Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn TIG nâng cao (Mã số mô đun: MECW63173) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Hàn, 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 nhóm tác giả gồm Trần Nam An, Trần Thanh Ngọc và Nguyễn Công Khai biên soạn phục vụ giảng dạy nội bộ.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       THÔNG TIN TỔNG QUAN VỀ MÔ ĐUN                           |
+----------------------+--------------------------------------------------------+
| Tên mô đun           | Hàn TIG nâng cao (Mã số: MECW63173)                   |
| Cơ quan ban hành     | Trường Cao đẳng Dầu khí (QĐ 214/QĐ-CĐDK)              |
| Tác giả biên soạn    | Trần Nam An, Trần Thanh Ngọc, Nguyễn Công Khai         |
| Thời lượng đào tạo   | 90 giờ (Lý thuyết: 10h | Thực hành: 77h | Kiểm tra: 3h) |
| Số tín chỉ           | 03 tín chỉ                                             |
| Cấu trúc bài học     | 04 bài thực hành chuyên sâu (2G, 3G tấm; 1G, 2G ống)  |
+----------------------+--------------------------------------------------------+

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun có thời lượng 3 tín chỉ (tổng số 90 giờ đào tạo, gồm 10 giờ lý thuyết, 77 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Mô đun được bố trí giảng dạy từ giai đoạn giữa khóa học, học song song hoặc sau các môn học cơ sở và chuyên môn cơ bản từ HAN19MĐ01 đến HAN19MĐ11 (như Vẽ kỹ thuật MECM52003, Vật liệu cơ khí MECM53002, Dung sai MECM53001 và Hàn TIG cơ bản MECW53168).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ trên ba phương diện:

  • Kiến thức (A1–A3): Giải thích thực chất, đặc điểm, công dụng của phương pháp hàn TIG (GTAW); nhận biết vật liệu, khí bảo vệ; trình bày cấu tạo và nguyên lý thiết bị hàn TIG.
  • Kỹ năng (B1–B4): Vận hành thiết bị Lincoln 275; lựa chọn chế độ hàn (dòng điện $I_h$, lưu lượng khí bảo vệ, góc độ mỏ hàn); thực hiện hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 2G, 3G và thép ống ở vị trí 1G, 2G đảm bảo độ ngấu, đúng kích thước bản vẽ; kiểm tra, đánh giá và xử lý khuyết tật mối hàn.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Tuân thủ an toàn vệ sinh công nghiệp, bảo hộ lao động chuyên ngành, rèn luyện tính tỉ mỉ, trung thực và kỷ luật lao động.

Cấu trúc giáo trình gồm 4 bài thực hành kỹ thuật, được thiết kế theo nguyên tắc nâng dần mức độ phức tạp của không gian và hình học liên kết: từ liên kết giáp mối tấm vát mép (vị trí ngang 2G, vị trí đứng 3G) đến liên kết giáp mối ống (vị trí trục ngang quay 1G, vị trí trục đứng cố định 2G). Giáo trình tiếp cận trực tiếp từ yêu cầu công nghệ của ngành công nghiệp Dầu khí, chuẩn hóa theo các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành và tiêu chuẩn hàn quốc tế AWS D1.1.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 4 bài học tích hợp lý thuyết và thực hành thao tác:

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                     PHÂN BỐ TIẾN TRÌNH BÀI HỌC MÔ ĐUN                       |
+--------+------------------------------------------------------+-------------+
| Bài số | Tên bài học chi tiết                                 | Thời lượng  |
+--------+------------------------------------------------------+-------------+
| Bài 1  | Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn ngang (2G)| 19 giờ      |
| Bài 2  | Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn đứng (3G) | 19 giờ      |
| Bài 3  | Hàn TIG thép ống các bon thấp - Vị trí (1G)          | 26 giờ      |
| Bài 4  | Hàn TIG thép ống các bon thấp - Vị trí (2G)          | 26 giờ      |
+--------+------------------------------------------------------+-------------+
  • Bài 1: Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn ngang (2G): Trang bị kỹ thuật chuẩn bị 2 tấm phôi thép cacbon ($6 \times 100 \times 200\text{ mm}$), góc vát $30^\circ$, mép cùn $1\text{ mm}$, khe hở đáy $3 \div 4\text{ mm}$; đính phôi 2 điểm cách $10 \div 15\text{ mm}$; thiết lập dòng hàn DC- ($80 \div 120\text{ A}$), lưu lượng khí Argon $7 \div 10\text{ lít/phút}$, điện cực Wolfram $\varnothing 2{,}4\text{ mm}$, que hàn phụ ER 70S $\varnothing 2{,}4\text{ mm}$. Kỹ thuật phân lớp gồm lớp lót (chiều rộng $5\text{ mm}$, chiều cao lồi mặt sau $1{,}5\text{ mm}$), lớp đầy (cách bề mặt $0{,}5 \div 1\text{ mm}$) và lớp phủ 2 đường (rộng $8\text{ mm}$, cao $2\text{ mm}$).
  • Bài 2: Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn đứng (3G): Trình bày kỹ thuật thao tác theo hướng từ dưới lên (vertical-up). Điều chỉnh góc mỏ hàn nghiêng $70^\circ \div 80^\circ$ ngược hướng hàn, que đắp hợp với mỏ hàn góc $90^\circ$. Quy định kích thước đường hàn lót, hàn đầy và lớp hàn phủ ($7 \pm 1\text{ mm}$ bề rộng, $2^{+0{,}5}\text{ mm}$ chiều cao).
  • Bài 3: Hàn TIG thép ống các bon thấp - Vị trí (1G): Kỹ thuật liên kết giáp mối 2 đoạn ống thép cacbon ($\varnothing 89 \times 5 \times 100\text{ mm}$) đặt trên đồ gá khối V/khối U ở vị trí trục ống nằm ngang và quay tròn khi hàn. Hàn đính 3 điểm đối xứng, duy trì lỗ thâm nhập hồ quang (keyhole) tại góc $9\text{h} \div 12\text{h}$, xoay ống $180^\circ$ để hàn phần đối xứng.
  • Bài 4: Hàn TIG thép ống các bon thấp - Vị trí (2G): Kỹ thuật hàn ống ở vị trí trục ống thẳng đứng, đường hàn nằm ngang trên mặt phẳng chu vi ống. Kiểm soát bể hàn chống chảy xệ kim loại do trọng lực, thao tác duy trì hồ quang và cấp que đắp liên tục quanh chu vi.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp các nguyên lý nhiệt luyện và điện khí cơ bản trong công nghệ hàn hồ quang vonfram trong môi trường khí bảo vệ (GTAW/TIG):

  • Nguyên lý hồ quang và cực tính: Thiết lập mạch hàn dòng một chiều cực tính thuận (DCEN / DC-), nối kìm hàn với cực âm để giảm tải nhiệt lên điện cực vonfram ($70%$ nhiệt lượng tập trung vào vật hàn, $30%$ vào điện cực), bảo đảm điện cực không bị nóng chảy quá mức.
  • Bảo vệ luyện kim: Sử dụng khí trơ Argon tinh khiết để ngăn cản sự xâm nhập của oxy và nitơ trong không khí vào vũng hàn. Xác định chu trình cấp khí: khí sớm trước hồ quang và khí trễ duy trì $5 \div 10\text{ giây}$ sau khi ngắt hồ quang nhằm bảo vệ bể hàn và đầu điện cực vonfram khi nguội.
  • Chế độ công nghệ định lượng: Cung cấp bảng thông số tham chiếu tiêu chuẩn cho thép cacbon:
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               BẢNG TRA CỨU CHẾ ĐỘ HÀN TIG THEO ĐỘ DÀY VẬT LIỆU                    |
+---------------+---------------+---------------+---------------+-------------------+
| Bề dày (mm)   | Khí Ar (l/ph) | Đực W (mm)    | Dây đắp (mm)  | Dòng điện Ih (A)  |
+---------------+---------------+---------------+---------------+-------------------+
| 3,0           | 5 - 8         | 2,0           | 2,0           | 60 - 80           |
| 6,0           | 7 - 10        | 2,4           | 2,4           | 70 - 120          |
| 9,0           | 7 - 10        | 2,4           | 2,4           | 80 - 130          |
| 11,0          | 7 - 10        | 2,4           | 2,4           | 90 - 160          |
+---------------+---------------+---------------+---------------+-------------------+

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác mài định hình điện cực vonfram (độ nhô $1{,}5 \div 2{,}5d$), điều chỉnh máy hàn Lincoln 275, căn chỉnh lưu lượng qua đồng hồ giảm áp; kỹ năng dao động mỏ hàn (hình răng cưa, bán nguyệt) kết hợp nhịp cấp que đắp ER 70S; duy trì chiều dài hồ quang $3 \div 4\text{ mm}$.
  • Kỹ năng phân tích khuyết tật (Analytical skills): Nhận biết, chẩn đoán nguyên nhân và đưa ra biện pháp khắc phục 5 dạng khuyết tật mối hàn TIG điển hình:
    1. Rỗ khí: Do bề mặt ẩm/bẩn, thiếu khí bảo vệ, gió lùa, cột hồ quang quá dài hoặc lẫn tạp khí.
    2. Lẫn tạp chất Wolfram: Do chạm điện cực vào bể hàn/que đắp hoặc dòng hàn vượt tải.
    3. Không ngấu (ngấu mép, ngấu đáy, giữa các đường hàn): Do $I_h$ thấp hoặc góc mỏ hàn sai.
    4. Cháy chân (Undercut): Do dòng hàn quá lớn, hồ quang quá dài, thiếu thời gian dừng ở biên dao động.
    5. Chồng mép / Chảy xệ (Overlap): Do tốc độ hàn sai hoặc dòng điện quá thấp.
  • Năng lực an toàn thực hành (Practical competencies): Xử lý môi trường nguy hiểm có bức xạ hồ quang nhiệt độ $>6100^\circ\text{C}$; an toàn bình chứa áp suất cao; phòng ngừa ngạt thở trong không gian kín do khí trơ chiếm chỗ của oxy và nguy cơ bỏng lạnh khi rò rỉ Argon lỏng.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp sư phạm và tổ chức lớp học

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích cực trong đào tạo nghề kỹ thuật:

  • Lý thuyết: Giảng viên sử dụng phương pháp diễn giảng ngắn, nêu vấn đề kết hợp phương tiện trực quan (bản vẽ mối hàn 2G/3G/1G, hình ảnh cấu tạo mỏ hàn, mặt cắt khuyết tật mối hàn).
  • Thực hành xưởng: Tỷ lệ phân bổ thời gian thực hành chiếm $85{,}5%$ ($77/90$ giờ). Giảng viên thị phạm thao tác mẫu, hướng dẫn tại chỗ các thông số góc nghiêng mỏ hàn, kỹ thuật mồi hồ quang và cấp que đắp.
  • Tổ chức tự học và làm việc nhóm: Bố trí 02 học viên trên 01 trạm máy hàn thực hành. Học viên thay phiên thao tác hàn, theo dõi, đo kiểm kích thước hình học mối hàn bằng dụng cụ chuyên dụng và ghi nhận nhật ký khắc phục lỗi.

Quy trình đánh giá kết quả học tập

Thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội):

  • Cơ cấu điểm số:
    • Điểm đánh giá quá trình (Trọng số $40%$): Bao gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (đánh giá chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, C1, C2 sau 35 giờ) và 01 bài kiểm tra định kỳ (đánh giá chuẩn A4, B1, C3 sau 145 giờ tích lũy).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số $60%$): Bài thi thực hành tổng hợp độc lập (đánh giá chuẩn A1–A5, B1, C1–C3 sau 165 giờ đào tạo tích lũy của khối chuyên ngành).
  • Thang điểm: Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân), quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo hệ thống tín chỉ.

Quy định chuyên cần và tự học

  • Người học bắt buộc nghiên cứu tài liệu và hoàn thành câu hỏi/tình huống thảo luận cuối mỗi bài trước khi vào xưởng thực hành.
  • Quy định điều kiện dự thi: 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 dự thi và phải đăng ký học lại mô đun).

Điểm nổi bật và tính ứng dụng công nghiệp

Giáo trình thể hiện tính thực tiễn cao thông qua việc tích hợp các quy chuẩn gia công của ngành cơ khí dầu khí và kết cấu công nghiệp:

  • Chuẩn hóa thông số theo tiêu chuẩn AWS D1.1: Nội dung biên soạn kế thừa trực tiếp từ khung chương trình đào tạo "Chuyên gia hàn Quốc tế" (2010), Giáo trình Kỹ thuật hàn của Trương Công Đạt (NXB KHKT, 1977), và Công nghệ hàn nóng chảy (Tập 1: Cơ sở lý thuyết) của Ngô Lê Thông, tích hợp các quy định dung sai hình học mối hàn theo chuẩn Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ (AWS D1.1).
  • Định lượng hóa toàn bộ quy trình thực hiện: Mọi bài tập thực hành đều quy định rõ kích thước phôi mẫu, góc vát mép ($30^\circ$), khoảng cách đính ($10 \div 15\text{ mm}$), khe hở lắp ghép ($3 \div 4\text{ mm}$), góc độ que hàn/mỏ hàn ($70^\circ \div 80^\circ$ và $90^\circ \div 100^\circ$), cường độ dòng điện phân tầng ($I_{\text{lót}} = 80 \div 90\text{ A}$, $I_{\text{đầy}} = 100 \div 120\text{ A}$, $I_{\text{phủ}} = 90 \div 100\text{ A}$).
  • Trang thiết bị đồng bộ cấp công nghiệp: Thực hành trực tiếp trên thiết bị hàn TIG LINCOLN 275, nguồn cấp khí Argon công nghiệp hóa lỏng/khí nén, que hàn ER 70S và điện cực Wolfram $\varnothing 2{,}4\text{ mm}$.
  • Quy chuẩn kiểm soát khuyết tật ngoại quan: Thiết lập tiêu chí kiểm tra trực quan (Visual Testing - VT) đối với từng khuyết tật bề mặt (rỗ khí, lẫn vonfram, không ngấu, cháy chân, chồng mép), phân tích nguyên nhân luyện kim và cơ học để làm cơ sở hiệu chỉnh thao tác tay nghề.

Đối tượng sử dụng giáo trình

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                         SƠ ĐỒ ĐỐI TƯỢNG VÀ MÔN HỌC TIÊN QUYẾT               |
+-----------------------------------------------------------------------------+
|                                                                             |
|   [Kiến thức cơ sở]           [Kỹ năng cơ bản]                              |
|   - MECM53001: Dung sai       - MECW52162: Chế tạo phôi hàn                 |
|   - MECM53002: Vật liệu CK    - MECW52163: Gá lắp kết cấu hàn               |
|   - MECM52003: Vẽ kỹ thuật    - MECW53168: Hàn TIG cơ bản                   |
|              \                     /                                        |
|               \                   /                                         |
|                v                 v                                          |
|         +---------------------------------+                                 |
|         |       HÀN TIG NÂNG CAO          |                                 |
|         |         (MECW63173)             |                                 |
|         +---------------------------------+                                 |
|                         |                                                   |
|                         v                                                   |
|         [Khối mô đun chuyên sâu tiếp theo]                                  |
|         - MECW66174: Hàn ống                                                |
|         - MECW64075: Quy trình hàn                                          |
|         - MECW65076: Kiểm tra & ĐGNL mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế        |
|                                                                             |
+-----------------------------------------------------------------------------+
  1. Sinh viên: Sinh viên năm thứ 2 hệ Cao đẳng chính quy nghề Hàn. Giáo trình dùng cho học kỳ chuyên môn ngành sau khi đã hoàn thành các học phần cơ sở.
  2. Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites):
    • Đã học hoặc học song song các môn học cơ sở: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055), An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001).
    • Đã hoàn thành các mô đun kỹ năng thực hành nền tảng: Chế tạo phôi hàn (MECW52162), Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163), Hàn hồ quang tay cơ bản (MECW56164), Hàn TIG cơ bản (MECW53168).
  3. Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết lập giáo án bài giảng lý thuyết tích hợp, xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, phiếu đánh giá kỹ năng tay nghề và thiết kế đề thi kết thúc mô đun theo chuẩn đào tạo nghề.
  4. Tài liệu tham khảo chuyên môn: Kỹ thuật viên, thợ hàn tại các doanh nghiệp gia công cơ khí, đóng tàu, lắp kết cấu giàn khoan dầu khí tham khảo các bảng chế độ hàn định mức và quy trình kiểm soát khuyết tật giáp mối tấm/ống.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề Hàn (chương trình khung 100 tín chỉ). Ngoài ra, tài liệu phù hợp cho kỹ thuật viên và thợ hàn cơ khí cần tài liệu tham chiếu quy chuẩn về kỹ thuật hàn TIG nâng cao ở các vị trí hàn 2G, 3G tấm và 1G, 2G ống.

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

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm Vật liệu cơ khí, Dung sai lắp ghép, Đọc bản vẽ kỹ thuật hàn, An toàn lao động, và nắm vững kỹ năng thao tác cơ bản từ mô đun Hàn TIG cơ bản (MECW53168) cùng các kỹ thuật chuẩn bị phôi, gá lắp kết cấu hàn.

3. Điểm khác biệt của mô đun Hàn TIG nâng cao so với Hàn TIG cơ bản là gì?

Mô đun tập trung xử lý các vị trí hàn không gian có độ phức tạp cao: vị trí ngang (2G tấm), đứng leo (3G tấm), ống quay (1G ống) và ống ngang cố định (2G ống). Yêu cầu kỹ thuật tập trung vào việc hàn nhiều lớp (lót, đầy, phủ), kỹ thuật duy trì lỗ thâm nhập (keyhole) để đạt độ ngấu lồi mặt sau ($1{,}5\text{ mm}$) và kiểm soát các dạng khuyết tật luyện kim bề mặt.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình?

Người học cần tuân thủ quy trình 4 bước: (1) Đọc bản vẽ chi tiết và chuẩn bị kích thước mép vát/mép cùn chính xác; (2) Tra cứu và cài đặt đúng bảng thông số chế độ hàn (dòng điện, lưu lượng khí, loại điện cực); (3) Rèn luyện kỹ năng duy trì góc độ mỏ hàn ($70^\circ \div 80^\circ$) và cấp que đều đặn theo nhóm 2 người/máy; (4) Tự kiểm tra ngoại quan mối hàn sau mỗi bài tập dựa trên danh mục nhận dạng khuyết tật.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Giáo trình được xây dựng dựa trên danh mục tài liệu tham khảo chính thống gồm:

  • Kỹ thuật hàn – Trương Công Đạt (NXB KHKT Hà Nội, 1977).
  • Công nghệ hàn nóng chảy (Tập 1: Cơ sở lý thuyết) – Ngô Lê Thông.
  • Khung chương trình đào tạo "Chuyên gia hàn Quốc tế" (2010).
  • Tiêu chuẩn kỹ thuật hàn kết cấu thép AWS D1.1 (American Welding Society).

Kết luận

Giáo trình Hàn TIG nâng cao (MECW63173) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống thông số công nghệ, bản vẽ chi tiết và quy trình thao tác chuẩn xác cho 4 vị trí hàn nâng cao (2G, 3G tấm và 1G, 2G ống thép cacbon thấp). Tài liệu xác lập các tiêu chí định lượng về kiểm soát bể hàn, quy cách phân lớp mối hàn và phòng ngừa khuyết tật theo tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế AWS D1.1.

Trong chương trình đào tạo Cao đẳng Nghề Hàn, mô đun đóng vai trò bản lề giúp người học hoàn thiện kỹ năng thao tác GTAW, tạo nền tảng chuyên môn bắt buộc để tiếp thu các mô đun chuyên sâu tiếp theo như Hàn ống (MECW66174), Quy trình hàn (MECW64075), Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (MECW65076) và thực hiện Khóa luận tốt nghiệp (MECM63222).