BÁO CÁO MÔ TẢ VÀ TỔNG HỢP HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH HÀN HỒ QUANG TAY CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: HAN19MĐ03)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn hồ quang tay cơ bản (Mã mô đun: HAN19MĐ03) được ban hành theo Quyết định số 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề 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 Chủ biên Trần Thanh Ngọc cùng các tác giả Trần Nam An và An Đình Quân.

Trong chương trình đào tạo nghề Hàn (áp dụng cho cả trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề), Hàn hồ quang tay cơ bản là mô đun chuyên môn ngành nghề bắt buộc thuộc khối kiến thức II.2. Mô đun được xếp sau các môn đại cương chung và khối môn học cơ sở như Điện kỹ thuật cơ bản (ĐKT19MH01), An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Hóa đại cương (CNH19MH09), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01), đồng thời tiếp nối trực tiếp sau hai mô đun thực hành tiền đề: Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01) và Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Chuẩn kiến thức (A1): Giải thích khái niệm bản chất hồ quang điện; nhận biết vật liệu que hàn và kim loại cơ bản; đọc ký hiệu mối hàn trên bản vẽ kỹ thuật; trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc của các dòng máy hàn; tính toán chế độ dòng điện và điện áp hàn tương ứng với từng kiểu liên kết và chiều dày thép tấm.
  • Chuẩn kỹ năng (B1): Thực hiện chính xác các đường hàn góc (1F, 2F, 3F) và mối hàn giáp mối thép tấm có vát mép (1G, 2G, 3G) trên các kết cấu thông dụng, đảm bảo kích thước hình học và độ ngấu theo quy chuẩn kỹ thuật.
  • Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ tuyệt đối quy định an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và vệ sinh môi trường phân xưởng cơ khí; hình thành tác phong làm việc chính xác, kỷ luật và cẩn trọng.

Cấu trúc giáo trình bao gồm 7 bài học phân bổ trong tổng số 165 giờ đào tạo, trong đó thời lượng thực hành, thảo luận và bài tập chiếm 145 giờ (hơn 87%), thể hiện cách tiếp cận đào tạo năng lực thực hành chuyên sâu theo định hướng kỹ thuật công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai tuần tự từ nền tảng lý thuyết thiết bị và ký hiệu kỹ thuật đến các thao tác thực hành hàn theo các vị trí không gian chuẩn hóa:

          TIẾN TRÌNH NỘI DUNG 7 BÀI HỌC (165 GIỜ)
  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn điện hồ quang tay (8 giờ: 7 LT, 1 KT): Cung cấp hệ thống quy ước ký hiệu mối hàn theo TCVN 264-67 và chuẩn AWS (vị trí mũi tên, đường tham chiếu, chu tuyến bề mặt, mối hàn gián đoạn, tấm đệm lót). Trình bày cấu tạo máy biến áp hàn xoay chiều (AC) có lõi từ hoặc cuộn dây di động, máy hàn một chiều (DC) chỉnh lưu 1 pha/3 pha, máy phát điện và inverter. Phân loại que hàn thép carbon thấp theo hệ vỏ thuốc (Rutin, Bazơ, Cellulose, Axit) và các tiêu chuẩn TCVN 3734-89, TCVN 3223-89, AWS A5.1, ISO 2560. Phân tích bản chất vật lý hồ quang, các vùng nhiệt, các khuyết tật (nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, không ngấu, cháy chân, cháy thủng, thổi lệch hồ quang) và ảnh hưởng của bức xạ, khói hàn tới sức khỏe.
  • Bài 2: Hàn góc ở vị trí 1F (13 giờ: 1 LT, 12 TH): Kỹ thuật chuẩn bị thiết bị, phôi hàn chữ T, gá đính, xác định góc nghiêng que hàn và phương pháp dao động que để hoàn thiện mối hàn góc sấp.
  • Bài 3: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 1G (24 giờ: 1 LT, 22 TH, 1 KT): Quy trình vát mép chữ V, kỹ thuật khống chế lỗ thâm nhập hồ quang (keyhole) khi hàn lớp lót (root pass), mài nối que và kỹ thuật hàn lớp phủ bề mặt ở vị trí bằng.
  • Bài 4: Hàn góc ở vị trí 2F (16 giờ: 1 LT, 14 TH, 1 KT): Kỹ thuật hàn góc ngang liên kết chữ T, phân bổ góc độ que hàn để hạn chế khuyết tật chảy xệ kim loại và cháy chân mép trên; trình tự hàn nhiều lớp (từ lớp 1 đến lớp 6).
  • Bài 5: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 2G (40 giờ: 1 LT, 38 TH, 1 KT): Kỹ thuật thực hành hàn giáp mối vát mép vị trí ngang; các thao tác kiểm soát bể hàn lớp lót, lớp điền đầy và lớp phủ chống sụt vũng hàn lỏng do tác động trọng lực.
  • Bài 6: Hàn góc ở vị trí 3F (24 giờ: 1 LT, 22 TH, 1 KT): Kỹ thuật hàn góc đứng hướng lên (vertical-up); thao tác dao động que hình tam giác, răng cưa để tạo chân mối hàn và độ lồi bề mặt chuẩn xác.
  • Bài 7: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 3G (40 giờ: 2 LT, 37 TH, 1 KT): Kỹ thuật hoàn thiện mối hàn giáp mối vát mép chữ V tư thế đứng hướng lên; quy trình kiểm soát lỗ thâm nhập, mài chuyển tiếp lớp lót và xếp lớp phủ nhiều đường đảm bảo cơ tính mối ghép.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  1. Lý thuyết vật lý hồ quang hàn: Khảo sát sự phóng điện trong chất khí dựa trên phát xạ điện tử catod và ion hóa chất khí. Năng lượng tỏa ra theo định luật Joule-Lenz: $$Q = 0{,}24 \cdot R \cdot I^2 \cdot t$$ Cấu trúc trường nhiệt phân tách làm ba vùng rõ rệt:
    • Vùng catod: Nguồn phát xạ điện tử chủ yếu, tập trung phần lớn điện áp rơi catod ($U_k$).
    • Vùng anod: Vùng tiếp nhận dòng điện tử gia tốc với điện áp rơi anod ($U_a$), phát nhiệt làm nóng chảy kim loại.
    • Vùng cột hồ quang: Hỗn hợp khí ion hóa trung hòa về điện tích giữa hai vết điện cực.
  2. Nguyên lý nguồn điện hàn: Đường đặc tính ngoài dốc của nguồn hàn tay để ổn định cường độ khi điện áp dao động; quan hệ tỷ số biến áp: $$\frac{U_1}{U_2} = \frac{I_2}{I_1} = \frac{n_1}{n_2}$$ Khái niệm chu kỳ tải danh định ($ED$) trong chu kỳ cơ sở 10 phút và công thức tính dòng điện làm việc an toàn ($I_c$): $$I_c = I_d \cdot \sqrt{\frac{ED_d}{ED_c}}$$
  3. Cơ sở vật liệu và phân loại que hàn: Tiêu chuẩn luyện kim của hệ vỏ bọc que hàn (khử oxy, bảo vệ xỉ, tạo môi trường khí ion hóa). Tra cứu đối chiếu vật liệu cơ bản theo ASME Section II (Part A: kim loại đen như SA-36, SA-350, SA-240; Part B: kim loại màu như SB-209, SB-171, SB-705) và ASTM Section 01, 02. Phân loại que hàn carbon theo TCVN (N42, N50), AWS A5.1 (như E6010, E6013, E7016, E7018) và ISO 2560 (quy định giới hạn bền kéo, độ dai va đập, hiệu suất đắp $K_c$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Cài đặt và vận hành các loại nguồn hàn DC/AC; căn chỉnh cường độ dòng điện hàn phù hợp theo đường kính que và bề dày chi tiết; thực hiện quy trình chuẩn bị, vát mép, gá phôi; sấy que hàn bazơ ở nhiệt độ $300^\circ\text{C} - 350^\circ\text{C}$; làm chủ kỹ thuật gây hồ quang (chạm quẹt, gõ mồi) và 6 kiểu chuyển động que hàn (đường thẳng, đi lại, răng cưa, bán nguyệt, tam giác, hình tròn).
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích và đọc hiểu bản vẽ chi tiết cơ khí có chứa ký hiệu mối hàn theo TCVN 264-67 và AWS; nhận diện và phân tích nguyên nhân các dạng khuyết tật mối hàn (nứt nóng/nguội do hydro khuyếch tán, ngậm xỉ, cháy chân, lệch mép, thổi lệch từ) để điều chỉnh góc nghiêng que hàn và chế độ hàn.
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Sử dụng thành thạo máy mài cầm tay để làm sạch bavia, vát mép, xử lý điểm nối que hàn lót; đo kiểm kích thước hình học mối hàn bằng dưỡng đo góc và thước chuyên dụng; tuân thủ quy tắc an toàn bảo hộ cá nhân (kính hàn, mặt nạ, găng tay da) và xử lý thông gió trong không gian hẹp.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng mô hình giảng dạy tích hợp kết hợp giữa thuyết trình ngắn lý thuyết cơ sở và hướng dẫn thực hành thao tác mẫu trực tiếp tại phân xưởng:

                QUY TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC THỰC HÀNH
  • Tổ chức luyện tập thực hành: Học viên thực hiện phân chia nhóm nhỏ (02 học viên bố trí 01 máy hàn thực hành). Từng cá nhân chịu trách nhiệm chuẩn bị phôi, gá lắp, tính toán chế độ dòng điện, thực hiện đường hàn và tự quan sát, ghi chép rút kinh nghiệm dưới sự giám sát, hiệu chỉnh lỗi thường xuyên của giáo viên.
  • Hệ thống đánh giá kết quả: Tuân thủ quy chế đào tạo theo hệ thống tín chỉ căn cứ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
    • Điểm đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Gồm Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1, thực hiện sau 35 giờ) và Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2, tổ chức sau 145 giờ) bằng hình thức thực hành thao tác và kiểm tra lý thuyết (trắc nghiệm/tự luận).
    • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Kiểm tra thực hành tay nghề tổng hợp (chuẩn đầu ra A1-A5, B1, C1-C3) sau 165 giờ đào tạo.
    • Điểm tổng kết được tính theo thang điểm 10 (làm tròn một chữ số thập phân) và quy đổi sang thang điểm chữ cùng thang điểm 4.
  • Quy định tự học và chuyên cần:
    • Sinh viên bắt buộc nghiên cứu tài liệu kỹ thuật, bản vẽ quy trình trước khi vào lớp.
    • Yêu cầu tham gia 100% các buổi thực hành (nếu vắng quá 1% số tiết thực hành bắt buộc phải học lại mô đun mới đủ điều kiện dự thi).
    • Tham gia tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 31% số tiết lý thuyết phải học lại).

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Chuẩn hóa chương trình đào tạo nghề kỹ thuật: Giáo trình được xây dựng trên cơ sở chuẩn hóa khung chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng Dầu khí năm 2020, tích hợp trực tiếp các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế vào giảng dạy nghề cơ khí.
  2. Tích hợp đồng bộ hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật đa dạng:
    • Cung cấp bảng quy đổi và đối chiếu song song giữa Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 264-67 về ký hiệu mối hàn, TCVN 3223-89 và TCVN 3734-89 về que hàn thép carbon) với các bộ tiêu chuẩn quốc tế: Tiêu chuẩn Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ AWS (AWS A5.1, AWS D1.1), Tiêu chuẩn Quốc tế ISO (ISO 2560, ISO 6947 so sánh tư thế hàn), Tiêu chuẩn Nồi hơi & Bình áp lực ASME (ASME Section II, Section IX) và Hiệp hội Thử nghiệm Vật liệu Hoa Kỳ ASTM.
  3. Cập nhật phân loại thiết bị và nguồn hàn công nghiệp: Giáo trình không chỉ phân tích cấu tạo các máy hàn xoay chiều truyền thống mà còn giới thiệu các thế hệ nguồn hàn hiện đại: máy biến áp chỉnh lưu Diode, máy hàn điều khiển mở pha Thyristor (SCR), máy hàn ngắt dòng bán dẫn Transistor chopped type và công nghệ biến tần Inverter.
  4. Định hướng ứng dụng trong ngành công nghiệp Dầu khí: Các bài tập và liên kết hàn được thiết kế gắn liền với tiêu chuẩn kết cấu công nghiệp, đường ống chịu áp lực, bồn bể chứa và giàn khoan phục vụ lĩnh vực dầu khí và gia công cơ khí nặng.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên: Dành cho sinh viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng thuộc nhóm ngành Kỹ thuật Hàn, Cơ khí chế tạo, Gia công kết cấu kim loại.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
    • Đã hoàn thành các môn học chung: Tiếng Anh (TA19MH01), Tin học, Pháp luật, Chính trị.
    • Đã tích lũy các môn cơ sở: Điện kỹ thuật cơ bản (ĐKT19MH01), An toàn – Vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Hóa đại cương (CNH19MH09), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01).
    • Đã đạt hai mô đun thực hành chuyên ngành bắt buộc: Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01) và Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02).
  • Giảng viên và kỹ thuật viên: Làm căn cứ biên soạn giáo án tích hợp, thiết lập quy trình kiểm tra tay nghề xưởng, phiếu học tập, barem đánh giá chất lượng sản phẩm hàn; phục vụ tài liệu tra cứu thông số kỹ thuật cho kỹ thuật viên và thợ hàn tại các xí nghiệp kết cấu.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Hàn, các học viên đào tạo kỹ thuật cơ khí, cũng như kỹ thuật viên cần nắm vững quy trình thao tác hàn hồ quang tay từ vị trí 1F/1G đến 3F/3G.

2. Cần kiến thức nền nào để học giáo trình này?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở về Điện kỹ thuật (hiểu nguyên lý dòng điện, sụt áp, chỉnh lưu), Vật liệu cơ khí (thành phần thép carbon, tính hàn), Vẽ kỹ thuật cơ khí, và hai mô đun thực hành tiền đề là Chế tạo phôi hàn và Gá lắp kết cấu hàn.

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

Giáo trình tích hợp hệ thống tra cứu tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế (AWS A5.1, ASME Section II/IX, ASTM, ISO 2560/6947), phân bổ tỷ lệ thời lượng thực hành xưởng lên tới 87% (145/165 giờ) và tập trung xử lý lỗi khuyết tật theo đặc thù thi công công nghiệp dầu khí.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình?

Học viên cần nghiên cứu lý thuyết bài giảng và ký hiệu bản vẽ trước khi đến xưởng; trong quá trình thực hành, phối hợp theo cặp 2 người/máy hàn để quan sát góc độ nghiêng que hàn, đo kiểm kích thước bằng dưỡng chuyên dụng và ghi chép nhật ký khắc phục lỗi sau từng đường hàn.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được nêu trong giáo trình?

Giáo trình tham khảo và dẫn xuất từ các tài liệu chuyên ngành:

  • Kỹ thuật hàn – Trương Công Đạt (NXB KHKT Hà Nội, 1977).
  • Công nghệ hàn nóng chảy (tập 1: Cơ sở lý thuyết) – Ngô Lê Thông (NXB KHKT Hà Nội, 2004).
  • Kỹ thuật hàn – Lưu Văn Huy, Đỗ Tấn Dân (NXB KHKT, 2006).
  • Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn quốc tế – Trung tâm Đào tạo và Chuyển giao Công nghệ Việt – Đức (2006).
  • The Procedure Handbook of Arc Welding – The Lincoln Electric Company.
  • Welding Science & Technology (Volume 1), AWS D1.1 – American Welding Society (AWS).
  • ASME Boiler and Pressure Vessel Code (Section II, Section IX) – American Society of Mechanical Engineers.
  • Welding Inspection – The Welding Institute (TWI).

Kết luận

Giáo trình Hàn hồ quang tay cơ bản (Mã mô đun: HAN19MĐ03) là tài liệu giảng dạy và học tập chuẩn mực của Trường Cao đẳng Nghề Dầu khí, cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về nguyên lý hồ quang, vật liệu điện cực, thiết bị hàn và kỹ thuật thi công 6 vị trí liên kết tấm cơ bản (1F, 1G, 2F, 2G, 3F, 3G).

Mô đun đóng vai trò tiền đề trực tiếp để người học tiếp tục theo học các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo:

  • Hàn hồ quang tay nâng cao (HAN19MĐ04)
  • Hàn MIG/MAG cơ bản (HAN19MĐ05)
  • Hàn dây thuốc FCAW cơ bản (HAN19MĐ06)
  • Hàn TIG cơ bản (HAN19MĐ07)
  • Hàn tự động dưới lớp thuốc (HAN19MĐ08)
  • Hàn điện trở (HAN19MĐ09)
  • Thực tập sản xuất (HAN19MĐ16)

Hệ thống tài liệu tham khảo kèm theo từ các tổ chức hàn quốc tế (AWS, ASME, TWI, Lincoln Electric) tạo điều kiện cho học viên mở rộng kiến thức và tra cứu quy trình hàn theo chuẩn công nghiệp.