MÔ TẢ GIÁO TRÌNH HỌC THUẬT: HÀN KHÍ (MÃ MÔ ĐUN: HAN19MĐ14)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình mô đun Hàn khí (Mã số: HAN19MĐ14) do Khoa Cơ khí Động lực – Trường Cao đẳng Nghề Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam) biên soạn theo Quyết định số 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020. Ban biên soạn bao gồm chủ biên Trần Thanh Ngọc cùng hai thành viên Trần Nam An và An Đình Quân. Giáo trình được ban hành dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập chính thức cho hệ Cao đẳng nghề Hàn.

Về vị trí đào tạo, mô đun HAN19MĐ14 là học phần chuyên môn nghề bắt buộc trong tổng thể chương trình đào tạo 98 tín chỉ (2500 giờ) của nghề Hàn. Học phần có thời lượng 2 tín chỉ, tương đương 60 giờ đào tạo (gồm 10 giờ lý thuyết, 48 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra). Mô đun được bố trí giảng dạy song song hoặc sau các môn học cơ sở như Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05), An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01), 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:

  • Kiến thức (A1): Nhận biết quy chuẩn các loại vật liệu trong hàn khí (khí Oxy, khí Axetylen, que hàn, thuốc hàn); tính toán chế độ hàn và lựa chọn phương pháp hàn thích hợp theo chiều dày vật liệu.
  • Kỹ năng (B1): Vận hành thiết bị hàn khí đúng quy trình; thực hiện hàn giáp mối, hàn gấp mép, hàn góc và hàn đắp đạt yêu cầu kỹ thuật, mối hàn không rỗ khí, không ngậm xỉ, ít biến dạng và đảm bảo lượng dư gia công.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy chuẩn an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và vệ sinh công nghiệp trong môi trường gia công cơ khí.

Cấu trúc giáo trình gồm 4 bài học tích hợp, tiếp cận theo trình tự từ làm chủ thiết bị đến thực hiện các dạng liên kết hàn trên các tư thế không gian khác nhau.

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình được chia thành 4 bài học chuyên đề theo tiến trình công nghệ hàn:

  1. Bài 1: Vận hành - sử dụng thiết bị hàn khí: Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy sinh khí Axetylen BP-125, bình chứa khí bằng thép đúc 40 lít (chịu áp suất 200 at), van giảm áp đơn cấp, thiết bị ngăn lửa tạt lại dạng ướt, mỏ hàn kiểu hút (dòng C, CM) và mỏ hàn đẳng áp. Hướng dẫn quy trình lắp ráp phụ kiện với quy ước ren phải cho hệ thống khí Oxy và ren trái (có rãnh khía) cho hệ thống khí Axetylen.
  2. Bài 2: Hàn mối hàn giáp mối: Trình bày kỹ thuật gia công phôi thép tấm (kích thước $1{,}6 \times 50 \times 200\text{ mm}$, $2{,}0 \times 50 \times 200\text{ mm}$, $3{,}0 \times 50 \times 200\text{ mm}$); kỹ thuật căn chỉnh 3 vùng của ngọn lửa hàn; quy trình hàn đính và thực hiện đường hàn giáp mối ở 4 vị trí không gian (hàn bằng, hàn đứng, hàn ngang, hàn ngửa) theo phương pháp hàn trái hoặc hàn phải.
  3. Bài 3: Hàn gấp mép tấm mỏng: Trình bày kỹ thuật chuẩn bị mép gấp tấm kim loại mỏng, tính toán chế độ nhiệt không sử dụng que hàn phụ (hoặc có bổ sung lượng nhỏ que hàn), kỹ thuật đưa mỏ dao động đường thẳng và kiểm tra hình dáng mối hàn.
  4. Bài 4: Hàn góc (18 giờ: 2 giờ lý thuyết, 15 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Trình bày kỹ thuật gá phôi liên kết chữ T, mối hàn góc trong và góc ngoài; kỹ thuật định vị góc nghiêng mỏ hàn $45^\circ$ so với mặt phẳng ngang; kiểm soát khuyết tật chảy sệ, cháy cạnh và biến dạng góc.

Progression logic của giáo trình đi từ cấu tạo thiết bị, an toàn bình áp lực đến xác lập thông số công nghệ và thao tác các dạng liên kết hàn từ cơ bản đến phức tạp.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở hóa học và nhiệt động lực học: Phản ứng phân hủy đất đèn điều chế Axetylen: $$\text{CaC}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + \text{Ca(OH)}_2$$ (Định mức thực tế: $1\text{ kg}$ đất đèn tạo $220 \div 300\text{ lít}$ $\text{C}_2\text{H}_2$).
  • Phân loại cấu trúc ngọn lửa hàn: Căn cứ vào tỷ lệ thể tích $\beta = \frac{V_{\text{O}2}}{V{\text{C}_2\text{H}_2}}$:
    • Ngọn lửa trung hòa ($\beta = 1{,}1 \div 1{,}2$): Gồm nhân ngọn lửa ($\sim 1000^\circ\text{C}$), vùng hoàn nguyên ($\text{CO} + \text{H}_2$, vị trí công tác đạt nhiệt độ cao nhất cách đuôi nhân $3 \div 6\text{ mm}$) và vùng cháy hoàn toàn ($\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$).
    • Ngọn lửa oxy hóa ($\beta > 1{,}2$): Hạt nhân nhọn, ngắn, màu xanh tím, sử dụng hàn đồng thau.
    • Ngọn lửa cacbon hóa ($\beta < 1{,}1$): Hạt nhân kéo dài có vành xanh, thừa cacbon, sử dụng hàn gang và hàn đắp thép hợp kim.
  • Công thức thực nghiệm xác lập chế độ hàn:
    • Góc nghiêng mỏ hàn theo chiều dày vật liệu ($S$): $S < 1\text{ mm} \rightarrow \alpha = 20^\circ$; $S = 1 \div 3\text{ mm} \rightarrow \alpha = 30^\circ$; $S = 3 \div 5\text{ mm} \rightarrow \alpha = 40^\circ$; $S = 5 \div 7\text{ mm} \rightarrow \alpha = 50^\circ$; $S = 7 \div 10\text{ mm} \rightarrow \alpha = 60^\circ$.
    • Lưu lượng tiêu hao khí Axetylen ($V_{\text{C}_2\text{H}_2}$): Với thép cacbon: $V_{\text{C}_2\text{H}2} = (100 \div 120) \times S\text{ (lít/giờ)}$; với đồng đỏ: $V{\text{C}_2\text{H}_2} = (150 \div 200) \times S\text{ (lít/giờ)}$.
    • Đường kính que hàn ($d$): Khi hàn trái: $d = \frac{S}{2} + 1\text{ (mm)}$; khi hàn phải: $d = \frac{S}{2}\text{ (mm)}$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Lắp đặt, hiệu chỉnh van giảm áp Oxy (từ $150\text{ at}$ xuống $1 \div 15\text{ at}$) và van giảm áp Axetylen (từ $16\text{ at}$ xuống $0{,}1 \div 1{,}5\text{ at}$); lựa chọn bép hàn số 50, 70, 100, 140, 200 theo chiều dày vật liệu ($1{,}0 \div 4{,}0\text{ mm}$); thông bép hàn bằng que đồng chuyên dụng.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Nhận diện các hiện tượng ngọn lửa không bình thường (nổ khi mồi lửa, tắt ngọn lửa, cháy ngược ngọn lửa) để xác định nguyên nhân do áp suất khí, tắc bép hay quá nhiệt mỏ; kiểm tra khuyết tật mối hàn (rỗ khí, ngậm xỉ, cháy cạnh, chảy sệ, biến dạng góc).
  • Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Vận hành đánh lửa bằng bật lửa chuyên dụng; điều chỉnh ngọn lửa trung hòa; thực hiện kỹ thuật hàn đính và hàn hoàn thiện liên kết giáp mối, gấp mép, liên kết góc chữ T ở các vị trí không gian.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp trong đào tạo nghề, phân bổ thời lượng theo tỷ lệ: $16{,}7%$ lý thuyết (10 giờ) và $83{,}3%$ thực hành, kiểm tra (50 giờ).

  • Phương pháp đối với giảng viên: Kết hợp thuyết trình ngắn, giải thích bản vẽ kỹ thuật với phương pháp thao tác mẫu trực quan tại xưởng. Giảng viên trực tiếp thực hiện quy trình mẫu về lắp ráp trạm chai khí, thử rò rỉ bằng nước xà phòng, mồi lửa, điều chỉnh vùng hoàn nguyên của ngọn lửa và kỹ thuật dao động mỏ hàn, sau đó giám sát, uốn nắn thao tác của người học.
  • Phương pháp đối với người học: Thực hiện theo hình thức cá nhân kết hợp thảo luận nhóm nhỏ. Một nhóm từ 2 đến 4 sinh viên được trang bị 02 xe hàn khí đồng bộ. Các thành viên luân phiên thực hiện các bước chuẩn bị phôi (cắt bằng kéo cộng lực, mài phẳng mép hàn, nắn phôi bằng búa nguội), gá đính trên bàn hàn gạch chịu lửa, tiến hành hàn và quan sát, ghi chép rút kinh nghiệm.
  • Phương pháp kiểm tra, đánh giá: Thực hiện theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội và quy chế của Trường Cao đẳng Dầu Khí:
    • Đánh giá thường xuyên (Trọng số 40%): 01 cột điểm thực hành sau 15 giờ học (Bài 1), đánh giá chuẩn đầu ra A1, B1, C1.
    • Đánh giá định kỳ (hệ số 2 trong điểm quá trình): 01 bài kiểm tra thực hành sau 45 giờ học (Bài 2), đánh giá chuẩn đầu ra A2, B2, C3.
    • Đánh giá kết thúc mô đun (Trọng số 60%): 01 bài thi thực hành tổng hợp tại xưởng sau 60 giờ học, đánh giá toàn diện các kỹ năng chuẩn bị phôi, vận hành mỏ hàn, thông số mối hàn và tuân thủ an toàn lao động.
  • Yêu cầu tự học: Người học phải nghiên cứu trước tài liệu trước khi vào xưởng; tham gia tối thiểu $99%$ số tiết thực hành (vắng $>1%$ số tiết thực hành bắt buộc phải học lại mô đun).

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Giáo trình mô đun HAN19MĐ14 phiên bản năm 2020 thể hiện các đặc tính kỹ thuật và cập nhật tiêu chuẩn sản xuất:

  • Tích hợp quy phạm an toàn bình chứa áp lực: Nội dung biên soạn tuân thủ quy định tại Quy phạm kỹ thuật an toàn các bình chứa áp lực QPVN 2–2006, áp dụng cho quản lý, bảo dưỡng chai chứa Oxy, Axetylen và các chi tiết van điều áp.
  • Bảng thông số áp suất dư bắt buộc: Cập nhật bảng quy định áp suất tối thiểu phải chừa lại trong chai Axetylen hòa tan khi hoàn trả về nhà máy nạp theo nhiệt độ môi trường nhằm ngăn chặn nguy cơ cháy nổ phân hủy:
    • Dưới $0^\circ\text{C}$: $0{,}5\text{ kg/cm}^2$
    • Từ $0^\circ\text{C} \div 15^\circ\text{C}$: $1{,}0\text{ kg/cm}^2$
    • Từ $12^\circ\text{C} \div 15^\circ\text{C}$: $2{,}0\text{ kg/cm}^2$
    • Từ $25^\circ\text{C} \div 35^\circ\text{C}$: $3{,}0\text{ kg/cm}^2$
  • Quy chuẩn nhận diện công nghiệp: Bổ sung quy định nhận biết phụ kiện bằng cơ khí (ren phải cho khí Oxy, ren trái có rãnh cắt cho khí Axetylen; vỏ chai Oxy sơn xanh, vỏ chai Axetylen sơn trắng; ống cao su dẫn Oxy màu đen/xanh, ống Axetylen màu đỏ) nhằm loại trừ sự cố lắp lẫn khí trong phân xưởng sản xuất dầu khí.
  • Kế thừa các tài liệu kỹ thuật hàn: Tổng hợp kiến thức từ các tài liệu xuất bản chuyên ngành như giáo trình của Trương Công Đạt (1977), Lưu Văn Huy – Đỗ Tấn Dân (2006), tài liệu dịch I-xô-cô-lốp (1984) và Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn quốc tế (Trung tâm Đào tạo và Chuyển giao Công nghệ Việt – Đức, 2006).

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

  • Sinh viên chuyên ngành: Giáo trình phục vụ trực tiếp sinh viên đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng hệ chính quy tại Trường Cao đẳng Nghề Dầu khí và các trường cao đẳng, trung cấp nghề có khối ngành Cơ khí chế tạo.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành hoặc học song song các môn học cơ sở và chuyên môn:
    • An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
    • Dung sai (CK19MH05)
    • Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01)
    • Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01)
    • Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02)
  • Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành: Sử dụng giáo trình làm khung chuẩn để xây dựng kế hoạch bài dạy, biên soạn phiếu hướng dẫn thực hành, chuẩn bị vật tư định mức (khí hóa lỏng, que hàn $\Phi 1{,}6$, $\Phi 2{,}4$, phôi thép tấm) và thiết lập barem chấm điểm bài kiểm tra tay nghề theo chuẩn đầu ra A1-C1.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Dùng làm tài liệu tham khảo cho thợ hàn, kỹ thuật viên bảo dưỡng cơ khí tại các nhà xưởng, giàn khoan, xí nghiệp gia công kết cấu kim loại cần tra cứu thông số bép hàn, lưu lượng khí và quy chuẩn an toàn khi thao tác cắt - hàn bằng khí cháy.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với chương trình đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho mô đun HAN19MĐ14 thuộc chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng theo hệ thống tín chỉ của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội.

2. Người học cần có kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận giáo trình?

Người học cần có kiến thức về đọc bản vẽ cơ khí (hình chiếu, quy cách vát mép), cơ tính và nhiệt tính của kim loại (môn Vật liệu cơ khí), quy định an toàn vệ sinh lao động và kỹ năng gia công phôi cơ bản (cắt, nắn, mài).

3. Giáo trình có điểm gì khác biệt so với tài liệu hàn hồ quang điện?

Tài liệu tập trung vào nguyên lý cấp nhiệt bằng phản ứng cháy của hỗn hợp khí công nghiệp ($\text{O}_2 + \text{C}_2\text{H}_2$), kỹ thuật điều chỉnh 3 vùng ngọn lửa (trung hòa, oxy hóa, cacbon hóa), cách chọn bép hàn theo chiều dày tấm và kỹ thuật điều áp bình chứa khí $200\text{ at}$ thay vì các thông số điện trường (cường độ dòng điện, điện áp hàn).

4. Phương pháp học tập thực hành mô đun này đạt hiệu quả như thế nào?

Người học cần làm chủ các công thức thực nghiệm tính toán lưu lượng khí ($V_{\text{C}_2\text{H}_2}$) và góc nghiêng mỏ hàn theo chiều dày thép; tuân thủ quy tắc mở van Oxy trước - Axetylen sau khi mồi lửa và đóng Axetylen trước - Oxy sau khi tắt mỏ; rèn luyện duy trì khoảng cách bể hàn cách đuôi nhân ngọn lửa $3 \div 6\text{ mm}$ tại xưởng.

5. Những tài liệu và trang thiết bị bổ trợ nào cần chuẩn bị kèm theo giáo trình?

Người học cần chuẩn bị phiếu quy trình thực hành xưởng, trang bị bảo hộ cá nhân (kính hàn hơi, găng tay da, tạp dề), dụng cụ thông bép bằng đồng, bật lửa chuyên dụng và tham khảo thêm quy chuẩn an toàn bình chứa áp lực QPVN 2–2006.

Kết luận (150 từ)

Giáo trình mô đun Hàn khí (HAN19MĐ14) xác lập hệ thống kiến thức chuẩn hóa về thiết bị áp lực khí cháy và kỹ thuật tạo liên kết hàn bằng ngọn lửa Oxy - Axetylen cho nghề Hàn hệ Cao đẳng. Tài liệu cung cấp đầy đủ các bảng tra thông số công nghệ, công thức thực nghiệm, sơ đồ cấu tạo thiết bị giảm áp đơn cấp và quy trình an toàn lao động trong phân xưởng cơ khí.

Trong lộ trình đào tạo nghề Hàn, mô đun HAN19MĐ14 tạo nền tảng thao tác cơ bản về quản lý bể nóng chảy và kiểm soát nhiệt cấp trước khi sinh viên học tiếp các kỹ thuật hàn điện nâng cao trong chương trình, gồm: Hàn hồ quang tay nâng cao (HAN19MĐ04), Hàn MIG/MAG nâng cao (HAN19MĐ10), Hàn TIG nâng cao (HAN19MĐ12), Hàn ống (HAN19MĐ13) và Kiểm tra chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (HAN19MH02).