GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN TIG CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: HAN19MĐ07)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Mô đun: Hàn TIG cơ bản (Mã mô đun: HAN19MĐ07) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề 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 (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Giáo trình do tập thể tác giả thuộc Khoa Cơ khí biên soạn, bao gồm ThS. Trần Nam An (Chủ biên), ThS. Trần Thanh Ngọc và ThS. An Đình Quân.

Trong cấu trúc chương trình khung đào tạo nghề Hàn (tổng dung lượng 55 tín chỉ, 1410 giờ), mô đun Hàn TIG cơ bản có khối lượng 3 tín chỉ với thời lượng 75 giờ (14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 3 giờ kiểm tra). Mô đun này được bố trí giảng dạy sau hoặc song song với các môn học cơ sở (Vẽ kỹ thuật 1, Vật liệu cơ khí, Hóa đại cương, An toàn - Vệ sinh lao động, Điện kỹ thuật cơ bản) và tiếp nối sau các mô đun kỹ thuật cơ sở từ HAN19MĐ01 đến HAN19MĐ06 (Chế tạo phôi hàn, Gá lắp kết cấu hàn, Hàn hồ quang tay cơ bản và nâng cao, Hàn MIG/MAG, Hàn FCAW).

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào ba trụ cột năng lực:

  • Về kiến thức: Giải thích thực chất, nguyên lý, đặc điểm công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí trơ với điện cực không nóng chảy (GTAW/TIG); nhận biết và lựa chọn vật liệu hàn (khí Argon, Heli, que hàn phụ ER70S, điện cực Wolfram); xác định chế độ hàn tương ứng với chiều dày và tính chất vật liệu.
  • Về kỹ năng: Vận hành thành thạo thiết bị hàn TIG, mài sửa điện cực, mồi và ngắt hồ quang, thực hiện chuẩn xác các mối liên kết hàn góc (1F, 2F, 3F) và hàn giáp mối (1G) trên thép carbon thấp đạt chuẩn kích thước và độ ngấu.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn lao động, thông gió chống ngạt khí trơ, an toàn điện và vệ sinh phân xưởng.

Cấu trúc giáo trình gồm 6 bài học được thiết kế theo nguyên tắc tích hợp lý thuyết - thực hành, bám sát các tiêu chuẩn quốc tế như ASME, AWS, ABS, API, EN 439 và công nghệ của các hãng thiết bị hàng đầu như Lincoln Electric, Miller, ESAB.

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

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 6 bài học chính sắp xếp theo lộ trình tiến cấp từ nguyên lý cơ bản đến kỹ thuật hàn thực tế:

  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn TIG (7 giờ): Trình bày nguyên lý hàn GTAW, vùng nhiệt độ hồ quang (đạt tới 6.000°C), phạm vi ứng dụng trong công nghiệp chế tạo, đóng tàu, điện hạt nhân và lọc hóa dầu; phân tích tính chất của khí bảo vệ (Argon tinh khiết 99,99%, khí Heli theo tiêu chuẩn EN 439); phân loại điện cực Wolfram theo tiêu chuẩn AWS A5.12 (EWP, EWTh-1, EWTh-2, EWZr); phân tích nguyên nhân và cách phòng ngừa các khuyết tật mối hàn (rỗ khí, lẫn Wolfram, cháy lẹm, lệch mép, lệch góc); an toàn lao động đối với bức xạ hồ quang và khí ngạt Argon.
  • Bài 2: Vận hành thiết bị hàn TIG (2 giờ): Giới thiệu cấu tạo trạm hàn TIG (nguồn hàn Lincoln 275 AC/DC, bình khí, mỏ hàn làm mát bằng khí/nước, van giảm áp lưu lượng kế ống côn vật nổi); kỹ thuật mài sửa đầu điện cực Wolfram (góc mài 30°–40° cho dòng DC-, mài tù dạng chỏm cầu cho dòng AC); phương pháp mồi hồ quang bằng cao tần (HF không tiếp xúc) và mồi hồ quang tiếp xúc trên tấm đồng phụ trợ; kỹ thuật kết thúc hồ quang với thời gian trễ khí (5–10 giây).
  • Bài 3: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn 1F (12 giờ): Kỹ thuật chuẩn bị phôi tấm thép carbon thấp (kích thước mẫu $6 \times 50 \times 200\text{ mm}$), que hàn ER70S ($\phi 2.4\text{ mm}$), điện cực Wolfram $\phi 2.4\text{ mm}$; kỹ thuật gá đính, xác định góc độ mỏ hàn ($45^\circ$) và que hàn phụ ($15^\circ$), kỹ thuật di chuyển mỏ hàn tạo mối hàn góc chữ T bằng không vát mép ở vị trí 1F.
  • Bài 4: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn 2F (10 giờ): Kỹ thuật hàn góc chữ T ở vị trí nằm ngang (2F); kiểm soát bể hàn tránh hiện tượng chảy sệ kim loại lỏng do trọng lực; thiết lập chế độ dòng hàn và lưu lượng khí bảo vệ từ 7 đến 10 L/phút.
  • Bài 5: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn 3F (16 giờ): Kỹ thuật hàn góc ở vị trí đứng (3F); thao tác dao động mỏ hàn, kỹ thuật cấp que bù ngắt quãng để khống chế hình dáng đường hàn và khắc phục lỗi cháy chân khuyết cạnh.
  • Bài 6: Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn 1G (24 giờ): Kỹ thuật hàn giáp mối phẳng không vát mép và có vát mép ở vị trí 1G; kỹ thuật hàn lót (root pass) đảm bảo độ ngấu xuyên suốt đáy mối hàn và lớp phủ bề mặt đồng đều; kiểm tra và đánh giá chất lượng liên kết hàn giáp mối.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Nguyên lý nhiệt - điện học hồ quang và phát xạ điện tử: Bản chất vật lý của hồ quang cực Wolfram trong môi trường khí trơ; tác dụng của các oxit hoạt hóa ($\text{La}_2\text{O}_3, \text{Y}_2\text{O}_3, \text{ThO}_2, \text{ZrO}_2$) trong việc hạ thấp công thoát điện tử, tăng mật độ dòng và ổn định cột hồ quang ở nhiệt độ nóng chảy $3.410^\circ\text{C} - 3.650^\circ\text{C}$.
  • Nguyên lý bảo vệ hóa học và khí động học: Đặc tính của Argon (tỷ trọng $1{,}783\text{ g/l}$, nặng hơn không khí 1,5 lần) và Heli (tỷ trọng $0{,}178\text{ g/l}$, tạo điện áp hồ quang gấp 1,7 lần Argon); tiêu chuẩn cấp khí bảo vệ EN 439 đối với từng nhóm kim loại (thép hợp kim, nhôm, đồng, titan).
  • Phân bố nhiệt theo cực tính dòng điện: Đặc tính phân bố nhiệt lượng của dòng một chiều cực thuận (DCEN: 70% nhiệt tập trung ở chi tiết hàn, 30% ở điện cực Wolfram), dòng một chiều cực nghịch (DCEP) và dòng xoay chiều (AC) có tính chất phá vỡ màng oxit bề mặt ($\text{Al}_2\text{O}_3$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Lắp đặt đồng bộ hệ thống mỏ hàn (chọn sứ dẫn khí số 4 đến số 8 theo chiều rộng bể hàn); mài góc điện cực chính xác theo chiều dọc trục; thao tác phối hợp nhịp nhàng giữa tay cầm mỏ hàn và tay cấp que hàn phụ ER70S.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích 8 nguyên nhân gây rỗ khí mối hàn (lưu lượng khí thiếu/thừa, gió lùa $>1\text{ m/s}$, khoảng cách bép hàn quá lớn, góc nghiêng mỏ hàn sai, nước rò rỉ từ mỏ làm mát, bẩn bề mặt kim loại); nhận diện nguyên nhân đầu điện cực Wolfram bị bọc/nhiễm bẩn và hiện tượng oxy hóa đáy mối hàn.
  • Năng lực thực hành tiêu chuẩn (Practical competencies): Thực hiện độc lập các mối hàn góc 1F, 2F, 3F và hàn giáp mối 1G trên thép carbon thấp; sử dụng dưỡng kiểm tra mối hàn để đo kích thước cạnh hàn, chiều cao đắp và độ lồi/lõm của liên kết hàn.

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

Giáo trình được thiết kế theo mô hình dạy học tích cực, kết hợp chặt chẽ giữa giờ học lý thuyết chuyên môn và giờ thực hành tích hợp tại xưởng hàn theo tỷ lệ tối ưu ($14\text{ giờ lý thuyết} : 58\text{ giờ thực hành/thảo luận} : 3\text{ giờ kiểm tra}$).

  • Đối với giảng viên: Áp dụng phương pháp thuyết trình ngắn, nêu vấn đề kết hợp trình chiếu mô phỏng hình ảnh thiết bị và khuyết tật mối hàn; làm mẫu thao tác kỹ thuật (mài điện cực, chỉnh lưu lượng khí, mồi hồ quang cao tần HF, thao tác que hàn phụ); phân chia nhóm nhỏ từ 8–10 sinh viên để thảo luận các tình huống kỹ thuật thực tế xưởng (như xử lý rỗ khí do gió lùa, hiệu chỉnh góc mỏ hàn khi hàn góc 2F/3F).
  • Đối với người học: Thực hiện quy chế tham gia tối thiểu 70% số tiết lý thuyết (vắng $>30%$ phải học lại mô đun); tự học và nghiên cứu giáo trình trước khi lên lớp; hoàn thành đầy đủ các bài tập tình huống theo phiếu học tập; thực hiện bài tập thực hành cá nhân trên phôi mẫu $6 \times 50 \times 200\text{ mm}$ đảm bảo an toàn lao động.
  • Phương pháp và hình thức đánh giá: Căn cứ theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1): Đánh giá sau 27 giờ học dưới hình thức hỏi miệng, bài viết tự luận hoặc thao tác thực hành (đánh giá các chuẩn đầu ra A1–A5, B1–B3, C1–C2).
    • Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Đánh giá sau 46 giờ học dưới hình thức bài thi thực hành tổng hợp các vị trí 1F, 2F.
    • Điểm thi kết thúc môn học: Chiếm trọng số 60% tổng điểm mô đun, thực hiện sau 75 giờ bằng bài thi thực hành hàn giáp mối 1G và liên kết góc 3F kết hợp kiểm tra vấn đáp kiến thức an toàn, chấm theo thang điểm 10 quy đổi sang thang điểm 4.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

  • Tích hợp hệ thống tiêu chuẩn quốc tế chuyên ngành: Toàn bộ nội dung giáo trình được chuẩn hóa dựa trên các bộ tiêu chuẩn quốc tế khắt khe trong lĩnh vực dầu khí và công nghiệp nặng: tiêu chuẩn kết cấu thép AWS D1.1, tiêu chuẩn điện cực AWS A5.12, quy chuẩn phân loại khí bảo vệ EN 439 cùng các quy phạm đánh giá chất lượng của ASME, ABS, API, IIW, Lloyd's Register (LR), DNV và Bureau Veritas (BV).
  • Tham chiếu trực tiếp thiết bị và công nghệ công nghiệp hiện đại: Giáo trình cập nhật thông số kỹ thuật và hướng dẫn vận hành trực tiếp trên các dòng máy hàn công nghiệp tiên tiến, tiêu biểu là dòng máy hàn TIG Lincoln 275 AC/DC (nguồn điện 1/3 pha, dải dòng hàn $2–275\text{ A}$, chu kỳ làm việc 60%/275A), cùng các quy trình kỹ thuật từ các hãng Miller, ESAB và Metrode.
  • Hệ thống hóa trực quan các dạng khuyết tật và giải pháp khắc phục: Tài liệu cung cấp danh mục 27 hình ảnh sơ đồ kỹ thuật chi tiết; đặc biệt mô tả trực diện cơ chế hình thành các khuyết tật hàn TIG đặc trưng (mối hàn lẫn Wolfram do chạm phôi/que, rỗ khí do lưu lượng khí không phù hợp, rỗ khí do nước rò rỉ từ mỏ hàn làm mát, lệch mép, lệch góc) kèm bảng chỉ dẫn phòng ngừa cụ thể.
  • Tính ứng dụng gắn liền với công nghiệp chế tạo và lọc hóa dầu: Nội dung tập trung vào kỹ thuật hàn lót đáy ống công nghệ, hàn kết cấu mỏng và liên kết kim loại yêu cầu chất lượng cao, phục vụ trực tiếp cho các nhà máy lọc dầu, giàn khoan biển và công trình cơ khí chính xác.

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

  • Sinh viên các hệ đào tạo nghề: Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn, Cơ khí chế tạo tại các trường cao đẳng kỹ thuật, trường nghề trên toàn quốc, đặc biệt là sinh viên thuộc hệ thống đào tạo kỹ thuật Dầu khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm: 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), và các mô đun công nghệ hàn tiền đề: Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01), Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02), Hàn hồ quang tay cơ bản và nâng cao (HAN19MĐ03, HAN19MĐ04), Hàn MIG/MAG (HAN19MĐ05), Hàn FCAW (HAN19MĐ06).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn mực để lập kế hoạch bài giảng, biên soạn phiếu hướng dẫn thực hành xưởng và xây dựng đề kiểm tra, đánh giá kỹ năng nghề.
  • Cán bộ kỹ thuật và thợ hàn công nghiệp: Tài liệu tham khảo chuẩn xác cho kỹ thuật viên, giám sát hàn (Welding Inspector) và thợ hàn tại các doanh nghiệp cơ khí chế tạo, đóng tàu và dầu khí nhằm tra cứu thông số chế độ hàn và quy chuẩn an toàn.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

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

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho học viên, sinh viên theo học nghề Hàn ở trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho giảng viên dạy nghề và thợ hàn cơ khí công nghiệp.

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

Người học bắt buộc phải tích lũy các kiến thức nền tảng về an toàn lao động, điện kỹ thuật, vật liệu cơ khí, đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí và đã hoàn thành các mô đun thực hành gá lắp phôi, hàn hồ quang tay (SMAW), hàn MIG/MAG và hàn dây lõi thuốc (FCAW).

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

Giáo trình liên kết chặt chẽ giữa lý thuyết vật liệu (theo chuẩn AWS, EN 439) với quy trình vận hành thiết bị thực tế (máy hàn Lincoln 275 AC/DC), đồng thời hệ thống hóa chi tiết các nguyên nhân gây khuyết tật mối hàn qua danh mục sơ đồ hình ảnh trực quan.

4. Làm thế nào để tự học và rèn luyện kỹ năng hàn TIG hiệu quả từ giáo trình?

Người học cần nghiên cứu kỹ thông số chế độ hàn (dòng hàn, loại điện cực, lưu lượng khí $7–10\text{ L/phút}$) trước buổi học, tuân thủ đúng kỹ thuật mài điện cực (góc $30^\circ–40^\circ$ cho DC-) và tận dụng tối đa $58\text{ giờ thực hành}$ để rèn luyện kỹ năng phối hợp mỏ hàn - que bù trên các vị trí 1F, 2F, 3F, 1G.

5. Các tài liệu bổ trợ nào được khuyến nghị tham khảo cùng giáo trình?

Các tài liệu tham khảo chính được khuyến nghị gồm: Kỹ thuật hàn (Trương Công Đạt), Công nghệ hàn điện nóng chảy (Ngô Lê Thông), Thực hành hàn từ căn bản đến nâng cao (Trần Văn Niên), tiêu chuẩn kiểm tra kết cấu thép AWS D1.1 và giáo trình đào tạo Chuyên gia hàn Quốc tế (IIW, 2010).

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Mô đun: Hàn TIG cơ bản (HAN19MĐ07) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn đạt chuẩn quy phạm kỹ thuật, cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ lý thuyết nhiệt hồ quang cực không nóng chảy, phân loại khí bảo vệ và điện cực Wolfram đến kỹ thuật thao tác thực tế tại các vị trí hàn góc (1F, 2F, 3F) và hàn giáp mối (1G) trên thép carbon thấp.

Lộ trình học tập được định hình khoa học: bắt đầu từ nắm vững an toàn và vận hành thiết bị (Bài 1–2), phát triển kỹ năng hàn góc từ phẳng đến đứng (Bài 3–5) và hoàn thiện tay nghề với liên kết giáp mối 1G (Bài 6). Tài liệu kết hợp chặt chẽ cùng hệ thống phiếu thực hành, hệ thống tiêu chuẩn AWS D1.1 và thiết bị công nghiệp Lincoln Electric tạo nên nền tảng năng lực nghề nghiệp vững chắc cho sinh viên ngành Hàn.