Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn ống công nghệ cao (Mã mô đun: MĐ 29) là tài liệu đào tạo chuyên ngành bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Hàn ở trình độ Cao đẳng, do Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc TP Hà Nội tổ chức biên soạn năm 2019. Nhóm tác giả biên soạn gồm Lê Trọng Hùng (Chủ biên), Nguyễn Văn Sáu và Vũ Trung Thưởng.

Trong tiến trình đào tạo, mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật từ MH07 đến MH13, hoặc có thể bố trí học song song cùng các mô đun chuyên môn từ MĐ14 đến MĐ28. Giáo trình được thiết kế với tổng thời lượng 240 giờ, bao gồm 36 giờ lý thuyết, 194 giờ thực hành chuyên sâu và 10 giờ dành cho các bài kiểm tra định kỳ cùng kiểm tra kết thúc mô đun.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc hình thành năng lực thực hành kỹ thuật hàn trên các kết cấu ống thép chịu áp lực cao, ống chịu nhiệt và ống dẫn môi chất ăn mòn hóa chất trong công nghiệp. Người học được trang bị kiến thức giải thích quy chuẩn kỹ thuật, phương pháp tính toán chế độ hàn, kỹ năng chuẩn bị phôi, kỹ năng vận hành thiết bị hàn hồ quang tay (SMAW) và thiết bị hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW/TIG), cùng quy trình kiểm tra và khắc phục khuyết tật mối hàn.

Cấu trúc giáo trình đi từ các liên kết góc ống với mặt bích ở các tư thế 2F và 5F đến các liên kết giáp mối ống công nghệ cao ở các tư thế 2G, 5G và 6G. Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp tiếp cận mô đun tích hợp, kết hợp đồng thời hai công nghệ GTAW (hàn lớp lót đáy) và SMAW (hàn các lớp điền đầy và hoàn thiện) theo các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và Việt Nam.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 5 bài học chuyên môn và 1 phần đánh giá tổng hợp, được phân bổ thời lượng như sau:

  • Bài 1: Hàn ống với mặt bích - vị trí 2F (30 giờ: 10 LT, 19 TH, 1 KT): Giới thiệu liên kết hàn góc trục ống thẳng đứng; phương pháp tính toán đường kính que hàn $d$, cường độ dòng hàn $I_h$, điện áp hàn $U_h$; kỹ thuật mồi hồ quang kéo dài để dự nhiệt, kỹ thuật nối mối hàn và kết thúc đường hàn phủ qua điểm đầu 5–10 mm; quy trình gá đính đối xứng phôi thép tấm và ống CT3 với que hàn KT421 ($\varnothing 3.2\text{ mm}$).
  • Bài 2: Hàn ống với mặt bích - vị trí 5F (30 giờ: 10 LT, 19 TH, 1 KT): Kỹ thuật hàn góc trục ống nằm ngang cố định; xử lý bể chảy kim loại ở vị trí hàn ngửa bằng kỹ thuật hồ quang ngắn; dao động que hàn hình răng cưa và chuyển động theo chu vi; kỹ thuật điền đầy rãnh hàn bằng que hàn E7016 ($\varnothing 3.2\text{ mm}$).
  • Bài 3: Hàn ống vị trí 2G (GTAW + SMAW) (40 giờ: 10 LT, 29 TH, 1 KT): Cơ sở phân loại ống theo danh mục (Schedule - kích thước danh nghĩa, chiều dày, trọng lượng); hệ thống mác thép ASTM chế tạo ống (A27, A36, A53, A105, A106, A131, A134, A135, A139); đặc tính khí bảo vệ Argon (cấp A, B, C theo SNG), Heli và hỗn hợp khí ($70%\text{Ar} + 30%\text{He}$, $70%\text{He} + 30%\text{Ar}$); phân loại điện cực Vonfram (AWS A5.12: EWP, EWCe-2, EWLa-1, EWTh-1, EWTh-2, EWZr-1, EWG); tiêu chuẩn que hàn TCVN, ISO 2560, ISO 3581, AWS A5.1, AWS A5.5; quy trình hàn lót TIG và điền đầy/phủ bằng hồ quang tay cho ống trục thẳng đứng.
  • Bài 4: Hàn ống vị trí 5G (GTAW + SMAW) (50 giờ: 4 LT, 44 TH, 1 KT): Kỹ thuật hàn giáp mối ống trục nằm ngang cố định; kiểm soát nhiệt lượng và bể hàn qua 4 vị trí không gian (hàn bằng, hàn đứng leo, hàn trần); phối hợp que hàn phụ GTAW và que hàn thuốc bọc SMAW.
  • Bài 5: Hàn ống vị trí 6G (GTAW + SMAW) (87 giờ: 2 LT, 83 TH, 2 KT): Kỹ thuật hàn giáp mối ống trục nghiêng $45^\circ$ cố định; kỹ năng điều khiển góc độ mỏ hàn TIG, que hàn SMAW và bể nóng chảy trên mặt phẳng nghiêng không gian; phương pháp kiểm tra ngoại dạng và sửa chữa khuyết tật kết cấu hàn công nghệ cao.
  • Kiểm tra kết thúc Mô đun (3 giờ): Đánh giá tổng hợp năng lực thực hành kỹ thuật hàn giáp mối ống phối hợp hai quy trình theo bản vẽ kỹ thuật.
Tiến trình học tập mô đun MĐ 29:
[Bài 1: Vị trí 2F] ➔ [Bài 2: Vị trí 5F] ➔ [Bài 3: Vị trí 2G] ➔ [Bài 4: Vị trí 5G] ➔ [Bài 5: Vị trí 6G] ➔ [Đánh giá tổng hợp]
 (Hàn góc đứng)       (Hàn góc ngang)     (Giáp mối đứng)     (Giáp mối ngang)   (Giáp mối nghiêng 45°)  (Quy trình GTAW+SMAW)

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp hệ thống lý thuyết kỹ thuật bao gồm:

  • Lý thuyết vật liệu kim loại và khí hàn: Thành phần hóa học và phạm vi ứng dụng của các mác thép kết cấu, thép chịu áp lực theo tiêu chuẩn ASTM (A53, A106...); tính chất vật lý của khí trơ Argon (tỷ trọng nặng hơn không khí 1,4 lần, sôi ở $-185,5^\circ\text{C}$), khí Heli (tỷ trọng bằng 0,14 lần không khí, điện áp ion hóa cao); tác dụng bảo vệ bể hàn của các tỷ lệ phối trộn khí trơ.
  • Hệ thống tiêu chuẩn vật liệu hàn quốc tế: Quy cách phân loại điện cực Vonfram theo AWS A5.12 dựa trên hàm lượng oxit hợp kim ($\text{CeO}_2, \text{La}_2\text{O}_3, \text{ThO}_2, \text{ZrO}_2$) và mã màu quy ước; cấu trúc ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn TCVN 3734-89 / TCVN 3223-89 (ví dụ N50-6B, N42), tiêu chuẩn ISO 2560 (ví dụ E51 5 B 120 2 6 H), ISO 3581 (ví dụ E19.9 R 120 1 6), tiêu chuẩn AWS A5.1 cho thép carbon (như E6010, E6013, E7016, E7018) và tiêu chuẩn AWS A5.5 cho thép hợp kim thấp (nhóm C-Mo, Cr-Mo, Ni, Ni-Mo, Mn-Mo).
  • Công thức tính toán thông số chế độ hàn:
    • Đường kính que hàn: $d = \frac{k}{2} + 2\text{ (mm)}$ (với $k$ là kích thước cạnh mối hàn).
    • Cường độ dòng điện hàn hồ quang tay: $I_h = (\alpha + \beta d)d\text{ (A)}$ hoặc $I_h = (40 \div 50)d\text{ (A)}$ (trong đó $\alpha = 20, \beta = 6$ đối với que hàn thép).
    • Điện áp hàn: $U_h = a + b \cdot l_{hq}\text{ (V)}$ (với $a = 15 \div 20\text{ V}$ là tổng sụt áp anod - catod; $b = 15,7\text{ V/cm}$ là sụt áp trên đơn vị chiều dài cột hồ quang; $l_{hq}$ là chiều dài hồ quang tính bằng cm).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Thao tác mài điện cực Vonfram dạng côn dọc trục; gá đính phôi ống với khe hở đáy bằng lõi que hàn chữ U; kỹ thuật dao động que hàn răng cưa, dao động chuyển động tròn hoặc lắc ngang; kỹ thuật dẫn dòng hồ quang ngắt và kéo dài hồ quang xử lý điểm nối; kỹ thuật bảo vệ vũng chảy khi hàn lớp lót GTAW với lưu lượng khí $7\text{ lít/phút}$.
  • Kỹ năng phân tích và kiểm tra: Nhận diện và phân tích nguyên nhân 5 dạng khuyết tật mối hàn ống: mối hàn không ngấu, mối hàn lệch cạnh, khuyết cạnh (cháy cạnh), rỗ khí (lỗ hơi), và lẫn xỉ hàn.
  • Năng lực sửa chữa khuyết tật: Thao tác sử dụng máy mài cầm tay mài bỏ vị trí khuyết tật, kỹ thuật khoét bỏ tạp chất xỉ hàn và hàn bù phục hồi liên kết đạt chuẩn kích thước hình học.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp lý thuyết kỹ thuật vào thực hành phân xưởng. Tỷ trọng thực hành chiếm $80,8%$ tổng quỹ thời gian (194/240 giờ), bảo đảm thời lượng thao tác trực tiếp trên thiết bị hàn chuyên dụng như máy hàn Samho EWDA 350A và ống sấy que hàn di động (dung tích 5 kg, nhiệt độ tối đa $240^\circ\text{C}$).

Cấu trúc phân bổ thời gian mô đun MĐ 29:

Quá trình thực hành được cấu trúc hóa theo bảng trình tự 6 bước chuẩn mực:

  1. Đọc và phân tích bản vẽ liên kết: Xác định ký hiệu, kích thước mép vát, khe hở đáy.
  2. Cắt phôi và gia công cơ học: Sử dụng máy cắt ống chuyên dùng, máy mài tạo mép vát chuẩn.
  3. Làm sạch và hàn đính: Làm sạch gỉ sắt, dầu mỡ sang hai phía đường hàn từ 20–30 mm; gá đính đối xứng mối đính cạnh 3–4 mm, chiều dài 15–20 mm với dòng điện $130 \div 140\text{ A}$.
  4. Tiến hành hàn: Thiết lập chế độ dòng điện, điều chỉnh góc nghiêng que/mỏ hàn và duy trì chuyển động dao động theo từng lớp hàn.
  5. Kiểm tra và sửa chữa khuyết tật: Đọc kích thước mối hàn bằng thước lá, dưỡng kiểm tra; phát hiện sai hỏng ngoại dạng; thực hiện mài và hàn sửa chữa.
  6. Thu dọn vệ sinh nơi làm việc: Làm sạch thiết bị, bảng điều khiển, quét dọn xỉ hàn và sắp xếp dụng cụ xưởng.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được xác lập theo bảng tiêu chí định lượng gồm 3 thành phần có trọng số rõ ràng:

  • Kiến thức (Hệ số 0.3): Đánh giá qua bài kiểm tra tự luận/trắc nghiệm về cách chọn chế độ hàn, trình bày kỹ thuật hàn, phương pháp kiểm tra và biện pháp phòng ngừa khuyết tật (thang điểm 10).
  • Kỹ năng (Hệ số 0.5): Đánh giá trực tiếp qua quan sát thao tác chuẩn bị dụng cụ, vận hành thiết bị, gá đính phôi, sự thành thạo thao tác hàn và chất lượng mối hàn thành phẩm (độ ngấu, kích thước cạnh mối hàn, độ biến dạng, các khuyết tật lẫn xỉ, cháy cạnh, lồi cao) (thang điểm 10).
  • Thái độ và An toàn (Hệ số 0.2): Đánh giá tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, bố trí vị trí làm việc hợp lý, ý thức làm việc nhóm, bảo đảm thời gian thực hiện, tuân thủ quy chuẩn bảo hộ lao động (mũ, giày, kính hàn, găng tay da, yếm da) và công tác an toàn điện, phòng cháy chữa cháy (thang điểm 10).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp công nghệ hàn ống kép (GTAW + SMAW): Giáo trình chuẩn hóa quy trình kết hợp hai phương pháp: sử dụng hồ quang điện cực không nóng chảy GTAW cho lớp lót đáy nhằm kiểm soát độ ngấu mặt trong ống dẫn áp lực, tiếp theo sử dụng hồ quang que bọc SMAW cho các lớp điền đầy và lớp phủ bề mặt nhằm tối ưu hóa năng suất và cơ tính mối nối.
  • Hệ thống hóa tiêu chuẩn quốc tế và tương đương: Tài liệu xây dựng các bảng so sánh, giải mã chi tiết các hệ thống ký hiệu que hàn và điện cực theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), tiêu chuẩn quốc tế (ISO 2560, ISO 3581), tiêu chuẩn Hoa Kỳ (AWS A5.1, AWS A5.5, AWS A5.12), cùng các tiêu chuẩn công nghiệp của Anh (BS), Đức (DIN) và Nga (GOST).
  • Thiết lập bảng chỉ dẫn xử lý khuyết tật trực quan: Đối với từng bài học, giáo trình đều cung cấp bảng phân tích chi tiết mối quan hệ giữa hiện tượng sai hỏng (không ngấu, lệch cạnh, khuyết cạnh, lỗ hơi, lẫn xỉ), nguyên nhân kỹ thuật (dòng điện, chiều dài hồ quang, góc nghiêng que hàn, độ ẩm que hàn, độ sạch mép hàn) và biện pháp phòng tránh, khắc phục cụ thể.
  • Quy định nghiêm ngặt về chuẩn bị nhiệt và an toàn: Đưa thiết bị sấy que hàn di động ($240^\circ\text{C}$) vào quy trình bắt buộc để kiểm soát hàm lượng hydro trong que hàn thuốc bọc hệ Bazơ (như que hàn E7016), giảm thiểu nguy cơ nứt nguội và rỗ khí trong liên kết ống chịu áp lực.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề Hàn, sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí hoặc Chế tạo máy cần hoàn thành mô đun chuyên ngành hàn ống công nghệ cao.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học/mô đun cơ sở kỹ thuật từ MH07 đến MH13 (hoặc MĐ14–MĐ28), có kiến thức về an toàn lao động, đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, công nghệ kim loại và đã làm chủ kỹ năng hàn hồ quang tay, hàn khí cơ bản ở các tư thế hàn bằng phẳng từ 1G đến 4G.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Giảng viên sử dụng giáo trình làm khung tài liệu giảng dạy lý thuyết tích hợp, xây dựng kế hoạch bài giảng thực hành phân xưởng và thiết lập các biểu mẫu phiếu đánh giá kỹ năng 3 thành phần (Kiến thức - Kỹ năng - Thái độ).
  • Kỹ thuật viên và công nhân cơ khí: Tài liệu phục vụ làm nguồn tham khảo cho thợ hàn ống, kỹ thuật viên giám sát chất lượng hàn (QA/QC) tại các công trình công nghiệp, đường ống bồn bể áp lực, nhà máy hóa chất và xí nghiệp đóng tàu.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên trình độ cao đẳng nghề Hàn, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên và thợ hàn luyện tập nâng cao kỹ năng hàn ống chịu áp lực.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở từ MH07 đến MH13, nắm vững kỹ thuật an toàn điện/khí, kỹ năng đọc bản vẽ cơ khí và kỹ thuật hàn hồ quang cơ bản ở các vị trí từ 1G đến 4G.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu hàn cơ bản là gì?

Tài liệu tập trung vào các vị trí hàn ống phức tạp (2F, 5F, 2G, 5G, 6G), tích hợp đồng thời hai công nghệ GTAW (hàn lót đáy) và SMAW (hàn điền đầy/phủ), gắn liền với việc tra cứu tiêu chuẩn AWS, ISO, ASTM.

4. Làm sao để tự học và luyện tập hiệu quả theo giáo trình?

Người học cần nắm chắc công thức tính toán dòng điện ($I_h$), điện áp ($U_h$), tuân thủ bảng 6 bước thực hành, đối chiếu trực tiếp sản phẩm hàn với bảng phân tích khuyết tật và bảng tiêu chí đánh giá K-S-A.

5. Có tài liệu và tiêu chuẩn bổ trợ nào được đề cập trong giáo trình?

Giáo trình viện dẫn các hệ thống tiêu chuẩn: phân loại ống ASTM (A53, A106...), tiêu chuẩn que hàn TCVN 3734-89 / TCVN 3223-89, ISO 2560, ISO 3581, AWS A5.1, AWS A5.5 và tiêu chuẩn điện cực vonfram AWS A5.12.

Kết luận

Giáo trình Hàn ống công nghệ cao của Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc TP Hà Nội cung cấp hệ thống kiến thức chuyên ngành và kỹ năng thực hành hàn ống hoàn chỉnh theo tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp. Tiến trình đào tạo của giáo trình dẫn dắt người học qua các bậc kỹ năng từ liên kết góc mặt bích 2F, 5F đến liên kết giáp mối ống công nghệ cao 2G, 5G và 6G bằng quy trình kết hợp GTAW + SMAW. Tài liệu là căn cứ chuyên môn phục vụ công tác giảng dạy, học tập và tra cứu quy chuẩn trong lĩnh vực gia công kết cấu ống kim loại chịu áp lực cao.