I. Tổng quan quy trình công nghệ chế tạo phân đoạn 238 tàu 3200T
Chế tạo phân đoạn đóng vai trò then chốt trong đóng tàu hiện đại. Phân đoạn 238 thuộc cụm đáy đôi của tàu chở hàng khô 3200 tấn. Vị trí này chịu áp lực thủy tĩnh lớn và tải trọng uốn dọc thân tàu. Quy trình công nghệ chế tạo phân đoạn 238 tàu 3200T định hình toàn bộ phương pháp gia công và lắp ghép chi tiết. Đơn vị thi công áp dụng phương pháp module hóa nhằm tối ưu hóa thời gian tại triền đà. Việc chế tạo diễn ra trực tiếp trong nhà xưởng có mái che. Các phân xưởng cơ khí, vỏ tàu phối hợp nhịp nhàng theo dây chuyền khép kín. Trang thiết bị gồm máy cắt CNC, máy uốn thép hình và hệ thống cầu trục công suất lớn. Tôn đáy trên được lựa chọn làm mặt chuẩn lắp ráp cố định. Khung giàn gá lắp thiết kế dầm chữ I cách đều 600 mm tương ứng khoảng cách sườn. Bệ lắp ráp cao 800 mm tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân hàn và kiểm tra. Toàn bộ quá trình tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn quy phạm phân cấp tàu biển.
1.1. Đặc điểm kết cấu phân đoạn đáy 238 tàu 3200 tấn
Phân đoạn 238 là khối kết cấu đáy đôi chịu lực phức tạp. Khối gồm hệ thống tấm phẳng tôn đáy trên, tôn đáy dưới và các vách kín nước. Bên trong phân đoạn bố trí sống chính, hai sống phụ và các đà ngang đặc. Thép hình chữ L kích thước 120x120x10 đóng vai trò nẹp gia cường dọc. Khoảng cách giữa các sườn duy trì ổn định ở mức 600 mm. Chi tiết liên kết hàn kín tạo thành các khoang chứa nhiên liệu hoặc nước dằn. Tổng khối lượng kết cấu thép vượt quá 4,4 tấn với độ chính xác hình học cao. Mọi chi tiết kim loại đều trải qua khâu làm sạch bề mặt và phun sơn lót bảo vệ trước khi lắp đặt.
1.2. Năng lực trang thiết bị và cơ sở hạ tầng nhà máy
Nhà máy đóng tàu cần đảm bảo điều kiện mặt bằng tiêu chuẩn để chế tạo phân đoạn 238. Phân xưởng vỏ trang bị sàn gá phẳng vững chắc và hệ thống cẩu trục sức nâng 20 đến 50 tấn. Dây chuyền cắt kim loại tích hợp máy CNC plasma và máy cắt tự động rùa hơi. Thiết bị gia công tạo hình gồm máy lốc tôn thủy lực ba trục và máy uốn cơ khí thép góc. Nguồn cấp khí hàn hỗn hợp CO2 và Argon bố trí tập trung dọc theo các tuyến bệ thi công. Đội ngũ thợ hàn sở hữu chứng chỉ tay nghề theo tiêu chuẩn Đăng kiểm. Hệ thống kiểm định không phá hủy NDT đảm bảo rà soát 100% khuyết tật mối hàn trọng yếu.
II. Phân tích kết cấu cơ bản trong chế tạo phân đoạn 238 tàu 3200T
Phân tích kết cấu là bước khởi đầu quan trọng nhằm kiểm soát biến dạng nhiệt và khối lượng gia công. Phân đoạn đáy 238 có mật độ mối hàn dày đặc giữa tôn vỏ và các hệ xương sống. Thép tấm sử dụng chủ yếu có chiều dày từ 8 mm đến 12 mm. Khối lượng các chi tiết đà ngang đặc như DN95, DN97, DN99 chiếm tỷ trọng lớn trong tổng thể. Sống chính liên tục có chiều dày 10 mm chạy dọc tâm đáy tàu, kết hợp sống phụ đối xứng hai bên. Vấn đề biến dạng nhiệt do hàn góc và hàn giáp mối luôn là thách thức hàng đầu. Nếu không tính toán thứ tự hàn hợp lý, phân đoạn dễ bị cong vênh hoặc sai lệch đường sườn. Khâu phóng dạng và khai triển tôn đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối để tránh lãng phí phôi thép. Kỹ sư phải bù lượng co ngót vật liệu tại các vị trí tiếp giáp giữa các phân đoạn kế cận. Toàn bộ dữ liệu cắt phôi được số hóa đưa vào máy cắt tự động.
2.1. Phân loại và tính toán khối lượng chi tiết thép
Hệ thống chi tiết của phân đoạn 238 chia thành hai nhóm chính gồm thép tấm và thép hình. Thép tấm dày 8 mm đến 12 mm dùng làm tôn đáy trên, tôn đáy dưới, đà ngang và tấm sống. Tổng khối lượng thép tấm chiếm khoảng 3350 kg. Nhóm thép hình L120x120x10 làm nẹp dọc có tổng trọng lượng trên 1100 kg. Từng mã chi tiết đều mang ký hiệu riêng biệt để thuận tiện quản lý phôi. Việc bóc tách khối lượng chính xác giúp tối ưu hóa sơ đồ cắt tôn tấm lớn. Tỷ lệ tận dụng thép đạt trên 90%, giảm thiểu phế liệu phát sinh trong phân xưởng gia công chi tiết thô.
2.2. Kiểm soát rủi ro biến dạng nhiệt trong quá trình hàn
Biến dạng nhiệt phát sinh do sự phân bố nhiệt không đồng đều khi thực hiện nhiều đường hàn liên tiếp. Mối hàn góc giữa đà ngang và tôn đáy tích tụ ứng suất dư cục bộ. Hiện tượng cong vênh tấm mỏng và vặn xoắn sống chính gây sai lệch kích thước phân đoạn. Biện pháp hạn chế gồm cố định kết cấu bằng cữ chặn, gông mã chữ C và nêm sắt trên bệ lắp ráp. Thợ hàn áp dụng phương pháp hàn phân đoạn so le, hàn đối xứng từ tâm tỏa ra hai phía biên. Kỹ sư theo dõi liên tục độ co rút đường kính để kịp thời cân chỉnh nhiệt lượng hàn hồ quang.
III. Phương pháp triển khai công nghệ chế tạo phân đoạn 238 tàu 3200T
Quy trình công nghệ chế tạo phân đoạn 238 tàu 3200T triển khai qua các giai đoạn nghiêm ngặt từ chi tiết đến tổng thành. Ban đầu, phôi thép được nắn phẳng, làm sạch gỉ sét bằng phương pháp phun bi và sơn lót bảo vệ. Máy cắt CNC cắt chính xác các tấm tôn đáy, đà ngang và nẹp gia cường. Công nhân tiến hành vát mép hàn theo tiêu chuẩn góc vát thiết kế. Tiếp theo, bệ lắp ráp được căn chỉnh thăng bằng tuyệt đối trên sàn xưởng. Tôn đáy trên được trải phẳng lên bệ dầm chữ I và lấy dấu vị trí các đường sườn, sống chính, sống phụ. Cụm đà ngang và sống dầm được gá lắp độc lập trước khi cẩu lên bệ. Thợ hàn hoàn thiện liên kết giữa hệ xương với tôn đáy trên theo trình tự từ giữa ra hai đầu. Sau khi kiểm tra kích thước khung xương, các tấm tôn đáy dưới được cẩu lên gá đè và hàn giáp mối khép kín toàn bộ phân đoạn đáy đôi.
3.1. Thiết kế bệ gá và quy trình gia công cụm chi tiết
Bệ gia công phân đoạn 238 thiết kế dạng dầm thép I đặt song song cách nhau 600 mm. Chiều cao bệ cách mặt sàn xưởng 800 mm giúp thao tác lắp ráp thuận tiện. Cụm chi tiết đà ngang và nẹp dọc được tổ hợp riêng tại bàn gá phụ. Tấm vách đà ngang hàn dính nẹp gia cường bằng phương pháp hàn bán tự động MIG/MAG trong môi trường khí bảo vệ CO2. Các mối hàn góc đạt chiều cao chân mối hàn thiết kế. Mọi cụm chi tiết con đều trải qua khâu nghiệm thu kích thước hình học trước khi chuyển sang bệ lắp ráp tổng thành phân đoạn.
3.2. Lắp ráp tổng thành và hàn khép kín tôn vỏ đáy
Quy trình lắp ráp tổng thành bắt đầu bằng việc đặt các tấm tôn đáy trên đã hàn nối lên bệ định vị. Kỹ sư sử dụng quả dọi, dây bật mực và máy laser để lấy dấu chuẩn xác tâm sống chính và đường sườn. Hệ thống sống chính, sống phụ và các đà ngang lần lượt đặt đúng vị trí dấu vạch. Các mã kẹp và kích thủy lực ép chặt cơ cấu xuống bề mặt tôn nền. Hàn đính cố định toàn bộ hệ khung xương trước khi hàn chính thức. Cuối cùng, tôn đáy dưới được gá lắp, ép khít và thực hiện đường hàn giáp mối tự động dưới lớp thuốc bảo vệ.
IV. Đánh giá kiểm định chất lượng chế tạo phân đoạn 238 tàu 3200T
Nghiệm thu và kiểm định chất lượng là bước hoàn tất trong quy trình công nghệ chế tạo phân đoạn 238 tàu 3200T. Phân đoạn hoàn thiện phải đáp ứng tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Đăng kiểm quốc gia và quốc tế. Kỹ thuật viên sử dụng máy toàn đạc quang học kiểm tra dung sai kích thước dài, rộng và độ chéo góc. Độ phẳng bề mặt tôn đáy trên và tôn đáy dưới được đo đạc kỹ lưỡng. Mọi mối hàn giáp mối tôn bao đáy đều kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp siêu âm UT hoặc chụp phim phóng xạ RT. Các khoang đáy đôi kín nước trải qua thử áp lực nước hoặc thử độ kín bằng khí nén kết hợp bọt xà phòng. Kết quả kiểm tra ghi nhận vào hồ sơ hoàn công phân đoạn trước khi chuyển ra bãi đấu đà tổng thành. Việc thực hiện đúng quy trình công nghệ đảm bảo độ bền kết cấu, rút ngắn thời gian đóng tàu và nâng cao độ an toàn vận hành tàu biển.
4.1. Phương pháp kiểm tra không phá hủy mối hàn NDT
Kiểm tra không phá hủy NDT giữ vai trò quyết định độ tin cậy của liên kết hàn phân đoạn 238. Phương pháp thẩm thấu chất lỏng PT và hạt từ MT phát hiện nứt bề mặt hoặc khuyết tật rỗ khí mép hàn. Phương pháp siêu âm UT và chụp ảnh bức xạ tia X rà soát sâu bên trong mối hàn giáp mối tôn đáy. Các vị trí nút giao giữa đà ngang và sống chính chịu ứng suất cao luôn được kiểm tra 100%. Những mối hàn không đạt chuẩn đều được đục bỏ bằng hồ quang than, mài sạch và hàn dặm lại theo đúng quy trình xử lý khuyết tật chuẩn hóa.
4.2. Thử nghiệm độ kín khoang và nghiệm thu phân đoạn
Thử độ kín là điều kiện tiên quyết trước khi hạ liệu phân đoạn đáy sang khu vực triền đà. Khoang đáy đôi được bịt kín các lỗ khoét công nghệ và bơm khí nén với áp suất quy chuẩn 0,2 kg/cm2. Kỹ thuật viên quét nước xà phòng dọc theo tất cả các đường hàn tôn bao và chân vách kín nước. Ngoài ra, phương pháp phun nước áp lực cao được áp dụng cho các vị trí vách biên không chịu áp lực ngập chìm. Biên bản nghiệm thu được ký xác nhận ba bên gồm Đăng kiểm viên, Giám sát chủ tàu và Kỹ sư trưởng công nghệ nhà máy đóng tàu.