TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC (MECW52169)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Hàn tự động dưới lớp thuốc (Mã mô đun: MECW52169) do Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam) ban hành theo Quyết định số 214/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 tại Bà Rịa – Vũng Tàu. Ban biên soạn giáo trình gồm có:

  • Chủ biên: Trần Nam An
  • Tham gia biên soạn: Nguyễn Công Khai, An Đình Quân

Vị trí và thời lượng đào tạo

Trong chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng và Trung cấp, đây là mô đun chuyên môn ngành nghề bắt buộc, được bố trí giảng dạy sau hoặc song song với các môn cơ sở và sau các mô đun từ MECW52162 đến MECW52168. Thời lượng đào tạo của mô đun gồm 2 tín chỉ với tổng số 60 giờ học (10 giờ lý thuyết, 48 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận, 2 giờ kiểm tra).

Mục tiêu học tập (Learning Outcomes)

  • Về kiến thức: Trình bày chính xác cấu tạo, nguyên lý làm việc của trạm hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW); nhận biết và phân loại các loại dây hàn, thuốc hàn theo tiêu chuẩn kỹ thuật; tính toán và thiết lập các thông số chế độ hàn phù hợp với chiều dày phôi, tính chất kim loại và kiểu liên kết.
  • Về kỹ năng: Vận hành thành thạo máy hàn và xe hàn tự động; chuẩn bị phôi, gá lắp và thực hiện hoàn chỉnh mối hàn giáp mối (vị trí 1G) và mối hàn góc (vị trí 2F) đảm bảo độ sâu ngấu, hạn chế biến dạng và không phát sinh khuyết tật; kiểm tra, đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn lao động, phòng chống cháy nổ, bảo đảm vệ sinh công nghiệp và quy chuẩn kỹ thuật tại xưởng hàn.

Cấu trúc và phương pháp tiếp cận

Giáo trình được cấu trúc thành 4 bài học chuyên đề kết hợp đồng bộ giữa lý thuyết chuyển giao công nghệ và bài tập thực hành trên thiết bị thực tế, đi từ nguyên lý thiết bị, công nghệ vật liệu, kỹ thuật vận hành đến kỹ năng thực hiện các liên kết hàn điển hình trong công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

  1. Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) (8 giờ lý thuyết)

    • Khái niệm thực chất, đặc điểm và công dụng của phương pháp hàn hồ quang chìm. So sánh cân đối nhiệt giữa hàn SAW và hàn SMAW (năng suất nóng chảy đạt 17 ÷ 22 g/Ah, tốc độ hàn tới 20 m/h hoặc cao hơn).
    • Cấu tạo thiết bị: Nguồn điện hàn (đặc tuyến rơi hoặc đặc tuyến điện áp không đổi), xe hàn tự động (LT-7), bộ đầu hàn, bộ cấp dây, bộ dò đường hàn cơ học/laser và hệ thống thu hồi tái sử dụng thuốc hàn bằng khí nén/chân không.
    • Vật liệu hàn SAW: Phân loại, ký hiệu thuốc hàn theo tiêu chuẩn AWS A5.17 ($FXXX$) và tiêu chuẩn DIN EN 760 ($SF\ CS\ 1\ 6\ 7\ AC\ H10$); phân loại dây hàn theo AWS A5.17 ($EXXXK$, ví dụ EL12).
    • Các thông số công nghệ: Cường độ dòng hàn ($I_h = (100 \div 200)d$), cực tính nguồn điện ($DC+, DC-, AC$), điện áp hồ quang, tốc độ hàn, đường kính điện cực ($1,2 \div 8,0\text{ mm}$), phần nhô điện cực ($10 \div 30\text{ mm}$), góc nghiêng điện cực và vật hàn ($< 8^\circ$).
    • Nhận diện khuyết tật (rỗ xốp, nứt mối hàn) và ảnh hưởng môi trường lao động.

  2. Bài 2: Vận hành máy thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ (4 giờ thực hành)

    • Quy trình kết nối trạm hàn: Nối nguồn hàn Lincoln DC-1000 với lưới điện 3 pha có tiếp đất, ghép nối xe hàn tự động LT-7, lắp ray dẫn hướng, cấp cuộn dây và nạp thuốc hàn vào phễu chứa.
    • Các phương pháp mồi hồ quang trong công nghệ SAW: Mồi bằng phoi thép/bột sắt, cắt vát đầu điện cực dạng mũi đục, mồi bằng chuyển động dịch chuyển đầu điện cực, mồi bằng chất trợ dung nóng chảy và mồi bằng tần số cao.
    • Nhận diện và xử lý sự cố thiết bị: Tắc phễu thuốc hàn do lẫn xỉ, xe hàn không đảo chiều, hồ quang khó gây, cơ cấu cấp dây kẹt, lỗi điều chỉnh tốc độ hàn.

  3. Bài 3: Hàn SAW giáp mối vị trí 1G (24 giờ: 1h lý thuyết, 22h thực hành, 1h kiểm tra)

    • Chuẩn bị phôi thép carbon kích thước $400 \times 150 \times 20\text{ mm}$, gia công góc vát $30^\circ$ (góc mở rãnh $60^\circ$), chuẩn bị mép cùn $2\text{ mm}$ (nếu hàn lót bằng que hàn E7016/SMAW) hoặc mép cùn $5\text{ mm}$ (nếu hàn lót bằng SAW không khe hở).
    • Kỹ thuật hàn đính mặt sau, đặt biến dạng ngược $3^\circ$, bố trí tấm dẫn hướng hai đầu đường hàn.
    • Thiết lập thông số chế độ hàn (Bảng 3.1: Dòng điện $350 \div 450\text{ A}$, điện áp $30 \div 32\text{ V}$, tốc độ hàn $8 \div 10\text{ mm/s}$, dây hàn EL12 $\phi 4\text{ mm}$) và tiến hành hàn lớp lót, lớp điền đầy, lớp phủ.

  4. Bài 4: Hàn SAW mối hàn góc vị trí 2F (24 giờ: 1h lý thuyết, 22h thực hành, 1h kiểm tra)

    • Chuẩn bị thiết bị, phôi hàn góc chữ T và vật liệu hàn.
    • Thiết lập góc độ dây hàn khi hàn góc ngang, chọn chế độ hàn SAW thích ứng với mối hàn góc.
    • Quy trình thao tác kỹ thuật hàn góc 2F, kiểm tra hình học và độ ngấu mối hàn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Lĩnh vực kiến thức Nội dung khoa học và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng
Lý thuyết hồ quang chìm Cơ chế hình thành vũng hàn từ kim loại cơ bản, dây hàn và thuốc hàn nóng chảy; vai trò bảo vệ, luyện kim và tạo dáng của xỉ khoáng; cân bằng nhiệt và tốc độ kết tinh.
Đặc tính nguồn điện hàn Ứng dụng nguồn DC+ (ngấu sâu nhất, mối hàn ổn định), DC- (giảm độ ngấu, tăng tốc độ chảy) và nguồn AC (hạn chế lệch hồ quang khi hàn đa dây); đặc tuyến volt-ampere rơi và đặc tuyến điện áp không đổi.
Tính toán nhiệt công nghệ Công thức xác định tốc độ cấp nhiệt: $$HIR = \frac{V \cdot A \cdot 60}{S \cdot 1000} \quad (\text{kJ/mm})$$ (trong đó $V$: Điện áp hồ quang, $A$: Dòng điện hàn, $S$: Tốc độ hàn tính theo mm/phút).
Tiêu chuẩn vật liệu Hệ thống ký hiệu thuốc hàn và dây hàn theo AWS A5.17, AWS D1.1 và DIN EN 760; cơ sở lựa chọn dây – thuốc dựa trên thành phần hóa học và yêu cầu cơ tính.

Kỹ năng phát triển

  • Technical skills: Kỹ năng đọc bản vẽ chế tạo liên kết hàn; kỹ thuật gia công mép vát và làm sạch phôi; kỹ thuật sấy bảo quản thuốc hàn ở dải nhiệt độ $300 \div 350^\circ\text{C}$; kỹ năng tra cứu và thiết lập chế độ dòng điện, điện áp, tốc độ cấp dây và tốc độ xe hàn.
  • Analytical skills: Kỹ năng phân tích nguyên nhân gây khuyết tật kim loại (rỗ xốp do tạp chất, rạn nứt do hydro hoặc nguội nhanh); khả năng phân tích ảnh hưởng của phần nhô điện cực và góc nghiêng dây hàn đến chiều sâu ngấu và bề rộng mối hàn.
  • Practical competencies: Thao tác vận hành máy hàn Lincoln DC-1000 kết hợp xe hàn tự động LT-7; thực hiện thành thạo các phương pháp mồi hồ quang; hoàn thiện mối hàn giáp mối 1G và mối hàn góc 2F đạt độ ngấu, bề mặt đồng đều; kiểm tra kích thước và xử lý xỉ hàn an toàn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo theo năng lực thực hiện, kết hợp chặt chẽ giữa giờ học lý thuyết chuyên môn và thời lượng thực hành trực tiếp tại xưởng:

Phương pháp sư phạm và tổ chức học tập

  • Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực bao gồm diễn giảng ngắn gọn, nêu vấn đề, hướng dẫn học viên đọc tài liệu kỹ thuật, xử lý bài tập tình huống thực tế và hướng dẫn mẫu thao tác trên máy hàn tự động.
  • Tổ chức thảo luận và tự học: Phân chia nhóm học viên từ 8 đến 10 người. Mỗi nhóm nhận chủ đề kỹ thuật trước buổi học, nhóm trưởng phân công thành viên nghiên cứu tài liệu, ghi chép nhật ký thực hành và viết báo cáo chuyên đề nhóm.
  • Thực hành cá nhân: Học viên trực tiếp chuẩn bị vật liệu, căn chỉnh ray dẫn hướng, vận hành xe hàn LT-7 và thực hiện bài tập hàn 1G, 2F theo đúng quy trình công nghệ được giao.

Cơ sở vật chất và trang thiết bị đào tạo

  • Hệ thống thiết bị: Nguồn hàn Lincoln DC-1000, máy hàn DC-400, xe hàn tự động LT-7, hệ thống đường ray dẫn hướng, bộ thu hồi thuốc hàn, thiết bị cắt kim loại oxy-khí cháy, máy mài cầm tay.
  • Học liệu và bảo hộ: Giáo trình mô đun, bản vẽ kỹ thuật, phiếu hướng dẫn thực hành, phôi thép carbon tấm dày 10 ÷ 20 mm, que hàn E7016, dây hàn EL12, thuốc hàn và trang thiết bị bảo hộ lao động chuyên ngành hàn.

Phương pháp và trọng số đánh giá

Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:

  • Quy định chuyên cần: Học viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng số tiết lý thuyết. Trường hợp vắng quá 30% số tiết bắt buộc phải học lại mô đun.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Thiết bị công nghệ tiêu chuẩn công nghiệp: Giáo trình tích hợp hướng dẫn vận hành chuyên sâu cho dòng máy hàn công nghiệp công suất lớn Lincoln DC-1000 kết hợp xe hàn tự động LT-7, phản ánh đúng cấu hình thiết bị thực tế đang được vận hành tại các doanh nghiệp chế tạo kết cấu thép và dầu khí.
  • Tích hợp quy chuẩn quốc tế: Nội dung đào tạo sử dụng hệ thống tiêu chuẩn quốc tế trong phân loại vật liệu và chuẩn bị liên kết hàn, bao gồm tiêu chuẩn AWS A5.17, AWS D1.1 của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ và tiêu chuẩn DIN EN 760, DIN EN 29629 của châu Âu.
  • Phân tích thông số kỹ thuật định lượng: Cung cấp công thức tính toán dòng điện theo đường kính dây hàn ($I_h = (100 \div 200)d$), công thức tính tốc độ cấp nhiệt ($HIR$) và bảng thông số thực nghiệm cho liên kết giáp mối chiều dày $10\text{ mm}$ đến $20\text{ mm}$.
  • Mở rộng các giải pháp công nghệ nâng cao: Giới thiệu các phương án nâng cao năng suất như hàn SAW 2 dây, hàn nhiều dây (3 đến 5 dây), ứng dụng bộ dò đường hàn cơ học/laser, hệ thống thu hồi lọc bụi thuốc hàn tự động và 5 phương pháp mồi hồ quang đặc thù.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học viên và sinh viên: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn, ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp kỹ thuật.
  • Điều kiện tiên quyết:
    • Môn học cơ sở: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055).
    • Mô đun chuyên ngành tiền đề: Chế tạo phôi hàn (MECW52162), Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163), Hàn hồ quang tay cơ bản và nâng cao (MECW56164, MECW55165), Hàn MIG/MAG cơ bản (MECW54166), Hàn hồ quang dây lõi thuốc cơ bản (MECW53167), Hàn TIG cơ bản (MECW53168).
  • Giảng viên chuyên ngành: Làm căn cứ xây dựng đề cương chi tiết, bài giảng tích hợp, phiếu đánh giá kỹ năng thực hành và phiếu kiểm tra an toàn phân xưởng.
  • Tài liệu tham khảo chuyên môn: Kỹ sư giám sát, kỹ thuật viên hàn tại các công trình chế tạo giàn khoan, đóng tàu, bồn bể áp lực và đường ống dẫn dầu khí.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho học viên, sinh viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Hàn; đồng thời dùng làm tài liệu đào tạo cho kỹ thuật viên cơ khí chế tạo kết cấu kim loại tấm dày.

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

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở (Vẽ kỹ thuật, Dung sai, Vật liệu cơ khí, Điện kỹ thuật cơ bản) và nắm vững kỹ năng hàn cơ bản từ các mô đun MECW52162 đến MECW52168 (Chế tạo phôi, Gá lắp, Hàn SMAW, MIG/MAG, FCAW và TIG).

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

Giáo trình tập trung vào quá trình tự động hóa hồ quang chìm công suất cao, hướng dẫn thiết lập thông số công nghệ trên bảng điều khiển xe hàn tự động LT-7 và nguồn DC-1000, kỹ thuật bảo vệ bể hàn chống cháy thủng và phương pháp thu hồi tuần hoàn thuốc hàn thay vì điều khiển mỏ hàn thủ công.

4. Làm sao để tự học hiệu quả mô đun này?

Học viên cần nghiên cứu lý thuyết trong tài liệu trước khi lên lớp, tham gia làm việc nhóm 8–10 người theo phiếu học tập, tuân thủ tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết trên lớp và tập trung rèn luyện thao tác chuẩn bị phôi, gá đặt biến dạng ngược và căn chỉnh thông số thực hành tại xưởng.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được trích dẫn trong giáo trình?

Giáo trình được xây dựng dựa trên các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn gồm:

  • Kỹ thuật hàn (Trương Công Đạt, 1977)
  • Công nghệ hàn thép và hợp kim khó hàn (Nguyễn Văn Thông, 2005)
  • Công nghệ hàn điện nóng chảy – Tập 1: Cơ sở lý thuyết (Ngô Lê Thông, 2004)
  • Metal and How to weld them (James F. Lincoln Arc Welding Foundation, 1990)
  • The Procedure Handbook of Arc Welding (The Lincoln Electric Company)
  • Welding Science & Technology – Volume 1 (American Welding Society - AWS, 2006)
  • Chương trình đào tạo chuyên gia hàn quốc tế (Trung tâm Đào tạo và Chuyển giao Công nghệ Việt – Đức, 2006)

Kết luận

Giáo trình mô đun Hàn tự động dưới lớp thuốc (MECW52169) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp toàn diện hệ thống kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành về phương pháp hàn hồ quang chìm (SAW). Nội dung giáo trình định hình lộ trình đào tạo chặt chẽ từ nắm vững nguyên lý vật liệu (Bài 1), làm chủ kỹ thuật vận hành máy DC-1000 và xe hàn LT-7 (Bài 2), đến hoàn thiện các liên kết giáp mối 1G (Bài 3) và liên kết góc 2F (Bài 4). Cùng với hệ thống bài tập thực hành xưởng và danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành từ Lincoln Electric và AWS, giáo trình là tài liệu phục vụ đắc lực cho chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng.