Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Hàn khí (Mã số mô đun: MECW62177) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng, ban hành theo Quyết định số 214/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Tài liệu do Khoa Giáo dục nghề nghiệp (GDNN) tổ chức biên soạn với ban tác giả gồm: Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), Trần Nam An và An Đình Quân.

Trong khung cấu trúc chương trình đào tạo 100 tín chỉ (tổng thời lượng 2.505 giờ), mô đun Hàn khí có thời lượng 60 giờ (tương đương 2 tín chỉ, gồm 10 giờ lý thuyết, 48 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra). Mô đun được bố trí học song song hoặc sau các môn học cơ sở ngành cơ khí và các môn học chuyên môn nghề cơ bản.

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

  • Về kiến thức (A1): Nhận biết đầy đủ các loại vật liệu trong hàn khí (khí ô-xy, khí axêtylen, que hàn, thuốc hàn); tính toán chính xác chế độ hàn và lựa chọn phương pháp hàn phù hợp với chiều dày vật liệu cũng như kiểu liên kết hàn.
  • Về kỹ năng (B1): Vận hành, lắp ráp, hiệu chỉnh thành thạo trang thiết bị hàn khí; thực hiện các đường hàn giáp mối, hàn gấp mép tấm mỏng, hàn góc ở nhiều vị trí không gian đảm bảo độ ngấu, không rỗ khí, không ngậm xỉ và hạn chế biến dạng.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn lao động, phòng chống cháy nổ (PCCC) và quy trình vệ sinh công nghiệp tại phân xưởng.

Giáo trình được thiết kế theo kết cấu mô đun tích hợp gồm 4 bài học cụ thể, kết hợp đồng bộ giữa lý thuyết kỹ thuật và thực hành thao tác tay nghề.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 4 bài học theo tiến trình logic từ vận hành thiết bị đến các kỹ thuật hàn liên kết cơ bản:

  • Bài 1: Vận hành, sử dụng thiết bị hàn khí (14 giờ: 3 lý thuyết, 11 thực hành): Cung cấp cấu tạo và nguyên lý của máy sinh khí axêtylen kiểu BP-125 vận hành theo phản ứng hóa học: $$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$$ (định mức thực tế 1 kg đất đèn sinh ra $220 \div 300$ lít khí $C_2H_2$); cấu tạo bình chứa khí bằng thép dung tích 40 lít chịu áp suất 200 at (bình ô-xy sơn màu xanh nạp áp suất tối đa 150 at; bình axêtylen sơn màu trắng nạp áp suất tối đa 16 at có dung môi axêton tẩm chất bọt xốp); thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu kín; màng bảo hiểm (dày $0,1 \div 0,15\text{ mm}$, phá vỡ khi áp suất đạt $2,5 \div 3\text{ at}$); van giảm áp đơn cấp giảm áp ô-xy từ 150 at xuống $1 \div 15\text{ at}$; mỏ hàn kiểu hút (dòng CM từ số 1 đến 7 hàn chiều dày $0,5 \div 3,0\text{ mm}$) và mỏ hàn đẳng áp. Bài học xác lập quy trình điều chỉnh áp suất làm việc chuẩn ($1,5\text{ kg/cm}^2$ đối với $O_2$ và $0,15\text{ kg/cm}^2$ đối với $C_2H_2$) và kỹ thuật kiểm tra rò rỉ khí bằng dung dịch nước xà phòng.
  • Bài 2: Hàn mối hàn giáp mối (18 giờ: 3 lý thuyết, 14 thực hành, 1 kiểm tra định kỳ): Trang bị cơ sở tính toán chế độ hàn cho phôi thép tấm kích thước $(1,6 \div 3,0) \times 50 \times 200\text{ mm}$. Cung cấp công thức chọn góc nghiêng mỏ hàn theo chiều dày vật liệu ($S < 1\text{ mm} \rightarrow \alpha = 20^\circ$; $S = 1 \div 3\text{ mm} \rightarrow \alpha = 30^\circ$; $S = 3 \div 5\text{ mm} \rightarrow \alpha = 40^\circ$; $S = 5 \div 7\text{ mm} \rightarrow \alpha = 50^\circ$; $S = 7 \div 10\text{ mm} \rightarrow \alpha = 60^\circ$); công thức tính tiêu hao khí axêtylen trong 1 giờ: $$V_{C_2H_2} = (100 \div 120) \times S$$ (thép cácbon thấp, đồng thau) và $V_{C_2H_2} = (150 \div 200) \times S$ (đồng đỏ); công thức tính đường kính que hàn $d = S/2 + 1$ (hàn trái) và $d = S/2$ (hàn phải). Phân tích chi tiết 3 loại ngọn lửa: ngọn lửa trung hòa (tỷ lệ thể tích $O_2/C_2H_2 = 1,1 \div 1,2$), ngọn lửa ô-xy hóa ($O_2/C_2H_2 > 1,2$) và ngọn lửa cácbon hóa ($O_2/C_2H_2 < 1,1$). Đồng thời, hướng dẫn chi tiết kỹ thuật hàn giáp mối ở 4 vị trí: hàn bằng (1G), hàn đứng (3G), hàn ngang (2G) và hàn ngửa (4G).
  • Bài 3: Hàn gấp mép tấm mỏng (10 giờ: 2 lý thuyết, 8 thực hành): Trình bày kỹ thuật chuẩn bị cạnh phôi kim loại tấm mỏng gấp 1 mép hoặc 2 mép, quy trình hàn nóng chảy mép gập không dùng que hàn phụ hoặc có que hàn bổ sung, phương pháp dịch chuyển mỏ hàn theo đường thẳng và quy trình kiểm tra chất lượng mối hàn gấp mép.
  • Bài 4: Hàn góc (18 giờ: 2 lý thuyết, 15 thực hành, 1 kiểm tra): Hướng dẫn kỹ thuật gá phôi hàn góc chữ T, mối hàn góc trong và mối hàn góc ngoài; xác định góc nghiêng mỏ hàn tương quan với mặt phẳng ngang; kỹ năng khống chế kích thước cạnh mối hàn và kiểm soát các khuyết tật điển hình như chảy sệ, cháy cạnh, góc hàn ngậm xỉ.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết nhiệt lý và động học phản ứng khí: Phân tích bản chất vùng nhiệt độ trên ngọn lửa trung hòa, cấu tạo 3 vùng (nhân ngọn lửa 1000°C, vùng hoàn nguyên chứa khí khử CO và $H_2$ cách đuôi nhân $3 \div 6\text{ mm}$ có nhiệt độ cao nhất dùng để hàn, vùng cháy hoàn toàn chứa $CO_2$ và hơi nước).
  • Nguyên lý khí động và cơ học áp suất: Quy luật vận hành mỏ hàn kiểu hút theo nguyên lý tạo độ chân không của dòng khí ô-xy cao áp để hút khí axêtylen áp suất thấp; cơ chế làm việc của màng đàn hồi và lò xo trong van giảm áp đơn cấp.
  • Quy phạm kỹ thuật an toàn: Hệ thống hóa các nguyên tắc an toàn bình khí áp lực căn cứ theo "Quy phạm kỹ thuật an toàn các bình chứa áp QPVN 2-2006".

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật và thao tác thiết bị: Lắp đặt chính xác ren ngược (ren trái) của phụ kiện khí $C_2H_2$ và ren thuận (ren phải) của khí $O_2$; thao tác mồi lửa bằng dụng cụ chuyên dụng, xử lý thông bép hàn bị nghẹt xỉ bằng que đồng đúng cỡ, dập tắt sự cố cháy ngược và nuốt lửa.
  • Kỹ năng hàn thực hành: Gá đính, kiểm soát vũng hàn nóng chảy, phối hợp nhịp nhàng mỏ hàn và que hàn phụ theo phương pháp hàn trái / hàn phải ở các tư thế không gian (bằng, đứng, ngang, ngửa).
  • Kỹ năng phân tích chất lượng: Nhận dạng khuyết tật mối hàn (rỗ khí, cháy cạnh, lệch mép, thiếu ngấu, nứt) và thực hiện các biện pháp hiệu chỉnh thông số kỹ thuật để loại trừ sai hỏng.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp mô đun nghề nghiệp, chú trọng phương pháp dạy học tích cực nhằm liên kết trực tiếp giữa khối lượng kiến thức lý thuyết chuyên môn (10 giờ) và kỹ năng thực hành phân xưởng (48 giờ).

  • Đối với giảng viên: Áp dụng phương pháp thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, thao tác mẫu chuẩn xác tại vị trí hàn, giám sát thường xuyên quá trình học viên thao tác trên thiết bị hàn khí đồng bộ, phân tích trực tiếp các sai sót kỹ thuật và hướng dẫn xử lý sự cố.
  • Tổ chức bài tập và thực hành: Học viên được phân nhóm nhỏ từ 2 đến 4 người, mỗi nhóm sử dụng 02 máy hàn/trạm hàn khí độc lập. Học viên luân phiên thực hiện các bài tập chuẩn bị phôi, gá đính, hàn liên kết theo bản vẽ kỹ thuật, ghi chép thông số và đánh giá chéo sản phẩm mối hàn.
  • Quy trình đánh giá kết quả: Căn cứ theo quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy tại Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH ngày 13/03/2017 của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, cơ cấu điểm đánh giá bao gồm:
    • Điểm quá trình (trọng số 40%): Gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (thực hiện sau 15 giờ học, đánh giá chuẩn đầu ra A1, B1, C1) và 01 bài kiểm tra định kỳ (thực hiện sau 45 giờ học, đánh giá chuẩn đầu ra A2, B2, C3).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Thực hiện bài thi thực hành tổng hợp sau 60 giờ học, đánh giá toàn diện chuẩn đầu ra A1, A2, B1, B2, C1, C2, C3.
    • Thang điểm: Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), tổng hợp điểm mô đun và quy đổi sang thang điểm chữ cùng thang điểm 4 theo hệ thống đào tạo tín chỉ.
  • Yêu cầu tự học: Học viên phải đọc kỹ giáo trình và bản vẽ trước khi vào xưởng; bắt buộc tham gia tối thiểu 99% thời lượng thực hành (vắng $>1%$ số tiết thực hành không đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Kế thừa và chuẩn hóa tài liệu chuyên ngành: Giáo trình được xây dựng trên cơ sở tổng hợp có chọn lọc từ các tài liệu kinh điển trong nước và quốc tế, bao gồm: Kỹ thuật hàn của Trương Công Đạt (NXB KHKT, 1977); Kỹ thuật hàn của Lưu Văn Huy và Đỗ Tấn Dân (NXB KHKT, 2006); Hàn và cắt kim loại của I. Xô-cô-lốp (NXB CNKT, 1984); kết hợp với "Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn quốc tế" do Trung tâm đào tạo và chuyển giao công nghệ Việt – Đức ban hành năm 2006.
  • Gắn liền thực tiễn sản xuất công nghiệp Dầu khí: Biên soạn trực tiếp từ môi trường đào tạo kỹ thuật của Trường Cao đẳng Dầu khí, giáo trình chuẩn hóa quy trình sử dụng trạm chai khí độc lập và xe hàn di động, đáp ứng trực tiếp yêu cầu gia công, lắp đặt và sửa chữa đường ống, kết cấu kim loại trong các công trình công nghiệp.
  • Hệ thống hóa tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật áp lực: Tích hợp đầy đủ các yêu cầu của tiêu chuẩn QPVN 2-2006 về quy phạm kỹ thuật an toàn các bình chứa áp lực. Định lượng cụ thể mức áp suất dư tối thiểu bắt buộc chừa lại trong chai chứa khí trước khi nạp lại: đối với chai ô-xy không nhỏ hơn $0,5\text{ kg/cm}^2$; đối với chai axêtylen hòa tan được phân loại theo nhiệt độ môi trường ($<0^\circ\text{C}$ chừa $0,5\text{ kg/cm}^2$; $0 \div 15^\circ\text{C}$ chừa $1,0\text{ kg/cm}^2$; $12 \div 15^\circ\text{C}$ chừa $2,0\text{ kg/cm}^2$; $25 \div 35^\circ\text{C}$ chừa $3,0\text{ kg/cm}^2$).
  • Quy định nghiêm ngặt về cự ly và môi trường làm việc: Cụ thể hóa khoảng cách an toàn (bình khí cách dây điện tối thiểu 1 m, cách nguồn nhiệt tối thiểu 5 m; chiều dài dây dẫn khí thông thường $\le 20\text{ m}$, sửa chữa $\le 40\text{ m}$ với tối đa 2 mối nối lồng ống đệm dài $\ge 3\text{ m}$); quy chuẩn an toàn khi thao tác trên cao ($>1,5\text{ m}$) và trong không gian kín (làm việc luân phiên tối đa 20 phút ở nhiệt độ $40 \div 50^\circ\text{C}$).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên/Học viên: Sử dụng làm tài liệu học tập chính thức cho học viên, sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Hàn tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo ngành kỹ thuật cơ khí, gia công kim loại.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành hoặc học song song các môn học cơ sở và chuyên môn chung gồm: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003), An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001), Chế tạo phôi hàn (MECW52162), Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ chuyên môn để xây dựng giáo án tích hợp, thiết kế các phiếu hướng dẫn luyện tập thực hành, lập đề kiểm tra đánh giá định kỳ và kết thúc mô đun theo bảng ma trận chuẩn đầu ra (A1, A2, B1, B2, C1, C2, C3).
  • Kỹ thuật viên và công nhân kỹ thuật: Tài liệu tra cứu thực tế về công thức tính lưu lượng khí, xác định số hiệu bép hàn theo chiều dày phôi ($S = 1,0\text{ mm} \rightarrow$ bép số 50; $S = 1,6\text{ mm} \rightarrow$ bép 70; $S = 2,3\text{ mm} \rightarrow$ bép 100; $S = 3,2\text{ mm} \rightarrow$ bép 140; $S = 4,0\text{ mm} \rightarrow$ bép 200), nhận diện ngọn lửa hàn và xử lý sự cố thiết bị tại công trường gia công cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế dành cho cấp độ đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ công tác đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Hàn, ban hành chính thức theo chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng Dầu khí căn cứ theo quy định đào tạo tín chỉ của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội.

2. Sinh viên cần hoàn thành những môn học nào trước khi học mô đun Hàn khí?

Sinh viên cần tích lũy các kiến thức nền tảng từ các môn cơ sở ngành: Vật liệu cơ khí (MECM53002), Dung sai (MECM53001), Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003), An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001), đồng thời nắm vững kỹ năng chuẩn bị phôi qua mô đun Chế tạo phôi hàn (MECW52162).

3. Cấu tạo ren của thiết bị khí Ô-xy và Axêtylen có điểm gì khác nhau để đảm bảo an toàn?

Toàn bộ chi tiết nối và thiết bị của khí Ô-xy được chế tạo bằng ren phải (ren thuận), trong khi thiết bị của khí Axêtylen được chế tạo bằng ren trái (ren ngược) có cắt rãnh nhận biết trên đai ốc nhằm ngăn chặn triệt để tình trạng lắp lẫn lộn phụ kiện giữa khí cháy và khí duy trì sự cháy.

4. Cách thức phân bổ điểm đánh giá môn học được quy định như thế nào?

Theo quy chế đào tạo, điểm mô đun gồm 2 phần: Điểm đánh giá quá trình chiếm trọng số 40% (bao gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên tại giờ thứ 15 và 01 bài kiểm tra định kỳ tại giờ thứ 45); Điểm thi thực hành kết thúc mô đun chiếm trọng số 60% (thực hiện sau khi hoàn thành 60 giờ đào tạo).

5. Giáo trình dẫn xuất từ những tài liệu tham khảo tiêu biểu nào?

Tài liệu trích dẫn và đối chiếu thông số từ 4 công trình chính: Kỹ thuật hàn (Trương Công Đạt, 1977), Kỹ thuật hàn (Lưu Văn Huy, Đỗ Tấn Dân, 2006), Hàn và cắt kim loại (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).

Kết luận

Giáo trình mô đun Hàn khí (Mã số: MECW62177) xác lập hệ thống kiến thức kỹ thuật và quy trình thao tác thực hành hàn khí chuẩn hóa cho trình độ Cao đẳng nghề Hàn. Nội dung giáo trình cung cấp đầy đủ các dữ liệu kỹ thuật từ thông số vận hành thiết bị chai khí, van giảm áp, mỏ hàn đến công thức tính toán chế độ nhiệt và kỹ thuật thực hiện các mối hàn giáp mối, hàn gấp mép, hàn góc ở mọi vị trí không gian.

Trong chương trình đào tạo nghề Hàn (tổng thể 66 tín chỉ chuyên môn nghề), mô đun là mắt xích kỹ thuật nền tảng hỗ trợ sinh viên hoàn thiện kỹ năng thao tác nhiệt luyện và biến dạng kim loại trước khi tiếp cận các công nghệ hàn điện nâng cao tiếp theo như: Hàn hồ quang tay cơ bản và nâng cao (MECW56164, MECW55165), Hàn MIG/MAG (MECW54166, MECW63171), Hàn TIG (MECW53168, MECW63173), Hàn ống (MECW66174) và Kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (MECW65076). Học viên cần phối hợp nghiên cứu giáo trình cùng hệ thống quy chuẩn kỹ thuật an toàn bình áp lực hiện hành để đạt chuẩn đầu ra theo yêu cầu.