BÁO CÁO MÔ TẢ THƯ MỤC VÀ PHÂN TÍCH HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN KỸ THUẬT HÀN CƠ BẢN

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Kỹ thuật hàn cơ bản (Mã mô đun: MECW53161) được ban hành theo Quyết định số 204/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), do nhóm giảng viên Khoa Giáo dục Nghề nghiệp biên soạn bao gồm: Trần Thanh Ngọc, An Đình Quân và Nguyễn Công Khai.

Mã mô đun: MECW53161
Ban hành: Quyết định 204/QĐ-CĐDK (01/03/2022)
Đơn vị: Trường Cao đẳng Dầu khí
Thời lượng: 3 tín chỉ (75 giờ: 14h lý thuyết, 58h thực hành, 3h kiểm tra)

Trong khung chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại cũng như Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, mô đun này giữ vị trí học phần chuyên môn nghề bắt buộc (nhóm II.2). Học phần được bố trí giảng dạy ở giai đoạn giữa khóa học, sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và gia công nguội, đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi bước vào giai đoạn Thực tập sản xuất (MECM54210) và Khóa luận tốt nghiệp (MECM63222).

Mục tiêu học tập của giáo trình được cấu trúc thành ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A5): Hệ thống hóa bản chất vật lý của hồ quang hàn; nắm vững cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các nguồn điện hàn một chiều (DC) và xoay chiều (AC); hiểu quy trình hàn hồ quang tay các liên kết giáp mối ở vị trí hàn bằng (1G); tính toán chính xác chế độ hàn theo công thức thực nghiệm dựa trên chiều dày phôi và đường kính que hàn; nắm vững quy chuẩn an toàn và phòng chống cháy nổ.
  • Kỹ năng (B1–B3): Vận hành thành thạo thiết bị hàn hồ quang tay và thiết bị cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy – khí cháy; thực hiện chuẩn xác các thao tác gây, duy trì, kết thúc hồ quang; hoàn thiện mối hàn giáp mối tấm không vát cạnh và vát cạnh chữ V đạt yêu cầu kỹ thuật, không mắc khuyết tật nghiêm trọng.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C2): Rèn luyện tác phong công nghiệp, tính cẩn thận, tỷ mỉ, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình kỹ thuật, vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động tại phân xưởng.

Giáo trình có tổng thời lượng 75 giờ (tương đương 3 tín chỉ), trong đó phân bổ 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra. Cấu trúc nội dung tiếp cận theo nguyên tắc tích hợp lý thuyết - thực hành, sắp xếp từ kiến thức vận hành thiết bị cơ bản đến các kỹ năng hàn giáp mối kết cấu tấm.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 6 bài học được thiết kế theo tiến trình phát triển kỹ năng thao tác:

[Bài 1: Nội quy & An toàn xưởng] 
       ↓
[Bài 2: Thiết bị, dụng cụ hàn & Cắt Oxy-Khí cháy] 
       ↓
[Bài 3: Kỹ thuật gây & Duy trì hồ quang hàn] 
       ↓
[Bài 4: Kỹ thuật hàn đường thẳng trên mặt phẳng] 
       ↓
[Bài 5: Hàn bằng giáp mối không vát cạnh] 
       ↓
[Bài 6: Hàn bằng giáp mối vát cạnh V (Vị trí 1G)]
  • Bài 1: Nội quy và an toàn thực tập xưởng hàn (Tổng thời lượng: 1 giờ) Quy định 13 điều nội quy xưởng thực tập; nguyên tắc bảo hộ lao động (mặt nạ, kính hàn, găng tay, giày da, quần áo bạt); các giải pháp an toàn phòng chống bức xạ tia tử ngoại, tia hồng ngoại, kim loại nóng chảy bắn tóe; an toàn chống điện giật (nối đất vỏ máy hàn, kiểm tra cách điện cáp); an toàn phòng chống cháy nổ đối với máy sinh khí acetylen, đất đèn ($CaC_2$), bình oxy và van giảm áp.
  • Bài 2: Khái niệm thiết bị, dụng cụ hàn và kỹ thuật sử dụng (Tổng thời lượng: 7 giờ - 2h LT, 5h TH) Cấu tạo và nguyên lý của máy hàn xoay chiều (loại có bộ tự cảm kết hợp theo sáng chế của Viện sĩ Nikitin, loại có cuộn dây di động, loại có lõi từ di động); máy hàn một chiều (chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha dùng Điốt, máy phát điện hàn một chiều có cực từ lắp rời dựa trên hiện tượng phản ứng roto); cấu tạo kìm hàn (kiểu ren, kiểu kẹp, kiểu cút), cáp hàn, kẹp mát; phương pháp đấu dây cực tính thuận (DC-) và nghịch (DC+); tiêu chuẩn mặt nạ và cấp số kính lọc sáng (từ số 6 đến 14); kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy - khí cháy.
  • Bài 3: Kỹ thuật gây hồ quang và duy trì hồ quang hàn (Tổng thời lượng: 8 giờ - 2h LT, 6h TH) Bản chất vật lý của hồ quang điện nóng chảy; 3 giai đoạn hình thành hồ quang (ngắn mạch, ion hóa, cháy ổn định); đường đặc tính tĩnh V-A; phương pháp chuẩn bị phôi; 2 phương pháp mồi hồ quang (ma sát quẹt diêm và mổ thẳng vuông góc); góc nghiêng que hàn $70^\circ - 80^\circ$; phương pháp ngắt hồ quang lấp đầy miệng rỗng; biện pháp khắc phục hiện tượng dính que và lệch hồ quang.
  • Bài 4: Kỹ thuật hàn đường thẳng (Tổng thời lượng: 16 giờ - 2h LT, 13h TH, 1h KT) Phương pháp vạch dấu phôi; kỹ thuật dao động que hàn (chuyển động thẳng, xoắn ốc, răng cưa); chuyển động kết hợp giữa dịch chuyển dọc và cấp que hàn; kỹ thuật bắt đầu mối hàn, nối tiếp đường hàn khi thay que và kết thúc đường hàn trên bề mặt phẳng.
  • Bài 5: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối không vát cạnh (Tổng thời lượng: 17 giờ - 4h LT, 12h TH, 1h KT) Quy trình gá lắp, khe hở hàn và kỹ thuật hàn đính phôi tấm; thao tác hàn liên kết giáp mối phẳng không vát mép; nhận diện nguyên nhân và biện pháp khắc phục các dạng khuyết tật bề mặt: ngậm xỉ, không ngấu, rỗ khí, cháy chân, chồng mép.
  • Bài 6: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối vát cạnh V (Tổng thời lượng: 24 giờ - 3h LT, 20h TH, 1h KT) Quy trình vát mép góc $V$ và làm sạch cạnh hàn; kỹ thuật hàn nhiều lớp ở vị trí bằng (1G) bao gồm: lớp lót đáy (root pass, duy trì lỗ thâm nhập hồ quang), lớp điền đầy (fill pass) và lớp hàn phủ (cap pass); kỹ thuật mài nối mối hàn; phương pháp kiểm tra kích thước, ngoại quan mối hàn; các khuyết tật điển hình (cháy thủng, ngậm xỉ, không ngấu chân mối hàn).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình trang bị các cơ sở lý thuyết nhiệt - điện trong công nghệ hàn:

  • Nhiệt động học hồ quang: Ứng dụng định luật Joule - Lenz trong giai đoạn ngắn mạch tiếp xúc: $$Q = 0{,}24 \cdot R \cdot I^2 \cdot t$$ Sự phát triển nhiệt lượng tập trung đạt $6000^\circ\text{C}$ ở tâm cột hồ quang, $3400^\circ\text{C}$ tại Catot và $2600^\circ\text{C}$ tại Anot.
  • Đặc tính hồ quang: Phương trình xác định điện áp rơi trên cột hồ quang hàn: $$U_{ab} = a + b \cdot L_{hq}$$ Trong đó hệ số thực nghiệm que hàn nóng chảy $a = 15 \div 20\text{V}$, $b = 15{,}7\text{V/cm}$, $L_{hq}$ là chiều dài cột hồ quang.
  • Công thức tính toán chế độ hàn thực nghiệm:
    • Đường kính que hàn: $$d = \frac{S}{2} + 1 \quad (\text{với } S \text{ là chiều dày vật liệu})$$
    • Cường độ dòng điện hàn hồ quang tay: $$I_h = (\beta + \alpha \cdot d) \cdot d \quad (\text{với hệ số thực nghiệm } \beta = 20, \alpha = 6)$$
Cường độ dòng điện hàn thực nghiệm:
Ih = (20 + 6*d) * d
Ví dụ: Que hàn d = 3.2mm -> Ih ≈ 125A
  • Nguyên lý thiết bị điện: Cơ chế biến dòng điều khiển khe hở từ $a$, điện kháng tự cảm tán $X_o$, nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha/ba pha, và phản ứng từ trường roto làm sụt áp khi ngắn mạch ($I_{\text{đm}} = (1{,}3 \div 1{,}4) I_h$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Cài đặt và hiệu chỉnh các thông số máy hàn xoay chiều/một chiều; kiểm tra cáp dẫn, kẹp mát, kìm hàn; cắt gọt phôi thép tấm bằng mỏ cắt oxy - acetylen; mồi hồ quang chính xác tại điểm cách đầu mối hàn 10mm; điều khiển bể hàn nóng chảy; thao tác kỹ thuật hàn đính và kỹ thuật hàn nhiều lớp (lót, đầy, phủ) ở vị trí 1G.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc và phân tích bản vẽ kết cấu mối hàn cơ khí; tính toán thông số cường độ dòng điện $I_h$, điện áp $U_h$ và tốc độ hàn tương thích với loại liên kết; nhận diện, phân tích nguyên nhân sinh ra các khuyết tật kim loại (cháy thủng, ngậm xỉ, rỗ khí, không ngấu, nứt mép).
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Sử dụng thành thạo búa gõ xỉ, bàn chải sắt, máy mài góc để xử lý cơ tính bề mặt mối hàn; làm sạch và kiểm tra đánh giá chất lượng liên kết hàn theo quy chuẩn ngoại quan.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô đun áp dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm phát triển đồng thời kiến thức chuyên môn và kỹ năng tay nghề cho sinh viên:

                  TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP
                  
      Lý thuyết tích hợp                Thực hành phân xưởng
  • Đối với giảng viên:
    • Giảng dạy lý thuyết chuyên ngành: Áp dụng thuyết trình ngắn gọn kết hợp giáo cụ trực quan (mô hình biến áp, sơ đồ mạch chỉnh lưu, hình ảnh mặt cắt khuyết tật); nêu vấn đề tình huống sự cố hồ quang để người học giải quyết.
    • Hướng dẫn thực hành phân xưởng: Thực hiện thao tác mẫu chuẩn xác (tư thế đứng, góc nghiêng que hàn, kỹ thuật mồi hồ quang); giao nhiệm vụ và giám sát quy trình thao tác của từng sinh viên; kiểm tra phôi mẫu theo phiếu hướng dẫn thực hành.
  • Đối với người học:
    • Tự học và chuẩn bị bài: Nghiên cứu trước giáo trình, quy trình công nghệ và các tài liệu tham khảo được cung cấp trước khi đến lớp; hoàn thành các câu hỏi lý thuyết và bài tập tình huống cuối mỗi bài học.
    • Học tập cộng tác: Tổ chức nhóm tự học từ 8 đến 10 sinh viên để nghiên cứu các chủ đề thảo luận (ví dụ: so sánh ưu nhược điểm của máy hàn AC và DC, phân tích phương pháp đấu dây cực tính DC+/DC-).
    • Quy định chuyên cần: Sinh viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng các buổi học lý thuyết. Trường hợp vắng quá 30% số tiết lý thuyết sẽ không đủ điều kiện dự thi kết thúc môn học và phải đăng ký học lại.
  • Phương pháp kiểm tra và đánh giá: Áp dụng quy chế đào tạo tín chỉ theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
Hạng mục đánh giá Trọng số Hình thức kiểm tra Thời điểm thực hiện Chuẩn đầu ra đánh giá
Kiểm tra thường xuyên Hệ số 1 (40% tổng điểm quá trình) Viết / Tự luận / Thuyết trình / Hỏi miệng Sau 27 giờ học (kết thúc Bài 3) A1, A2, A3, A4, A5, B1, B2, B3, C1, C2
Kiểm tra định kỳ Hệ số 2 (trong 40% điểm quá trình) Thực hành thao tác tay nghề Sau 46 giờ học (kết thúc Bài 4) A3, A4, A5, B2, C2
Thi kết thúc mô đun 60% Thực hành bài hàn tổng hợp Sau 75 giờ học (kết thúc Bài 6) A3, A4, A5, B1, B2, B3, C1, C2

Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang thang điểm 4 và điểm chữ theo quy chế hiện hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình được chuẩn hóa dựa trên các nguồn tài liệu kỹ thuật trong nước và quốc tế, tiêu biểu là bộ tiêu chuẩn hàn kết cấu thép AWS D1.1 (Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ) và Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn Quốc tế (IWE/IWT, 2010), kết hợp cùng các giáo trình chuyên sâu của Trương Công Đạt, Ngô Lê Thông và Trần Văn Niên.

TIÊU CHUẨN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO NỀN TẢNG:

Giáo trình tích hợp chặt chẽ các yêu cầu an toàn kỹ thuật đặc thù của ngành công nghiệp Dầu khí:

  • An toàn thiết bị khí áp lực cao: Quy trình vận hành và bảo dưỡng bình sinh khí acetylen, kiểm tra mức nước bình ngăn lửa tạt lại (2 lần/ca, rửa sạch 1 lần/tháng), kiểm tra xì hở mối nối bằng nước xà phòng, bảo quản đất đèn ($CaC_2$) cách xa nguồn lửa tối thiểu 10m.
  • An toàn bình chứa khí nén: Khoảng cách an toàn tối thiểu của bình oxy với ngọn lửa trần ($5\text{m}$), kỹ thuật xả van chống kẹt màng, kiểm tra tuyệt đối dầu mỡ bám dính trên van oxy để phòng chống cháy nổ tự phát.
  • An toàn không gian hạn chế và môi trường độc hại: Quy chuẩn kỹ thuật khi làm việc trong nồi hơi, bồn bể, két chứa nhiên liệu cũ (phải súc rửa, làm khô, định kỳ ra ngoài thở khí tươi); trang bị dây an toàn cố định khi thao tác trên cao; tiêu chuẩn lựa chọn số kính hàn bảo vệ mắt tương ứng với dải cường độ dòng điện (kính số 6–7 cho dòng dưới 30A; số 8–9 cho dòng 30–100A; số 10–12 cho dòng 100–300A; số 13–14 cho dòng trên 300A).
BẢNG TIÊU CHUẨN KÍNH LỌC ÁNH SÁNG HÀN:

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình Kỹ thuật hàn cơ bản được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp:

KHUNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO VÀ ĐIỀU KIỆN TIÊN QUYẾT:

Môn chung/Đại cương:
Môn học cơ sở:
[MÔ ĐUN: KỸ THUẬT HÀN CƠ BẢN (MECW53161)]
Các môn chuyên sâu & Thực tế:
  • Sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề:
    • Nghề Cắt gọt kim loại (CGKL).
    • Nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí (SCTBCBDK).
  • Kiến thức và môn học tiên quyết: Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở gồm: An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 và 2 (MECM52003, MECM62012), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055) và Gia công nguội cơ bản (MECM53104).
  • Giảng viên chuyên ngành cơ khí - hàn: Dùng làm tài liệu giảng dạy chuẩn, định hướng biên soạn giáo án, phiếu học tập, phiếu hướng dẫn thực hành và xây dựng thang tiêu chí đánh giá kỹ năng tay nghề tại xưởng.
  • Học viên tự học và kỹ thuật viên bảo trì: Dùng làm tài liệu tham khảo để tra cứu chế độ hàn, nguyên lý đấu dây máy hàn DC, biện pháp an toàn khí cháy và quy trình xử lý khuyết tật liên kết hàn kim loại tấm.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ học viên, sinh viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng thuộc các ngành kỹ thuật cơ khí, bao gồm nghề Cắt gọt kim loại và nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp tương đương.

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

Sinh viên cần tích lũy kiến thức từ các môn học tiên quyết trong chương trình khung: Vẽ kỹ thuật (đọc bản vẽ mối hàn), Vật liệu cơ khí (hiểu tính chất nhiệt luyện và độ chảy loãng của thép), Điện kỹ thuật cơ bản (hiểu mạch điện xoay chiều, một chiều, chỉnh lưu Điốt) và Gia công nguội cơ bản (kỹ năng vạch dấu, cắt, đục, giũa, làm sạch phôi).

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

Giáo trình tích hợp đồng thời kỹ thuật hàn hồ quang tay (SMAW) và kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy - khí cháy, gắn liền với các quy định an toàn đặc thù trong ngành dầu khí (vận hành máy sinh khí acetylen, bình oxy, van giảm áp, làm việc trong bồn bể kín và thiết bị áp lực). Nội dung xây dựng theo cấu trúc mô đun tích hợp, dành $77{,}3%$ thời lượng (58/75 giờ) cho rèn luyện kỹ năng thực hành phân xưởng.

TỶ LỆ PHÂN BỔ THỜI LƯỢNG MÔ ĐUN (75 GIỜ):

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

Người học cần nghiên cứu kỹ lý thuyết về chế độ hàn và an toàn lao động trước mỗi ca học; tuân thủ quy định chuyên cần ($\ge 70%$ số giờ lý thuyết); tham gia nhóm thảo luận 8–10 người; rèn luyện kỹ năng gây và ổn định hồ quang thông qua hai phương pháp (ma sát và mổ thẳng); tuân thủ đúng góc nghiêng que hàn ($70^\circ - 80^\circ$) và kích thước mối hàn theo bản vẽ kỹ thuật.

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

Giáo trình đi kèm hệ thống danh mục hình vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện máy hàn, bảng tra cứu thông số cáp hàn - kìm hàn, bảng số kính lọc bảo hộ và danh mục tài liệu tham khảo tiêu chuẩn 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), Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn Quốc tế (2010) và tiêu chuẩn kết cấu AWS D1.1.

Kết luận

Giáo trình Kỹ thuật hàn cơ bản (Mã mô đun: MECW53161) là tài liệu học tập chuẩn mực thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại và Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí. Giá trị cốt lõi của giáo trình thể hiện ở cấu trúc mô đun khoa học, gắn kết chặt chẽ giữa cơ sở vật lý hồ quang điện, tính toán chế độ công nghệ hàn thực nghiệm và quy chuẩn an toàn lao động công nghiệp.

Lộ trình học tập được thiết kế mạch lạc: từ làm chủ quy tắc an toàn xưởng, vận hành máy hàn AC/DC, kỹ thuật mồi hồ quang đến hoàn thiện các liên kết giáp mối không vát cạnh và vát cạnh V ở vị trí 1G. Để mở rộng kiến thức chuyên sâu, người học có thể kết hợp nghiên cứu tiêu chuẩn quốc tế AWS D1.1 cùng các giáo trình công nghệ hàn nóng chảy chuyên khảo.