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, nh
à vật lý người Anh là Đêvi đã tiếp tục
nghiên cứu về hồ quang và chứng minh khả năng dùng hồ quang
điện l
àm nóng chảy kim loại. Đến năm 1882. N.N Bennađôxơ đã
s
ử 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 h
àn bằng que hàn thép và biết bảo vệ vùng hàn chống lại
các khí có hại: nitơ, ôxy.
Năm 1907, Kenbbécgơ (Thụy Điển) đ
ã tìm ra phương pháp

pháp hàn khác ra đời: hàn bằng tia laser, hàn bằng siêu âm,…
Gi
ải 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
qu
ả 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 th
ế 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 su
ốt 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 th
ực 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 y
êu 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 k
ê 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

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
chi
ếm 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 tr
ần: O
Các tư thế hàn khác cũng được quy định như sau:
Mối hàn (1G, 1F) cho tư thế hàn D
M
ối hàn (2G, 2F) cho tư thế hàn X
M
ối hàn (4G, 3F) cho tư thế hàn O
M
ối 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

a) Hàn s
ấp (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 nghi
êng (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
-
V
ị trí h
àn
ống (theo ti
êu chu
ẩn 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 l
à chìa khoá kết nối công nghệ cho quá

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 h
àn tự động dưới lớp thuốc chiếm khoảng 10%, hàn CO
2
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 CO
2
là 50 ÷ 60%, khi đó hàn hồ quang tay chỉ còn 10% ÷
20%. Hàn h
ồ 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 v
à 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 ng

THUỐC
2.1 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN
2.1.1 S
ự 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 ch
ảy 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 100
o
C
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, ngu
ồn nhiệt dịch chuyển theo kẻ hàn,
đồng thời bể hàn cũng dịch chuyển theo. Bể hàn được chia làm hai

Hình 2-3. Hình dạng và kích thước của bể hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
b- Chiều rộng bể hàn
h- Chi
ều sâu nóng chảy
l- Chiều dài bể hàn
T
ỷ số giữa chiều rộng và chiều dài bể hàn gọi là hệ số hình
d
ạng 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 h
àn. Nếu b/l lớn (bể hàn
r
ộng) thì điều kiện kết tinh tốt, sau khi kết tinh nhận được mối hàn
có ch
ất 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 nh
ững ảnh hưởng đến sự tạo thành mối hàn, mà còn ảnh
hưởng đến th
ành phần và chất lượng mối hàn.
Khi hàn h
ồ quang tay, dù hàn bằng phương pháp nào và hàn
ở bất kỳ vị trí n
ào thì kim loại lỏng cũng đều chuyển dịch từ que
hàn vào bể hàn dưới dạng những giọt kim loại có kích thước khác

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.
L
ực 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 hàn.
2.1.2 Tổ chức kim loại của mối hàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Sau khi hàn, kim loại lỏng trong bể hàn kết tinh để tạo thành
m
ối hàn. Vùng kim loại xung quanh mối hàn do bị ảnh hưởng của
nhiệt nên có sự thay đổi về tổ chức và tính chất. Vùng đó gọi là
vùng
ảnh hưởng nhiệt.
Nghiên cứu tổ chức mối hàn của thép cácbon thấp thấy chúng
có các phần riêng với tổ chức khác nhau.
1) Vùng mối hàn
Trong vùng mối hàn kim loại nóng chảy hoàn toàn, khi kết
tinh có tổ chức tương tự như tổ chức thỏi đúc. Thành phần và tổ
chức kim loại mối hàn khác với kim loại cơ bản và kim loại điện
cực.
Hình 2-5. Tổ chức kim loại của mối hàn
a) Vùng ngoài cùng