Thép corten là gì? Thép corten (thép chịu thời tiết, weathering steel) là thép hợp kim thấp có thêm đồng, crom, niken và phốt pho, khi để ngoài trời sẽ tự tạo một lớp gỉ màu nâu đỏ đặc chắc bám trên bề mặt. Lớp gỉ này làm chậm quá trình ăn mòn bên trong, nên kết cấu có thể dùng mà không cần sơn. Corten được dùng cho cầu thép, mặt dựng kiến trúc, cảnh quan, container. Bài viết giải thích cơ chế lớp gỉ bảo vệ, các mác và tiêu chuẩn, ưu nhược điểm và những môi trường không nên dùng.
Thép corten là gì?
COR-TEN là tên thương mại do United States Steel đưa ra từ những năm 1930, ghép từ hai tính chất “corrosion resistance” (chống ăn mòn) và “tensile strength” (độ bền kéo). Ngày nay “thép corten” được dùng như tên gọi chung cho nhóm thép chịu thời tiết theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau. Về bản chất, đây là thép kết cấu cacbon thấp có hợp kim thấp, thuộc nhóm thép hợp kim thấp, không phải inox.
Cơ chế lớp gỉ bảo vệ (patina)
Thép thường khi gỉ tạo lớp ô xít sắt xốp, bong tróc, để nước và ô xy tiếp tục ăn vào thép bên dưới. Với thép corten, đồng, crom, niken, phốt pho trong thép làm lớp gỉ hình thành mịn, đặc và bám chặt. Sau một thời gian chịu chu kỳ ướt khô (mưa rồi khô, sương rồi nắng), lớp gỉ ổn định gọi là patina, có màu nâu đỏ đến nâu sẫm, làm tốc độ ăn mòn giảm rất nhiều so với thép thường.
Lớp patina cần từ vài tháng đến vài năm để ổn định tùy khí hậu. Trong giai đoạn đầu, nước mưa chảy qua bề mặt sẽ mang theo gỉ, có thể làm ố bê tông, đá ốp phía dưới. Thiết kế cần tính đường thoát nước.
Thành phần và các mác thép corten
| Tiêu chuẩn | Mác | Ghi chú |
|---|---|---|
| ASTM A242 | Type 1 | Tương ứng COR-TEN A, phốt pho cao, dùng nhiều cho tấm mỏng, kiến trúc |
| ASTM A588 | Grade A, B | Tương ứng COR-TEN B, dùng cho kết cấu, cầu. Giới hạn chảy 345 MPa |
| JIS G3125 | SPA-H, SPA-C | Thép cán nóng, cán nguội chịu thời tiết, dùng nhiều cho container |
| JIS G3114 | SMA400, SMA490 (AW, BW, CW) | Thép kết cấu hàn chịu thời tiết |
| EN 10025-5 | S355J0W, S355J2W, S355J0WP | Thép kết cấu chịu thời tiết của châu Âu |
Các mác kết cấu corten thường có giới hạn chảy khoảng 345 đến 355 MPa, tương đương nhóm thép cường độ cao, cao hơn thép SS400 thông thường. Hàm lượng cacbon thấp giúp thép hàn được, nhưng cần vật liệu hàn có thành phần phù hợp để mối hàn cũng tạo patina cùng màu.
Ưu điểm và hạn chế
| Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|
| Không cần sơn, giảm chi phí bảo trì sơn định kỳ | Giá thép cao hơn thép kết cấu thường |
| Màu nâu gỉ tự nhiên, được giới kiến trúc ưa chuộng | Không chịu được môi trường ẩm liên tục, nước đọng, chôn trong đất |
| Cường độ cao, tiết diện nhỏ hơn thép thường | Kém bền ở vùng sát biển do muối clorua làm lớp gỉ không ổn định |
| Kiểm tra bằng mắt dễ, không bị bong sơn che khuyết tật | Gỉ chảy làm ố vật liệu xung quanh trong vài năm đầu |
Khi nào không nên dùng thép corten?
- Vùng sát biển, có hơi muối: muối clorua bám trên bề mặt làm lớp gỉ không thể ổn định, ăn mòn diễn ra như thép thường.
- Chi tiết luôn ẩm hoặc đọng nước: khe hở, mặt nằm ngang đọng nước, chân cột chôn đất. Lớp patina chỉ hình thành khi có chu kỳ khô.
- Môi trường hóa chất ăn mòn mạnh hoặc nơi khí thải công nghiệp nặng.
- Trong nhà, không có mưa nắng: lớp gỉ hình thành chậm, không đều màu. Nếu chỉ cần màu gỉ trang trí thì cân nhắc phương án khác.
Với những môi trường này, thép thường có lớp mạ kẽm nhúng nóng, sơn phủ nhiều lớp hoặc inox chống gỉ nhờ màng thụ động crom là lựa chọn phù hợp hơn.
Ứng dụng của thép corten
- Cầu thép không sơn: giảm chi phí sơn lại suốt vòng đời cầu.
- Container vận chuyển: vỏ container thường dùng thép chịu thời tiết loại SPA-H, COR-TEN A.
- Kiến trúc và cảnh quan: mặt dựng, lam che nắng, tường rào, bồn cây, biển hiệu, tác phẩm điêu khắc ngoài trời.
- Kết cấu công nghiệp: ống khói, tháp, kết cấu đỡ ngoài trời ở môi trường phù hợp.
Với kết cấu chịu lực, việc chọn corten phải được thiết kế kết cấu chấp thuận như mọi loại thép khác. Các nguyên tắc chọn vật liệu cho kết cấu thép có trong bài kết cấu thép và cách chọn vật liệu.
Lưu ý khi thi công thép corten
- Thiết kế chi tiết thoát nước tốt, tránh khe đọng nước và mặt phẳng nằm ngang giữ nước.
- Dự trù gỉ chảy: tránh để thép phía trên đá, bê tông sáng màu, kính trong giai đoạn đầu, hoặc có máng hứng.
- Dùng que hàn, bu lông tương thích. Bu lông thép thường hoặc mạ kẽm có thể ăn mòn khác màu.
- Không sơn lên phần muốn tạo patina. Phần chôn đất, tiếp xúc ẩm lâu dài phải sơn bảo vệ.
- Có thể xử lý tạo gỉ nhanh bằng dung dịch chuyên dụng để có màu đều sớm hơn cho công trình kiến trúc.
So sánh thép corten với sơn, mạ kẽm, inox để chống gỉ cho từng loại công trình có trong bài các cách chống gỉ cho sắt thép.
Câu hỏi thường gặp
Thép corten có bị gỉ không?
Có, và chính lớp gỉ đặc chắc đó bảo vệ thép bên trong. Thép corten vẫn bị ăn mòn nhưng chậm hơn nhiều so với thép thường trong môi trường phù hợp.
Thép corten có phải inox không?
Không. Inox chống gỉ nhờ crom từ khoảng 10,5% trở lên tạo màng thụ động không màu. Corten chỉ có ít hợp kim và chống gỉ nhờ lớp gỉ bảo vệ.
Thép corten có dùng ở vùng biển được không?
Không nên dùng ở vùng sát biển, có hơi muối, vì lớp gỉ bảo vệ khó ổn định.
Thép corten có hàn được không?
Hàn được với vật liệu hàn phù hợp để mối hàn có cùng tính chống thời tiết và màu sắc.
Kết luận
Thép corten là thép hợp kim thấp tự tạo lớp gỉ bảo vệ khi chịu chu kỳ ướt khô, giúp kết cấu ngoài trời dùng lâu mà không cần sơn, đồng thời tạo màu nâu gỉ đặc trưng cho kiến trúc. Hiệu quả phụ thuộc lớn vào môi trường và chi tiết thoát nước. Cần báo giá thép tấm thông thường hoặc thép đặc chủng, hãy liên hệ Giá Thép Hôm Nay qua trang bảng giá thép tấm các loại.