Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học Quy trình hàn (Mã môn học: MH 24) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ cao đẳng, do Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) ban hành năm 2019, với sự tham gia biên soạn của chủ biên Hoàng Ngọc Lâm. Môn học được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các môn học cơ sở cùng các mô-đun chuyên môn nghề hàn từ MĐ 14 đến MH 23.

Về mục tiêu học tập, giáo trình trang bị cho người học hệ thống kiến thức toàn diện về bản thông số quy trình hàn (Welding Procedure Specification - WPS), bản thông số quy trình hàn sơ bộ (pWPS) và báo cáo/chứng nhận quy trình hàn (Procedure Qualification Record - PQR / Welding Procedure Approval Record - WPAR). Kết thúc môn học, người học có khả năng trình bày mục đích, trình tự các bước phê chuẩn quy trình hàn và phê chuẩn thợ hàn; đọc, giải thích và phân tích chính xác từng trường thông số kỹ thuật trong biểu mẫu WPS và PQR áp dụng cho các phương pháp hàn phổ biến, đồng thời hình thành tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận và chính xác.

Cấu trúc môn học được thiết kế với tổng thời lượng 30 giờ (gồm 12 giờ lý thuyết, 12 giờ bài tập/thực hành phân tích và 6 giờ kiểm tra đánh giá), phân bổ thành 5 chương theo trình tự logic từ tổng quan lý thuyết, phân tích biểu mẫu quy trình đến chứng nhận thực nghiệm và kiểm tra kết thúc môn.

Điểm đặc thù của giáo trình là cách tiếp cận dựa trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế gồm Tiêu chuẩn của Hội Hàn Mỹ (AWS D1.1, AWS D1.4M:2011), Tiêu chuẩn Nồi hơi và Thiết bị áp lực của Hội Kỹ sư Cơ khí Mỹ (ASME Section IX) và tham chiếu hệ thống phân nhóm kim loại CEN ISO/TR 15608:2005.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai qua 5 chương cụ thể:

  • Chương 1: Giới thiệu chung về quy trình hàn (4 giờ lý thuyết): Cung cấp khái niệm về WPS, pWPS, WPAR/PQR; trình bày quy trình 5 bước phê chuẩn quy trình hàn (từ lập pWPS, hàn mẫu kiểm tra, thử nghiệm NDT, thử nghiệm phá hủy đến lập PQR và ban hành WPS chính thức); quy trình 4 bước phê chuẩn thợ hàn; phân loại biến số thiết yếu (ảnh hưởng trực tiếp đến cơ tính liên kết hàn) và biến số không thiết yếu; liệt kê danh mục thông số quy trình hàn theo tiêu chuẩn AWS D1.1 và ASME Section IX (từ QW-402 đến QW-410).
  • Chương 2: Hướng dẫn đọc và phân tích quy trình hàn (16 giờ: 4 giờ lý thuyết, 10 giờ bài tập, 2 giờ kiểm tra): Hướng dẫn phương pháp giải mã và phân tích các trường thông số trên biểu mẫu WPS thực tế áp dụng cho 4 phương pháp hàn: hàn hồ quang tay (SMAW), hàn trong môi trường khí bảo vệ (GMAW), hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW) và hàn dưới lớp thuốc (SAW) theo cả hai hệ tiêu chuẩn AWS và ASME.
  • Chương 3: Giới thiệu chung về báo cáo quy trình hàn (2 giờ lý thuyết): Trình bày khái niệm, ý nghĩa pháp lý và kỹ thuật của bản báo cáo PQR (hoặc WPAR theo EN 288) trong việc xác nhận cơ tính và cấu trúc luyện kim của liên kết hàn; phân loại các phương pháp kiểm tra không phá hủy (Visual, MT, PT, RT, UT) và kiểm tra phá hủy (thử kéo, thử uốn, thử va đập, kiểm tra tổ chức thô đại).
  • Chương 4: Hướng dẫn đọc và phân tích báo cáo quy trình hàn (6 giờ: 2 giờ lý thuyết, 2 giờ bài tập, 2 giờ kiểm tra): Cung cấp các biểu mẫu PQR mẫu và hướng dẫn sinh viên phân tích dữ liệu kiểm định thực tế cho phương pháp SMAW và hàn hồ quang dây lõi thuốc (FCAW) theo tiêu chuẩn AWS D1.4M cũng như phương pháp SMAW theo ASME Section IX.
  • Chương 5: Kiểm tra kết thúc môn học (2 giờ kiểm tra): Đánh giá tổng hợp năng lực đọc hiểu, trích xuất và phân tích hồ sơ kỹ thuật hàn của sinh viên.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống nguyên lý kỹ thuật xoay quanh việc kiểm soát chất lượng liên kết hàn kết cấu và thiết bị áp lực:

  • Nguyên lý phân loại biến số hàn: Xác lập ranh giới kỹ thuật giữa biến số thiết yếu (Essential Variables) bắt buộc phải phê chuẩn lại quy trình khi thay đổi ngoài giới hạn cho phép và biến số không thiết yếu (Non-essential Variables).
  • Hệ thống mã hóa vật liệu và thông số công nghệ: Phân nhóm kim loại cơ bản (Base metal: P-No, Group No theo ASME IX hoặc 11 nhóm thép, 6 nhóm nhôm theo CEN ISO/TR 15608:2005); phân loại kim loại điền đầy/vật liệu hàn (Filler metal: F-No, A-No, tiêu chuẩn SFA/AWS như que hàn E7016, dây hàn ER70S-6, dây lõi thuốc E71T-1C); chế độ điện (dòng AC, DCEP, DCEN); chế độ nhiệt (Preheat min, Interpass max 250°C, xử lý nhiệt sau hàn PWHT).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Khả năng đọc hiểu bản vẽ chi tiết liên kết (vát mép chữ V, khe hở đáy, độ tù, góc vát), cấu hình khí bảo vệ (khí trộn CO2 99.90%, Ar 99.99%, lưu lượng lít/phút) và chế độ dòng hàn (cường độ dòng điện, điện áp, tốc độ hàn, năng lượng đường truyền).
  • Kỹ năng phân tích và đánh giá dữ liệu: Khả năng đối chiếu kết quả thử nghiệm phá hủy (thử kéo xác định tải phá hủy và ứng suất đứt Ultimate Tensile Stress, thử uốn mặt Face Bend, uốn đáy Root Bend, kiểm tra tổ chức thô đại Macroetch) với các tiêu chí nghiệm thu của quy phạm ASME Section IX (QW-150, QW-160, QW-170, QW-180) và AWS D1.4M.
  • Năng lực ứng dụng nghề nghiệp: Kỹ năng chuẩn bị dữ liệu kỹ thuật để lập bản quy trình sơ bộ pWPS và kiểm tra tính hợp lệ của chứng chỉ thợ hàn trong sản xuất.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Môn học áp dụng phương pháp sư phạm kết hợp giữa thuyết giảng nguyên lý quy phạm và hướng dẫn thực hành phân tích hồ sơ mẫu trực tiếp. Cấu trúc thời lượng cân bằng giữa lý thuyết và bài tập (12 giờ lý thuyết / 12 giờ bài tập phân tích trên lớp) giúp người học chuyển hóa kiến thức tiêu chuẩn thành năng lực đọc hiểu tài liệu sản xuất.

Phương pháp học tập qua hồ sơ kỹ thuật (Case Study) là trục trọng tâm của giáo trình. Thay vì các bài tập lý thuyết trừu tượng, sinh viên được tiếp cận các biểu mẫu thực tế từ cơ sở đào tạo và sản xuất (mẫu hồ sơ CVCOTII) với đầy đủ thông số:

  • Mối hàn giáp mối thép ống và thép tấm: ASTM A53 Gr A/B, ASTM A106 Gr A/B/C với dải chiều dày từ 1.6 mm đến 14.2 mm.
  • Quy trình thao tác: Tư thế hàn giáp mối 3G (hàn leo UP), tư thế hàn 4G, kỹ thuật đưa mỏ dao động dạng răng cưa (Weave Bead) hoặc đi thẳng (Stringer Bead), làm sạch gỉ bằng bàn chải thép và đục xỉ.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được thực hiện theo ba giai đoạn:

  1. Đánh giá quá trình qua các bài tập phân tích thông số quy trình hàn trên lớp.
  2. Kiểm tra định kỳ gồm 02 bài kiểm tra thực hành đọc hiểu (02 giờ cho phần WPS ở Chương 2 và 02 giờ cho phần PQR ở Chương 4).
  3. Kiểm tra kết thúc môn học thời lượng 02 giờ tại Chương 5.

Đối với hoạt động tự học, giáo trình cung cấp hệ thống câu hỏi ôn tập trọng tâm ở cuối mỗi chương lý thuyết (Chương 1 và Chương 3), hướng dẫn người học tự rà soát các bước phê chuẩn, phạm vi hiệu lực của chứng chỉ thợ hàn và phân biệt các trường dữ liệu tiêu chuẩn.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp song song hai hệ tiêu chuẩn công nghiệp quốc tế: Giáo trình không giới hạn trong phạm vi lý thuyết chung mà đối chiếu chi tiết giữa Tiêu chuẩn của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ (AWS D1.1, AWS D1.4M:2011) và Bộ tiêu chuẩn Nồi hơi, Thiết bị áp lực của ASME (ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section IX - 2010). Sự phân định rõ ràng giữa mẫu WPS.1 theo QW-482 của ASME và biểu mẫu AWS giúp sinh viên phân biệt được sự khác nhau trong cách định danh và phân loại biến số giữa hai hệ thống.
  • Hệ thống hóa tiêu chuẩn vật liệu quốc tế: Giáo trình trích xuất và tham chiếu hệ thống phân nhóm vật liệu kim loại dùng cho hàn theo báo cáo kỹ thuật CEN ISO/TR 15608:2005 (bao gồm 11 nhóm thép, 6 nhóm nhôm, 8 nhóm niken), giúp chuẩn hóa việc lựa chọn vật liệu kim loại cơ bản và kim loại điền đầy.
  • Sử dụng biểu mẫu song ngữ kỹ thuật: Các hồ sơ kỹ thuật trong giáo trình (WPS No: SMAW-01, GMAW-01, GTAW-01 và PQR No: CVCOT2-PQR 01) được trình bày dưới dạng song ngữ Anh - Việt. Điều này phản ánh chính xác định dạng văn bản được sử dụng trong các nhà máy chế tạo cơ khí, công trình xây lắp kết cấu và dầu khí hiện nay.
  • Tính hoàn chỉnh của dữ liệu thử nghiệm phá hủy: Trong phần PQR, giáo trình cung cấp bảng kết quả thực nghiệm chi tiết bao gồm mẫu thử kéo (Specimen No., Width, Thickness, Area, Ultimate Total Load, Ultimate Unit Stress theo đơn vị psi và lbs), kết quả thử uốn (Face Bend, Root Bend) và kiểm tra ngoại dạng, gắn liền lý thuyết quy trình với công tác kiểm định chất lượng mối hàn.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình Quy trình hàn được biên soạn cho các đối tượng và mục đích sử dụng cụ thể:

  • Sinh viên chuyên ngành: Phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn. Giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về hồ sơ công nghệ phục vụ giai đoạn thực tập sản xuất và làm đồ án tốt nghiệp.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật cơ khí và các mô-đun kỹ thuật chuyên môn nghề hàn từ MĐ 14 đến MH 23, bao gồm kỹ thuật hàn hồ quang tay (SMAW), hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ (GMAW), hàn TIG (GTAW), hiểu biết về thiết bị hàn, công nghệ kim loại và đọc bản vẽ cơ khí.
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn cho môn học MH 24 (thời lượng 30 giờ), làm căn cứ thiết kế giáo án bài tập phân tích biểu mẫu quy trình hàn và đề thi đánh giá năng lực thực hành hồ sơ kỹ thuật.
  • Tài liệu tham khảo kỹ thuật: Thợ hàn chuẩn bị thi sát hạch chứng chỉ thợ hàn, kỹ thuật viên giám sát hàn (Welding Inspector), nhân viên phòng kiểm soát chất lượng (QC) tại các doanh nghiệp kết cấu thép và thiết bị áp lực cần tra cứu quy định về biến số hàn theo AWS và ASME.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Tài liệu được biên soạn phục vụ sinh viên theo học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên cơ khí, giám sát hàn và thợ hàn cần chuẩn bị thi sát hạch cấp chứng chỉ nghề theo tiêu chuẩn AWS hoặc ASME.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học môn này?

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và các mô-đun công nghệ hàn chuyên môn từ MĐ 14 đến MH 23 trong chương trình đào tạo, nắm vững nguyên lý hoạt động và ký hiệu của các phương pháp hàn hồ quang (SMAW, GMAW, GTAW, FCAW, SAW), vật liệu hàn và đọc bản vẽ kỹ thuật.

3. Điểm khác biệt giữa giáo trình này với các giáo trình công nghệ hàn thực hành là gì?

Các giáo trình công nghệ hàn thực hành tập trung vào kỹ năng vận hành thiết bị và thao tác tạo mối hàn. Giáo trình Quy trình hàn tập trung vào năng lực quản lý công nghệ, kiểm soát chất lượng và pháp quy kỹ thuật: đọc hiểu, phân tích và thiết lập bản thông số quy trình hàn (WPS) cùng biên bản kiểm định quy trình hàn (PQR) theo tiêu chuẩn quốc tế.

4. Làm thế nào để tự học giáo trình này hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu kỹ lý thuyết về các biến số thiết yếu và trình tự phê chuẩn ở Chương 1 và Chương 3, sau đó thực hành giải mã từng trường dữ liệu trong các mẫu WPS và PQR ở Chương 2 và Chương 4, kết hợp trả lời các câu hỏi ôn tập định hướng ở cuối mỗi chương.

5. Giáo trình có tích hợp dữ liệu và tài liệu kỹ thuật thực tế không?

Giáo trình cung cấp trực tiếp các biểu mẫu WPS và PQR thực tế áp dụng cho các mác thép A53, A106, que hàn E7016, dây hàn ER70S-G, dây lõi thuốc E71T-1C, bao gồm đầy đủ dữ liệu đo kiểm kéo, uốn và thông số dòng hàn.

Kết luận

Giáo trình Quy trình hàn (Mã môn học: MH 24) của Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô là tài liệu đào tạo chuyên môn có cấu trúc chặt chẽ, xác lập đầy đủ mối quan hệ kỹ thuật giữa bản thông số quy trình hàn (WPS) và báo cáo phê chuẩn quy trình (PQR). Lộ trình học tập 30 giờ dẫn dắt người học từ việc nắm vững định chế kiểm soát chất lượng, phân biệt biến số thiết yếu, đến kỹ năng giải mã chi tiết các hồ sơ công nghệ theo hệ tiêu chuẩn AWS D1.1, AWS D1.4M và ASME Section IX. Để nâng cao hiệu quả học tập và nghiên cứu, người học nên tham khảo đồng thời các tài liệu tiêu chuẩn gốc như ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section IX, AWS D1.1/D1.1M và báo cáo kỹ thuật CEN ISO/TR 15608:2005.