TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: HCB19MĐ01)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Hàn cơ bản (Mã số: HCB19MĐ01) được biên soạn theo Quyết định số 194/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Tài liệu do tập thể giảng viên Khoa Cơ khí Động lực biên soạn, gồm các tác giả: Trần Thanh Ngọc, An Đình Quân và Nguyễn Công Khai.

Trong chương trình khung đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí cũng như nghề Cắt gọt kim loại, Hàn cơ bản là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc có thời lượng 3 tín chỉ (tổng cộng 75 giờ học tập, gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Mô đun này được bố trí giảng dạy ở giai đoạn giữa khóa học, sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và an toàn lao động, nhằm chuẩn bị năng lực thao tác cơ khí trước khi bước vào các mô đun chuyên sâu về bảo dưỡng thiết bị (van, bơm, máy nén khí, động cơ đốt trong) và thực tập sản xuất.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ qua ba chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1 - A5): Cung cấp cơ sở lý thuyết về bản chất hồ quang hàn, nguyên lý cấu tạo và vận hành các loại máy hàn điện xoay chiều (AC), máy hàn điện một chiều (DC); quy trình công nghệ hàn hồ quang tay các liên kết giáp mối ở vị trí hàn bằng (1G); tính toán chế độ hàn phù hợp với chiều dày, đặc tính vật liệu và phương pháp phòng chống cháy nổ trong hàn cắt kim loại.
  • Về kỹ năng (B1 - B3): Rèn luyện kỹ năng vận hành thiết bị hàn hồ quang tay, kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy - khí cháy, thao tác gá đính và thực hiện hoàn chỉnh mối hàn giáp mối tấm không vát cạnh và có vát cạnh chữ V đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 - C2): Hình thành ý thức tuân thủ kỷ luật xưởng, quy chuẩn an toàn lao động và bảo vệ thiết bị gia công cơ khí.

Cấu trúc giáo trình gồm 6 bài học được thiết kế theo trình tự tích hợp giữa nguyên lý kỹ thuật và thao tác thực hành trực tiếp tại xưởng. Điểm đặc thù của tài liệu là gắn kết chặt chẽ yêu cầu kỹ thuật hàn cơ bản với bối cảnh vận hành, bảo dưỡng thiết bị của ngành công nghiệp chế biến dầu khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 6 bài học chính với logic phát triển từ an toàn công nghiệp, nhận diện thiết bị, làm chủ hồ quang cho đến hoàn thiện các liên kết hàn phức tạp:

  1. Bài 1: Nội quy và an toàn thực tập xưởng hàn (Thời lượng: 1 giờ)
    Quy định 13 điều nội quy xưởng thực tập; phân tích các nguy cơ bức xạ tử ngoại, hồng ngoại, bắn tóe kim loại; kỹ thuật phòng chống điện giật; an toàn phòng chống cháy nổ đối với máy sinh khí acetylen, bình khí oxy, bình đất đèn ($CaC_2$) và van giảm áp.
  2. Bài 2: Khái niệm thiết bị, dụng cụ hàn và kỹ thuật sử dụng (Thời lượng: 7 giờ)
    Cung cấp cấu tạo và nguyên lý của máy hàn điện AC (máy hàn có bộ tự cảm kết hợp Nikitin, máy hàn có cuộn dây di động, máy hàn có lõi từ di động); máy hàn điện DC (máy hàn chỉnh lưu 1 pha 4 đi-ốt, chỉnh lưu 3 pha 6 đi-ốt, máy phát điện hàn DC cực từ lắp rời); phân tích cực tính hàn (đấu thuận DC- và đấu nghịch DC+); tiêu chuẩn kìm hàn, kẹp mát, cáp dẫn và bảng lựa chọn kính lọc ánh sáng từ số 6 đến 14.
  3. Bài 3: Kỹ thuật gây và duy trì hồ quang hàn (Thời lượng: 8 giờ)
    Bản chất vật lý của hồ quang điện; 3 giai đoạn hình thành hồ quang (ngắn mạch, ion hóa, cháy ổn định); phương pháp gây hồ quang ma sát (quẹt diêm) và mổ thẳng; kỹ thuật khống chế chiều dài hồ quang ($2 \div 4\text{ mm}$); cách khắc phục hiện tượng dính que hàn và thổi lệch hồ quang.
  4. Bài 4: Kỹ thuật hàn đường thẳng (Thời lượng: 16 giờ)
    Quy trình đọc bản vẽ chi tiết; công tác chuẩn bị phôi thép carbon ($10 \times 150 \times 250\text{ mm}$); kỹ thuật sấy que hàn E6013 ($\phi 3.2\text{ mm}$); phương pháp dao động que hàn, kỹ thuật nối mối hàn và kết thúc đường hàn điền đầy bể hàn.
  5. Bài 5: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối không vát cạnh (Thời lượng: 17 giờ)
    Quy trình chuẩn bị mép hàn, gá đính phôi; kỹ thuật hàn giáp mối một phía và hai phía; phương pháp kiểm tra kích thước mặt trước, mặt sau; nhận diện và xử lý 5 dạng khuyết tật điển hình (ngậm xỉ, rỗ khí, không ngấu, cháy chân, chồng mép).
  6. Bài 6: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối vát cạnh chữ V (Thời lượng: 24 giờ)
    Kỹ thuật vát mép góc $60^\circ$, căn chỉnh khe hở đáy; quy trình hàn nhiều lớp ở vị trí bằng (1G) gồm lớp hàn lót (root pass), lớp hàn đầy (fill pass), lớp hàn phủ (cap pass); kỹ thuật mài nối và kiểm tra chất lượng liên kết hàn; phòng ngừa hiện tượng nứt bể hàn và cháy thủng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết kỹ thuật thông qua các định luật vật lý và công thức thực nghiệm:

  • Lý thuyết nhiệt và phóng điện trong chất khí: Quá trình sinh nhiệt hồ quang theo định luật Joule - Lenz: $$Q = 0.24 \cdot R \cdot I^2 \cdot t$$ Sự phát xạ điện tử ở catot (nhiệt độ $\approx 3400^\circ\text{C}$), anot ($\approx 2600^\circ\text{C}$) và tâm cột hồ quang ($\approx 6000^\circ\text{C}$). Phương trình đường đặc tính tĩnh V-A của cột hồ quang: $$U_{ab} = a + b \cdot L_{hq}$$ (trong đó $a = 15 \div 20\text{V}$ đối với que hàn nóng chảy; $b = 15.7\text{V/cm}$; $L_{hq}$ là chiều dài hồ quang).
  • Nguyên lý máy điện hàn: Mối quan hệ giữa điện áp không tải ($U_0$) và điện áp làm việc ($U_h$). Yêu cầu đường đặc tính ngoài dốc với dòng điện ngắn mạch: $$I_{\text{đm}} = (1.3 \div 1.4) I_h$$ Máy hàn DC dựa trên hiện tượng phản ứng roto để tự động hạ áp khi mang tải.
  • Công thức tính toán thông số công nghệ:
    • Xác định đường kính que hàn theo chiều dày vật liệu ($S$): $$d = \frac{S}{2} + 1\text{ (mm)}$$
    • Tính toán cường độ dòng điện hàn ($I_h$): $$I_h = (\beta + \alpha d) \cdot d$$ (với hệ số thực nghiệm $\beta = 20$, $\alpha = 6$).
BẢNG QUY ĐỔI CỰC TÍNH VÀ ĐẶC TÍNH MỐI HÀN ĐIỆN MỘT CHIỀU (DC)

Kỹ năng phát triển

Giáo trình trang bị hệ thống kỹ năng thực hành phân cấp:

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Cắt kim loại bằng mỏ cắt oxy - acetylen; mài vát mép tấm phôi; chọn que hàn E6013 và điều chỉnh cường độ dòng điện hàn bằng vô lăng hoặc biến trở; duy trì góc nghiêng que hàn $70^\circ \div 80^\circ$; kiểm soát tốc độ dao động ngang và chiều dài hồ quang từ $2 \div 4\text{ mm}$.
  • Kỹ năng phân tích và đánh giá (Analytical skills): Phân tích hình thái khuyết tật mối hàn (rỗ khí do ẩm que/bẩn mép, ngậm xỉ do làm sạch không kỹ giữa các lớp, cháy chân do dòng hàn quá lớn hoặc dao động dừng không đủ ở hai biên, không ngấu do góc vát hẹp hoặc dòng hàn quá nhỏ); đối chiếu kích thước mối hàn thực tế với bản vẽ kỹ thuật.
  • Kỹ năng thao tác và an toàn thực tế (Practical competencies): Bố trí mặt bằng làm việc an toàn; thao tác xả khí và vận hành bình ngăn lửa tạt lại trên đường dẫn khí acetylen; nối đất vỏ máy hàn; sử dụng găng tay da, mặt nạ hàn và kính bảo hộ khi gõ xỉ.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp (tích hợp lý thuyết kỹ thuật vào thực hành phân xưởng). Quy trình sư phạm bao gồm: thuyết trình ngắn nêu vấn đề, hướng dẫn phân tích bản vẽ, thị phạm thao tác mẫu của giảng viên, tổ chức luyện tập cá nhân theo phiếu hướng dẫn thực hành và thảo luận nhóm (quy mô từ 8 đến 10 sinh viên) để phân tích nguyên nhân sai hỏng.

CẤU TRÚC PHÂN BỔ THỜI LƯỢNG MÔ ĐUN (TỔNG CỘNG: 75 GIỜ)
Lý thuyết:           ████████ (14 giờ - 18.7%)
Thực hành/Thảo luận: ████████████████████████████████ (58 giờ - 77.3%)
Kiểm tra đánh giá:   ██ (3 giờ - 4.0%)

Phương thức kiểm tra và đánh giá

Hệ thống đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội) và quy định cụ thể của Trường Cao đẳng Dầu khí:

  1. Trọng số điểm thành phần:
    • Điểm quá trình (40% tổng điểm mô đun):
      • Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1): Hình thức tự luận, vấn đáp hoặc thực hành thao tác (đánh giá sau 27 giờ học đầu tiên, bao phủ chuẩn đầu ra A1 - A5, B1 - B3, C1 - C2).
      • Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Bài kiểm tra thực hành kỹ năng hàn giáp mối tấm (đánh giá sau 46 giờ học, bao phủ chuẩn đầu ra A3 - A5, B2, C2).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (60% tổng điểm mô đun):
      • Thực hiện sau khi hoàn thành 75 giờ học; hình thức kiểm tra kỹ năng thực hành hàn giáp mối vát cạnh V ở vị trí 1G kèm kiểm tra kiến thức quy trình.
  2. Quy tắc tính điểm:
    • Điểm đánh giá chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến 1 chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.

Hướng dẫn tự học và điều kiện tham gia

  • Quy định chuyên cần: Sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết. Nếu nghỉ quá 30% số tiết lý thuyết, sinh viên không đủ điều kiện dự thi và bắt buộc phải đăng ký học lại mô đun.
  • Nhiệm vụ tự học: Nghiên cứu bài giảng và phiếu học tập trước khi vào xưởng; lập nhóm học tập để chuẩn bị các chuyên đề về an toàn thiết bị áp lực, cấu tạo máy hàn; thực hiện vệ sinh công nghiệp và thu hồi dụng cụ sau mỗi ca thực tập.

Điểm nổi bật và cập nhật của giáo trình

BẢNG ĐỐI SOÁT NGUỒN THAM CHIẾU VÀ TIÊU CHUẨN TÍCH HỢP
  • Chuẩn hóa thông số công nghệ bằng bảng tra định lượng: Giáo trình thiết lập các bảng thông số kỹ thuật chi tiết giúp sinh viên loại bỏ việc ước lượng cảm tính, bao gồm:
    • Bảng chọn số kính lọc ánh sáng theo dải dòng điện hàn: số 6 - 7 ($I < 30\text{A}$), số 8 - 9 ($30\text{A} \le I \le 100\text{A}$), số 10 - 12 ($100\text{A} < I \le 300\text{A}$) và số 13 - 14 ($I > 300\text{A}$).
    • Bảng xác định tiết diện dây cáp hàn ($38 \div 150\text{ mm}^2$) tương ứng với chiều dài đường cáp ($25\text{ m}, 50\text{ m}, 75\text{ m}$) và cường độ dòng điện tải ($100\text{A} \div 450\text{A}$).
  • Tích hợp quy chuẩn an toàn đặc thù ngành Dầu khí: Giáo trình quy định các khoảng cách an toàn cụ thể: đặt máy sinh khí acetylen cách vị trí có ngọn lửa trần tối thiểu 10 mét; bố trí bình oxy cách ngọn lửa ít nhất 5 mét; kiểm tra rò rỉ khớp nối bằng dung dịch nước xà phòng thay vì thử lửa; kiểm tra mức nước bình dập lửa tạt lại tối thiểu 2 lần/ca làm việc.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Phân loại người học và điều kiện tiên quyết

  • Đối tượng chính: Sinh viên đào tạo trình độ Cao đẳng và học sinh trình độ Trung cấp thuộc các chuyên ngành:
    • Nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí (Module chuyên môn nằm trong khối 59 tín chỉ chuyên ngành).
    • Nghề Cắt gọt kim loại và nhóm ngành Cơ khí động lực.
  • Kiến thức và mô đun tiên quyết (Prerequisites): Trước khi học mô đun này, người học cần tích lũy các học phần cơ sở thuộc chương trình đào tạo:
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02): Đọc và bóc tách bản vẽ liên kết hàn.
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03) và Dung sai (CK19MH05).
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04): Nắm vững tính chất nhiệt luyện, khả năng hàn của thép carbon.
    • An toàn - Vệ sinh lao động (ATMT19MH01): Nắm vững quy tắc an toàn điện và an toàn phòng chống cháy nổ công nghiệp.
VỊ TRÍ MÔ ĐUN TRONG TIẾN TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

Ứng dụng đối với cán bộ giảng dạy và kỹ thuật viên

  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng giáo trình để xây dựng đề cương bài giảng chi tiết, lập phiếu hướng dẫn thực hành xưởng theo từng bài học, chuẩn bị phôi liệu ($10 \times 150 \times 250\text{ mm}$) và thiết lập barem chấm điểm thi tay nghề.
  • Kỹ thuật viên tại doanh nghiệp: Tài liệu phục vụ tham khảo nội bộ cho công nhân sửa chữa cơ khí, bảo dưỡng đường ống và thiết bị phụ trợ trong nhà máy lọc dầu, nhà máy chế biến khí nhằm tra cứu thông số hàn hồ quang tay và kỹ thuật mài nối đường hàn.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ học viên, sinh viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng thuộc các ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo, cùng đội ngũ công nhân kỹ thuật cần chuẩn hóa kỹ năng hàn hồ quang tay cơ bản theo chuẩn đào tạo nghề quốc gia.

2. Cần trang bị kiến thức nền nào trước khi học mô đun này?

Người học cần hoàn thành các môn cơ sở gồm: An toàn - vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Vật liệu cơ khí (CK19MH04 - hiểu về thép carbon và tính hàn), Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02 - đọc ký hiệu mối hàn và kích thước phôi) và Dung sai đo lường (CK19MH05).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu hàn thông thường là gì?