Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Kỹ thuật hàn cơ bản (Mã mô đun: MECW53161) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp cho các ngành kỹ thuật cơ khí, trực thuộc Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Tài liệu được ban hành chính thức theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 do Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Dầu khí phê duyệt, với sự tham gia biên soạn của nhóm tác giả: Trần Thanh Ngọc, An Đình Quân và Nguyễn Công Khai.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo chuyên môn ngành nghề (khối lượng 48 tín chỉ / 1365 giờ), mô đun Kỹ thuật hàn cơ bản có thời lượng 3 tín chỉ (tương đương 75 giờ đào tạo, gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Mô đun được bố trí giảng dạy ở giai đoạn giữa khóa học, sau các môn học cơ sở kỹ thuật và trước mô đun Thực tập sản xuất (MECM54210), giữ vai trò hỗ trợ trực tiếp kỹ năng gia công, sửa chữa cho các mô đun chuyên sâu về thiết bị cơ khí dầu khí (bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí, động cơ đốt trong).

Mục tiêu đào tạo (Learning Outcomes) của giáo trình được xác định trên ba phương diện:

  • Về kiến thức (A1–A5): Nắm vững bản chất vật lý của hồ quang hàn; cấu tạo và kỹ thuật sử dụng máy hàn xoay chiều (AC), máy hàn một chiều (DC); quy trình hàn giáp mối tấm ở vị trí hàn bằng; quy chuẩn an toàn và phòng chống cháy nổ trong hàn – cắt kim loại; phương pháp tính toán chế độ hàn phù hợp với chiều dày, vật liệu và kiểu liên kết.
  • Về kỹ năng (B1–B3): Vận hành thành thạo thiết bị hàn hồ quang tay; thực hiện kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy – khí cháy; hoàn thiện các liên kết hàn giáp mối tấm phẳng vị trí 1G đạt chuẩn kỹ thuật.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C2): Rèn luyện tác phong công nghiệp, kỷ luật lao động, ý thức bảo vệ thiết bị và tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn xưởng thực tập.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 6 bài học theo trình tự phát triển kỹ năng từ cơ bản đến phức tạp:

  • Bài 1: Nội quy và an toàn thực tập xưởng hàn (1 giờ): Phổ biến 13 điều nội quy xưởng; kỹ thuật an toàn phòng chống bức xạ quang học (tia tử ngoại, tia hồng ngoại), an toàn điện giật, chống độc hại và quy tắc an toàn cháy nổ đối với máy sinh khí Axêtylen, bình oxy và van giảm áp.
  • Bài 2: Khái niệm thiết bị, dụng cụ hàn và kỹ thuật sử dụng (7 giờ): Phân tích nguyên lý và kết cấu máy hàn xoay chiều (AC) có bộ tự cảm kết hợp, cuộn dây di động, lõi từ di động; máy hàn một chiều (DC) chỉnh lưu 1 pha, 3 pha và máy phát điện hàn DC cực từ lắp rời. Hướng dẫn kỹ thuật đấu dây cực tính thuận (DC-) và cực tính nghịch (DC+), tiêu chuẩn chọn kính hàn (số 6 đến 14), cáp hàn, kìm hàn, kẹp mát và thiết bị cắt khí oxy – axetylen.
  • Bài 3: Kỹ thuật gây và duy trì hồ quang hàn (8 giờ): Trình bày bản chất vật lý hồ quang hàn, 3 giai đoạn hình thành hồ quang (ngắn mạch, ion hóa, cháy ổn định), đường đặc tính tĩnh V-A; phương pháp tính toán dòng điện hàn, đường kính que hàn; thao tác gây hồ quang bằng phương pháp ma sát và mổ thẳng; cách xử lý hiện tượng dính que hàn và lệch hồ quang.
  • Bài 4: Kỹ thuật hàn đường thẳng (16 giờ): Hướng dẫn kỹ thuật chuyển động que hàn, góc độ nghiêng que hàn ($70^\circ - 80^\circ$ so với trục đường hàn), kỹ thuật bắt đầu mối hàn, nối đường hàn và điền đầy rãnh hồ quang khi kết thúc đường hàn trên bề mặt tấm phẳng.
  • Bài 5: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối không vát cạnh (17 giờ): Quy trình gá đính phôi, thiết lập chế độ dòng hàn và thao tác hàn ghép hai tấm thép không vát mép ở vị trí hàn bằng; nhận diện và xử lý khuyết tật mối hàn (ngậm xỉ, rỗ khí, không ngấu, cháy chân, chồng mép).
  • Bài 6: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối vát cạnh V (24 giờ): Kỹ thuật chuẩn bị phôi vát mép chữ V, gá đính phôi, kiểm soát lỗ thâm nhập hồ quang và thực hiện quy trình hàn nhiều lớp ở vị trí 1G gồm: lớp hàn lót (root pass), lớp hàn đầy (fill pass) và lớp hàn phủ (cap pass); phương pháp kiểm tra chất lượng và xử lý khuyết tật cháy thủng, ngậm xỉ.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp hệ thống cơ sở lý thuyết nhiệt – điện ứng dụng trong gia công cơ khí:

  1. Lý thuyết hồ quang và định luật phát nhiệt Joule – Lenz: Giải thích cơ chế giải phóng năng lượng hồ quang: $$Q = 0{,}24 \cdot R \cdot I^2 \cdot t$$ Nhiệt độ tâm cột hồ quang đạt tới $6000^\circ\text{C}$, khu vực catot đạt khoảng $3400^\circ\text{C}$ và anot khoảng $2600^\circ\text{C}$.
  2. Phương trình đặc tính tĩnh của hồ quang: Quan hệ giữa điện áp và dòng điện cột hồ quang: $$U_{ab} = a + b \cdot L_{hq}$$ (trong đó $a$ là tổng sụt áp trên 2 cực, $b$ là suất rơi điện áp theo chiều dài hồ quang, $L_{hq}$ là chiều dài cột hồ quang).
  3. Công thức tính toán thông số công nghệ hàn hồ quang tay (SMAW):
    • Xác định đường kính que hàn ($d$) theo bề dày vật liệu ($S$): $$d = \frac{S}{2} + 1 \quad (\text{mm})$$
    • Xác định cường độ dòng điện hàn ($I_h$): $$I_h = (\beta + \alpha \cdot d) \cdot d \quad (\text{với } \beta = 20, , \alpha = 6)$$
  4. Cơ sở điện từ học trong máy hàn: Nguyên lý biến đổi điện áp và phân nhánh từ thông của máy biến áp hàn có lõi từ di động, biến trở kích từ và phản ứng rôto của máy phát điện hàn DC.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Cài đặt thông số dòng điện hàn ($I_h$), điện áp không tải ($U_0$) và điện áp làm việc ($U_h$); lựa chọn kích cỡ cáp hàn và kìm hàn theo chu kỳ tải; thực hiện thành thạo thao tác mổ que hàn, quẹt que hàn, duy trì chiều dài hồ quang ngắn ($2 \div 4\text{ mm}$).
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán: Phân tích nguyên nhân hình thành các dạng khuyết tật mối hàn (mối hàn ngậm xỉ, rỗ khí, không ngấu, cháy chân, cháy thủng, chồng mép) dựa trên góc nghiêng que hàn, tốc độ dịch chuyển và cường độ dòng điện.
  • Kỹ năng thực hành tổng hợp: Thực hiện quy trình liên kết mối hàn giáp mối không vát cạnh và vát cạnh V đa lớp theo tiêu chuẩn kích thước bản vẽ kỹ thuật.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp đào tạo tích hợp (kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết chuyên ngành và rèn luyện kỹ năng thực hành xưởng):

Hạng mục Phương thức triển khai
Đối với giảng viên <ul><li>Áp dụng phương pháp dạy học tích cực: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu kỹ thuật.</li><li>Tổ chức bài tập tình huống, phân tích sơ đồ nguyên lý điện và thao tác mẫu.</li><li>Kiểm tra, hướng dẫn an toàn cá nhân và đánh giá thao tác thực hành trực tiếp tại buồng hàn.</li></ul>
Đối với học viên <ul><li>Đọc trước nội dung bài học, phiếu thực hành và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp.</li><li>Tham gia thảo luận nhóm (quy mô 8–10 học viên/nhóm) theo các chủ đề được giao.</li><li>Thực hiện các bài tập rèn luyện kỹ năng cá nhân tại vị trí xưởng hàn được phân công.</li></ul>
Quy định chuyên cần Học viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết; vắng trên 30% số tiết lý thuyết buộc phải học lại mô đun mới đủ điều kiện dự thi.

Quy trình kiểm tra, đánh giá tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Điểm đánh giá gồm: điểm thường xuyên (hệ số 1, thực hiện vấn đáp/thực hành sau 27 giờ), điểm định kỳ (hệ số 2, kiểm tra thực hành sau 46 giờ) chiếm tổng trọng số 40%; điểm thi kết thúc mô đun (bài thi thực hành sau 75 giờ) chiếm trọng số 60%. Kết quả chấm theo thang điểm 10 và quy đổi sang điểm chữ, thang điểm 4 theo hệ thống tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Chuẩn hóa văn bản và tính pháp lý: Giáo trình được ban hành năm 2022 theo quyết định nội bộ của Trường Cao đẳng Dầu khí, đảm bảo sự tương thích với khung chương trình đào tạo nghề hệ Cao đẳng kỹ thuật sửa chữa cơ khí.
  2. Tích hợp tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế: Giáo trình cập nhật và tham khảo tiêu chuẩn hàn kết cấu thép quốc tế AWS D1.1 (Structural Welding Code - Steel) cùng khung chương trình đào tạo "Chuyên gia hàn Quốc tế" (International Welding Specialist - IWS, phiên bản 2010), giúp chuẩn hóa các quy ước liên kết và thuật ngữ chuyên môn.
  3. Gắn kết thực tế sản xuất ngành Dầu khí: Các bài tập gia công phôi tấm và kỹ thuật hàn giáp mối vát cạnh V (1G) được xây dựng sát với yêu cầu thực tế trong công tác bảo dưỡng, phục hồi các kết cấu vỏ máy, đường ống, bệ đỡ của cụm thiết bị quay (bơm, quạt công nghiệp, máy nén khí, động cơ diesel).
  4. Hệ thống quy chuẩn an toàn chi tiết: Đưa ra các thông số cụ thể về thiết bị an toàn, bao gồm bảng tra cứu số hiệu kính lọc sáng hàn hồ quang (từ số 6 đến 14 tương ứng với dải dòng điện dưới 30A đến trên 300A), khoảng cách an toàn bình khí nén (bình oxy cách nguồn lửa trần tối thiểu 5m, máy sinh khí đặt cách xa nơi hàn ít nhất 10m).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên theo học: Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp thuộc các chuyên ngành:
    • Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (LĐVHSCBQMNK).
    • Sửa chữa thiết bị cơ khí dầu khí (SCTBCBDK).
    • Cắt gọt kim loại (CGKL).
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Trước khi học mô đun MECW53161, người học cần hoàn thành các môn học cơ sở trong khung chương trình:
    • Vật liệu cơ khí (MECM53002)
    • Dung sai (MECM53001)
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012)
    • Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055)
    • Gia công nguội cơ bản (MECM53104)
    • An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết kế bài giảng, xây dựng bảng tiêu chí đánh giá kỹ năng (rubric), phiếu hướng dẫn thực hiện quy trình hàn tại xưởng.
  • Kỹ thuật viên cơ khí: Làm tài liệu tra cứu kỹ thuật về chế độ công nghệ hàn hồ quang tay, sơ đồ đấu dây máy hàn DC và phương pháp phòng ngừa khuyết tật kim loại hàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề thuộc nhóm ngành kỹ thuật cơ khí, chuyên ngành sửa chữa, lắp đặt thiết bị cơ khí dầu khí và cắt gọt kim loại.

2. Học viên cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần có kiến thức cơ bản về đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, dung sai lắp ghép, tính chất vật liệu kim loại và nguyên lý an toàn điện cơ bản đã được trang bị ở khối môn học cơ sở (MECM53002, ELEI53055, SAEN52001).

3. Giáo trình có điểm gì khác biệt so với các tài liệu hàn thông dụng?

Tài liệu tập trung vào các dạng liên kết hàn kết cấu tấm phục vụ bảo dưỡng thiết bị cơ khí; tích hợp chi tiết sơ đồ mạch điện máy hàn AC/DC công nghiệp (máy hàn biến áp tự cảm kết hợp, máy hàn chỉnh lưu 3 pha, máy phát DC) và kỹ thuật an toàn máy sinh khí axetylen đặc thù trong công nghiệp năng lượng.

4. Phương pháp tự học mô đun này như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Học viên cần nghiên cứu lý thuyết về chế độ hàn, công thức tính dòng điện $I_h$ và đường kính que hàn $d$, chuẩn bị trước phiếu học tập; sau đó tuân thủ các bước thao tác trong phiếu thực hành tại buồng hàn xưởng, chủ động đối chiếu sản phẩm hoàn thiện với bảng phân tích khuyết tật để điều chỉnh thao tác tay hàn.

5. Những tài liệu tham khảo chính yếu nào được trích dẫn trong giáo trình?

Các tài liệu tham khảo cốt lõi bao 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.
  • Tiêu chuẩn hàn kết cấu thép Hoa Kỳ: AWS D1.1.
  • Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn Quốc tế (IWS, 2010).

Kết luận

Giáo trình Kỹ thuật hàn cơ bản (Mã mô đun: MECW53161) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp nền tảng lý thuyết nhiệt – điện hồ quang và các kỹ năng thực hành hàn hồ quang tay vị trí 1G. Với thời lượng 75 giờ tập trung phần lớn vào thực hành xưởng (58 giờ), tài liệu đảm bảo tính chuẩn hóa về kỹ năng tay nghề cơ khí cho người học.

Sau khi hoàn thành mô đun này, học viên có đủ điều kiện kỹ thuật để tiếp tục học tập các mô đun chuyên sâu về sửa chữa thiết bị cơ khí (Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm, Sửa chữa - Bảo dưỡng quạt, Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí) và tham gia kỳ Thực tập sản xuất (MECM54210) tại các doanh nghiệp công nghiệp. Người học có thể tham khảo thêm các tài liệu mở rộng của các tác giả Ngô Lê Thông, Trương Công Đạt và tiêu chuẩn kỹ thuật AWS D1.1 để nâng cao trình độ tay nghề chuyên môn.