Giáo trình Công nghệ hàn trong đóng tàu

Công nghệ 
Hàn trong đóng tàu 
CHƯƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN TRONG ĐÓNG 
TÀU
Năm 1802, viện sĩ V.V Petrốt phát hiện ra hồ quang điện. 
Sau đó đến năm 1810, nhà vật lý người Anh là Đêvi đã tiếp tục 
nghiên cứu về hồ quang và chứng minh khả năng dùng hồ quang 
điện làm nóng chảy kim loại. Đến năm 1882. N.N Bennađôxơ đã 
sử dụng hồ quang điện làm nóng chảy kim loại và sử dụng hàn hồ 
quang bằng cực than. Tiếp sau đó, N.G Slavianốp lại sử dụng hồ 
quang để hàn bằng que hàn thép và biết bảo vệ vùng hàn chống lại 
các khí có hại: nitơ, ôxy.
Năm 1907, Kenbbécgơ (Thụy Điển) đã tìm ra phương pháp 
ổn định hồ quang và bảo vệ vũng hàn bằng cách bọc que hàn bằng 
lớp thuốc bọc.
Trong một phần tư đầu thế kỷ XX, Liên Xô đã chế tạo nồi 
hơi bằng phương pháp hàn, sau đó đến chế tạo tàu thủy và các kết 
cấu khác. Nhưng trong thời kỳ này, hàn hồ quang tay là chủ yếu. 
Hàn hồ quang tay phát triển, người ta đã chế tạo que hàn bằng 
nhiều loại thép và hợp kim có tính chất khác nhau để hàn các kết 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
cấu kim loại và hợp kim khác nhau. Năm 1928, Alecxanđerơ (Mỹ) 
tìm ra phương pháp hàn hồ quang trong khí bảo vệ.
Năm 1929, người ta đã tìm ra phương pháp hàn tự động dưới 
lớp thuốc trong điều kiện thí nghiệm với thuốc hàn sử dụng là hỗn 
hợp của than gỗ, tinh bột, mùn cưa và bồ hóng. Hàn tự động ra đời 
đã tăng được công suất hồ quang, bảo vệ được vùng hàn tốt, do 
vậy nâng cao được chất lượng mối hàn và tăng năng suất của quá 
trình hàn, đồng thời cải thiện được điều kiện làm việc cho người 
thợ hàn. Nhờ vậy mà hàn tự động phát triển một cách nhanh chóng 
cả về công nghệ và thiết bị.
Sau chiến tranh Thế giới thứ hai, cùng với hàn tự động dưới 
lớp thuốc, phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ (MIG: 
Metal Inert Gas; MAG: Metal Active Gas) cũng phát triển và nó 
được sử dụng để hàn một số kim loại có tính hàn kém.
Năm 1949 đã ra đời phương pháp hàn nóng chảy đặc biệt –
hàn điện xỉ. Hàn điện xỉ ra đời có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong 
công nghệ chế tạo nồi hơi, thiết bị cán, trục tuốc bin thủy lực cỡ 
lớn và các sản phẩm cỡ lớn khác. Sau đó hàng loạt các phương 
pháp hàn khác ra đời: hàn bằng tia laser, hàn bằng siêu âm,
Giải quyết khó khăn của việc lắp ghép các phân đoạn, kết cấu 
lại với nhau cũng là một vấn đề quan trọng mà chúng ta đã cố gắng 
tìm cách sao cho công nghệ lắp ghép là hiện đại, chính xác và hiệu 
quả nhất để trong quá trình sử dụng an toàn cho con tàu và cho con 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
người. Đến nay chúng ta có thể khẳng định rằng công nghệ hàn đã 
thay thế cho các phương pháp lắp ghép khác mà một thời gian dài 
đã kìm hãm sự phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu với lý 
do không đảm bảo độ kín, độ bền kết cấu theo yêu cầu hàng hải. 
Theo nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng có nhiều nhà máy đóng 
tàu cùng với nhiều mẫu tàu với tải trọng lớn được thiết kế và đóng 
mới, việc đóng và sửa chữa có nhiều yêu cầu về công nghệ hàn. Vì 
trên suốt chiều dài con tàu thì hàn kim loại được sử dụng là chủ 
yếu của quá trình lắp ghép.
Trải qua một thời gian dài kiểm chứng bằng việc sử dụng tàu 
trong thực tế thì công nghệ hàn dần như đã khẳng định được vị trí 
quan trọng của mình trong ngành công nghiệp đóng tàu. Đáp ứng 
đầy đủ các yêu cầu mà tổ chức an toàn hàng hải đặt ra, có thể hàn 
ở mọi vị trí cũng như các tư thế mà hầu như chỉ có đặc thù của 
ngành đóng tàu mới có. Theo số liệu thống kê nếu cùng kết cấu mà 
dùng các phương pháp ghép nối khác nhau thì hàn có thể tiết kiệm 
từ 10-20% khối lượng kim loại. Đặc biệt có thể hàn các kim loại 
khác nhau mà đảm bảo mối hàn kín khít, có độ bền cao, giảm được 
nguyên công lao động.
Chúng ta không phủ nhận hoàn toàn sự cần thiết của các 
phương pháp lắp ghép khác. Nhưng chúng ta có thể khẳng định 
công nghệ hàn đã và đang được sử dụng rộng rãi trong tất cả các 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
nhà máy đóng và sửa chữa tàu thủy trên toàn thế giới cũng như ở 
đất nước chúng ta hiện nay.
Có hai phương pháp hàn chính là hàn nóng chảy và hàn áp 
lực. Trong ngành công nghiệp đóng tàu chỉ sử dụng phương pháp 
hàn áp lực
Một số loại công nghệ hàn được sử dụng phổ biến trong 
ngành đóng tàu:
1. Hàn hồ quang tay;
2. Hàn khí;
3. Hàn hồ quang bán tự động trong môi trường khí bảo vệ 
(MIG: Metal Inert Gas; MAG: Metal Active Gas);
4. Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc;
5. Hàn hồ quang bán tự động dưới lớp thuốc.
Các nguyên công trong quy trình công nghệ đóng tàu:
1. Chuẩn bị sản xuất; 6. Lắp ráp;
2. Phóng dạng; 7. Hàn;
3. Khai triển; 8. Lắp ráp trên đà, ụ;
4. Gia công chi tiết; 9. Sơn;
5. Hạ liệu, lấy dấu; 10. Hạ thủy.
Trong các nguyên công trên thì hàn là nguyên công cực kỳ 
quan trọng trong quy trình công nghệ sử dụng trong đóng tàu, nó 
chiếm phần lớn khối lượng công việc và thời gian của toàn bộ quy 
trình công nghệ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 2: 
KÝ HIỆU TIÊU CHUẨN CỦA 
MỘT SỐ NƯỚC VỀ MỐI HÀN
1.2.1 Tiêu chuẩn Anh BS.4871
Theo tiêu chuẩn này, các tư thế hàn cơ bản khi hàn hồ quang được 
ký hiệu như sau:
Hàn sấp: D
Hàn ngang: X
Hàn đứng từ dưới lên:Vu
Hàn đứng từ trên xuống: Vd
Hàn trần: O
Các tư thế hàn khác cũng được quy định như sau:
Mối hàn (1G, 1F) cho tư thế hàn D
Mối hàn (2G, 2F) cho tư thế hàn X
Mối hàn (4G, 3F) cho tư thế hàn O
Mối hàn (3G, 3F) cho tư thế hàn Vu và Vd
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
1.2.2 Tiêu chuẩn Nhật JIS Z3201
Các ký hiệu mối hàn trên bản vẽ được biểu thị trên bảng 1-1.
Bảng 1-1. Ký hiệu mối hàn trên bản vẽ theo tiêu chuẩn 
Nhật JIS Z3201
No Kiểu mối hàn Kiểu mối hàn
1
2
3
4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
56
7
8
9
10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
1.2.3 Tiêu chuẩn Mỹ ASME, AWS D11 – 92
Vị trí hàn được minh họa trên hình 1-1. Vị trí hàn được nhận 
(A)
(B)
(C)
Điện cực
Mối hàn
Trục hàn
a) Hàn sấp (1G) b) Hàn ngang (2G) c) Hàn đứng (3G) d) Hàn ngửa (4G)
Điện cực
Mối hàn
a) Hàn sấp (1F) b) Hàn ngang (2F) c) Hàn đứng (3F) d) Hàn ngửa (4F)
a) Tư thế quay ngang (1GR) b) Tư cố định ngang (5G)
c) Tư thế đứng (2G) d) Tư thế nghiêng (6G)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
biết trong dấu ngoặc.
Hình 1-1. Các vị trí mối hàn theo tiêu chuẩn ASME
A- Vị trí mối hàn giáp mối vát mép
B- Vị trí mối hàn góc không vát mép
C- Vị trí hàn ống (theo tiêu chuẩn AWS A3.0
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 3: 
GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1.3.1 Lựa chọn phương pháp hàn tự động
Phương pháp hàn tự động tuy chưa được sử dụng phổ biến 
trong cuộc sống như hàn hồ quang que tay, hàn TiG.. . Nhưng 
trong ngành công nghiệp đóng tàu thì nay đã được sử dụng khá 
phổ biến song song sự có mặt của các loại hàn khác. Có thể nói 
phương pháp hàn tự động là chìa khoá kết nối công nghệ cho quá 
trình sản xuất, khẳng định vị thế của công nghệ hàn đặc biệt là 
trong lĩnh vực đóng và sửa chữa tàu thủy.
Đóng tàu là ngành công nghiệp nặng, do tàu làm việc trong 
điều kiện rất khắc nghiệt nhất đối với các nhà máy sửa chữa tàu 
nên đòi hỏi người công nhân làm việc rất tập trung và đòi hỏi thao 
tác độ chính xác cao, thì giờ đây với phương pháp hàn này, có thể 
nói nó đã giải phóng gần như hoàn toàn các thao tác trong quá 
trình hàn cho người công nhân, cải thiện đáng kể điều kiện làm 
việc của người thợ hàn, chất lượng hàn cao và nó là điểm nhấn 
trong sự phát triển của công nghệ hàn. Chính vì vậy nên phương 
pháp hàn tự động đã nâng cao được năng suất lao động trong sản 
xuất.
Mối hàn trong ngành đóng tàu cần phải đảm bảo đầy đủ các 
yêu cầu của tổ chức hàng hải. Với phương pháp hàn tự động thì 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
dòng kim loại nóng chảy giờ đây không còn bị ảnh hưởng của các 
khí như: O2 hay N2 vì bể hàn được bảo vệ bởi thuốc hàn. Ngoài ra 
phương pháp hàn tự động được sử dụng rộng rãi hiện nay là vì. 
 Nhiệt lượng của hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất 
cao, do vậy khi hàn dưới lớp thuốc cho phép hàn với dòng điện lớn 
và tốc độ nhanh.
 Hàn dưới lớp thuốc cho chất lượng mối hàn cao, mối 
hàn đều, đẹp.
 Giảm tiêu hao kim loại và điện năng.
 Dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
 Điều kiện lao động tốt.
Hiện nay ở nước ta, phương pháp hàn tự động chỉ thực hiện 
các mối hàn ở tư thế 1G và 1F, nhưng có thể nói trong tương lai 
gần phương pháp hàn này sẽ thực hiện được mối hàn ở tất cả các tư 
thế.
Trong ngành công nghiệp đóng tàu hiện nay, khối lượng các 
đường hàn tự động dưới lớp thuốc chiếm khoảng 10%, hàn CO2
khoảng 40%, còn lại là hàn hồ quang tay nhưng trong một vài năm 
tới tỷ lệ này sẽ là: hàn tự động dưới lớp thuốc chiếm khoảng 30%, 
hàn CO2 là 50 ÷ 60%, khi đó hàn hồ quang tay chỉ còn 10% ÷ 
20%. Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc mở ra sự phát triển 
mới cho ngành công nghiệp đóng tàu nước ta đem lại năng suất lao 
động cao và hiệu quả sản xuất lớn. Vì vậy mà hàn tự động dưới lớp 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
thuốc đang là sự lựa chọn hàng đầu của một số nhà máy đóng tàu 
có quy mô lớn và hiện đại ở Việt Nam.
1.3.2 Nội dung nghiên cứu
Sự có mặt của công nghệ hàn, trong các ngành công nghiệp 
nó như điểm đánh dấu cho sự phát triển của ngành công nghiệp 
hoá, hiện đại hoá của đất nước.
Đối với ngành công nghiệp đóng tàu nó cũng có đặc thù 
riêng. Trên suốt chiều dài tàu ta luôn gặp các chi tiết kết cấu được 
liên kết với nhau bằng công nghệ hàn. Từ hàn bằng, hàn trần hay 
hàn đứng ..mà ít khi chúng ta có thể gặp được một ngành công 
nghiệp nào mà có đầy đủ các tư thế hàn đa dạng và phức tạp như 
vậy. Chính điều này tạo ra các khó khăn cho công việc lắp ghép và 
đặc biệt là việc thực hiện công nghệ hàn.
Với thời gian cho phép thì nội dung nghiên cứu của đề tài là: 
tìm hiểu, ghiên cứu công nghệ hàn tự động và thiết kế một quy 
trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép.
Nội dung của đề tài gồm các vấn đề sau:
1. Đặt vấn đề
2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hàn tự động dưới lớp 
thuốc
3. Thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động
4. Thảo luận kết quả.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
CHƯƠNG 4
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG 
PHÁP HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP 
THUỐC
2.1 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN
2.1.1 Sự tạo thành mối hàn
1) Khái niệm về mối nối hàn, mối hàn
Mối nối được thực hiện bằng hàn gọi là mối nối hàn. Mối nối 
hàn là mối nối liền không tháo rời được.
Vị trí nối các chi tiết gọi là mối hàn
Trong hàn nóng chảy mối nối hàn gồm:
Hình 2-1. Mối nối hàn
a) Mối hàn)
Mối hàn gồm: kim loại cơ bản và kim loại điện cực (que 
hàn) sau khi nóng chảy kết tinh tạo thành.
b) Vùng tiệm cận mối hàn)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Vùng kim loại cơ bản được nung nóng từ nhiệt độ 100oC 
đến nhiệt độ gần nhiệt độ nóng chảy.
c) Kim loại cơ bản
Vùng kim loại không bị tác dụng của nhiệt trong qua trình 
hàn.
2) Sự tạo thành bể hàn
Khi hàn nóng chảy, dưới tác dụng của nguồn nhiệt làm cạnh 
hàn và kim loại phụ nóng chảy tạo nên bể kim loại lỏng. Bể kim 
loại đó gọi là bể hàn hay vũng hàn.
Trong qua trình hàn, nguồn nhiệt dịch chuyển theo kẻ hàn, 
đồng thời bể hàn cũng dịch chuyển theo. Bể hàn được chia làm hai 
phần: phần đầu và phần đuôi.
Hình 2-2. Bể hàn
a) Phần dầu bể hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Ở phần này xảy ra quá trình nóng chảy của kim loại cơ bản và kim 
loại điện cực. Theo sự dịch chuyển của nguồn nhiệt, tất cả các kim 
loại ở phía trước bị nóng chảy.
b) Phần đuôi bể hàn
Ở phần này xảy ra quá trình kết tinh của kim loại lỏng bể hàn 
để tạo nên mối hàn.
Trong quá trình hàn, kim loại lỏng trong bể hàn luôn chuyển động 
và xáo trộn không ngừng. Sự chuyển động của kim loại lỏng trong 
bể hàn là do tác dụng của áp lực dòng khí lên bề mặt kim loại lỏng 
và do tác dụng của lực điện từ, làm cho kim loại lỏng trong bể hàn 
bị đẩy về phía ngược với hướng chuyển dịch của nguồn nhiệt và 
tạo nên chỗ lõm trong bể hàn.
Hình dạng và kích thước của bể hàn phụ thuộc vào:
- Công suất của nguồn nhiệt.
- Chế độ hàn.
- Tính chất lý nhiệt của kim loại vật hàn.
Hình dạng của bể hàn được đặc trưng bởi các đại lượng:
Hình 2-3. Hình dạng và kích thước của bể hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
b- Chiều rộng bể hàn
h- Chiều sâu nóng chảy
l- Chiều dài bể hàn
Tỷ số giữa chiều rộng và chiều dài bể hàn gọi là hệ số hình 
dạng của bể hàn:
 = b/l
Hệ số hình dạng của bể hàn có ảnh hưởng lớn đến quá trình kết 
tinh, do đó ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Nếu b/l lớn (bể hàn 
rộng) thì điều kiện kết tinh tốt, sau khi kết tinh nhận được mối hàn 
có chất lượng cao. Ngược lai, nếu b/L nhỏ thì sau khi kết tinh có 
thể gây ra nứt ở trục mối hàn.
3) Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn
Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực và bể hàn 
không những ảnh hưởng đến sự tạo thành mối hàn, mà còn ảnh 
hưởng đến thành phần và chất lượng mối hàn.
Khi hàn hồ quang tay, dù hàn bằng phương pháp nào và hàn 
ở bất kỳ vị trí nào thì kim loại lỏng cũng đều chuyển dịch từ que 
hàn vào bể hàn dưới dạng những giọt kim loại có kích thước khác 
nhau. Sự chuyển dịch của kim loại lỏng từ que hàn vào bể hàn là 
do các yếu tố sau:
a) Trọng lực của giọt kim loại lỏng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Những giọt kim loại được hình thành ở mặt đầu que hàn, 
dưới tác dụng của trọng lực sẽ dịch chuyển từ trên xuống dưới theo 
phương thẳng đứng vào bể hàn.
Lực trọng trường chỉ có tác dụng làm chuyển dịch các giọt 
kim loại lỏng vào bể hàn khi ở vị trí sấp, còn khi hàn ngửa yếu tố 
này hoàn toàn không thuận lợi.
b) Sức căng bề mặt
Sức căng bề mặt sinh ra do tác dụng của lực phân tử. Lực 
phân tử luôn có khuynh hướng tạo cho bề mặt kim loại lỏng có một 
năng lượng nhỏ nhất, tức là làm cho bề mặt kim loại lỏng thu nhỏ 
lại. Muốn vậy thì những giọt kim loại lỏng phải có dạng hình cầu. 
Những giọt kim loại lỏng hình cầu chỉ mất đi khi chúng rơi vào bể 
hàn và bị sức căng bề mặt của bể hàn kéo vào thành dạng chung 
của nó.
c) Lực từ trường
Dòng điện khi đi qua điện cực sẽ sinh ra một từ trường. Lực 
của từ trường này ép lên que hàn làm cho ranh giới giữa phần rắn 
và phần lỏng của que hàn bị thắt lại.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hình 2- 4. Tác dụng của lực từ trường ép lên que hàn
Do bị thắt lại nên diện tích tiết diện ngang tại chỗ đó giảm, 
làm mật độ và cường độ của lực từ trường mạnh lên. Mặt khác, tại 
chỗ thắt do có điện trở cao nên nhiệt sinh ra lớn, làm kim loại 
nhanh chóng đạt đến trạng thái sôi và tạo ra áp lực lớn đẩy các giọt 
kim loại lỏng vào bể hàn.
Lực từ trường có khả năng làm chuyển dịch các giọt kim loại 
lỏng từ đầu que hàn vào bể hàn ở mọi vị trí.
d) Áp lực khí
Khi hàn, kim loại lỏng ở đầu que hàn bị quá nhiệt mạnh và 
sinh ra khí. Ở nhiệt độ cao, thể tích của khí tăng và tạo ra áp lực 
lớn đủ để đẩy các giọt kim loại lỏng tách khỏi đầu que hàn để đi 
vào bể hà ... rong quy 
trình sẽ biến thiên trong phạm vi hẹp cho phụ hợp với điều kiện 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
thực tế để mang lại mối hàn chất lượng cao và hiệu quả kinh tế tốt 
nhất.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 16: Dây hàn và thuốc hàn
1) Dây hàn
Đáp ứng được yêu cầu của tổ chức đăng kiểm hay không, 
mối hàn có cơ tính tốt hay không thì tất cả phụ thuộc vào thành 
phần dây hàn. 
Mỗi loại dây hàn tương ứng với một loại thành phần hoá học 
khác nhau. Trong quy trình công nghệ hàn này loại dây hàn sử 
dụng dây hàn UC – 43 của nhà sản xuất CHOSUN – Hàn Quốc, 
được hầu hết các tổ chức Đăng Kiểm trên thế giới chứng nhận với 
các thông số cơ bản như sau:
Đường kính dây hàn Ф = 4,0 (mm)
Khối lượng cuộn dây: 25 kg
2) Thuốc hàn
Đối với hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc thì mỗi loại dây 
hàn tương ứng với một loại thuốc hàn được Đăng kiểm quy định 
và hầu hết các loại dây hàn và thuốc hàn tương ứng đều theo tiêu 
chuẩn của hiệp hội hàn Mỹ AWS.
Đi cùng với dây hàn UC – 43 là thuốc hàn CA – 514.
Đặc điểm của thuốc hàn CA – 514 và dây hàn UC – 43.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Tên: CA – 514 x UC – 43.
Ứng dụng: Hàn một lớp và nhiều lớp cho thép thường và thép 
có độ bền cao, hàn một phía.
Tiêu chuẩn: AWS : F7A4-EL8 
AWS : F7A4-EL12
Thành phần hóa học (%):
Ghi chú
C Mn Si P S Vật liệu cơ 
bản
PT 
(mm)
0,08 1,58 0,31 0,021 0,015 SM41 25
0,07 1,41 0,42 0,016 0,010 SM50A 30
SM41, SM50A: Ký hiệu vật liệu
PT (Plate thickness): Chiều dày vật 
liệu
Đặc điểm cơ học:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
CVN (J) Ghi chú
YP 
(N/mm2)
TS 
(N/mm2)
EL 
(%) -20oC -29oC
Vật liệu cơ 
bản
PT 
(mm)
PWHT
462 546 30 165 96 SM41 25 N/A
- 560 - 125 - SM50A 30 N/A
YP (Yield point): Sức bền chảy
TS (Tensile strength): Sức bền kéo
EL (Elongation): Độ giãn dài tươg đối
CVN (Charpy V-Notch testing): Thử độ dai 
va đập
PWHT (Post weld heat treatment): Ủ nhiệt 
sau khi hàn
Thông tin kỹ thuật:
Phân cấp Thành phần Đơn vị Vật liệu
Chung
Đặc tính cơ 
học
Tiêu chuẩn
Đường kính 
dây
Kiểu thuốc
Hạt
YP
TP
EL
Công nhận
N/mm2
N/mm2
(%)
2,4/3,2/4,0/4,8
Kiểu tích tụ
12x60
462
545
32
ABS, DNV, LR, KR, NK, 
GL, BV
TP (Tensile point): Sức bền chảy
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hình 3-3: Chứng chỉ thuốc hàn và dây hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 17: 
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG 
NGHỆ HÀN
3.3.1 Xác định chi tiết hàn
Chi tiết hàn là tôm tấm phẳng đã được Đăng kiểm ABS cấp 
phép sử dụng để chế tạo tầu dầu Aframax 104000 DWT, cấp thép: 
ABS/A có thành phần hóa học và cơ tính như sau:
 Thành phần hóa học (%):
C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu
0,14 0,17 0,87 0,15 0,007 0,01 0,01 0,01 0,01
 Cơ tính 
YP (N/mm2) T.S (N/mm2) E.L (%)
265 430 31,5
3.3.2 Vật liệu quy cách của quá trình kiểm tra cơ tính
Theo yêu cầu tổ chức Đăng kiểm ABS để quy trình hàn được 
sử dụng trong sản xuất thì quy trình hàn phải được kiểm tra theo 
các yêu cầu của Đăng kiểm trên phôi thử quy trình được quy định 
trong Quy phạm.
Phôi thử quy trình là tôn tấm phẳng có kích thước như sau:
L x B x H = 1000 x 200 x 22 (mm)
3.3.3 Chuẩn bị trước khi hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Để có thể thực hiện được quá trình hàn thì việc chuẩn bị cho 
quá trình hàn là việc rất cần thiết đối với bất cứ một phương pháp 
hàn nào.
Phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc mang đặc 
điểm của nền công nghiệp phát triển với sự hỗ trợ gần như hoàn 
toàn của máy móc hiện đại. Vì vậy, thiết bị không thể thiếu trong 
phương pháp hàn này là máy hàn tự động. Để quá trình hàn thực 
hiện tốt, đem lại năng suất cao việc đầu tiên là chuẩn bị nguồn điện 
ổn định, nguồn điện xoay chiều 3 pha nguồn hàn (1 chiều hoặc 
xoay chiều) với dải hiệu điện thế phù hợp máy hàn, ở đây chúng ta 
có thể sử dụng máy hàn MZ – 1000 (E) của hãng WEIDA.
Đặc tính kỹ thuật của nguồn hàn ZP5(E) – 1000:
- Nguồn vào: 3 pha, 380V/50Hz
- Chế độ làm việc: 100%
- Điện áp không tải: 55V
- Dòng hàn max: 1000A
- Điện áp làm việc: 44V
- Khoảng điều chỉnh dòng điện: 40 – 1000A
- Công suất: 69KVA
- Dòng sơ cấp: 80,5A
- Kích thước: LxWxH: 774x598x1430 mm
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
- Trọng lượng: 460 kg
Đặc tính kỹ thuật xe hàn A2 – E:
- Hộp điều khiển: PEH (Thụy Điển) 
- Đường kính dây hàn: 2 – 6 mm
- Chế độ mồi hồ quang: quẹt và cố định
- Tốc độ hàn: 15 – 160 cm/phút
- Dòng hàn định mức: 1000A
- Tốc độ ra dây: 20 – 900 cm/phút
- Khoảng điều chỉnh đầu hàn: 100 mm
- Khối lượng cuộn dây hàn: 25kg
- Kích thước LxWxH: 950x500x770 mm
- Khối lượng: 50kg
-
Đồng bộ gồm: 01 nguồn hàn, 01 xe hàn, 01 cáp hàn, cáp điều 
khiển 15m, 01 cáp mát, kẹp mát, 02 ray, 03 bép hàn.
Các thành phần không thể thiếu khác đó là vật liệu hàn bao 
gồm dây hàn và thuốc hàn. Loại dây hàn và thuốc hàn đươc sử 
dụng như đã nêu ở trên.
Bên cạnh đó cần phải trang bị những phụ kiện cần thiết khác 
như: ray dẫn hướng cho xe tự hành, kìm bấm dây hàn, thiết bị hút 
thuốc hàn thừa,
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Kiểm tra lại máy hàn đặc biệt hệ thống đường dây dẫn điện, 
máy móc đảm bảo trong quá trình làm việc dòng điện luôn ổn định.
Kiểm tra các trang thiết bị cần thiết phục vụ cho quá trình 
hàn như: vật dụng trang bị cho thợ hàn bao gồm găng tay da, búa 
gõ xỉ, sứ lót tiêu chuẩn.
Đối với vật liệu đảm bảo yêu cầu đầy đủ của tổ chức Đăng 
kiểm, cần vạch dấu theo bản vẽ chế tạo.
Quy cách vát mép của vật liệu cơ bản:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 18: 
Tiến hành lập quy trình công nghệ 
hàn
Trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu ở chương 2 và các thông 
số của chế độ hàn đã tính ở trên cộng với kiến thức cùng những số 
liệu có được trong thời gian thực tập tại nhà máy đóng tàu Dung 
Quất. Dựa trên những quy trình mẫu đã được Đăng kiểm Việt Nam 
(Việt Nam Register) chứng nhận đang áp dụng tại nhà máy em tiến 
hành lập quy trình hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép 
như sau:
Trong quá trình hàn tự động nối tôn phẳng cho các phân đoạn 
của tàu sử kỹ thuật lót đáy bằng mối hàn lót đáy với công nghệ hàn 
bán tự động (CO2) có dán sứ. Do vậy, trong quy trình hàn này có 
đề cập đến công nghệ hàn bán tự động (CO2). Các thông số của 
chế độ hàn cho mối hàn lót bằng CO2 được lấy từ quy trình mẫu.
Những nội dung cần xác định trong quy trình:
1. Vật liệu cơ bản (Base metal categories)
2. Vật liệu hàn (Filler metal)
3. Quy cách vát mép (Edge preparation)
4. Thứ tự hàn (Weld sưpuence)
5. Kỹ thuật hàn (Technique)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
6. Đặc tính dòng điện (Electrical characteristics)
7. Các thông số hàn (Welding parameter)
8. Các yêu cầu kỹ thuật khác (Other technical requires)
9. Phạm vi ứng dụng (Scope of application)
Ký hiệu trong quy trình: 
- AWS (American Welding Society): Tiêu chuẩn hàn của 
Mỹ; 
- GMAW (Gas metal arc welding): Hàn dưới lớp khí bảo vệ; 
- SAW (Submerged arc welding): Hàn hồ quang tự động 
dưới lớp thuốc; 
- PWHT (Post weld heat treatment): Ủ nhiệt sau khi hàn; 
- N/A: Không đề cập đến.
3.3.5 Nội dung chi tiết của quy trình:
(xem trang tiếp theo)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 19: 
ỨNG DỤNG QUY TRÌNH VÀO CHẾ TẠO 
MỘT PHÂN ĐOẠN CỦA TÀU ĐANG 
ĐÓNG TẠI NHÀ MÁY THAM GIA THỰC 
TẬP
3.4.1 Giới thiệu chung về tàu đang đóng
Tàu đang chế tạo là tàu dầu Aframax (Dung Quất 01) thực 
hiện theo thiết kế của Ba Lan với đơn đặt hàng của Công ty vận 
tải tàu biển Viễn Dương.
Các kích thước chính của tàu:
Chiều dài lớn nhất : 245 (m)
Chiều dài thiết kế : 236 (m)
Chiều rộng : 43 (m)
Chiều cao mạn : 20 (m)
Chiều chìm thiết kế : 11,7 (m) 
Chiều chìm tính toán : 14,1 (m) 
Chiều cao toàn bộ : 47,6 (m)
Chức năng của tàu:
- Kiểu tàu: Chở dầu với buồng máy và không gian sinh hoạt ở 
phía lái 
- Hàng chuyên chở: Dầu thô và dầu sản phẩm (trắng và đen). 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
- Phạm vi hoạt động: không hạn chế.
Trọng tải: 
Trọng tải của tàu tại chiều chìm 14,1m là 104.000T.
Trọng tải của tàu tại chiều chìm 11,7m là khoảng 81000 T.
3.4.2 Lựa chọn phân đoạn chế tạo
Phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn tự động dưới lớp 
thuốc là chỉ sử dụng cho mối hàn giáp mối tư thế hàn sấp (1G) và 
mối hàn mối hàn góc chữ T tư thế (1F và 2F). Tuy nhiên, khi thực 
hiên mối hàn chữ T thường không mang lại hiệu quả kinh tế cao do 
gặp khó khăn trong lắp ghép, canh chỉnh,Vì vậy tại các nhà máy 
đóng tàu chỉ dùng phương pháp hàn hồ quang tự động để thực hiện 
mối hàn giáp mối tư thế sấp (1G) còn tất cả các mối hàn và tư thế 
khác thì dùng phương pháp hàn hồ quang tay và bán tự động 
(CO2). Với đặc điểm của tàu Aframax thì hầu hết các phân đoạn là 
phân đoạn phẳng do đó quy trình hàn hồ quang tự động được áp 
dụng để hàn nối các tấm tôn của các phân đoạn phẳng đó.
Do vậy, đối tượng áp dụng quy trình là cụm chi tiết phẳng 
bao gồm các tấm tôn nối lại với nhau. Cụ thể là cụm chi tiết tôn 
đáy của phân đoạn đáy 11-0531.
3.4.3 Công tác chuẩn bị
1) Chuẩn bị vật liệu
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Tôn tấm phải được cấp chứng chỉ và mời Đăng kiểm kiểm 
tra trước khi tiến hành phun cát. Phun cát làm sạch tôn theo tiêu 
chuẩn SA.25 hoặc phun bi trên hệ thống phun bi tự động của Italy.
Tiến hành sơn lót. Lớp sơn này phải có chứng chỉ về tính 
không ảnh hưởng đến chất lượng hàn. Công đoạn phun cát và sơn 
lót có thể tiến hành sau khi lắp ráp xong phân đoạn nếu có sự đồng 
ý của đăng kiểm và chủ tàu.
2) Công tác hàn
Thợ hàn tự động: phải có chứng chỉ Operator
Vật liệu hàn: yêu cầu phải có chứng chỉ của đăng kiểm ABS. 
Có thể sử dụng vật liệu hàn của công ty Vật liệu hàn Nam Triệu 
sau đây có chứng chỉ của ABS:
Hàn CO2: sử dụng dây hàn NA70S, khí CO2
Hàn tự động dưới lớp thuốc: dây hàn L8, thuốc hàn S707 
Sứ hàn: không yêu cầu phải có chứng chỉ của Đăng kiểm
Áp dụng quy trình hàn một phía lót sứ có nhiều lợi điểm: 
năng suất cao, giảm công vận chuyển và cẩu lật. Tuy nhiên khi tiến 
hành hàn CO2 ở ngoài trời nên sử dụng một hộp che gió làm bằng 
cót ép để giảm tối đa ảnh hưởng của gió.
Thuốc hàn phải được sấy khô ở nhiệt độ 2500C trước khi hàn 
ít nhất là 1h.
Chuẩn bị máy móc thiết bị hàn và vật liệu hàn đầy đủ như đã 
nêu ở phần lập quy trình.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
3.4.4 Quá trình hàn
Quá trình hàn được tiến hành tại khu vực sản xuất sau khi đã 
nhận được vật liệu cơ bản (tôn tấm) từ các bộ phận khác. Các tấm 
tôn bây giờ đã được vát mép đúng như các thông số của quy trình 
đưa ra, được gá lắp, vạch dấu chính xác theo bản vẽ chế tạo.
Block 11-0531 bao gồm cụm chi tiết tôn đáy ngoài, đáy 
trong, các đà ngang, sống dọc và hệ thống các nẹp dọc. Ở đây, sẽ 
áp dụng quy trình để chế tạo cụm chi tiết tôn đáy ngoài (Bottom 
shell). Cụm chi tiết tôn đáy ngoài gồm các tấm tôn phẳng có quy 
cách 12000x3000x20 và 12000x2500x20 (mm) ghép lại với nhau. 
Các tấm tôn đáy được vát mép theo tiêu chuẩn Balan với ký hiệu 
vát mép GDA và GDR .
GDA : vát mép chữ X = 55o, hàn tự động, hàn hai mặt
GDR : vát mép chữ X = 50o, hàn tay, hàn hai mặt
Tuy nhiên, sẽ gặp khó khăn khi hàn hai mặt vì trong quá trình 
thi công phải cẩu lật kết cấu, do đó tôn tấm chỉ vát mép một phía 
với các thông số như trong quy trình đã nêu.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hình 3-4. Kích thước cụm chi tiết tôn đáy ngoài
Các tấm tôn được lắp ráp, gá đặt trên các bệ láp ráp có kích 
thước LxB = 10x12 hoặc 12x14 (m).
Sau khi lắp ráp, cân chỉnh, vạch dấu chính xác ta tiến hành 
công tác cố định chi tiết để chống xê dịch và biến dạng trong quá 
trình hàn. Có hai phương pháp chống xê dịch và biến dạng là hàn 
cố định chi tiết vào bệ lắp ráp bằng các mối hàn đính và phương 
pháp bố trí các khối bê tông làm đối trọng. Phương pháp hàn đính 
không hiệu quả và để lại khuyết tật trên bề mặt chi tiết, điều này 
hoàn toàn không có lợi đối với kết cấu thân tàu đặc biệt là đối với 
tôn đáy tàu dầu. Hiện tại nhà máy đang sử dụng phương pháp 
dùng đối trọng, phương pháp này đơn giản, dễ thi công và không 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
để lại khuyết tật trên bề mặt chi tiết với sự trợ hỗ trợ đắt lực của hệ 
thống cẩu trục 30T, 50T và 60T. Mỗi khối bê tông nặng 3T, kích 
thước phủ bì LxBxH = 2000x1000x1200 (mm)
Phương án bố trí đối trọng vị trí các đường như sau:
Hình 3-5. Phương án bố trí đối trọng và vị trí các đường hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
1) Thứ tự hàn
Hình 3-6. Thứ tự các lớp hàn
Thứ tự hàn: I1 II1 III1 I2 II2 III2 I3 II3
 III3 I4 II4 III4 I5 II5 III5 I6 II6 III6 
I7 II7 III7.
Trong đó: I, II, II: thứ tự các đường hàn; 
(17): thứ tự các lớp hàn.
Một phân đoạn phẳng thường có từ 3 đến 4 mối hàn giáp 
mối tôn tấm.
Sau khi lắp đặt, cân chỉnh, kiểm tra vị trí các tấm tôn chính 
xác theo yêu cầu lắp ráp (độ cao, độ phẳng, khe hở giữa các tấm)
Cố định vị trí các tấm và bố trí các khối bê tông để chống 
biến dạng tôn khi hàn và cũng nhằm mục đích giữ cho các tấm tôn 
không bị dịch chuyển sai vị trí.
Hàn đính các bản dẫn vào vị trí đầu và cuối mối hàn nơi 
thường xảy ra các khuyết tật của mối hàn để hạn chế tối đa khuyết 
tật mối hàn và nâng cao chất lượng mối hàn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hàn mã răng lược dọc theo cạnh hàn (kẽ hàn). Khi hàn mã 
răng lược cần phải kiểm tra và thử độ phẳng của hai cạnh hàn (của 
2 tấm tôn được hàn với nhau).
Tiến hành dán sứ mặt dưới của kim loại hàn.
Dùng máy hàn CO2 (MAG) hàn lớp hàn lót đầu tiên.
Mối hàn ở giữa hàn trước sau đó đến các mối hàn hai bên.
Trước khi tiến hành mối hàn tự động dưới lớp thuốc lớp đầu 
tiên cần phải làm sạch, nhẵn bề mặt mối hàn lót bằng phương pháp 
mài.
Khi bắt đầu hàn tự động thứ tự các đường hàn như sau:
+ Lớp đầu tiên: Đường hàn ở giữa đường hàn bên 
cạnh (trái) đường hàn bên cạnh (phải) cứ tiếp tục như thế cho 
đến khi các đường hàn phải được hoàn thành lớp đầu tiên.
+ Các lớp tiếp theo tiến hành tương tự.
+ Có thể kết thúc mối hàn ở giữa nếu chiều cao các mối 
hàn còn lại đã bằng chiều cao của vật liệu cở bản (chiều dày tôn).
2) Hướng hàn
Thường thì các mối hàn thực hiện bằng phương pháp hàn hồ 
quang tự động dưới lớp thuốc được tiến hành theo một chiều. Có 
nghĩa là khi kết thúc lớp đầu tiên, để tiếp tục hàn lớp tiếp theo phải 
chuyển xe hàn lại vị trí bắt đầu của lớp thứ nhất.
3) Thời gian giữa các lớp hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Nhiệt độ cho phép của giữa hai lớp hàn là khoảng 250oC, 
tương đương với thời gian nguội 15  20 phút. Điều đó có nghĩa là 
lớp hàn tiếp theo được tiến hành sau khi lớp hàn trước kết thúc 
được 15  20 phút.
Sau khi hoàn thành tất cả các mối hàn của cụm kết cầu tôn 
đáy mời KCS kiểm tra các mối hàn bằng siêu âm và chụp phim 
radio graph.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -