Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn TIG cơ bản (Mã mô đun: MECW53168) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc khối kiến thức chuyên ngành Hàn, trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề, được 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 tập thể tác giả gồm KS. Trần Nam An (Chủ biên), KS. Trần Thanh Ngọc và KS. An Đình Quân biên soạn dựa trên chương trình đào tạo năm 2021 của nhà trường.

Mô đun có thời lượng 75 giờ (tương đương 3 tín chỉ), gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra. Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun được bố trí giảng dạy sau hoặc song song với các môn học cơ sở kỹ thuật và tiếp nối các mô đun kỹ năng nền tảng từ MECW52162 đến MECW52167.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1 - A4): Giải thích nguyên lý, phạm vi ứng dụng và đặc điểm của phương pháp hàn TIG (GTAW); phân loại vật liệu điện cực, khí bảo vệ và que hàn phụ; trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của trạm hàn TIG; tính toán, lựa chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất vật liệu.
  • Kỹ năng (B1 - B3): Vận hành thiết bị dụng cụ hàn TIG; mài sửa điện cực; thực hiện đường hàn góc (1F, 2F, 3F) và giáp mối (1G) trên thép carbon thấp đạt độ ngấu, đúng kích thước bản vẽ và kiểm soát khuyết tật trong giới hạn cho phép; kiểm tra, đánh giá chất lượng liên kết hàn.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 - C2): Tuân thủ quy định an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp và rèn luyện tính cẩn thận, chính xác trong công việc.

Cấu trúc giáo trình gồm 6 bài học, tiếp cận tuần tự từ lý thuyết cơ sở, vận hành trang thiết bị đến quy trình công nghệ hàn từng vị trí không gian cụ thể. Điểm đặc sắc của tài liệu là nội dung được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế (ASME, AWS, ABS, API, EN 439) và thông số vận hành thực tế của các dòng máy công nghiệp như Lincoln Electric 275 AC/DC.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 6 bài học được thiết kế theo tiến trình logic từ cơ sở lý thuyết đến kỹ năng thao tác và hoàn thiện mối hàn:

  1. Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn TIG (14 giờ): Trình bày nguyên lý hàn GTAW, nhiệt độ cột hồ quang (đạt tới 6000°C - 6100°C), phạm vi ứng dụng trong các ngành công nghiệp (hóa dầu, đóng tàu, hàng không vũ trụ, điện nguyên tử); phân loại khí trơ bảo vệ (Argon tinh khiết 99.99%, Heli và hỗn hợp theo tiêu chuẩn EN 439); chủng loại điện cực Wolfram theo AWS A5.12; đặc tính dòng điện DCEN, DCEP, AC; phân loại các khuyết tật mối hàn (rỗ khí, bọc vonfram, oxy hóa đáy, lệch mép, lệch góc); an toàn bức xạ (tia tử ngoại, hồng ngoại) và các nguy cơ ngạt khí Argon, bỏng lạnh Argon lỏng.
  2. Bài 2: Vận hành thiết bị hàn TIG (2 giờ): Giới thiệu cấu tạo trạm hàn, nguồn hàn Lincoln 275 AC/DC; mỏ hàn làm mát bằng khí (dòng $\le 150\text{A}$) và làm mát bằng nước (dòng $> 150\text{A}$); van giảm áp tích hợp ống đo lưu lượng vật nổi (7–10 lít/phút); kỹ thuật mài góc điện cực ($30^\circ\text{--}40^\circ$ cho dòng DC- và mài tù cho dòng AC); kỹ thuật mồi hồ quang bằng cao tần (HF) và mồi chạm trên tấm đồng phụ; cài đặt thời gian trễ khí (5–10 giây).
  3. Bài 3: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn (1F) (12 giờ): Kỹ thuật chuẩn bị 2 tấm phôi thép carbon kích thước $6 \times 50 \times 200\text{ mm}$, điện cực Wolfram $\varnothing 2.4\text{ mm}$, que hàn phụ ER70S $\varnothing 2.4\text{ mm}$; kỹ thuật gá đính, xác định góc nghiêng mỏ hàn, độ nhô điện cực ($8\text{--}10\text{ mm}$ khi hàn góc) và chuyển động que hàn vị trí 1F.
  4. Bài 4: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn (2F) (10 giờ): Kỹ thuật hàn góc chữ T ở vị trí ngang (2F) không vát mép; lựa chọn thông số dòng hàn; kỹ thuật khống chế vũng hàn để tránh khuyết tật chảy tràn và cháy lẹm cạnh đứng; phương pháp kiểm tra kích thước mối hàn góc.
  5. Bài 5: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn (3F) (16 giờ): Kỹ thuật hàn đứng mối hàn góc chữ T (3F); chuyển động mỏ hàn dao động ngang tạo độ ngấu chân đường hàn, kiểm soát trọng lực ngăn ngừa chảy sệ vũng hàn lỏng; đánh giá và xử lý khuyết tật.
  6. Bài 6: Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (1G) (24 giờ): Kỹ thuật chuẩn bị mép hàn giao đầu không vát mép; điều chỉnh khe hở đáy; kỹ thuật lót đáy ngăn ngừa oxy hóa mặt sau; kỹ thuật hoàn thiện bề mặt mối hàn giáp mối vị trí bằng (1G); quy trình kiểm tra kích thước mối hàn và độ đồng đều bề mặt.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp các cơ sở lý thuyết và nguyên tắc kỹ thuật chuẩn hóa:

  • Nguyên lý hồ quang điện cực không nóng chảy: Quá trình hình thành hồ quang giữa điện cực Wolfram và kim loại cơ bản trong môi trường khí trơ bảo vệ cách ly hoàn toàn oxy và nitơ trong không khí.
  • Quy chuẩn khí bảo vệ theo EN 439: Phân loại Argon loại A ($99.03%\text{ Ar}$, dùng cho Titan, Zircon, Niobi), loại B (dùng cho Nhôm, Magiê), loại C (dùng cho thép không gỉ); tỷ trọng Argon ($1.783\text{ g/l}$, nặng gấp 1.5 lần không khí) và Heli ($0.178\text{ g/l}$); cơ chế sử dụng hỗn hợp $\text{Ar} + 1\text{--}5%\text{ O}_2$ để tăng độ tập trung hồ quang và hạn chế rỗ khí khi hàn thép carbon.
  • Tiêu chuẩn điện cực theo AWS A5.12: Phân loại thành phần hóa học và mã màu quy ước:
    • Điện cực Wolfram nguyên chất: Ký hiệu EWP (đầu sơn màu xanh lá).
    • Điện cực pha 1% Thori: Ký hiệu EWTh1 (đầu sơn màu vàng).
    • Điện cực pha 2% Thori: Ký hiệu EWTh2 (đầu sơn màu đỏ).
    • Điện cực pha 0.4% Zirconi: Ký hiệu EWZr (đầu sơn màu nâu, phù hợp hàn xoay chiều AC).
  • Nguyên lý phân cực dòng điện: Cơ chế dòng một chiều cực thuận (DCEN - điện cực nối âm) giúp tập trung nhiệt vào vật hàn ($70%$), giảm nhiệt độ nung nóng điện cực Wolfram; cơ chế dòng xoay chiều (AC) có tác dụng tẩy màng oxit $\text{Al}_2\text{O}_3$ khi hàn nhôm và hợp kim nhôm.
  • Hệ thống ký hiệu que hàn phụ theo AWS: Cấu trúc $\text{ER XX S}$, trong đó $\text{ER}$ biểu thị que hàn phụ (Electrode/Rod), định mức đường kính que hàn từ $1.0\text{--}3.2\text{ mm}$ tương ứng với các dải dòng hàn từ $10\text{A}$ đến $180\text{A}$ và chiều dày vật liệu từ $0.5\text{--}12\text{ mm}$.
Mã điện cực (AWS A5.12) Thành phần chính Màu sơn nhận diện Ứng dụng dòng điện
EWP $\ge 99.5%\text{ W}$ Xanh lá Dòng AC (thông thường)
EWTh1 $\approx 1%\text{ ThO}_2$ Vàng Dòng DCEN (dẫn dòng tốt)
EWTh2 $\approx 2%\text{ ThO}_2$ Đỏ Dòng DCEN (hồ quang ổn định)
EWZr $\approx 0.4%\text{ ZrO}_2$ Nâu Dòng AC (hàn nhôm/magiê)

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Thao tác lắp ráp hoàn chỉnh cụm mỏ hàn TIG (ống phun khí cỡ số 4 đến số 8, thân ống kẹp, ống kẹp điện cực, nắp chụp); đấu nối van giảm áp vào bình khí Argon; mài đầu điện cực đúng góc mút ($30^\circ\text{--}40^\circ$ cho thép và mài tù hình chỏm cầu cho nhôm); thực hiện mồi hồ quang bằng hệ thống cao tần (HF) không gây bọc vonfram.
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán: Xác định nguyên nhân gốc rễ của 8 dạng khuyết tật thường gặp: rỗ khí do lưu lượng khí sai lệch, rỗ khí do gió lùa ($v > 1\text{ m/s}$), khoảng cách bép hàn quá lớn, góc nghiêng mỏ hàn sai ($> 100^\circ$), mỏ làm mát bị rò nước, bẩn dầu mỡ; khuyết tật oxy hóa đáy do thiếu khí bảo vệ chân lót; khuyết tật lẫn vonfram do điện cực tiếp xúc bể hàn hoặc que hàn; khuyết tật lệch mép và lệch góc do quy trình gá lắp, đính phôi không đạt yêu cầu.
  • Kỹ năng thực hành chuyên sâu: Kỹ thuật thao tác mỏ hàn và cấp que phụ tại các tư thế 1F, 2F, 3F, 1G trên thép carbon thấp; sử dụng dụng cụ đo kiểm mối hàn góc và giáp mối để xác định chiều cao cạnh hàn, độ sâu ngấu và phát hiện lỗi hình học.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng phương pháp tiếp cận sư phạm tích cực, lấy người học làm trung tâm, kết hợp chặt chẽ giữa thuyết trình nêu vấn đề và thực hành nghề nghiệp trực tiếp tại xưởng:

  • Tiếp cận sư phạm: Giảng viên áp dụng phương pháp dạy học theo vấn đề, diễn giảng ngắn kết hợp trực quan hóa thông qua danh mục 27 hình ảnh kỹ thuật (sơ đồ nguyên lý thiết bị, cấu tạo mỏ hàn, dạng đầu mài điện cực, sơ đồ van giảm áp và hình thái các dạng khuyết tật).
  • Bài tập tình huống và phân tích khuyết tật: Đưa ra các tình huống kỹ thuật thực tế để học viên giải quyết, ví dụ: biện pháp ngăn ngừa rỗ khí khi có gió lùa bằng màn chắn, quy trình làm sạch oxit nhôm có nhiệt độ nóng chảy $> 2000^\circ\text{C}$, kỹ thuật cấp khí bảo vệ đáy cho liên kết giáp mối, xử lý hiện tượng quá tải nhiệt điện cực.
  • Phương pháp học tập nhóm và tự học: Học viên được tổ chức thành các nhóm từ 8–10 người, phân công trách nhiệm chuẩn bị các chủ đề kỹ thuật trước giờ học; nghiên cứu tài liệu từ thư viện và các nguồn tham chiếu trước khi lên lớp; tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại mô đun).
  • Phương pháp và hình thức đánh giá: Căn cứ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, quy trình kiểm tra - đánh giá bao gồm:
    • Điểm đánh giá thường xuyên và định kỳ (Trọng số 40%): Gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (tự luận/vấn đáp/thực hành) sau 27 giờ học và 01 bài kiểm tra định kỳ (thực hành) sau 46 giờ học nhằm đánh giá các chuẩn đầu ra A1–A5, B1–B3, C1–C2.
    • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Thực hiện sau 75 giờ học dưới hình thức viết, thực hành hoặc thuyết trình. Điểm thành phần và điểm tổng kết chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến 1 chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy định đào tạo tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình Hàn TIG cơ bản phản ánh đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và công nghệ hàn công nghiệp:

  • Hệ thống hóa theo tiêu chuẩn quốc tế: Giáo trình cập nhật và đối chiếu nội dung theo các bộ tiêu chuẩn kiểm định quốc tế, bao gồm:
    • Tiêu chuẩn của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ: AWS D1.1 (Quy phạm hàn kết cấu thép), AWS A5.12 (Đặc tính kỹ thuật điện cực vonfram và hợp kim vonfram).
    • Tiêu chuẩn Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME).
    • Tiêu chuẩn Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API).
    • Tiêu chuẩn Châu Âu về khí bảo vệ: EN 439.
    • Các quy chuẩn cấp bằng và đánh giá chất lượng thợ hàn quốc tế: IIW, ABS, LR, DNV, BV.
  • Tích hợp thiết bị công nghiệp thực tế: Khảo sát chi tiết thông số vận hành của các hãng thiết bị và vật liệu hàn: Lincoln Electric (dòng máy Lincoln Precision/Invertec TIG 275 AC/DC với chu kỳ tải $60%/275\text{A}$), ESAB, Miller, Metrode.
  • Ứng dụng công nghiệp chuyên ngành: Nội dung giáo trình gắn trực tiếp với yêu cầu kỹ thuật trong các lĩnh vực: chế tạo cơ khí chính xác, lắp đặt đường ống công nghệ nhà máy lọc hóa dầu, kết cấu công trình biển, đóng tàu, hàng không vũ trụ và thiết bị năng lượng nguyên tử.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên: Học sinh, sinh viên theo học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề thuộc ngành Hàn (mô đun chuyên môn bắt buộc MECW53168 trong khung chương trình 57 tín chỉ/1440 giờ).
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
    • Đã học xong các môn cơ sở: Vật liệu cơ khí (MECM53002), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055), Vẽ kỹ thuật (MECM52003), Hóa đại cương (PETR52001), An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001).
    • Đã hoàn thành các mô đun kỹ năng tiên quyết: Chế tạo phôi hàn (MECW52162), Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163), Hàn hồ quang tay cơ bản (MECW56164), Hàn hồ quang tay nâng cao (MECW55165), Hàn MIG/MAG cơ bản (MECW54166), Hàn FCAW cơ bản (MECW53167).
  • Giảng viên: Dùng làm giáo trình giảng dạy chuẩn hóa các bài giảng lý thuyết chuyên ngành, xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành và tiêu chí chấm điểm kỹ năng nghề hàn TIG tại các trường đào tạo nghề.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Dùng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật cho kỹ thuật viên cơ khí, giám sát hàn, thợ hàn tại các doanh nghiệp chế tạo cơ khí và dầu khí nhằm chuẩn hóa quy trình công nghệ theo tiêu chuẩn AWS/ASME.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn cho người học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề ngành Hàn, giảng viên giảng dạy chuyên ngành công nghệ hàn, cùng các kỹ thuật viên cơ khí muốn nắm vững kỹ thuật hàn hồ quang vonfram trong môi trường khí bảo vệ (GTAW/TIG).

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

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở (Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật, Điện kỹ thuật cơ bản, Hóa đại cương) và các kỹ năng hàn cơ bản gồm Chế tạo phôi hàn (MECW52162), Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163), Hàn hồ quang tay (MECW56164) và Hàn MIG/MAG/FCAW (MECW54166, MECW53167).

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

Giáo trình tích hợp hệ thống tiêu chuẩn quốc tế (AWS A5.12, AWS D1.1, EN 439, ASME, API, ABS) với quy trình thao tác trên các thiết bị công nghiệp thực tế (Lincoln 275 AC/DC). Đồng thời, tài liệu cung cấp danh mục chi tiết các dạng khuyết tật, phân tích nguyên nhân hình học/lý hóa và đưa ra biện pháp khắc phục cụ thể cho từng vị trí hàn (1F, 2F, 3F, 1G).

4. Phương pháp tự học giáo trình đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần nghiên cứu trước mục tiêu và câu hỏi thảo luận ở từng bài; phân tích kỹ hệ thống hình vẽ mô tả cấu tạo mỏ hàn, góc nghiêng điện cực; tham gia học tập nhóm (8–10 người) để giải quyết các bài tập tình huống khuyết tật; tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn xưởng hàn (chống ngạt khí Argon, chống điện giật, bảo hộ bức xạ hồ quang).

5. Có những tài liệu bổ trợ nào được khuyến nghị kèm theo?

  • Tài liệu tiếng Việt:
    • Trương Công Đạt, Kỹ thuật hàn.
    • Ngô Lê Thông, Công nghệ hàn điện nóng chảy.
    • Trần Văn Niên, Thực hành hàn từ căn bản đến nâng cao.
  • Tài liệu quốc tế:
    • Tài liệu Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn Quốc tế (2010).
    • Tiêu chuẩn Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ: AWS D1.1 Structural Welding Code - Steel.

Kết luận

Giáo trình Hàn TIG cơ bản (Mã mô đun: MECW53168) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và quy trình thực hành chuẩn hóa về phương pháp hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW). Nội dung giáo trình gắn kết chặt chẽ giữa nguyên lý nhiệt động, tiêu chuẩn quốc tế (AWS, ASME, EN 439) và kỹ năng thao tác trên phôi thép carbon tại các vị trí hàn cơ bản.

Lộ trình học tập khuyến nghị:

Để hoàn thiện năng lực nghề nghiệp, người học cần kết hợp nghiên cứu giáo trình với các tài liệu bổ trợ chuyên khảo (Công nghệ hàn điện nóng chảy - Ngô Lê Thông, AWS D1.1) và thực hành thường xuyên theo các quy định an toàn lao động tại xưởng thực tập.