GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT HÀN CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: MECW53161)
Tổng quan về giáo trình
Giáo trình Kỹ thuật hàn cơ bản (Mã mô đun: MECW53161) được biên soạn bởi tập thể giảng viên Khoa Giáo dục nghề nghiệp (GDNN) – Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam), gồm các tác giả: Trần Thanh Ngọc, An Đình Quân và Nguyễn Công Khai. Tài liệu được ban hành chính thức theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 tại Bà Rịa - Vũng Tàu, dùng làm học liệu giảng dạy và học tập nội bộ cho hệ Cao đẳng nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (LĐVHSCBQMNK).
Trong khung chương trình đào tạo tổng thể gồm 92 tín chỉ (2205 giờ), mô đun Kỹ thuật hàn cơ bản có khối lượng 3 tín chỉ (tổng thời lượng 75 giờ, bao gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Môn học được bố trí ở giai đoạn giữa khóa đào tạo chuyên môn ngành (thuộc nhóm mô đun chuyên môn ngành II.2), học sau các môn học cơ sở như Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật, Điện kỹ thuật cơ bản và được xếp trước mô đun Thực tập sản xuất.
Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 nhóm chuẩn đầu ra:
- Chuẩn kiến thức (A1 – A5): Trang bị kiến thức về bản chất hồ quang hàn, nguyên lý cấu tạo và vận hành máy hàn hồ quang tay (AC và DC), quy trình hàn các liên kết tấm ở vị trí hàn bằng (1G), các quy định an toàn – phòng chống cháy nổ khi hàn và cắt kim loại, cùng phương pháp tính toán chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất vật liệu.
- Chuẩn kỹ năng (B1 – B3): Rèn luyện kỹ năng vận hành thiết bị hàn điện hồ quang tay, kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy - khí cháy, và kỹ thuật thực hiện các mối hàn giáp mối tấm phẳng ở vị trí bằng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 – C2): Hình thành tác phong công nghiệp, tính cẩn thận, độ chính xác, ý thức chấp hành nghiêm ngặt an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng.
Giáo trình tiếp cận theo mô hình đào tạo định hướng kỹ năng thực hành nghề nghiệp (thời lượng thực hành chiếm 77,3% tổng số giờ), kết hợp chặt chẽ giữa tính toán thông số lý thuyết và quy trình thao tác chuẩn xác tại xưởng cơ khí dầu khí.
Nội dung kiến thức cốt lõi
Các chương/chủ đề chính
Cấu trúc giáo trình gồm 6 bài học được phân chia theo logic tiến trình 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 hồ quang (tia tử ngoại, tia hồng ngoại), an toàn điện giật, an toàn phòng nổ và chống độc; quy chuẩn vận hành hệ thống máy sinh khí axêtylen ($C_2H_2$), bình chứa khí oxy ($O_2$), van giảm áp và bình ngăn lửa tạt lại.
- Bài 2: Khái niệm thiết bị, dụng cụ hàn và kỹ thuật sử dụng (7 giờ): Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy hàn xoay chiều AC (kiểu bộ tự cảm kết hợp Nikitin, kiểu cuộn dây di động, kiểu lõi từ di động); máy hàn một chiều DC (chỉnh lưu 1 pha 4 điốt, chỉnh lưu 3 pha 6 điốt, máy phát điện DC cực từ lắp rời); kìm hàn, kẹp mát; phương pháp đấu dây cực tính thuận (DC-) và cực tính nghịch (DC+); kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy - khí cháy.
- Bài 3: Kỹ thuật gây hồ quang và duy trì hồ quang hàn (8 giờ): Lý thuyết hình thành hồ quang; chuẩn bị phôi và thiết bị; công thức xác định chế độ hàn; kỹ thuật gây hồ quang theo phương pháp ma sát (quẹt diêm) và phương pháp mổ thẳng (gõ nhẹ); kỹ thuật khống chế chiều dài hồ quang ($2 \div 4\text{ mm}$); phương pháp xử lý dính que và lệch hồ quang.
- Bài 4: Kỹ thuật hàn đường thẳng (16 giờ): Quy trình đọc bản vẽ chi tiết hàn; thao tác vạch dấu phôi; các phương pháp dao động mỏ que hàn; kỹ thuật bắt đầu hàn, nối mối hàn và kết thúc lấp đầy rãnh lõm bể hàn; phòng ngừa khuyết tật đường hàn.
- Bài 5: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối không vát cạnh (17 giờ): Kỹ thuật chuẩn bị phôi phẳng; tính toán chế độ hàn; phương pháp hàn đính liên kết; quy trình thực hiện đường hàn giáp mối không vát mép; nhận diện và xử lý khuyết tật (ngậm xỉ, không ngấu, rỗ khí, cháy chân, chồng mép).
- Bài 6: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối vát cạnh V (24 giờ): Kỹ thuật chuẩn bị liên kết vát mép chữ V; quy trình hàn nhiều lớp ở vị trí 1G gồm lớp hàn lót (root pass), lớp hàn điền đầy (fill pass) và lớp hàn phủ (cap pass); phương pháp tạo lỗ thâm nhập hồ quang (keyhole); kỹ thuật mài nối mối hàn; kiểm tra đánh giá chất lượng liên kết hàn; khắc phục khuyết tật cháy thủng.
Kiến thức nền tảng được xây dựng
Giáo trình cung cấp hệ thống lý thuyết kỹ thuật nhiệt - điện và cơ học liên kết hàn:
- Cơ sở vật lý của hồ quang hàn: Giải thích quá trình ion hóa chất khí dưới tác dụng của nhiệt lượng giải phóng theo định luật Joule-Lenz ($Q = 0{,}24 R I^2 t$). Mô tả cấu trúc nhiệt độ của hồ quang hàn: tâm cột hồ quang đạt $6000^\circ\text{C}$, cực âm (catốt) đạt $3400^\circ\text{C}$ và cực dương (anốt) đạt $2600^\circ\text{C}$.
- Đặc tính tĩnh và ngoài của nguồn điện hàn: Mô tả 3 vùng của đường đặc tính tĩnh V-A ($U_{ab} = a + b \cdot L_{hq}$); giải thích yêu cầu đường đặc tính ngoài dốc của nguồn hàn tay để duy trì cường độ dòng điện ổn định khi điện áp thay đổi.
- Nguyên lý máy biến áp và máy phát DC: Cơ chế điều chỉnh dòng hàn thông qua thay đổi khe hở không khí trong bộ tự cảm, thay đổi khoảng cách cuộn dây (từ thông tán), dịch chuyển lõi từ, hoặc tận dụng hiện tượng phản ứng rôto trong máy phát điện DC cực từ lắp rời.
- Công thức công nghệ tính toán chế độ hàn:
- Đường kính que hàn:
$$d = \frac{S}{2} + 1$$
(trong đó $S$ là chiều dày vật liệu, $d$ là đường kính que hàn).
- Cường độ dòng điện hàn hồ quang:
$$I_h = (\beta + \alpha \cdot d) \cdot d$$
(trong đó $\beta = 20$, $\alpha = 6$ là các hệ số thực nghiệm).
Kỹ năng phát triển
- Kỹ năng kỹ thuật thao tác: Vận hành thành thạo thiết bị hàn AC/DC; đấu nối cáp theo cực tính DC+ (tạo độ ngấu sâu cho vật dày) và DC- (hạn chế thủng cho vật mỏng); gá lắp kìm hàn; mồi hồ quang chính xác tại điểm cách đầu rãnh hàn $10\text{ mm}$; giữ góc nghiêng que hàn $70^\circ \div 80^\circ$; duy trì chiều dài cột hồ quang $2 \div 4\text{ mm}$.
- Kỹ năng phân tích và đo kiểm: Sử dụng ampe kìm kiểm tra dòng tải; đo kiểm kích thước hình học mối hàn (chiều cao đắp, chiều rộng mối hàn); nhận diện nguyên nhân và đưa ra biện pháp khắc phục 6 dạng khuyết tật mối hàn điển hình (ngậm xỉ, rỗ khí, không ngấu, cháy chân, chồng mép, cháy thủng).
- Kỹ năng an toàn và bảo hộ: Lựa chọn đúng cấp số kính lọc sáng theo dải dòng điện hàn:
| Cấp số kính lọc |
Phạm vi dòng điện & Ứng dụng |
| Số 6 – 7 |
Hàn/cắt khí nhiệt trung bình; hàn hồ quang dòng $\le 30\text{ A}$ |
| Số 8 – 9 |
Hàn/cắt khí; hàn hồ quang dòng $30\text{ A} \div 100\text{ A}$ |
| Số 10 – 12 |
Hàn/cắt hồ quang dòng $100\text{ A} \div 300\text{ A}$ |
| Số 13 – 14 |
Hàn/cắt hồ quang dòng $> 300\text{ A}$ |
Phương pháp giảng dạy và học tập
Giáo trình thiết lập phương pháp tổ chức đào tạo tích hợp kết hợp giữa lý thuyết và hướng dẫn thực hành xưởng:
Phương pháp giảng dạy đối với giảng viên
- Phần lý thuyết (14 giờ): Triển khai phương pháp dạy học tích cực gồm thuyết trình ngắn gọn, phương pháp nêu vấn đề kỹ thuật, hướng dẫn sinh viên khai thác tài liệu tham khảo và hệ thống câu hỏi tình huống kỹ thuật sau mỗi bài học.
- Phần thực hành (58 giờ): Giảng viên thực hiện thao tác mẫu trực tiếp tại cabin hàn, phân chia vị trí gia công, hướng dẫn từng bước theo phiếu quy trình công nghệ, giám sát an toàn lao động và hướng dẫn trực tiếp từng cá nhân khi xử lý các lỗi kỹ thuật thực tế.
Phương pháp học tập đối với sinh viên
- Chuẩn bị và tự học: Nghiên cứu bài học và tài liệu kỹ thuật trước khi đến xưởng; tham gia thảo luận nhóm (quy mô $8 \div 10$ sinh viên/nhóm theo chủ đề được phân công).
- Thời lượng chuyên cần: Quy định sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng số giờ giảng lý thuyết. Trường hợp vắng quá 30% thời lượng lý thuyết, sinh viên phải học lại mô đun mới đủ điều kiện dự thi kết thúc.
- Thực hành xưởng: Thực hiện nghiêm ngặt 13 điều quy định an toàn xưởng, mang đầy đủ trang bị bảo hộ chuyên dụng (mặt nạ hàn, kính hàn, găng tay da, giày da, yếm da, quần áo vải bạt).
Phương thức kiểm tra và đánh giá
Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ 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:
| Cột điểm kiểm tra |
Hình thức kiểm tra |
Chuẩn đầu ra đánh giá |
Thời điểm thực hiện |
Trọng số điểm |
| Kiểm tra thường xuyên |
Viết tự luận / Vấn đáp / Thực hành |
A1, A2, A3, A4, A5, B1, B2, B3, C1, C2 |
Sau 27 giờ học |
40% (Hệ số 1) |
| Kiểm tra định kỳ |
Thực hành kỹ năng hàn |
A3, A4, A5, B2, C2 |
Sau 46 giờ học |
40% (Hệ số 2) |
| Thi kết thúc mô đun |
Thực hành tổng hợp |
A3, A4, A5, B1, B2, B3, C1, C2 |
Sau 75 giờ học |
60% |
- Cách tính điểm: Điểm thành phần và điểm thi chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó tính điểm trung bình môn học theo trọng số và quy đổi sang thang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế tín chỉ.
Điểm nổi bật và cập nhật
- Tính pháp lý và đồng bộ chương trình: Giáo trình được chuẩn hóa theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK của Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng bộ hóa mã môn học MECW53161 trong toàn bộ tiến trình đào tạo nghề vận hành và bảo dưỡng thiết bị cơ khí.
- Tham chiếu tiêu chuẩn quốc tế và chuyên ngành: Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên các tài liệu chuyên ngành uy tín trong nước và đối chiếu với tiêu chuẩn quốc tế:
- AWS D1.1 (Structural Welding Code – Steel) của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ.
- Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn Quốc tế (năm 2010).
- Các giáo trình chuyên khảo: 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).
- Gắn liền yêu cầu bảo dưỡng cơ khí ngành Dầu khí: Các bài tập thực hành hàn đường thẳng, liên kết giáp mối không vát cạnh và vát cạnh V (1G) được xây dựng sát với các dạng liên kết kết cấu thực tế trong lắp đặt vỏ máy, kết cấu khung đỡ, bồn bể và đường ống cơ sở của hệ thống máy nén khí, bơm và quạt công nghiệp.
- Tích hợp các bảng biểu thông số kỹ thuật rõ ràng: Cung cấp thông số chọn đường kính cáp hàn theo cường độ dòng điện ($100\text{ A} \div 450\text{ A}$ tương ứng cáp $38\text{ mm}^2 \div 150\text{ mm}^2$ theo chiều dài $25\text{ m}, 50\text{ m}, 75\text{ m}$), tiêu chuẩn kìm hàn No.0 đến No.5 và phân cấp số kính lọc sáng.
Đối tượng sử dụng giáo trình
- Sinh viên chuyên ngành đào tạo:
- Hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề: Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (LĐVHSCBQMNK / SCTBCBDK).
- Sinh viên nghề Cắt gọt kim loại (CGKL) và các ngành kỹ thuật cơ khí dầu khí liên quan.
- Điều kiện tiên quyết về kiến thức (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở trong khung chương trình:
- Dung sai (MECM53001) và Vật liệu cơ khí (MECM53002).
- Vẽ kỹ thuật 1, 2 (MECM52003, MECM62012) để đọc bản vẽ liên kết hàn.
- Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055) để nắm vững mạch điện và các thông số dòng/áp.
- An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001).
- Giảng viên và cán bộ quản lý đào tạo: Làm tài liệu giảng dạy chuẩn hóa, căn cứ thiết lập giáo án lý thuyết, lập phiếu hướng dẫn thực hành xưởng và ngân hàng đề thi đánh giá năng lực nghề hàn cơ bản.
- Học viên tự học và cán bộ kỹ thuật tham khảo: Cung cấp tài liệu tra cứu các công thức tính toán chế độ hàn điện hồ quang tay (SMAW) và các biện pháp an toàn trong vận hành thiết bị khí cháy - khí nén tại nhà máy xí nghiệp.
Câu hỏi thường gặp
1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?
Giáo trình được biên soạn riêng cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp thuộc các nhóm nghề cơ khí bảo dưỡng (Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí), nghề Cắt gọt kim loại và kỹ thuật viên cần trang bị kỹ năng hàn cơ bản.
2. Người học cần đáp ứng những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?
Sinh viên cần tích lũy các môn học cơ sở: Vẽ kỹ thuật (để đọc bản vẽ liên kết vát mép, ký hiệu mối hàn), Điện kỹ thuật cơ bản (để hiểu nguyên lý biến áp, máy phát điện, mạch chỉnh lưu điốt và an toàn điện), Vật liệu cơ khí và An toàn vệ sinh lao động.
3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu hàn thông thường?
Tài liệu tập trung vào kỹ thuật hàn điện hồ quang tay phục vụ trực tiếp cho công tác sửa chữa, bảo dưỡng cơ khí với tỷ lệ thực hành chiếm hơn 77% thời lượng. Toàn bộ nội dung tích hợp các yêu cầu an toàn phòng nổ đặc thù của ngành Dầu khí và tham chiếu các khung tiêu chuẩn như AWS D1.1.
4. Quy định về tự học và điều kiện dự thi kết thúc môn học được quy định như thế nào?
Người học phải nghiên cứu bài học trước khi lên lớp, hoàn thành các phiếu bài tập tình huống và tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết. Nếu nghỉ quá 30% số tiết lý thuyết, người học buộc phải học lại mô đun. Điểm tổng kết được tính trên cơ sở 40% điểm quá trình (thường xuyên, định kỳ) và 60% điểm thi kết thúc.
5. Những nguồn tài liệu tham khảo chính thức của giáo trình gồm những tài liệu nào?
Giáo trình được biên soạn dựa trên các tài liệu chuyên ngành:
- 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).
- Tiêu chuẩn hàn kết cấu thép AWS D1.1.
Kết luận
Giáo trình Kỹ thuật hàn cơ bản (MECW53161) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về nguyên lý hồ quang hàn, kỹ thuật vận hành máy hàn AC/DC, kỹ thuật cắt kim loại bằng khí và quy trình thực hiện các mối hàn giáp mối tấm phẳng (vị trí 1G) bảo đảm an toàn công nghiệp.
Về lộ trình học tập, mô đun này đóng vai trò bản lề giúp người học tích lũy kỹ năng nền tảng để tiếp tục theo học các mô đun chuyên môn nâng cao trong chương trình đào tạo, bao gồm:
- Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1, 2 (MECM53107, MECM63120).
- Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt (MECP65148).
- Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí (MECM53108).
- Sửa chữa - Bảo dưỡng động cơ đốt trong (MECM54109).
- Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (MECM54210).
Người học cần kết hợp giáo trình cùng các phiếu học tập, phiếu quy trình thực hành tại trạm hàn và các tiêu chuẩn kỹ thuật viện dẫn để đạt được đầy đủ chuẩn đầu ra quy định.
