Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Hàn hồ quang tay cơ bản (mã số: HAN19MĐ03) được Khoa Cơ khí Động lực biên soạn dưới sự chỉ đạo của Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam), ban hành kèm theo Quyết định số 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 tại Bà Rịa - Vũng Tàu. Ban biên soạn giáo trình gồm Chủ biên Trần Thanh Ngọc cùng hai ủy viên Trần Nam An và An Đình Quân.

Trong chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng (tổng dung lượng toàn khóa gồm 98 tín chỉ, tương đương 2500 giờ học), Hàn hồ quang tay cơ bản là mô đun chuyên môn ngành nghề bắt buộc, được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các môn học chung và các mô đun cơ sở nghề như Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01), Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02). Mô đun này là học phần cơ sở mang tính then chốt, chuẩn bị kỹ năng tay nghề và kiến thức vật lý hồ quang để người học tiếp tục tiếp cận các mô đun chuyên sâu gồm Hàn hồ quang tay nâng cao (HAN19MĐ04), Hàn MIG/MAG cơ bản (HAN19MĐ05), Hàn FCAW (HAN19MĐ06), Hàn TIG (HAN19MĐ07) và Hàn ống (HAN19MĐ13).

Giáo trình có khối lượng 6 tín chỉ với tổng thời gian đào tạo 165 giờ, bao gồm 14 giờ lý thuyết, 145 giờ thực hành/thảo luận và 6 giờ kiểm tra. Mục tiêu đào tạo của tài liệu nhằm trang bị cho người học chuẩn đầu ra về kiến thức (A1: giải thích khái niệm hàn hồ quang, đọc ký hiệu mối hàn theo bản vẽ, phân tích cấu tạo và nguyên lý nguồn hàn, tính toán chế độ công nghệ hàn), chuẩn đầu ra kỹ năng (B1: vận hành thành thạo kỹ thuật hàn góc và hàn giáp mối thép tấm ở các tư thế 1F, 1G, 2F, 2G, 3F, 3G đạt yêu cầu kỹ thuật), cùng chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1: chấp hành an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp, bảo đảm tính tỉ mỉ và kỷ luật làm việc). Cấu trúc giáo trình kết hợp chặt chẽ giữa nguyên lý thiết bị, công nghệ vật liệu và quy trình thao tác phân xưởng theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được kết cấu thành 7 bài học với tiến trình sư phạm đi từ cơ sở lý thuyết đến thực hành các liên kết hàn từ cơ bản đến phức tạp:

  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn điện hồ quang tay (8 giờ: 7 lý thuyết, 1 kiểm tra): Cung cấp hệ thống quy ước ký hiệu mối hàn (theo TCVN 264-67 và AWS); cấu tạo, phân loại máy hàn điện (máy biến áp hàn xoay chiều có lõi từ hoặc cuộn dây di động, máy hàn chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha dùng điốt/thyristor/inverter, máy phát điện hàn một chiều); dụng cụ thiết bị phụ trợ (kìm hàn, cáp mát, mặt nạ hàn, máy mài cầm tay, tủ sấy que hàn); phân loại vật liệu cơ bản theo ASME BPVC Section II/ASTM và que hàn theo TCVN 3223-89, TCVN 3734-89, AWS A5.1, ISO 2560; bản chất vật lý hồ quang hàn và các khuyết tật mối hàn.
  • Bài 2: Hàn góc ở vị trí 1F (13 giờ: 1 lý thuyết, 12 thực hành): Hướng dẫn chuẩn bị phôi hàn góc chữ T, tính toán chế độ hàn, thiết lập góc độ que hàn, kỹ thuật hàn đính và hàn góc vị trí bằng (1F), phương pháp đo kiểm kích thước mối hàn và khắc phục lỗi cháy chân, ngậm xỉ, không ngấu.
  • Bài 3: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 1G (24 giờ: 1 lý thuyết, 22 thực hành, 1 kiểm tra): Quy trình hàn giáp mối vát mép chữ V tư thế bằng (1G), kỹ thuật khống chế lỗ thâm nhập hồ quang lớp lót (root pass), kỹ thuật mài nối que hàn, hàn lớp điền đầy (fill pass), hàn lớp phủ (cap pass) và xử lý khuyết tật rỗ khí, cháy thủng.
  • Bài 4: Hàn góc ở vị trí 2F (16 giờ: 1 lý thuyết, 14 thực hành, 1 kiểm tra): Kỹ thuật hàn góc chữ T ở tư thế ngang (2F), phương pháp duy trì góc que hàn để khống chế kim loại lỏng chảy xệ, kỹ thuật phân lớp đường hàn nhiều lớp (1-2-3-4-5-6) và quy trình kiểm tra chất lượng mối hàn.
  • Bài 5: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 2G (40 giờ: 1 lý thuyết, 38 thực hành, 1 kiểm tra): Kỹ thuật hàn giáp mối vát mép chữ V ở vị trí ngang (2G), kiểm soát khe hở đáy, kiểm soát hồ quang lớp lót và hạn chế hiện tượng mối hàn chồng mép hoặc không thấu mép trên.
  • Bài 6: Hàn góc ở vị trí 3F (24 giờ: 1 lý thuyết, 22 thực hành, 1 kiểm tra): Phương pháp dao động que hàn (răng cưa, bán nguyệt, tam giác) khi hàn góc chữ T ở tư thế đứng (3F) chiều từ dưới lên, kỹ thuật kiểm soát bể hàn nhiều lớp tránh hiện tượng chảy tràn kim loại lỏng.
  • Bài 7: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 3G (40 giờ: 2 lý thuyết, 37 thực hành, 1 kiểm tra): Kỹ thuật hàn giáp mối thép tấm vát mép chữ V ở tư thế đứng (3G), duy trì bể hàn lớp lót ổn định, kỹ thuật dao động que hàn lớp đầy và lớp phủ đạt tiêu chuẩn thẩm mỹ và chiều dày đắp quy định.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết vật lý hồ quang điện: Phân tích quá trình phát xạ điện tử, cơ chế ion hóa chất khí, các giai đoạn hình thành hồ quang (ngắn mạch, ion hóa, duy trì ổn định), định luật Joule - Lenz ($Q = 0{,}24 I^2 R t$), cấu trúc ba vùng hồ quang (vùng sụt áp catot $U_k$, vùng sụt áp anot $U_a$, vùng cột hồ quang trung hòa điện).
  • Nguyên lý thiết bị và nguồn điện hàn: Đặc tính ngoài dốc của nguồn hàn hồ quang tay ($I_{\text{đm}} = (1{,}3 \div 1{,}4) I_h$), điện áp không tải $U_0$ và điện áp làm việc $U_h$ của dòng xoay chiều/một chiều; nguyên lý điều chỉnh dòng hàn qua phân nhánh từ thông hoặc góc mở thyristor; khái niệm và công thức tính toán chu kỳ tải $ED$ ($I_c = I_d \sqrt{ED_d / ED_c}$).
  • Luyện kim hàn và vật liệu: Cơ chế hoạt động của các hệ vỏ bọc que hàn: Rutile (hệ oxit titan), Bazơ (chứa $\text{CaCO}_3$, $\text{CaF}_2$ giúp khử lưu huỳnh, kiểm soát hydro khuếch tán để chống nứt nguội), Cellulose (hồ quang mạnh, ngấu sâu), Axit (oxit sắt); bảng quy chuẩn sấy que hàn bazơ và phân loại mác thép carbon/hợp kim theo tiêu chuẩn ASME Section II Part A/B và ASTM.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đọc bản vẽ kết cấu hàn; tra cứu ký hiệu liên kết theo chuẩn AWS/TCVN; tính toán và thiết lập thông số cường độ dòng điện hàn phù hợp với chiều dày phôi và đường kính que hàn; vận hành thiết bị hàn xoay chiều, một chiều và máy mài cắt phôi.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích nguyên nhân gây biến dạng và các khuyết tật hình học/khuyết tật bên trong (nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, không ngấu, không thấu, cháy chân, cháy thủng, thổi lệch từ); đánh giá chất lượng liên kết hàn bằng dưỡng đo kiểm mối hàn góc và dưỡng kiểm tra mối hàn giáp mối.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Chuẩn bị phôi hàn cơ khí; gá đính chính xác góc độ; kiểm soát tốc độ dịch chuyển và góc nghiêng que hàn ($45^\circ$, $70^\circ \div 80^\circ$); thao tác thành thạo các kiểu dao động que hàn (đường thẳng, răng cưa, bán nguyệt, tam giác); thực hiện hoàn chỉnh liên kết hàn 1F, 1G, 2F, 2G, 3F, 3G đạt quy chuẩn kích thước chân hàn ($K$), chiều cao phần lồi ($h$) và độ ngấu chân liên kết.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo theo định hướng năng lực thực hành nghề nghiệp, trong đó thời lượng thực hành tại xưởng chiếm tỷ trọng 87,9% (145/165 giờ).

  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên sử dụng phương pháp dạy học tích cực, bao gồm thuyết trình ngắn để giải thích nguyên lý và thông số công nghệ, nêu vấn đề thực tế, kết hợp trình chiếu mô hình/hình ảnh và thực hiện làm mẫu trực tiếp tại cabin xưởng hàn. Trong suốt quá trình thực hành, giảng viên tiến hành hướng dẫn thường xuyên, quan sát thao tác từng học viên để kịp thời hiệu chỉnh góc độ que hàn, chiều dài cột hồ quang và tốc độ đưa que hàn.
  • Tổ chức học tập và bài tập thực hành: Học viên được phân chia theo mô hình nhóm nhỏ gồm 2 người học/1 máy hàn DC độc lập tại xưởng. Quá trình làm việc kết hợp giữa phân công trách nhiệm cá nhân (tự chuẩn bị phôi, gá đính, thực hiện đường hàn) và làm việc nhóm (hỗ trợ quan sát, ghi chép nhật ký thực hành, phân tích mẫu hàn và rút kinh nghiệm).
  • Phương pháp đánh giá: Thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng chính quy ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội. Quy trình đánh giá gồm hai phần:
    • Điểm đánh giá quá trình (trọng số 40%): Gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, thực hiện sau 35 giờ đào tạo, đánh giá chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, C1, C2) và 01 bài kiểm tra định kỳ (hệ số 2, thực hiện sau 145 giờ đào tạo, đánh giá chuẩn đầu ra A4, B1, C3).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Thực hiện sau 165 giờ đào tạo dưới hình thức thi thực hành tập trung tại xưởng hàn (đánh giá tổng hợp các chuẩn đầu ra A1-A5, B1, C1-C3).
    • Điểm đánh giá chấm theo thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm 4 cùng thang điểm chữ theo quy định.
  • Quy định chuyên cần và hướng dẫn tự học: Học viên có trách nhiệm nghiên cứu trước giáo trình và tài liệu tham khảo được cung cấp trước buổi học; bắt buộc tham gia tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại) và tham gia đầy đủ các buổi thực hành (nếu vắng trên 1% số tiết thực hành bắt buộc phải học lại toàn bộ mô đun mới được dự thi).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế: Giáo trình cập nhật đồng bộ các hệ thống ký hiệu và tiêu chuẩn hàn thông dụng, kết hợp giữa tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 264-67, TCVN 3223-89, TCVN 3734-89) với các tiêu chuẩn công nghiệp quốc tế như AWS (AWS A5.1, AWS D1.1 của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ), ASME (ASME Boiler & Pressure Vessel Code Section II Part A/B, ASME Section IX), ISO (ISO 2560, ISO 6947) và tài liệu đào tạo kiểm tra mối hàn của Viện Hàn TWI.
  • Phân tích sâu cấu tạo và nguyên lý thiết bị hàn hiện đại: Bên cạnh biến áp hàn xoay chiều truyền thống (máy hàn lõi từ di động, máy hàn cuộn dây di động), tài liệu phân tích chi tiết nguyên lý hoạt động của máy hàn chỉnh lưu 1 pha và 3 pha dùng hệ điốt, máy hàn bán dẫn điều khiển thyristor và công nghệ nghịch lưu (Inverter), đáp ứng yêu cầu vận hành trang thiết bị tại các nhà máy cơ khí hiện nay.
  • Đáp ứng yêu cầu chế tạo trong ngành Dầu khí và công trình biển: Nội dung giáo trình đưa vào các tiêu chuẩn vật liệu chuyên dụng trong thiết bị áp lực và đóng tàu (thép kết cấu SA-36, thép hợp kim thấp SA-350, thép không gỉ SA-240, hợp kim Niken SB-705 theo chuẩn ASME). Đồng thời, tài liệu hướng dẫn chi tiết quy trình bảo quản, nhiệt độ sấy que hàn bazơ hydro thấp nhằm chống nứt nguội và biện pháp khử hiện tượng thổi lệch từ khi hàn trong không gian hẹp.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Đối tượng người học: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề Hàn, Trung cấp nghề Hàn, sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí Động lực tại các trường cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp.
  • Yêu cầu tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học chung theo quy định và các môn học/mô đun cơ sở nghề trong chương trình đào tạo, bao gồm:
    • Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01): Cung cấp kỹ năng đọc bản vẽ cơ khí và hình học họa hình.
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04): Cung cấp kiến thức về tổ chức kim loại, tính hàn của thép carbon và thép hợp kim.
    • Dung sai (CK19MH05): Cung cấp kiến thức về sai số kích thước và đo lường kỹ thuật.
    • An toàn - Vệ sinh lao động (ATMT19MH01): Cung cấp quy chuẩn bảo hộ lao động và phòng chống cháy nổ.
    • Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01) và Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02): Cung cấp kỹ năng gia công chuẩn bị mép vát và gá đặt phôi hàn.
  • Đối với giảng viên và kỹ sư đào tạo: Giáo trình được sử dụng làm căn cứ chuyên môn để xây dựng giáo án, phiếu hướng dẫn thực hành, phiếu kiểm tra kỹ năng tay nghề và thiết kế tiêu chí đánh giá cho các bài thi thực hành định kỳ, thi tốt nghiệp.
  • Sử dụng cho tự học và tham khảo công nghiệp: Tài liệu đóng vai trò là cẩm nang tra cứu thông số kỹ thuật (bảng chế độ sấy que hàn, bảng tra cứu thành phần que hàn AWS A5.1/TCVN, bảng tra ký hiệu quy ước mối hàn) cho công nhân kỹ thuật, kỹ thuật viên giám sát hàn tại các xưởng gia công chế tạo kết cấu kim loại.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với chương trình đào tạo và đối tượng nào?
Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn, đồng thời phục vụ đào tạo kỹ năng thực hành cho sinh viên các ngành kỹ thuật cơ khí, cơ khí chế tạo máy và công nhân kỹ thuật cần chuẩn hóa tay nghề hàn hồ quang tay theo quy chuẩn kỹ thuật.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?
Người học cần học xong các môn cơ sở ngành bắt buộc gồm Vẽ kỹ thuật cơ khí (để đọc ký hiệu mối hàn), Vật liệu cơ khí (để hiểu tính hàn của kim loại), An toàn lao động (để tuân thủ bảo hộ cá nhân) và đã hoàn thành hai mô đun thực hành cơ bản là Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01) cùng Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02).

3. Điểm khác biệt về kết cấu của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết hàn thông thường là gì?
Tài liệu được xây dựng theo hình thức tích hợp mô đun thực hành chuyên sâu (thời lượng thực hành chiếm 145/165 giờ), chuẩn hóa từng bài học theo 6 vị trí hàn cơ bản (1F, 1G, 2F, 2G, 3F, 3G) đi kèm hình vẽ mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị phôi, gá đính, các lớp hàn (lót, điền, phủ) và bảng phân tích cách nhận diện, xử lý khuyết tật tại xưởng.

4. Học viên cần thực hiện những yêu cầu gì để hoàn thành mô đun đạt kết quả tốt?
Người học phải chủ động đọc trước tài liệu giáo trình ở nhà; bảo đảm tỷ lệ tham gia lớp học tối thiểu 70% lý thuyết và không vắng quá 1% số tiết thực hành; tuân thủ quy định an toàn khi sử dụng máy hàn và máy mài; luyện tập kỹ năng giữ góc độ que hàn, chiều dài cột hồ quang và tốc độ đưa que ổn định trên cabin thực hành.

5. Giáo trình sử dụng những nguồn tài liệu tham khảo chính nào?
Tài liệu kế thừa và trích dẫn các tài liệu chuyên ngành trong và ngoài nước gồm: Kỹ thuật hàn (Trương Công Đạt, NXB KHKT 1977), Công nghệ hàn nóng chảy - Tập 1 (Ngô Lê Thông, NXB KHKT 2004), Kỹ thuật hàn (Lưu Văn Huy, Đỗ Tấn Dân, NXB KHKT 2006), tiêu chuẩn ASME Section IX (2007), tiêu chuẩn kết cấu thép AWS D1.1 (2008), sổ tay kỹ thuật của Lincoln Electric (Richart S.) và tài liệu đào tạo chuyên gia hàn quốc tế của TWI / Trung tâm Đào tạo và Chuyển giao Công nghệ Việt - Đức.

Kết luận

Giáo trình mô đun Hàn hồ quang tay cơ bản (HAN19MĐ03) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức từ bản chất vật lý hồ quang điện, nguyên lý thiết bị nguồn hàn, luyện kim que hàn đến quy trình công nghệ hàn 6 vị trí cơ bản (1F, 1G, 2F, 2G, 3F, 3G).

Trong lộ trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng, mô đun này giữ vai trò kỹ thuật nền móng bắt buộc, định hình kỹ năng thao tác chuẩn xác trước khi người học tiếp cận các học phần nâng cao tiếp theo như Hàn hồ quang tay nâng cao (HAN19MĐ04), Hàn khí bảo vệ MIG/MAG/TIG (HAN19MĐ05, HAN19MĐ07), Hàn ống (HAN19MĐ13) và Kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (HAN19MH02). Hệ thống bản vẽ chi tiết, danh mục bảng tra cứu tiêu chuẩn AWS/TCVN và quy trình thao tác an toàn trong giáo trình là nguồn tư liệu học tập phục vụ trực tiếp cho quá trình học tập và rèn luyện tay nghề của người học.