Tổng quan về giáo trình

Giáo trình "Hàn TIG Nâng Cao: Kỹ Thuật và Ứng Dụng" do nhóm tác giả Nguyễn Nhật Minh và Hồ Anh Sĩ biên soạn tại Cần Thơ năm 2021, phục vụ công tác đào tạo chuyên ngành Hàn theo Chương trình khung quốc gia. Giáo trình được thiết kế cho Mô đun 25 (mã số MĐ 25) với tổng thời lượng 75 giờ, bao gồm 15 giờ lý thuyết, 57 giờ thực hành và 3 giờ kiểm tra đánh giá. Trong khung chương trình đào tạo nghề kỹ thuật cơ khí, mô đun chuyên ngành bắt buộc này được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành hoặc học song song với các môn học kỹ thuật cơ sở từ MH07 đến MH12 cùng các mô đun kỹ thuật nghề từ MĐ13 đến MĐ19.

Mục tiêu học tập của giáo trình là trang bị cho người học năng lực nhận biết chuẩn xác các loại vật liệu trong công nghệ hàn TIG (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW); thiết lập và hiệu chỉnh thông số chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất kim loại; thực hiện thành thạo các mối hàn thép tấm ở vị trí 2G, 3G (hoặc mối hàn góc 3F) và kết cấu thép ống ở vị trí 1G, 2G bảo đảm độ sâu ngấu, đúng kích thước bản vẽ và hạn chế tối đa khuyết tật. Đồng thời, giáo trình rèn luyện phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng liên kết hàn và tác phong an toàn công nghiệp. Tài liệu tiếp cận theo mô hình tích hợp lý thuyết đi đôi với thực hành xưởng, kết hợp phương pháp hàn TIG lót đáy với hàn hồ quang tay (SMAW) hoàn thiện trên kết cấu ống áp lực.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ thành 4 bài học chuyên đề bám sát yêu cầu kỹ thuật:

  • Bài 1: Hàn TIG thép tấm cacbon thấp - Vị trí hàn 2G (MĐ 25-01, 20 giờ): Trình bày nguyên lý hàn GTAW/TIG, sơ đồ nguyên lý hồ quang giữa điện cực không nóng chảy và chi tiết hàn; đặc tính nguồn điện dòng không đổi (CC) và mạch cao tần (HF); phân loại khí bảo vệ (Argon tinh khiết 99.9%, Heli, hỗn hợp Ar-He, Ar-H2, Ar-N2); phân loại điện cực Tungsten theo tiêu chuẩn AWS A5.12 (EWP, EWCe-2, EWTh-1, EWTh-2, EWZr-1, EWLa-1/1.5/2, EWG) kèm kỹ thuật mài côn hoặc bán cầu; quy chuẩn que đắp ER70S-6; kỹ thuật hàn giáp mối, chồng mí, hàn góc, bẻ gờ, chữ T ở vị trí ngang 2G.
  • Bài 2: Hàn TIG thép tấm cacbon thấp - Vị trí 3F/3G (MĐ 25-02, 20 giờ): Hướng dẫn quy trình đọc bản vẽ kết cấu góc, chuẩn bị phôi thép tấm CT3 dày 8mm, thiết lập thông số máy hàn một chiều (DC 100A, 20V, lưu lượng khí Argon 11 lít/phút, chụp sứ số 10, hot start 3s/20%) và kỹ thuật dao động mỏ hàn răng cưa. Phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục các khuyết tật: cháy cạnh, rỗ khí/muội bám, ngậm vonfram; phương pháp kiểm tra kích thước cạnh mối hàn K.
  • Bài 3: Hàn TIG thép ống, thép cacbon thấp - Vị trí 1G (MĐ 25-03, 15 giờ): Phân tích kỹ thuật hàn ống quay từ vị trí 5G về vị trí bằng 1G, phân chia các cung leo (2-3, 6-5) và cung bằng (3-4, 5-4). Hướng dẫn quy trình hàn lót đáy bằng TIG (que bù đường kính 2.4mm, dòng 85-105A, khí Ar 7 lít/phút) kết hợp kỹ thuật hàn điền đầy và hoàn thiện bề mặt bằng hồ quang tay SMAW với que hàn đường kính 2.5mm và 3.2mm.
  • Bài 4: Hàn TIG thép ống cacbon thấp - Vị trí hàn ngang 2G (MĐ 25-04, 20 giờ): Cung cấp quy trình gá đính ống cố định trục đứng (kích thước F48 - F150mm), tạo khe hở đáy bằng dưỡng uốn chữ U, thiết lập chế độ hàn lót TIG và các lớp phủ SMAW (que hàn E7016). Chương này mở rộng chuyên sâu vào kỹ thuật kiểm tra không phá hủy bằng máy siêu âm Panametrics-NDT EPOCH LTC với 4 loại đầu dò (thẳng, trễ, biến tử kép, đầu dò góc) theo mẫu chuẩn ASTM E-164 IIW Type I/II và phương pháp chụp ảnh phóng xạ (RT) đơn phim hoặc đa phim.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết về nhiệt động học hồ quang trong môi trường khí trơ, cơ chế ion hóa dòng khí Ar/He và ảnh hưởng của điện áp hồ quang đến hình dạng vũng hàn. Người học nắm vững các nguyên lý luyện kim khi pha trộn khí bảo vệ (như Ar bổ sung 5-15% H2 hoặc Ar pha N2), cơ chế phát xạ điện tử của các oxit kim loại hiếm (ThO2, CeO2, La2O3, ZrO2) trên điện cực vonfram, cũng như nguyên lý phản xạ, khúc xạ và suy giảm năng lượng sóng siêu âm khi gặp mặt phân cách bất liên tục trong kim loại mối hàn.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Mài điện cực vonfram chuẩn góc côn 30-60 độ hoặc mài bán cầu; duy trì chiều dài hồ quang ổn định từ 0.5 đến 3mm; cấp que bù nhịp nhàng vào bể hàn; làm chủ góc độ mỏ hàn đẩy tới ở các vị trí 2G, 3G, 1G và 2G ống.
  • Kỹ năng phân tích và xử lý sai hỏng: Nhận diện và xử lý các nguyên nhân gây cháy cạnh, rỗ khí (do gió >5m/s hoặc thiếu khí bảo vệ), ngậm vonfram (do chạm điện cực vào bể hàn).
  • Kỹ năng kiểm tra chất lượng: Sử dụng dưỡng đo kiểm tra kích thước ngoại dạng và vận hành thiết bị siêu âm EPOCH LTC để giải đoán biểu đồ xung A-scan, xác định bản chất và độ sâu của khuyết tật bên trong mối hàn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được biên soạn theo phương pháp đào tạo tích hợp mô-đun (competency-based training), trong đó thời lượng thực hành chiếm tỷ trọng lớn (57/75 giờ, tương đương 76% tổng thời lượng). Cấu trúc từng bài học gồm ba phần tuần tự: lý thuyết công nghệ cốt lõi, bảng tra cứu chế độ hàn tham chiếu (bề dày phôi, đường kính điện cực, cường độ dòng điện, lưu lượng khí) và bảng quy trình thao tác mẫu (Task sheet).

Trong các bài tập thực hành, người học trực tiếp gia công trên phôi thép tấm CT3 hoặc phôi ống thép (F48 - F150mm). Quy trình bắt buộc học viên thực hiện đúng trình tự kỹ thuật: đọc bản vẽ, lấy dấu, cắt phôi, gia công mép vát V hoặc J, mài sạch gỉ sét trong phạm vi 20-30mm hai bên mép hàn, gá đính cân đối và thực hiện các đường hàn theo quy định.

Đánh giá kết quả học tập được lượng hóa thành bảng tiêu chí rõ ràng (Rubrics) gồm ba thành phần với trọng số cụ thể:

  • Kiến thức (Hệ số 0.3): Kiểm tra vấn đáp, tự luận và trắc nghiệm về nguyên lý nguồn điện hàn CC, phân loại vật tư theo tiêu chuẩn AWS và công thức tính toán dòng hàn theo bề dày chi tiết (Ih ~ 40A/mm ở tốc độ 250mm/phút hoặc 16A/mm ở 100mm/phút).
  • Kỹ năng (Hệ số 0.4 - 0.5): Đánh giá thao tác vận hành thiết bị, tay nghề mài kim hàn, kỹ thuật dao động mỏ và chất lượng liên kết hàn theo thang điểm 100 (70 điểm ngoại dạng khách quan, 30 điểm tuân thủ quy trình; khống chế thời gian thực hiện không vượt quá 25% định mức).
  • Thái độ (Hệ số 0.2 - 0.3): Theo dõi việc chấp hành nội quy xưởng, ý thức an toàn lao động (trang bị kính hàn số 10-13, găng tay da hàn TIG, quần áo bảo hộ, tiếp đất máy hàn và vận hành hệ thống hút khí cục bộ).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa hệ thống vật liệu theo tiêu chuẩn quốc tế: Giáo trình cập nhật đầy đủ bảng phân loại điện cực vonfram theo AWS A5.12 (mã màu EWP, EWCe-2, EWLa, EWTh, EWZr) và quy cách ký hiệu dây hàn rắn ER70S-6 theo AWS A5.18, giúp người học chuẩn hóa việc tra cứu và chọn lựa vật tư hàn chính xác trong môi trường sản xuất công nghiệp.
  • Quy trình công nghệ liên kết kết hợp (Hybrid Process): Điểm đặc thù của tài liệu là áp dụng kết hợp phương pháp hàn TIG cho lớp đáy (root pass) nhằm kiểm soát triệt để độ ngấu chân và hình dạng mặt trong ống, sau đó sử dụng phương pháp hàn hồ quang tay SMAW (que E7016) cho các lớp điền đầy và lớp phủ hoàn thiện, giúp tối ưu hóa năng suất và chi phí gia công kết cấu ống chịu áp.
  • Tích hợp kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) hiện đại: Giáo trình hướng dẫn cụ thể quy trình hiệu chuẩn và vận hành máy siêu âm khuyết tật Panametrics-NDT EPOCH LTC với 4 loại đầu dò (thẳng A109S-RM 5MHz, trễ V202-RM 10MHz, biến tử kép DHC711-RM 5MHz, đầu dò góc A420S-SB 2.25MHz) trên khối chuẩn ASTM E-164 IIW Type I/II. Đồng thời, tài liệu cung cấp sơ đồ bố trí nguồn phát bức xạ và phim chụp phóng xạ (RT) một phim hoặc nhiều phim đối với liên kết tấm phẳng và liên kết ống tròn.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề thuộc chuyên ngành Công nghệ Hàn, Cơ khí chế tạo hoặc Kỹ thuật kết cấu kim loại. Điều kiện tiên quyết là người học đã tích lũy kiến thức từ các môn học MH07-MH12 và hoàn thành các mô đun thực hành hàn cơ bản MĐ13-MĐ19.
  • Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành: Sử dụng giáo trình làm khung bài giảng tích hợp lý thuyết - thực hành, khai thác hệ thống thông số chế độ hàn chuẩn và các bảng tiêu chí đánh giá kỹ năng (Rubrics) để tổ chức đào tạo, chấm điểm kiểm tra định kỳ và thi kết thúc mô đun.
  • Kỹ thuật viên và thợ hàn cơ khí: Làm tài liệu tham khảo tra cứu tại các nhà máy, xưởng chế tạo kết cấu thép để hiệu chỉnh thông số hàn ống áp lực, góc mài điện cực vonfram, lưu lượng khí Ar/He và quy trình hiệu chuẩn thiết bị kiểm tra không phá hủy bằng sóng siêu âm.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?
Tài liệu phù hợp cho sinh viên trung cấp, cao đẳng nghề Công nghệ Hàn; giáo viên giảng dạy kỹ thuật cơ khí; và kỹ thuật viên cơ khí muốn nâng cao kỹ năng hàn TIG trên thép tấm và kết cấu ống áp lực ở các vị trí không gian (2G, 3G, 1G).

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?
Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở từ MH07 đến MH12 và các mô đun nghề từ MĐ13 đến MĐ19, có kiến thức về đọc bản vẽ cơ khí, an toàn điện - nhiệt và kỹ năng hàn hồ quang tay cơ bản.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu hàn cơ bản?
Giáo trình tập trung vào các vị trí hàn nâng cao (2G, 3G, ống 1G, 2G), kết hợp phương pháp hàn hỗn hợp (TIG lót đáy + SMAW phủ bề mặt) và tích hợp quy trình kiểm tra khuyết tật mối hàn bằng thiết bị siêu âm EPOCH LTC và chụp ảnh bức xạ (RT).

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình?
Người học cần bám sát bảng phân tích thông số chế độ hàn (dòng điện, điện áp, lưu lượng khí) đối ứng với từng chiều dày phôi thép, kết hợp luyện tập chuẩn xác các thao tác mài kim vonfram, góc độ nghiêng mỏ và kỹ thuật cấp que bù theo các bảng hướng dẫn từng bước.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?
Giáo trình tích hợp sẵn hệ thống bảng tra mã màu điện cực theo AWS A5.12, ký hiệu que hàn ER70S-6, E7016, hướng dẫn hiệu chuẩn máy siêu âm EPOCH LTC và bộ tiêu chí chấm điểm kỹ năng thực hành 100 điểm.


Kết luận

Giáo trình "Hàn TIG Nâng Cao: Kỹ Thuật và Ứng Dụng" (MĐ 25) cung cấp hệ thống kiến thức hoàn chỉnh từ nguyên lý công nghệ GTAW đến kỹ năng thực hành hàn thép tấm và thép ống ở các tư thế 2G, 3G, 1G. Với cấu trúc 75 giờ chú trọng thực hành (76%), kết hợp giải pháp công nghệ TIG lót đáy, SMAW điền đầy và quy trình kiểm tra NDT (siêu âm, phóng xạ), tài liệu hình thành cho người học năng lực thao tác chuẩn xác đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật sản xuất cơ khí. Lộ trình học tập khuyến nghị là thực hiện tuần tự từ hàn tấm phẳng đến ống cố định, gắn liền với việc kiểm tra và khắc phục khuyết tật liên kết hàn.