Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Mã số mô đun: HAN19MĐ05) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc trong chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Trung cấp và Cao đẳng, được ban hành theo Quyết định số 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Công trình do Tổ bộ môn Hàn biên soạn, với ban biên soạn gồm ông An Đình Quân (Chủ biên), ông Trần Nam An và ông Nguyễn Công Khai.

Trong sơ đồ đào tạo nghề Hàn, mô đun HAN19MĐ05 được bố trí sau khi người học đã hoàn thành các môn học chung (Chính trị, Pháp luật, Giáo dục thể chất, Giáo dục quốc phòng và an ninh, Tin học, Tiếng Anh), các môn học cơ sở khối ngành (Điện kỹ thuật cơ bản, An toàn – vệ sinh lao động, Hóa đại cương, Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật 1) và các mô đun chuyên môn tiền đề từ HAN19MĐ01 đến HAN19MĐ04 (Chế tạo phôi hàn, Gá lắp kết cấu hàn, Hàn hồ quang tay cơ bản và Hàn hồ quang tay nâng cao).

Mô đun có tổng thời lượng 105 giờ (tương đương 4 tín chỉ), bao gồm 14 giờ lý thuyết, 87 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra đánh giá. Mục tiêu của giáo trình là trang bị cho người học hệ thống kiến thức về nguyên lý hoạt động của thiết bị hàn GMAW (Gas Metal Arc Welding), đặc điểm các loại khí bảo vệ và dây hàn; kỹ năng vận hành hệ thống máy hàn, lựa chọn và tính toán chế độ công nghệ; năng lực thực hiện các mối hàn liên kết góc (1F, 2F, 3F) và liên kết giáp mối (1G) trên thép carbon thấp đạt yêu cầu kỹ thuật theo các tiêu chuẩn quốc tế (AWS, ASME, IIW); đồng thời rèn luyện ý thức tuân thủ quy chuẩn an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                    CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ HÀN (CĐDK)                       |
+-------------------------------------------------------------------------------+
                                        |
  +-------------------------------------+-------------------------------------+
  |                                     |                                     |
  v                                     v                                     v
[CÁC MÔN CƠ SỞ]                  [MÔ ĐUN TIỀN ĐỀ]                     [MÔ ĐUN BẮT BUỘC]
- Điện kỹ thuật cơ bản           - HAN19MĐ01: Chế tạo phôi hàn        - HAN19MĐ05: Hàn MIG/MAG
- Vật liệu cơ khí                - HAN19MĐ02: Gá lắp kết cấu hàn        cơ bản (105 giờ / 4 TC)
- Vẽ kỹ thuật                    - HAN19MĐ03: Hàn SMAW cơ bản                 |
- An toàn VSLĐ                   - HAN19MĐ04: Hàn SMAW nâng cao               v
                                                                      [CÁC MÔ ĐUN TIẾP NỐI]
                                                                      - HAN19MĐ06: Hàn FCAW
                                                                      - HAN19MĐ07: Hàn TIG
                                                                      - HAN19MĐ08: Hàn SAW

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình được cấu trúc thành 6 bài học, phát triển theo trật tự tuyến tính từ cơ sở lý thuyết công nghệ, kỹ năng vận hành thiết bị đến quy trình thực hành kỹ thuật theo từng vị trí hàn cụ thể:

  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn MIG, MAG (10 giờ: 9 LT - 1 TH): Trình bày nguyên lý nóng chảy điện cực trong môi trường khí bảo vệ (GMAW); phân loại phương pháp hàn MIG (khí trơ Ar, He) và MAG (khí hoạt tính $\text{CO}_2$, hỗn hợp $\text{CO}_2+\text{O}_2$, $\text{CO}_2+\text{Ar}$); tiêu chuẩn phân loại và ký hiệu dây hàn theo hệ thống AWS (AWS A5.XX như ER70S-3, ER70S-1, ER80S, ER100S, ER308, ER4043...); đặc tính các loại khí bảo vệ; cơ chế của 5 dạng dịch chuyển kim loại lỏng qua hồ quang (ngắn mạch, cầu - giọt lớn, tia dọc trục, dòng xung và hồ quang xoáy); phân loại và nguyên nhân các khuyết tật hàn (nứt nóng $>1000^\circ\text{C}$, nứt nguội $<1000^\circ\text{C}$, rỗ khí, không ngấu, cháy chân, bắn tóe); các yếu tố an toàn lao động và ảnh hưởng của bức xạ hồ quang, khói độc hại đến sức khỏe người thợ.
  • Bài 2: Vận hành máy hàn MIG, MAG (16 giờ: 1 LT - 15 TH): Khảo sát cấu tạo hệ thống thiết bị gồm nguồn hàn đặc tính cứng (Constant Voltage - CV), bộ cấp dây (loại 2 con lăn và 4 con lăn), súng hàn (làm mát bằng khí hoặc nước), van giảm áp tích hợp lưu lượng kế phao và bộ nung khí; quy trình điều khiển chu kỳ hàn 2T và 4T; kỹ thuật căn chỉnh phần nhô điện cực (5–24 mm); 4 phương pháp chuyển động mỏ hàn (đường thẳng, răng cưa, bán nguyệt, đường tròn/tròn lệch); kỹ thuật gây, duy trì và kết thúc hồ quang.
  • Bài 3: Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (1F) (16 giờ: 1 LT - 15 TH): Quy trình chuẩn bị phôi tấm, thiết lập thông số hàn cho mối hàn góc bằng 1F không vát mép; kỹ thuật gá đính; kỹ thuật dao động mỏ hàn và kiểm soát kích thước mối hàn góc ($a$, $z$); phương pháp đo kiểm và sửa chữa khuyết tật.
  • Bài 4: Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (1G) (21 giờ: 1 LT - 20 TH): Quy trình vát mép và chuẩn bị liên kết giáp mối; kỹ thuật khống chế lỗ thâm nhập hồ quang (keyhole) khi hàn giáp mối vị trí bằng 1G; trình tự thực hiện lớp hàn lót (root pass), lớp hàn điền đầy (fill pass) và lớp hàn phủ (cap pass); kỹ thuật kiểm tra ngoại dạng và chất lượng bên trong.
  • Bài 5: Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (2F) (21 giờ: 1 LT - 20 TH): Thiết lập thông số và góc độ mỏ hàn cho liên kết góc chữ T ở vị trí hàn ngang 2F; kỹ thuật phân bổ nhiệt nhằm chống chảy sệ kim loại lỏng và chống cháy chân ở mép tấm đứng.
  • Bài 6: Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (3F) (21 giờ: 1 LT - 20 TH): Kỹ thuật hàn góc đứng 3F (hàn leo/hàn xuống); kỹ thuật dừng mỏ hàn tại hai biên để điền đầy chân mối hàn; quy trình kiểm tra, xử lý khuyết tật nứt, rỗ khí và vệ sinh hoàn thiện sản phẩm.
+---------------------------------------------------------------------------------------+
|                       CẤU TRÚC PHÂN PHỐI NỘI DUNG VÀ THỜI LƯỢNG                      |
+---------------------------------------------------------------------------------------+
|  Bài 1: Cơ bản về MIG/MAG  | [9h LT] [1h TH]                                          |
|  Bài 2: Vận hành máy       | [1h LT] [15h TH]                                         |
|  Bài 3: Hàn góc 1F         | [1h LT] [15h TH]                                         |
|  Bài 4: Hàn giáp mối 1G    | [1h LT] [20h TH]                                         |
|  Bài 5: Hàn góc 2F         | [1h LT] [20h TH]                                         |
|  Bài 6: Hàn góc 3F         | [1h LT] [20h TH]                                         |
+---------------------------------------------------------------------------------------+

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp hệ thống cơ sở lý thuyết luyện kim và công nghệ hàn gồm:

  • Cơ chế bảo vệ vũng hàn và nhiệt động học khí: Vai trò của các môi trường bảo vệ đơn nguyên ($\text{CO}_2$ độ tinh khiết $\ge 99.5%$, khối lượng riêng $1.97686\text{ g/lít}$; Argon năng lượng ion hóa $15.7\text{ eV}$; Helium) và khí trộn nhị nguyên, tam nguyên ($\text{Ar}+\text{He}$, $\text{Ar}+\text{CO}_2$, $\text{Ar}+\text{O}_2$, $\text{He}+\text{Ar}+\text{CO}_2$) tác động đến sự truyền nhiệt, hình dáng độ ngấu và khả năng bắn tóe kim loại.
  • Lý thuyết chuyển dịch giọt kim loại: Nguyên lý dịch chuyển ngắn mạch dưới tác dụng của hiệu ứng co thắt (Pinch effect); chuyển dịch cầu với năng lượng đường cao; chuyển dịch phun tia dọc trục ở cường độ dòng điện lớn; chuyển dịch xung kiểm soát nhiệt lượng.
  • Mối tương quan thông số công nghệ: Các công thức thực nghiệm xác định quan hệ giữa điện áp hàn ($U_h$) và cường độ dòng điện hàn ($I_h$): $$I_h = (U_h - 14) \times 20$$ $$U_h = 14 + 0.05 \times I_h$$
  • Đặc tính nguồn điện: Phân tích sự tương thích của nguồn một chiều cực nghịch (DCEP) với nguồn đặc tính ngoài cứng (Constant Voltage - CV) trong việc tự động ổn định chiều dài hồ quang thông qua tốc độ cấp dây.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical Skills): Thao tác đấu nối hoàn chỉnh hệ thống thiết bị hàn MIG/MAG; điều chỉnh van lưu lượng khí ($10\text{--}25\text{ lít/phút}$); lắp đặt dây hàn và điều chỉnh áp lực con lăn cấp dây; vận hành chu kỳ điều khiển súng hàn 2T/4T; làm chủ các quỹ đạo đưa mỏ hàn (đường thẳng, răng cưa, bán nguyệt, đường tròn) phù hợp với chiều dày phôi từ $3\text{--}5\text{ mm}$ đến kết cấu dày.
  • Kỹ năng đo kiểm và phân tích (Analytical Skills): Phân tích tương quan giữa điện áp, dòng điện, tốc độ cấp dây và lưu lượng khí; sử dụng dưỡng kiểm tra mối hàn để đo chiều cao đắp, cạnh mối hàn góc ($a$, $z$), độ ngấu; phân loại khuyết tật (nứt, rỗ khí, không ngấu, cháy chân) và xác định đúng nguyên nhân công nghệ để đề ra biện pháp khắc phục.
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical Competencies): Thực hiện chuẩn xác các mối hàn liên kết góc thép carbon thấp ở vị trí 1F, 2F, 3F và hàn giáp mối vát mép ở vị trí 1G, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về cơ tính và kích thước hình học.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô đun HAN19MĐ05 áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp giữa giảng dạy lý thuyết chuyên ngành và rèn luyện kỹ năng thực hành phân xưởng, trong đó thời lượng thực hành thao tác chiếm tỷ trọng chủ đạo ($82.8%$ tổng số giờ).

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       PHÂN BỔ THỜI LƯỢNG MÔ ĐUN HAN19MĐ05                     |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| [Lý thuyết: 14 giờ (13.3%)]                                                   |
| [Thực hành, thảo luận: 87 giờ (82.8%)]                                        |
| [Kiểm tra đánh giá: 4 giờ (3.9%)]                                             |
+-------------------------------------------------------------------------------+
  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên sử dụng phương pháp dạy học trực quan và nêu vấn đề; thực hiện thao tác mẫu (demonstration) trực tiếp tại xưởng hàn về quy trình lắp đặt, tư thế thao tác mỏ hàn, kỹ thuật gây hồ quang và duy trì bể hàn; tiến hành hướng dẫn thường xuyên, quan sát và chỉnh sửa sai sót thao tác của từng học viên tại cabin hàn.
  • Phương pháp học tập và tự học: Sinh viên tổ chức học tập theo mô hình nhóm đôi (2 sinh viên/1 máy hàn) kết hợp tự học cá nhân; các thành viên luân phiên thực hiện bài tập hàn, quan sát, ghi chép thông số và đánh giá chéo sản phẩm; chủ động nghiên cứu nội dung bài học và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp.
  • Quy trình thực hiện bài tập thực hành: Tất cả các bài thực hành từ Bài 3 đến Bài 6 đều tuân theo quy trình chuẩn hóa gồm 6 bước:
    1. Chuẩn bị phôi hàn, vật liệu hàn và dụng cụ gá kẹp.
    2. Kiểm tra, chuẩn bị thiết bị máy hàn, súng hàn và nguồn khí bảo vệ.
    3. Tính toán và thiết lập chế độ dòng điện, điện áp, lưu lượng khí.
    4. Thao tác hàn đính và hàn hoàn thiện liên kết theo vị trí quy định (1F, 1G, 2F, 3F).
    5. Kiểm tra kích thước, nhận diện khuyết tật và sửa chữa mối hàn.
    6. Thực hiện an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng.
  • Phương pháp và hình thức đánh giá: Căn cứ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/03/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, hệ thống đánh giá của mô đun được tính theo thang điểm 10 (làm tròn một chữ số thập phân) và quy đổi sang điểm chữ, thang điểm 4:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) và định kỳ (Hệ số 2): Chiếm trọng số $40%$, thực hiện thông qua bài kiểm tra thực hành tay nghề sau 35 giờ và sau 145 giờ đào tạo tích lũy.
    • Điểm thi kết thúc mô đun: Chiếm trọng số $60%$, đánh giá qua sản phẩm thực hành tay nghề tổng hợp sau 75 giờ thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp hệ thống tiêu chuẩn quốc tế: Giáo trình đối chiếu trực tiếp các quy chuẩn kỹ thuật của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ (AWS A5.XX quy định cho dây hàn thép carbon, thép không gỉ, hợp kim nhôm; AWS D1.1 cho kết cấu thép), tiêu chuẩn ASME Section IX (Quy chuẩn đánh giá quy trình hàn và thợ hàn của Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ) cùng các tiêu chuẩn kiểm định của IIW, ABS, LR, DNV, BV.
  • Hệ thống hóa toàn diện chế độ khí bảo vệ và chuyển dịch giọt: Giáo trình cung cấp hệ thống bảng tra cứu kỹ thuật chi tiết về ảnh hưởng của thành phần khí đến hình dáng mối hàn (độ ngấu sâu ngón tay "finger-like", độ rộng bể hàn, mức độ bắn tóe) đối với từng loại vật liệu (thép carbon, thép không gỉ austenit, hợp kim nhôm, đồng, niken, titan).
  • Phân tích định lượng khuyết tật và nguyên nhân luyện kim: Không chỉ mô tả hình thái, tài liệu phân loại chi tiết các dạng nứt mối hàn (nứt đuôi lửa, nứt tiết diện, nứt vùng ảnh hưởng nhiệt HAZ, nứt dưới đường hàn, nứt biên ngấu, nứt mặt ngấu) kèm theo cơ chế nhiệt độ (nứt nóng $>1000^\circ\text{C}$, nứt nguội $<1000^\circ\text{C}$) và các thông số sai lệch gây ra rỗ khí, cháy chân, không ngấu.
  • Gắn liền ứng dụng công nghiệp dầu khí và cơ khí kết cấu: Nội dung giảng dạy bám sát yêu cầu chế tạo thực tế trong các lĩnh vực đóng tàu, gia công bồn bể áp lực, đường ống công nghệ và giàn khoan dầu khí.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp nghề Hàn, ngành Cơ khí chế tạo, Kết cấu công trình tại các trường cao đẳng, trung cấp nghề kỹ thuật.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở gồm:
    • Điện kỹ thuật cơ bản (ĐKT19MH01)
    • An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
    • Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01)
    • Các mô đun thực hành chuyên ngành: Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01), Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02), Hàn hồ quang tay cơ bản (HAN19MĐ03) và Hàn hồ quang tay nâng cao (HAN19MĐ04).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài giảng lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành và xây dựng barem chấm điểm kiểm tra kỹ năng tay nghề hàn MIG/MAG.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Kỹ thuật viên cơ khí, thợ hàn tại các doanh nghiệp có thể sử dụng làm tài liệu chuẩn để tra cứu thông số chế độ hàn, bảng mã dây hàn theo tiêu chuẩn AWS và quy trình xử lý khuyết tật mối hàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Tài liệu được thiết kế chuyên biệt cho học sinh, sinh viên đào tạo nghề Hàn ở trình độ Trung cấp và Cao đẳng kỹ thuật; đồng thời dùng làm tài liệu huấn luyện nâng cao tay nghề cho công nhân kỹ thuật trong ngành dầu khí, đóng tàu và cơ khí chế tạo kết cấu.

2. Cần trang bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học bắt buộc phải nắm vững kiến thức an toàn lao động phân xưởng, vẽ kỹ thuật cơ khí, tính chất nhiệt luyện và vật liệu kim loại, an toàn điện; đồng thời phải có kỹ năng chuẩn bị phôi, gá lắp kết cấu và kỹ thuật hàn hồ quang tay (SMAW) cơ bản đến nâng cao.

3. Điểm đặc thù của giáo trình so với các tài liệu hàn thông thường là gì?

Giáo trình tích hợp hệ thống bảng tra cứu công nghệ đồng bộ theo tiêu chuẩn quốc tế AWS và ASME Section IX; cung cấp công thức tính toán chế độ hàn chính xác ($U_h$, $I_h$), phân tích sâu cơ chế dịch chuyển kim loại qua hồ quang và đưa ra hướng dẫn quy trình thực hành chi tiết cho từng tư thế hàn (1F, 1G, 2F, 3F).

4. Quy định về điều kiện tham dự học tập và tự học như thế nào?

Theo quy chế đào tạo, người học phải tham dự tối thiểu $70%$ thời lượng lý thuyết (vắng $>31%$ phải học lại) và $100%$ thời lượng thực hành (vắng $>1%$ số tiết thực hành không được tham gia thi và phải học lại); mỗi nhóm 2 người học được bố trí 1 máy hàn để luân phiên thực hành và kiểm tra sản phẩm.

5. Giáo trình được xây dựng dựa trên những tài liệu tham khảo chính yếu nào?

Tài liệu được biên soạn dựa trên các nguồn giáo trình và tài liệu chuẩn gồm: Giáo trình công nghệ hàn của Nguyễn Thúc Hà - Bùi Văn Hạnh (NXB Giáo dục, 2002); Công nghệ hàn điện nóng chảy (tập 1) của Ngô Lê Thông (NXB Giáo dục, 2004); Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn quốc tế (Trung tâm Việt - Đức, 2006); các tài liệu kỹ thuật hàn của Lincoln Electric Company; hệ thống tiêu chuẩn của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ AWS (AWS 2006, AWS D1.1:2008), Tiêu chuẩn ASME Section IX (2007) và tài liệu kiểm tra mối hàn của The Welding Institute (TWI).

Kết luận

Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (HAN19MĐ05) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn có tính chuẩn hóa kỹ thuật cao, kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết luyện kim hàn khí bảo vệ và kỹ năng thao tác công nghệ. Việc nắm vững kiến thức và kỹ năng trong mô đun này là điều kiện bắt buộc để người học tiếp tục hoàn thành các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo nghề Hàn, bao gồm: Hàn FCAW cơ bản (HAN19MĐ06), Hàn TIG cơ bản (HAN19MĐ07), Hàn tự động dưới lớp thuốc (HAN19MĐ08), Hàn điện trở (HAN19MĐ09) và Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (HAN19MĐ16).

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       LỘ TRÌNH MÔ ĐUN CHUYÊN MÔN NGHỀ HÀN                     |
+-------------------------------------------------------------------------------+
  HAN19MĐ01 & 02 (Chế tạo phôi, Gá lắp kết cấu)
  HAN19MĐ03 & 04 (Hàn hồ quang tay cơ bản & nâng cao)
  HAN19MĐ05: Hàn MIG/MAG cơ bản (Mô đun hiện tại)
  HAN19MĐ06 (FCAW)       HAN19MĐ07 (TIG)        HAN19MĐ08 (SAW)
                         HAN19MĐ09 (Hàn điện trở)
                         HAN19MĐ16 (Thực tập sản xuất)

Tài liệu cung cấp nền tảng phục vụ cho học tập, thi chứng chỉ tay nghề theo các tiêu chuẩn quốc tế (AWS, ASME, DNV) và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của thị trường lao động cơ khí dầu khí hiện đại.