Thép không gỉ so với thép mạ kẽm

Giới thiệu

Thép không gỉ so với thép mạ kẽm, điều quan trọng là phải xem xét đến môi trường, độ bền cần thiết và nhu cầu bảo trì. Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn, độ bền và tính thẩm mỹ vô song, khiến nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe trong môi trường khắc nghiệt. Mặt khác, thép mạ kẽm cung cấp khả năng bảo vệ chống ăn mòn hiệu quả về mặt chi phí cho các thiết lập ít gây hấn hơn.

1. Thành phần và quy trình sản xuất

Thép không gỉ

Thép không gỉ là hợp kim chủ yếu bao gồm sắt, crom (ít nhất 10,5%), và đôi khi là niken và molypden. Crom tạo thành lớp oxit bảo vệ trên bề mặt, mang lại khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Các loại khác nhau, như 304 và 316, có các nguyên tố hợp kim khác nhau, cung cấp các tùy chọn cho nhiều môi trường khác nhau, bao gồm nhiệt độ khắc nghiệt và độ mặn cao.

Thép mạ kẽm

Thép mạ kẽm là thép cacbon được phủ một lớp kẽm. Lớp kẽm bảo vệ thép bên dưới như một rào cản chống ăn mòn. Phương pháp mạ kẽm phổ biến nhất là mạ kẽm nhúng nóng, trong đó thép được nhúng trong kẽm nóng chảy. Một phương pháp khác là mạ kẽm điện phân, trong đó kẽm được áp dụng bằng dòng điện. Cả hai quy trình đều tăng cường khả năng chống ăn mòn, mặc dù chúng thường kém bền hơn trong môi trường khắc nghiệt so với thép không gỉ.

2. Chống ăn mòn

Thép không gỉ

Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ là vốn có do thành phần hợp kim của nó, tạo thành lớp oxit crom thụ động. Thép không gỉ cấp 316, bao gồm molypden, cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời từ clorua, axit và các hóa chất mạnh khác. Đây là lựa chọn ưu tiên trong các ngành công nghiệp hàng hải, chế biến hóa chất và dầu khí, nơi tiếp xúc với các tác nhân ăn mòn hàng ngày.

Thép mạ kẽm

Lớp kẽm trên thép mạ kẽm cung cấp khả năng bảo vệ hy sinh; kẽm sẽ bị ăn mòn trước lớp thép bên dưới, mang lại khả năng chống ăn mòn nhất định. Tuy nhiên, khả năng bảo vệ này bị hạn chế vì lớp kẽm có thể bị phân hủy theo thời gian. Mặc dù thép mạ kẽm hoạt động tốt trong môi trường ôn hòa và xây dựng nói chung, nhưng nó không chịu được hóa chất khắc nghiệt hoặc tiếp xúc với nước mặn hiệu quả như thép không gỉ.

3. Tính chất cơ học và độ bền

Thép không gỉ

Thép không gỉ thường bền hơn thép mạ kẽm, với độ bền và độ bền kéo cao hơn. Điều này làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng phục hồi và độ tin cậy dưới áp lực. Thép không gỉ cũng cung cấp khả năng chống va đập và mài mòn tuyệt vời, mang lại lợi ích cho cơ sở hạ tầng và các ứng dụng công nghiệp nặng.

Thép mạ kẽm

Trong khi sức mạnh của thép mạ kẽm chủ yếu đến từ lõi thép cacbon, nó thường kém bền hơn thép không gỉ. Lớp kẽm bổ sung không đóng góp đáng kể vào độ bền của nó. Thép mạ kẽm phù hợp cho ứng dụng trung bình nơi cần khả năng chống ăn mòn nhưng không phải trong môi trường khắc nghiệt hoặc có ứng suất cao.

4. Ngoại hình và thẩm mỹ

Thép không gỉ

Thép không gỉ có vẻ ngoài bóng bẩy, sáng bóng và thường được ưa chuộng trong các ứng dụng kiến trúc và lắp đặt dễ thấy. Tính thẩm mỹ và độ bền của nó khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các cấu trúc và thiết bị có khả năng hiển thị cao.

Thép mạ kẽm

Lớp kẽm tạo cho thép mạ kẽm một lớp hoàn thiện xỉn màu, xám mờ kém hấp dẫn về mặt thị giác hơn thép không gỉ. Theo thời gian, tiếp xúc với thời tiết có thể dẫn đến lớp gỉ màu trắng trên bề mặt, có thể làm giảm tính thẩm mỹ, mặc dù không ảnh hưởng đến hiệu suất.

5. Cân nhắc về chi phí

Thép không gỉ

Thép không gỉ thường là đắt hơn do các thành phần hợp kim của nó, crom và niken, và các quy trình sản xuất phức tạp. Tuy nhiên, tuổi thọ dài hơn và việc bảo trì tối thiểu có thể bù đắp chi phí ban đầu, đặc biệt là trong những môi trường khắc nghiệt.

Thép mạ kẽm

Thép mạ kẽm là tiết kiệm hơn hơn thép không gỉ, đặc biệt là đối với các ứng dụng ngắn hạn đến trung hạn. Đây là lựa chọn tiết kiệm chi phí cho các dự án có ngân sách hạn chế và nhu cầu chống ăn mòn vừa phải.

6. Ứng dụng điển hình

Ứng dụng thép không gỉ

Dầu khí: Được sử dụng trong đường ống, bể chứa và giàn khoan ngoài khơi do có khả năng chống ăn mòn và độ bền cao.
Xử lý hóa học: Thích hợp cho môi trường tiếp xúc với hóa chất có tính axit hoặc ăn mòn hàng ngày.
Kỹ thuật hàng hải: Khả năng chống nước mặn của thép không gỉ khiến nó phù hợp cho các ứng dụng hàng hải như bến tàu, tàu thuyền và thiết bị.
Cơ sở hạ tầng: Lý tưởng cho cầu, lan can và các công trình kiến trúc đòi hỏi độ bền và tính thẩm mỹ.

Ứng dụng thép mạ kẽm

Xây dựng chung: Thường được sử dụng trong xây dựng khung, hàng rào và giá đỡ mái nhà.
Thiết bị nông nghiệp: Đảm bảo cân bằng giữa khả năng chống ăn mòn và hiệu quả về mặt chi phí cho các thiết bị tiếp xúc với đất và độ ẩm.
Cơ sở xử lý nước: Thích hợp cho cơ sở hạ tầng nước không quan trọng, chẳng hạn như đường ống và bể chứa trong môi trường ít ăn mòn.
Kết cấu ngoài trời: Thường được sử dụng làm rào chắn đường bộ, lan can và cột điện, nơi có điều kiện thời tiết ôn hòa.

7. Bảo trì và tuổi thọ

Thép không gỉ

Thép không gỉ yêu cầu bảo trì tối thiểu do khả năng chống ăn mòn vốn có của nó. Tuy nhiên, trong môi trường khắc nghiệt, nên vệ sinh định kỳ để loại bỏ muối, hóa chất hoặc cặn bẩn có thể làm hỏng lớp oxit bảo vệ theo thời gian.

Thép mạ kẽm

Thép mạ kẽm yêu cầu kiểm tra và bảo trì thường xuyên để giữ nguyên lớp kẽm. Nếu lớp kẽm bị trầy xước hoặc xuống cấp, có thể cần phải mạ kẽm lại hoặc phủ thêm lớp phủ để ngăn ngừa ăn mòn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng hàng hải hoặc công nghiệp, nơi lớp kẽm có nguy cơ xuống cấp nhanh hơn.

8. Ví dụ: Thép không gỉ so với Thép mạ kẽm

TÀI SẢN	THÉP KHÔNG GỈ (316)	THÉP MẠ KẼM	SO SÁNH
Cơ chế bảo vệ	Lớp oxit bảo vệ tự phục hồi khi có oxy, mang lại khả năng chống ăn mòn lâu dài.	Lớp phủ kẽm bảo vệ được phủ lên thép trong quá trình sản xuất. Khi bị hư hỏng, kẽm xung quanh sẽ bảo vệ thép tiếp xúc bằng phương pháp catốt.	Lớp bảo vệ bằng thép không gỉ bền hơn và có thể tự 'phục hồi'. Lớp bảo vệ bằng thép không gỉ không bị giảm đi khi vật liệu bị mất hoặc độ dày giảm.
Vẻ bề ngoài	Có nhiều loại hoàn thiện, từ đánh bóng điện hóa rất sáng đến đánh bóng mài mòn. Vẻ ngoài và cảm giác chất lượng cao hấp dẫn.	Có thể có lớp kim tuyến. Bề mặt không sáng và dần chuyển sang màu xám xỉn theo thời gian.	Lựa chọn thiết kế thẩm mỹ.
Cảm giác bề mặt	Nó rất trơn và có thể trơn trượt.	Nó có cảm giác thô hơn và điều này sẽ rõ ràng hơn theo thời gian.	Lựa chọn thiết kế thẩm mỹ.
Chứng chỉ xanh	Có thể tái sử dụng trong các công trình mới. Sau khi công trình hết hạn sử dụng, nó có giá trị như phế liệu và do giá trị thu gom của nó, nó có tỷ lệ tái chế cao.	Thép cacbon thường bị loại bỏ khi hết hạn sử dụng và ít giá trị hơn.	Thép không gỉ được tái chế rộng rãi trong quá trình sản xuất và khi hết vòng đời. Tất cả thép không gỉ mới đều chứa một tỷ lệ đáng kể thép tái chế.
Dòng chảy kim loại nặng	Mức độ không đáng kể.	Lượng kẽm rò rỉ đáng kể, đặc biệt là vào giai đoạn đầu đời.	Một số xa lộ ở châu Âu đã được thay thế bằng lan can thép không gỉ để tránh ô nhiễm kẽm ra môi trường.
Trọn đời	Không xác định, miễn là bề mặt được duy trì.	Ăn mòn chung chậm cho đến khi kẽm hòa tan. Rỉ đỏ sẽ xuất hiện khi lớp kẽm/sắt bị ăn mòn và cuối cùng là lớp thép nền. Cần sửa chữa trước khi ~2% bề mặt có đốm đỏ.	Lợi ích về chi phí vòng đời rõ ràng cho thép không gỉ nếu dự định kéo dài tuổi thọ. Điểm hòa vốn kinh tế có thể chỉ ngắn tới sáu năm, tùy thuộc vào môi trường và các yếu tố khác.
Chống cháy	Thích hợp cho thép không gỉ austenit có độ bền và độ võng hợp lý khi cháy.	Kẽm nóng chảy và chảy, có thể gây ra sự cố hỏng thép không gỉ liền kề trong nhà máy hóa chất. Nền thép cacbon mất độ bền và bị biến dạng.	Thép không gỉ có khả năng chống cháy tốt hơn và tránh nguy cơ kẽm nóng chảy nếu sử dụng mạ kẽm.
Hàn tại chỗ	Đây là quy trình đối với thép không gỉ austenit, chú ý đến sự giãn nở nhiệt. Mối hàn có thể được hòa trộn vào bề mặt kim loại xung quanh. Làm sạch và thụ động hóa sau khi hàn là điều cần thiết.	Thép cacbon dễ dàng tự hàn, nhưng kẽm phải được loại bỏ vì khói. Nếu thép mạ kẽm và thép không gỉ được hàn với nhau, bất kỳ cặn kẽm nào cũng sẽ làm giòn thép không gỉ. Sơn giàu kẽm kém bền hơn mạ kẽm. Trong môi trường biển khắc nghiệt, gỉ sét có thể xuất hiện sau ba đến năm năm và thép bị tấn công sau bốn năm/mm.	Độ bền ngắn hạn cũng tương tự, nhưng lớp phủ giàu kẽm ở các mối nối cần được bảo dưỡng. Trong điều kiện khắc nghiệt, thép mạ kẽm sẽ bị rỉ sét thô—thậm chí là thủng lỗ—và có thể gây thương tích cho tay, đặc biệt là từ phía biển không nhìn thấy được.
Tiếp xúc với vật liệu ẩm, xốp (ví dụ: nêm gỗ) trong môi trường có muối.	Nó có thể gây ra vết gỉ sét và nứt vỡ nhưng không gây hỏng hóc kết cấu.	Tương tự như vết bẩn do lưu trữ, nó dẫn đến mất kẽm nhanh chóng và lâu dài do thủng.	Điều này không mong muốn đối với cả hai bên, nhưng về lâu dài, nó có thể gây ra hư hỏng ở chân cột mạ kẽm.
BẢO TRÌ	Nó có thể bị ố màu do trà và có vết rỗ nhỏ nếu không được bảo dưỡng đầy đủ.	Nó có thể bị mất kẽm nói chung và dẫn đến ăn mòn lớp thép nền nếu không được bảo dưỡng đầy đủ.	Cả hai trường hợp đều cần mưa ở nơi thoáng đãng hoặc giặt ở nơi có mái che.