Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Quy trình hàn (Mã số mô-đun: MĐ21) là tài liệu đào tạo chuyên ngành bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ cao đẳng, do Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng biên soạn và ban hành năm 2019. Trong khung chương trình đào tạo, mô-đun MĐ21 được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở kỹ thuật từ MH07 đến MH10 và được tổ chức học sau hoặc song song với các mô-đun thực hành nghề từ MĐ11 đến MĐ15.

Thời lượng toàn bộ môn học là 75 giờ, phân bổ bao gồm 30 giờ lý thuyết và 45 giờ thực hành. Mục tiêu học tập trọng tâm của giáo trình là trang bị cho học viên năng lực liệt kê thứ tự các bước thực hiện một quy trình hàn công nghiệp, đọc hiểu thành thạo các văn bản quy trình hàn (Welding Procedure Specification - WPS) và báo cáo kiểm định quy trình hàn (Procedure Qualification Record - PQR), phân biệt các tham số kỹ thuật giữa các tiêu chuẩn, đồng thời thiết lập được hồ sơ quy trình hàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và quy chuẩn quốc tế.

Cấu trúc giáo trình được tiếp cận theo hình thức tích hợp lý thuyết gắn liền với phân tích biểu mẫu thực tế, chia thành 6 bài học chính xen kẽ 3 bài kiểm tra định kỳ (5 giờ/bài). Điểm đặc sắc của tài liệu là phương pháp trích xuất trực tiếp các biểu mẫu hồ sơ WPS và PQR thực tế (theo tiêu chuẩn AWS D1.1 và ASME Section IX) đã được thẩm định từ các dự án sản xuất và tổ chức đăng kiểm (như Lloyd's Register), giúp người học tiếp cận trực quan cấu trúc dữ liệu kỹ thuật thực tế thay vì các lý thuyết hàn trừu tượng.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung chương trình học được cấu trúc thành 6 bài học cụ thể:

  • Bài 1: Giới thiệu chung về quy trình hàn (WPS) (10 giờ - Tích hợp): Trình bày khái niệm, ý nghĩa và cấu trúc chuẩn của một WPS. Chi tiết hóa các trường thông tin: thông tin chung (WPS No, Revision No, PQR No, phương pháp hàn SMAW, GMAW, GTAW, SAW); thiết kế mối ghép (Single V Butt Weld, góc vát mép, khe hở đáy, mép cùn, đệm lót); kim loại cơ bản; kim loại điền đầy; vị trí hàn; nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ và nhiệt luyện sau hàn (PWHT); khí bảo vệ; chế độ dòng điện (AC/DC, cực tính DCEP/DCEN) và các điều kiện kỹ thuật thao tác.
  • Bài 2: Giới thiệu chung về báo cáo quy trình hàn (PQR) (10 giờ - Tích hợp): Phân tích khái niệm PQR như một bản ghi chép các tham biến thực tế và kết quả thử nghiệm cơ tính (thử kéo, thử uốn, thử va đập). Cung cấp hệ thống tiêu chuẩn dây hàn/que hàn AWS (A5.1 đến A5.29), quy tắc ký hiệu que hàn thép carbon, thép hợp kim thấp (AWS A5.5), thép không gỉ (AWS A5.4), dây hàn GMAW/GTAW, dây hàn lõi thuốc FCAW, thuốc hàn và dây hàn SAW. Phân loại 9 nhóm vật liệu thép theo ASME (từ P1 đến P10H).
  • Bài 3: Hướng dẫn đọc quy trình hàn (WPS) theo AWS (10 giờ - Tích hợp): Hướng dẫn giải mã các thông số trong biểu mẫu WPS chuẩn AWS D1.1-2006 cho mối hàn giáp mối tấm vát mép chữ V (Single V Butt Weld) trên vật liệu SS400 ở vị trí hàn đứng 3G (phương pháp SMAW, que hàn E7016) và vị trí hàn trần 4G kết hợp hai phương pháp SMAW + FCAW (dây hàn E71T-1).
  • Bài 4: Hướng dẫn đọc quy trình hàn (WPS) theo ASME (10 giờ - Tích hợp): Cung cấp phương pháp phân tích WPS theo tiêu chuẩn ASME Section IX cho mối hàn giáp mối tấm dày 14mm ở vị trí 3G (SMAW) và vị trí 4G (SMAW + FCAW), tập trung vào các yêu cầu về khoảng tham số dòng điện, điện áp, tốc độ hàn và nhiệt lượng cấp (Heat input).
  • Bài 5: Hướng dẫn đọc báo cáo quy trình hàn (PQR) theo AWS (10 giờ - Tích hợp): Hướng dẫn đọc và thẩm định hồ sơ PQR cho mối hàn vị trí 4G (FCAW) và liên kết hàn ống thép A106 Gr.B ở vị trí hàn nghiêng cố định 6G kết hợp lót đáy bằng GTAW (dây hàn ER70S-G, khí bảo vệ Argon 99.95%) và điền đầy/phủ bằng SMAW (que hàn E7016).
  • Bài 6: Hướng dẫn đọc báo cáo quy trình hàn (PQR) theo ASME (10 giờ - Tích hợp): Luyện tập phân tích, đánh giá các biên bản thử nghiệm cơ tính đi kèm PQR theo quy chuẩn ASME.

Logic phát triển của giáo trình đi từ việc xây dựng khái niệm nền tảng và nhận diện tiêu chuẩn phân loại vật liệu (Bài 1, Bài 2), tiến đến kỹ năng đọc hiểu - kiểm tra biểu mẫu quy trình WPS (Bài 3, Bài 4), và hoàn thiện ở mức độ thẩm định hồ sơ kiểm tra chất lượng thực nghiệm PQR (Bài 5, Bài 6).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập khối kiến thức kỹ thuật dựa trên các hệ thống quy chuẩn quốc tế:

  • Hệ thống quy chuẩn quản lý chất lượng mối hàn: ASME Section I, ASME Section II Part C, ASME Section VIII (Div.1, Div.2), ASME B31.4, ASME Section IX, API 650, API 1104, BS 5500, AWS D1.1.
  • Mã hóa phương pháp công nghệ hàn theo ISO 4063 / ISO 857: Mã 111 (SMAW - hồ quang tay), 121 (SAW - hồ quang dưới lớp thuốc), 131 (MIG - hồ quang khí trơ), 135 (MAG - hồ quang khí hoạt tính), 136 (FCAW - hồ quang dây lõi thuốc), 141 (TIG - hồ quang điện cực vonfram khí trơ).
  • Phân nhóm vật liệu kim loại cơ bản (P-Numbers theo ASME): P1 (Thép Carbon: A36, A53, A106, A283); P3, P4, P5A-C (Thép hợp kim thấp Cr-Mo); P6 (Thép hợp kim Martensitic); P7 (Thép hợp kim Ferritic); P8 (Thép không gỉ Austenitic: TP304, TP304L, TP316, TP316L); P9A-C (Thép hợp kim Niken); P10H (Thép hợp kim Duplex Cr-Ni-Mo có Cr >18%).
  • Quy tắc ký hiệu và cơ tính vật liệu hàn (AWS Specifications): Cấu trúc phân loại điện cực AWS A5.1 (E7016), AWS A5.4 (thép không gỉ: E308, E309, E316, E347...), AWS A5.18/A5.20 (ER70S-X, E71T-X), AWS A5.17/A5.23 (FXXX-EXXXK cho hàn SAW).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Nhận diện chính xác hình học mối ghép (Root Opening, Root Face, Groove Angle), xác định chế độ hàn (cường độ dòng điện A, điện áp V, tốc độ cấp dây, lưu lượng khí bảo vệ 8–25 lít/phút, loại điện cực vonfram 2% ThO2).
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích và tính toán năng lượng đường hàn ($KJ/mm$), đánh giá sự tương thích giữa kim loại gốc (Base metal) và kim loại điền đầy (Filler metal/F-No/A-No), kiểm tra kết quả thử cơ tính (giới hạn bền kéo MPa, góc thử uốn mặt/chân/cạnh, độ dai va đập) so với yêu cầu kỹ thuật.
  • Kỹ năng năng lực thực hành (Practical competencies): Đọc hiểu, đối soát và trực tiếp lập hồ sơ WPS/PQR công nghiệp theo đúng định dạng chuẩn của AWS và ASME.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp (Integrated Teaching Method), kết hợp 30 giờ trang bị lý thuyết kỹ thuật và 45 giờ phân tích, giải mã hồ sơ thực tế. Quá trình học tập được thiết kế thông qua việc nghiên cứu các case studies cụ thể là các bộ hồ sơ WPS/PQR thật được lập cho các loại kết cấu khác nhau (tấm thép SS400 dày từ 3.0mm đến 28mm, ống thép A106 Grade B).

Các bài tập thực hành yêu cầu học viên trực tiếp thao tác trên dữ liệu:

  • Phân tích và điền thông số vào bảng thông số hàn (Welding Procedure Data Sheet) theo từng lớp hàn: lớp lót đáy (Root pass), lớp điền đầy (Filler pass), lớp phủ bề mặt (Cap pass).
  • Tính toán và lập bảng thông số kỹ thuật hàn khi liên kết tấm thép dày $s=10mm$ ở vị trí hàn 3G.
  • Tra cứu và đối chiếu các thông số vật liệu dựa trên hệ thống bảng tra ASME P-No và AWS Spec.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập của mô-đun được quy định rõ ràng thông qua 3 tiêu chí với hệ số cố định:

  • Kiến thức (Hệ số 0.3): Kiểm tra khả năng hiểu định nghĩa, nhận diện ký hiệu tiêu chuẩn, phân nhóm vật liệu và trình bày các bước thiết lập WPS/PQR.
  • Kỹ năng (Hệ số 0.5): Đánh giá năng lực đọc hiểu chính xác các trường thông tin trong WPS/PQR và kỹ năng thiết lập bảng thông số quy trình cho một kết cấu hàn cụ thể.
  • Thái độ (Hệ số 0.2): Đánh giá tác phong công nghiệp, độ chính xác, tỉ mỉ, thời gian hoàn thành bài tập, ý thức tuân thủ an toàn lao động và quy chuẩn kỹ thuật.

Học viên được hướng dẫn tự học thông qua việc đối chiếu quy định trong các tiêu chuẩn gốc (AWS D1.1, ASME Section IX), rèn luyện kỹ năng tra cứu mã hiệu dây/que hàn và phân loại nhóm thép.


Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình tích hợp trực tiếp các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế được sử dụng trong ngành công nghiệp chế tạo cơ khí, dầu khí và đóng tàu:

  • Tiêu chuẩn viện dẫn chuẩn hóa: Cập nhật các quy phạm thiết kế và quy trình của ASME (Section I, II, VIII, IX, B31.4), AWS (AWS D1.1), API (API 650, API 1104) và BS 5500.
  • Hệ thống hóa phân loại vật liệu: Tổng hợp toàn diện 24 quy chuẩn vật liệu điền đầy AWS (từ AWS A5.1 cho thép carbon đến AWS A5.29 cho thép hợp kim thấp lõi thuốc) cùng bảng phân loại chi tiết 9 nhóm thép (P-No) từ thép carbon thông thường đến thép hợp kim cao Austenitic và Duplex (Cr >18%).
  • Tính thực tiễn qua các quy trình hỗn hợp (Combo processes): Giáo trình không dừng lại ở các quy trình đơn lẻ mà đưa vào giảng dạy các quy trình hàn kết hợp phức tạp thường gặp trong công nghiệp chế tạo ống áp lực, như quy trình hàn kết hợp GTAW lót đáy và SMAW phủ ở vị trí ống 6G, hoặc quy trình kết hợp SMAW và FCAW ở vị trí trần 4G.
  • Hồ sơ mẫu chuẩn hóa: Toàn bộ các bài tập đọc hiểu đều sử dụng biểu mẫu kỹ thuật tiếng Anh đồng bộ với các tổ chức đăng kiểm và cơ sở đào tạo chuyên nghiệp (Lloyd's Register, Trường Cao đẳng Nghề Bà Rịa - Vũng Tàu), giúp học viên làm quen trực tiếp với ngôn ngữ kỹ thuật chuyên ngành.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên/Học viên: Học viên theo học hệ Cao đẳng nghề Hàn, sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí - Hàn (học ở giai đoạn chuyên ngành năm thứ 2 hoặc năm thứ 3).
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Học viên cần hoàn thành các môn học cơ sở từ MH07 đến MH10 (bao gồm vẽ kỹ thuật, vật liệu cơ khí, dung sai lắp ghép) và có kiến thức hoặc đang học song song các mô-đun thực hành công nghệ hàn tay nghề từ MĐ11 đến MĐ15 (hàn hồ quang tay, hàn MIG/MAG, hàn TIG, hàn tự động).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm giáo trình giảng dạy chính thức cho mô-đun MĐ21, làm căn cứ biên soạn đề thi lý thuyết, bài tập thực hành đọc bản vẽ quy trình và hướng dẫn đồ án tốt nghiệp chuyên ngành hàn.
  • Kỹ thuật viên và giám sát hàn: Dùng làm tài liệu tra cứu các quy chuẩn vật liệu (P-No, F-No, A-No), quy tắc đặt tên que hàn theo AWS và cấu trúc hồ sơ WPS/PQR phục vụ công tác kiểm soát chất lượng (QA/QC), giám sát hàn (Welding Inspector) tại các nhà máy, xưởng chế tạo kết cấu thép và công trình công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?
Tài liệu được thiết kế chuyên biệt cho hệ đào tạo Cao đẳng nghề Hàn, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên cơ khí, nhân viên QA/QC kiểm định mối hàn và giám sát hàn công nghiệp.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô-đun này?
Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở (MH07–MH10) về công nghệ kim loại, tính chất vật liệu, ký hiệu mối hàn trên bản vẽ kỹ thuật và nắm vững nguyên lý vận hành các phương pháp hàn hồ quang cơ bản (MĐ11–MĐ15).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các giáo trình công nghệ hàn thông thường là gì?
Giáo trình tập trung chuyên sâu vào công tác quản lý chất lượng và tài liệu kỹ thuật hàn (thiết lập, đọc hiểu, phân tích hồ sơ WPS và PQR theo ASME/AWS) thay vì chỉ hướng dẫn thao tác mỏ hàn thực hành ngoài xưởng.

4. Làm thế nào để tự học và nắm vững nội dung giáo trình hiệu quả?
Cần tập trung nắm chắc cách tra cứu bảng phân nhóm thép ASME (P1–P10H), giải mã cấu trúc ký hiệu điện cực hàn AWS (A5.1, A5.4, A5.20), sau đó thực hành phân tích từng dòng thông số trên các mẫu WPS/PQR ở các vị trí 3G, 4G và 6G được cung cấp trong bài 3, 4, 5, 6.

5. Giáo trình có cung cấp các bảng tra cứu kỹ thuật kèm theo không?
Có. Giáo trình tích hợp bảng tra cứu chi tiết thông số cơ tính kim loại mối hàn thép không gỉ theo AWS A5.4, bảng phân loại quy chuẩn que hàn AWS A5.1 đến A5.29 và bảng phân nhóm thép thương mại theo chuẩn ASME P-Number.


Kết luận

Giáo trình Quy trình hàn (MĐ21) của Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng cung cấp hệ thống kiến thức chuẩn xác và toàn diện về công tác lập, đọc hiểu và quản lý hồ sơ quy trình hàn công nghiệp theo hai hệ tiêu chuẩn phổ biến là AWS và ASME. Lộ trình học tập được thiết kế khoa học: đi từ việc nắm vững định dạng văn bản kỹ thuật và tiêu chuẩn phân loại vật liệu, tiến đến giải mã chi tiết các quy trình WPS thực tế ở các vị trí khó (3G, 4G, 6G), và hoàn thiện kỹ năng kiểm tra đánh giá cơ tính mối hàn trên báo cáo PQR. Để mở rộng chuyên môn, học viên và kỹ sư hàn có thể tham khảo trực tiếp các bộ tiêu chuẩn hoàn chỉnh gồm ASME Boiler and Pressure Vessel Code (Section II, Section IX), AWS D1.1/D1.1M Structural Welding Code - Steel và tiêu chuẩn đường ống API 1104.