắt chiều dài và kiểm tra: Cắt 6m,9m,12m. Kiểm tra kích thước H,B,t1, t2, độ thẳng, siêu âm tìm khuyết tật bên trong

2. Mạ kẽm nhúng nóng

1.Xử lý bề mặt:

• Tẩy dầu mỡ bằng dung dịch kiềm nóng
• Tẩy gỉ bằng axit HCl để loại bỏ lớp oxit đen sau khi cán
• Rửa nước và nhúng trợ dung ZnCl2-NH4Cl để bề mặt sạch, kẽm bám tốt. Bước này quan trọng nhất. Nếu tẩy không sạch, lớp kẽm sẽ bị bong tróc

2. Nhúng kẽm nóng: Nhúng cả cây thép I vào bể kẽm nóng 445-455°C trong 3-10 phút. Kẽm phản ứng với sắt tạo lớp hợp kim Fe-Zn bám chắc, dày 65-100µm

3.Làm nguội và vẩy kẽm thừa: Nhấc ra khỏi bể, vẩy bỏ kẽm thừa, làm nguội bằng nước hoặc không khí. Bề mặt xuất hiện hoa kẽm màu xám bạc đặc trưng

4.Kiểm tra và hoàn thiện:

• Đo độ dày lớp kẽm bằng máy đo từ tính
• Kiểm tra bám dính bằng thử búa, thử uốn 180°
• Sửa các chỗ chưa bám kẽm bằng sơn giàu kẽm 96%

5.Đóng gói và xuất xưởng: Bó 2-4 cây, dán nhãn mác thép, độ dày, tiêu chuẩn mạ

Lưu ý kỹ thuật

• Không mạ kẽm trước rồi cán: Vì nhiệt độ cán 1200°C sẽ làm bay hơi kẽm
• Gia công trước khi mạ: Khoan lỗ, cắt, vát, hàn nên làm xong trước. Hàn sau khi mạ thì mối hàn xấu và độc do khói kẽm
• Chiều dài giới hạn: Phụ thuộc kích thước bể mạ. Bể phổ biến dài 12-13m, nên thép I> 13m phải mạ 2 lần hoặc dùng phương pháp khác

Cách bảo quản thép hình I mạ kẽm

Thép hình I mạ kẽm đã có lớp kẽm bảo vệ, nhưng bảo quản sai vẫn bị “rỉ trắng” hoặc bong lớp kẽm. Giữ đúng cách thì để ngoài trời 1-2 năm vẫn ok

1.Bảo quản tại kho bãi

• Kê cao, tránh tiếp xúc đất: Dùng gỗ kê, kê cao tổi thiểu 15-20cm. Nếu để trực tiếp trên đất ẩm, nước sẽ đọng ở bụng I gây rỉ trắng
• Kê dốc 2-3°: Để nước mưa thoát nhanh, không đọng trong lòng bụng I. Tuyệt đối không để nằm ngang phẳng
• Che mưa nắng trực tiếp: Dùng bạt che nhưng phải chừa khe thoáng 2 bên. Che kín bưng sẽ hấp hơi, đọng nước bên trong gây rỉ trắng nhanh hơn để ngoài trời
• Tránh hóa chất, phân bón, muối: Hơi muối và axit làm ăn mòn lớp kẽm rất nhanh. Kho chứa phân, xi măng phải cách xa tối thiểu 10m

2. Khi vận chuyển và cẩu lắp

• Dùng cáp vải, cao su lót: Không dùng xích sắt trực tiếp kéo lên bề mặt mạ, sẽ xước và bong kẽm tại điểm đó
• Tránh va đập mạnh: Lớp kẽm cứng nhưng giòn, va mạnh sẽ mẻ. Chỗ mẻ nhỏ thì kẽm tự hy sinh bảo vệ, nhưng mẻ lớn > 5cm^2 nên quét lại sơn giàu kẽm

3. Xử lý hiện tượng ‘rỉ trắng”

Rỉ trắng là lớp bột trắng Zn(OH)2 xuất hiện khi kẽm bị ẩm và thiếu oxy. Nó không ăn sâu vào thép, chỉ mất thẩm mỹ

• Cách xử lý: Chà bàn chải sắt mềm, rửa nước sạch, để khô. Nếu nặng thì quét lại sơn giàu kẽm 96%
• Cách phòng: Luôn để khô thoáng, không bọc nilon kín khi còn ẩm

4.Bảo quản lâu dài > 6 tháng

• Nếu chưa dùng ngay, phun thêm 1 lớp dầu chống gỉ mỏng hoặc sơn phủ clear ngoài lớp kẽm
• Kiểm tra tháng 3 lần, nếu thấy đọng nước thì đảo mặt, kê lại

5. Lưu ý khi hàn sau khi mạ

Hàn sẽ đốt cháy lớp kẽm quanh mối hàn 20-30mm. Sau khi hàn xong phải mài sạch xỉ, quét 2 lớp sơn giàu kẽm để khôi phục khả năng chống gỉ. Không hàn khi thép còn ướt

Tóm lại: Khô – thoáng – kê cao – tránh va đập là 4 nguyên tắc. Làm đúng thì thép I mạ kẽm để ngoài trời vẫn sáng bóng