Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn hồ quang dây lõi thuốc cơ bản (FCAW) là tài liệu giảng dạy và học tập chính thức của mô đun cùng tên (Mã số: MECW53167), thuộc khối mô đun chuyên môn ngành, nghề trong Chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng và Trung cấp. Tài liệu do Tổ bộ môn Hàn – Trường Cao đẳng Dầu khí biên soạn (Chủ biên: An Đình Quân; tham gia biên soạn: Trần Nam An, Nguyễn Công Khai) và ban hành theo Quyết định số 214/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí, căn cứ trên chuẩn chương trình đào tạo ban hành năm 2021.

Trong khung chương trình đào tạo gồm 100 tín chỉ (2505 giờ), mô đun MECW53167 có thời lượng 3 tín chỉ (tổng cộng 75 giờ: 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận, 3 giờ kiểm tra). Mô đun được xếp ở vị trí đào tạo chuyên môn bắt buộc sau khi sinh viên hoàn thành các môn học cơ sở (MECM53001, MECM53002, MECM52003, ELEI53055) và các mô đun kỹ thuật hàn cơ bản trước đó (từ MECW52162 đến MECW52166).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình xác lập theo ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức: Trình bày nguyên lý làm việc của thiết bị hàn FCAW; giải thích đặc điểm, công dụng của phương pháp; phân loại vật liệu (dây hàn, khí bảo vệ); tính toán và chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và cơ tính vật liệu.
  • Về kỹ năng: Vận hành thành thạo thiết bị và dụng cụ hàn FCAW; thực hiện các mối hàn giáp mối và liên kết góc ở các vị trí 1G, 2F, 3F bảo đảm yêu cầu kỹ thuật; kiểm tra, đánh giá và xử lý khuyết tật mối hàn.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tuân thủ an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong phân xưởng; rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và kỷ luật làm việc theo nhóm.

Cấu trúc giáo trình gồm 5 bài học được thiết kế theo nguyên tắc kết hợp lý thuyết chuyển giao công nghệ và thực hành tay nghề bậc thợ. Điểm đặc thù của tài liệu là nội dung được chuẩn hóa trực tiếp theo các yêu cầu kỹ thuật của ngành Dầu khí và hệ thống tiêu chuẩn quốc tế như AWS, ASME Section IX, IIW, DNV, ABS, LR, TWI.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN FCAW (MECW53167)
                                       (Tổng: 75 giờ)
       Bài 1              Bài 2             Bài 3             Bài 4              Bài 5
     (12 giờ)            (3 giờ)          (20 giờ)          (20 giờ)           (20 giờ)
  Kiến thức cơ bản    Vận hành máy      Hàn giáp mối       Hàn góc 2F         Hàn góc 3F
   & An toàn xưởng      FCAW, 2T/4T       1G thép C         thép C thấp        thép C thấp

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ thành 5 bài học logic:

  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn FCAW (12 giờ: 11 giờ lý thuyết, 1 giờ kiểm tra): Cung cấp cơ sở lý thuyết về nguyên lý hàn hồ quang lõi thuốc (phương pháp có khí bảo vệ và phương pháp tự bảo vệ); cấu tạo và phân loại dây hàn lõi bột (hệ Rutile, Basic, Metal core); đặc tính của các loại khí bảo vệ ($CO_2$, $Ar$, $He$, hỗn hợp $Ar-CO_2$); thiết bị, mỏ hàn, van giảm áp lưu kế phao; nguyên nhân và biện pháp ngăn ngừa các dạng khuyết tật hàn (nứt nóng, nứt nguội, rỗ khí, lẫn xỉ, không ngấu, bắn tóe, quá nhiệt); các yếu tố an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng.
  • Bài 2: Vận hành máy hàn FCAW (3 giờ: 1 giờ lý thuyết, 2 giờ thực hành): Hướng dẫn cấu tạo nguồn hàn CV (Constant Voltage); hệ thống cấp dây motor tốc độ không đổi và con lăn khía rãnh; cài đặt chu kỳ hàn 2T và 4T; kỹ thuật điều chỉnh các thông số: cường độ dòng điện ($I_h$), điện áp ($U_h$), tầm với điện cực (phần nhô dây hàn từ 5–25 mm tùy đường kính dây), góc nghiêng mỏ hàn ($TA, WA$) và 4 quỹ đạo chuyển động mỏ hàn (đường thẳng, răng cưa, bán nguyệt, đường tròn).
  • Bài 3: Hàn giáp mối thép các bon thấp – Vị trí hàn 1G (20 giờ: 1 giờ lý thuyết, 19 giờ thực hành): Quy trình hàn giáp mối bằng phẳng trên 2 tấm phôi thép cacbon thấp kích thước $250 \times 100 \times 10\text{ mm}$, vát mép $30^\circ$, mép cùn $2 \div 2.5\text{ mm}$, khe hở đáy $3\text{ mm}$, tạo góc bẻ ngược $3^\circ$; kỹ thuật hàn phân lớp (lớp lót, lớp đầy, lớp phủ) bằng dây E71T-1 đường kính $1.2\text{ mm}$; kỹ thuật nối que và kiểm tra ngoại dạng.
  • Bài 4: Hàn liên kết góc thép các bon thấp – Vị trí hàn 2F (20 giờ: 1 giờ lý thuyết, 18 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Chuẩn bị phôi hàn góc chữ T; chọn chế độ hàn góc ngang; kỹ thuật dẫn mỏ hàn ở góc làm việc $40^\circ \div 50^\circ$; phương pháp đo kiểm kích thước mối hàn góc và sửa chữa khuyết tật.
  • Bài 5: Hàn liên kết góc thép các bon thấp – Vị trí hàn 3F (20 giờ: 1 giờ lý thuyết, 18 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Kỹ thuật hàn góc đứng không vát mép với hướng hàn leo từ dưới lên; kỹ thuật dừng mỏ hàn ở hai cạnh mép rãnh để tránh khuyết cạnh và chảy xệ kim loại lỏng; quy trình kiểm tra chất lượng và an toàn xưởng.
TIẾN TRÌNH NỘI DUNG MÔ ĐUN:

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập các kiến thức nền tảng về công nghệ hàn:

  • Cơ chế luyện kim hàn FCAW: Bản chất của việc thay thế dây điện cực nguyên khối bằng dây điện cực dạng ống chứa lõi thuốc trợ dung; cơ chế bảo vệ kép thông qua phản ứng tạo khí ($2\text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO} + \text{O}_2$), tạo xỉ nổi che phủ vũng hàn kết tinh và bổ sung các nguyên tố hợp kim ($Mn, Si$) để khử oxy và tăng cường cơ tính mối hàn.
  • Hệ thống phân loại dây hàn và khí bảo vệ theo chuẩn AWS: Cấu trúc dây hàn rutil (T-1, T-2) cho mối hàn phẳng mịn, xỉ dễ bong; hệ xỉ bazơ (T-5) cho tính dẻo cao và chống nứt nóng/nguội; hệ dây tự bảo vệ (T-3, T-4, T-7, T-8, T-11) làm việc ở cực tính DCEN/DCEP không phụ thuộc gió ngoài hiện trường; tương quan chiều sâu ngấu khi dùng $100%\text{ CO}_2$ so với hỗn hợp $75%\text{ Ar} + 25%\text{ CO}_2$.
  • Đặc tính nguồn điện hàn: Nguồn điện áp không đổi (CV) với dải dòng hàn $400 \div 500\text{ A}$, chu kỳ tải 100%, tích hợp mạch kiểm soát dòng ngắn mạch.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Căn chỉnh đồng bộ các thông số công nghệ ($I_h, U_h, V_h$, lưu lượng khí $8 \div 12\text{ l/phút}$, tầm với điện cực); lắp ráp hoàn chỉnh cụm cấp dây, thay thế bép hàn hợp kim đồng và ống dẫn teflon; thao tác gây và ngắt hồ quang kết hợp chế độ nhả khí trước/sau theo chu trình 4T.
  • Kỹ năng phân tích và kiểm tra: Nhận diện các khuyết tật hình thái (nứt thô đại, rỗ khí, lẫn xỉ, không ngấu, cháy cạnh); sử dụng các dưỡng đo kiểm mối hàn góc và mối hàn giáp mối; áp dụng các phương pháp NDT (quan sát kính lúp, bột từ MT, thẩm thấu PT, chụp X-quang RT, siêu âm UT).
  • Kỹ năng thao tác thực tiễn: Khống chế vũng hàn và kiểm soát dòng kim loại lỏng bằng các phương pháp dao động mỏ hàn (răng cưa, bán nguyệt) tại các vị trí không gian 1G, 2F và 3F trên phôi thép dày $10\text{ mm}$.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định cụ thể phương pháp tổ chức dạy học theo định hướng tích cực hóa hoạt động của người học, phân chia rõ vai trò giữa giảng viên và sinh viên:

                            QUY TRÌNH DẠY HỌC THỰC HÀNH TẠI XƯỞNG
  • Phương pháp sư phạm: Kết hợp thuyết trình ngắn về lý thuyết cơ sở với phương pháp làm mẫu trực tiếp tại xưởng thực hành. Giảng viên thực hiện thao tác mẫu về tư thế đứng, góc nghiêng mỏ hàn, kỹ thuật mồi hồ quang và dao động mỏ hàn; sau đó trực tiếp hướng dẫn thường xuyên, theo dõi và sửa chữa các sai sót kỹ thuật cho từng học viên.
  • Tổ chức học tập và thực hành: Áp dụng phương thức làm việc nhóm nhỏ kết hợp cá nhân. Mỗi nhóm gồm 02 sinh viên được trang bị 01 máy hàn và bộ dụng cụ chuyên dụng (mặt nạ hàn, búa gõ xỉ, bàn chải sắt, đá mài $3\text{ mm}$). Sinh viên luân phiên thực hiện các bài tập thực hành phôi hàn, theo dõi thông số, ghi chép nhật ký thực hành và đánh giá chéo kết quả hàn.
  • Hệ thống bài tập và thực hành: Bám sát 3 bài thực hành gia công chi tiết: hàn giáp mối 1G vát mép $30^\circ$, hàn góc 2F và hàn góc đứng leo 3F trên thép carbon thấp. Các bài tập rèn luyện kỹ năng chuẩn bị phôi, gá đính khử biến dạng góc $3^\circ$, hàn lớp lót xuyên ngấu và hàn lớp phủ đồng đều.
  • Quy chế đánh giá: Căn cứ theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1, chiếm 40% trọng số): Đánh giá kỹ năng thực hành và kiến thức sau 35 giờ học (chuẩn đầu ra A1–A3, B1–B3, C1–C2).
    • Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Đánh giá kỹ năng tổng hợp sau 145 giờ của chuỗi mô đun (chuẩn A4, B1, C3).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (Chiếm 60% trọng số): Tổ chức thi thực hành tổng hợp sau 75 giờ (đánh giá toàn diện chuẩn A1–A4, B1–B2).
    • Thang điểm: Tính theo thang điểm 10 (làm tròn một chữ số thập phân) và quy đổi sang thang điểm 4 theo hệ thống đào tạo tín chỉ.
  • Yêu cầu chuyên cần và tự học: Sinh viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 31% phải học lại) và tham gia 100% các buổi thực hành tại xưởng (vắng trên 1% số tiết thực hành phải học lại mô đun). Sinh viên phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ gia công hàn hiện đại:

  • Tích hợp đầy đủ hai nhánh công nghệ FCAW: Trình bày chi tiết công nghệ hàn có khí bảo vệ ($CO_2$ và hỗn hợp $Ar-CO_2$) cho các kết cấu yêu cầu chất lượng cao, đồng thời chuẩn hóa công nghệ dây hàn tự bảo vệ (Open-arc FCAW) thích ứng với điều kiện thi công lắp ráp ngoài hiện trường có gió lùa.
  • Cập nhật dữ liệu chế độ hàn và định mức tiêu hao: Cung cấp thông số lưu lượng khí $CO_2$ giảm từ mức $17\text{ l/phút}$ (đối với hàn MIG/MAG dây đặc) xuống còn $8 \div 12\text{ l/phút}$ khi hàn FCAW; tốc độ hàn đạt $40 \div 50\text{ m/giờ}$; năng suất đắp cao gấp 4–5 lần so với hàn hồ quang tay (SMAW/111).
  • Đối chiếu tiêu chuẩn quốc tế: Tài liệu tích hợp các quy chuẩn kiểm tra chất lượng và đánh giá tay nghề thợ hàn theo hệ thống tiêu chuẩn quốc tế: AWS D1.1 (Welding Structure Steel), ASME Section IX (Welding and Brazing Qualifications) và tài liệu đào tạo kiểm định TWI (The Welding Institute).
  • Gắn liền ứng dụng công nghiệp nặng: Cung cấp các ví dụ thực tiễn về ứng dụng của FCAW trong chế tạo kết cấu giàn khoan ngoài khơi, bồn bể chứa khí hóa lỏng, lắp ráp kết cấu thép nhà cao tầng, chế tạo dầm chữ I, dàn trao đổi nhiệt nhà máy nhiệt điện và hàn đắp phục hồi má nghiền, con lăn lò cao.
  • Hiện đại hóa thiết bị: Đưa vào yêu cầu sử dụng nguồn hàn điện tử có mạch kiểm soát dòng ngắn mạch, bép dẫn điện hợp kim đồng chịu mài mòn cao, ống dẫn dây teflon chống xước dây và van giảm áp tích hợp lưu kế phao.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đào tạo chính quy: Học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn, ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí hoặc Chế tạo Thiết bị Cơ khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học phải hoàn thành các môn học chung theo quy định và các môn học/mô đun cơ sở – chuyên môn bắt buộc:
    • Dung sai (MECM53001)
    • Vật liệu cơ khí (MECM53002)
    • Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003)
    • Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055)
    • Chế tạo phôi hàn (MECW52162)
    • Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163)
    • Hàn hồ quang tay cơ bản (MECW56164)
    • Hàn hồ quang tay nâng cao (MECW55165)
    • Hàn MIG/MAG cơ bản (MECW54166)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để lập kế hoạch giảng dạy, biên soạn giáo án lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành xưởng và xây dựng bộ đề thi kiểm tra tay nghề bậc thợ.
  • Kỹ thuật viên và thợ hàn công nghiệp: Dùng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật phục vụ việc ôn luyện, nâng cao tay nghề để thi cấp chứng chỉ thợ hàn quốc tế (AWS, ABS, DNV, LR).

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo khối ngành cơ khí chế tạo, đồng thời phù hợp cho kỹ thuật viên cơ khí muốn chuẩn hóa tay nghề theo tiêu chuẩn quốc tế.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần nắm vững kiến thức đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, dung sai lắp ghép, tính chất vật liệu kim loại và thành thạo các kỹ năng cơ bản của mô đun cắt phôi, gá lắp, hàn hồ quang tay (SMAW) và hàn MIG/MAG (GMAW) theo danh mục từ MECW52162 đến MECW52166.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Khác với các giáo trình hàn cơ bản đơn thuần, tài liệu này tập trung chuyên sâu vào công nghệ dây hàn lõi thuốc (cả hai dạng: có khí bảo vệ và tự bảo vệ), làm rõ mối quan hệ giữa thông số nguồn hàn CV, tầm với điện cực và thành phần thuốc trợ dung, gắn liền với tiêu chuẩn dầu khí quốc tế (AWS, ASME, DNV).

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu kỹ lý thuyết về đặc tính vũng hàn và các dạng khuyết tật trước mỗi buổi học, tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn xưởng, luyện tập thuần thục kỹ năng điều chỉnh tầm với điện cực ($10 \div 25\text{ mm}$) và duy trì ổn định góc nghiêng mỏ hàn theo hướng dẫn của giảng viên.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình trích dẫn và liên kết trực tiếp với hệ thống tài liệu tham khảo chuẩn mực:

  • Giáo trình công nghệ hàn – Nguyễn Thúc Hà, Bùi Văn Hạnh (NXB Giáo dục, 2002).
  • Công nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1: Cơ sở lý thuyết) – Ngô Lê Thông (NXB Giáo dục, 2004).
  • Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn quốc tế – Trung tâm Việt – Đức (2006).
  • Welding Science & Technology (Volume 1) – American Welding Society (AWS, 2006).
  • The Procedure Handbook of Arc Welding – Lincoln Electric Company.
  • ASME Section IX (Welding and Brazing Qualifications) (2007).
  • AWS D1.1 (Welding Structure Steel) (2008).
  • Welding Inspection Training Services – The Welding Institute (TWI).

Kết luận

Giáo trình Hàn FCAW cơ bản (Mã số: MECW53167) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và quy trình công nghệ chuẩn mực về phương pháp hàn hồ quang dây lõi thuốc. Nội dung tài liệu kết hợp đồng bộ giữa cơ sở lý thuyết kim loại học, kỹ thuật vận hành máy hàn CV và kỹ năng thực hành phân lớp trên các vị trí không gian 1G, 2F, 3F.

Về lộ trình học tập, sau khi hoàn thành mô đun này, người học có đủ điều kiện tiên quyết để tiếp tục chuyển tiếp lên các học phần nâng cao trong chương trình đào tạo nghề Hàn, bao gồm: Hàn FCAW nâng cao (MECW63172), Hàn TIG cơ bản/nâng cao (MECW53168/63173), Hàn ống (MECW66174), Quy trình hàn (MECW64075) và Kiểm tra, đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (MECW65076). Các quy chuẩn trong giáo trình là căn cứ học thuật phục vụ trực tiếp cho quá trình thực tập sản xuất và thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Hàn.