Tàu thủy hoạt động trong môi trường với nhiều tải trọng tác động rất phức tạp. Vì vậy ngoài việc thiết kế tàu để đảm bảo các thông số hình dáng ra thì việc chế tạo, lắp ghép các phân, tổng đoạn để đảm bảo độ kín khít, bền chung của con tàu cũng là vấn đề vô cùng quan trọng. Do đó, việc lựa chọn, ứng dụng công nghệ hàn trong đóng tàu là rất quan trọng. Với mong muốn tìm hiểu để phân tích những quy trình, công nghệ hàn được sử dụng trong các nhà máy đóng tàu, từ đó làm cơ sở giúp sinh viên có thể dễ dàng hơn trong việc tiếp cận, tìm hiểu công nghệ hàn tại các nhà máy đóng tàu . Được sự đồng ý của nhà trường và bộ môn, tôi đã thực hiện đề tài với nội dung: ”Phân tích quy trình công nghệ hàn tàu dầu 104000 Tấn”
SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các phương pháp hàn được ứng dụng hàn tàu 104000 Tấn
Hàn hồ quang tay
Hàn hồ quang tay là phương pháp hàn điện nóng chảy sử dụng que hàn có vỏ bọc mà không cần khí bảo vệ Trong quá trình hàn, tất cả các thao tác như gây hồ quang, di chuyển que hàn và thay que hàn đều được thực hiện hoàn toàn bằng tay bởi người thợ hàn.
Hình 2-1: Nguyên lý hàn hồ quang tay. b) Ứng dụng.
Phương pháp hàn hồ quang tay là một kỹ thuật hàn đơn giản, linh hoạt cho các tư thế hàn khác nhau, đặc biệt hiệu quả cho các kết cấu có độ dày nhỏ và trung bình Phương pháp này thường được áp dụng trong ngành đóng tàu, chẳng hạn như hàn các chi tiết có độ dày 12, 12.5 và 14 mm trên tàu dầu 104000 tấn Cụ thể, nó được sử dụng để hàn nẹp gia cường nối thép mỏ với đà ngang đáy, hàn các nẹp gia cường cho các lỗ công nghệ, cũng như hàn các nẹp gia cường cho các mã liên kết và nẹp gia cường tại đà dọc đáy khỏe.
K im loạ i mối hàn Bể hàn
K ìm hànQue hàn vỏ bọc
HP) trong phân đoạn mạn Hàn các nẹp gia cường cho các lỗ công nghệ tại xà dọc, xà ngang mạn…v.v. c) Cơ sở lựa chọn chế độ hàn.
Trong phương pháp hàn Hồ Quang Tay, các thông số cơ bản cần chú ý bao gồm đường kính que hàn, cường độ dòng điện, điện áp hàn, tốc độ hàn và số lớp hàn Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu quả của quá trình hàn.
Đường kính que hàn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiều thông số trong quá trình hàn Việc chọn đường kính que hàn phụ thuộc vào loại mối hàn và độ dày của tấm cần hàn Đối với các tấm hoặc cạnh mối hàn góc có độ dày lớn, thường cần thực hiện hàn nhiều lớp; trong trường hợp này, đường kính que hàn thường được lựa chọn là 2,5 mm hoặc 3 mm cho lớp đầu tiên.
Cường độ dòng điện hàn.
Cường độ dòng điện hàn đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hình dạng, kích thước và chất lượng của mối hàn, cũng như năng suất hàn Việc tăng cường độ dòng điện quá mức có thể dẫn đến việc que hàn bị nung nóng quá mức, từ đó giảm chất lượng vỏ bọc mối hàn Để hàn sấp, có thể lựa chọn cường độ dòng điện hàn I dựa trên một số công thức nhất định.
Trong đó d tính bằng mm và I tính bằng A.
Với trường hợp hàn khác hàn sấp, nên giảm bớt cường độ dòng điện hàn để khống chế lượng kim loại nóng chảy (lượng nhiệt tạo mối hàn):
Khi s < 1.5d hoặc khi hàn đứng, I giảm 10 ÷ 15%.
Khi s < 3d hoặc khi hàn liên kết chữ T, I tăng 10 ÷15%.
Khi hàn ngang và hàn trần, I giảm 15÷20%.
Điện áp hàn phụ thuộc vào chiều dài cột hồ quang và loại vật liệu hàn, thường dao động trong khoảng 40÷60V cho dòng điện một chiều và 50÷70V cho dòng điện xoay chiều Trong điều kiện bình thường khi hàn hồ quang tay, điện áp làm việc giữ vai trò quan trọng trong quá trình hàn.
Hệ số a là yếu tố quyết định sự giảm điện áp trên que hàn, phụ thuộc vào loại vật liệu que hàn Cụ thể, giá trị của a dao động từ 18 đến 12V cho que hàn thép và từ 35 đến 38V cho điện cực cacbon vô định hình.
- b: là hệ số đặc trưng cho sự giảm điện áp trên 1 mm chiều dài hồ quang, trong không khí, b = 2 ÷ 2.5 V/mm. lhq = (d+2)/2 [mm] với d(mm) là đường kính que hàn.
Do đó dải điện áp khi hàn hồ quang tay U = 16÷ 28 V.
Để xác định số lớp hàn cần thiết, cần biết diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp Đối với hàn giáp mối, diện tích tiết diện ngang của lớp hàn thứ nhất được tính bằng công thức F1 = (6 ÷ 8)d (mm²).
Trong đó: đường kính que hàn d: (mm).
Với lớp thứ n, để tính gần đúng, ta coi diện tích tiết diện ngang của các lớp Fn là như nhau: Fn = (8 ÷12)d (mm 2 )
Số lớp hàn sẽ là: n = ( Fd-F1)/Fn+1 ,
- Fd là tổng diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp của mối hàn nhiều lớp
Hình 2-2 : Diện tích tiết diện ngang kim loại đắp mối hàn nhiều lớp.
Khi hàn vát mép chữ V với góc rãnh hàn α, khe đáy a.
Tốc độ hàn thực tế phụ thuộc vào diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp và nằm trong một khoảng xác định Công thức tính tốc độ hàn được thể hiện như sau: v = (cm/s).
- qd : năng lượng đường (J/cm) Với hàn thép: qd = 60417.Fd
Fd: diện tích tiết diện ngang một lớp đắp, Fd = [6 ÷8].d (cm 2 ).
- d: đường kính que hàn (cm).
- η: Hiệu suất của hàn hồ quang.
2.1.2 Hàn hồ quang kim loại nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ.
(CO 2 Gas - Shielded Metal Arc Welding – GMAW) a) Nguyên lý.
Thiết bị hàn bán tự động có khả năng tự động điều chỉnh các đặc trưng điện của hồ quang, bao gồm chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn Người thợ hàn chỉ cần thực hiện thao tác bằng tay để đặt vị trí, hướng và tốc độ dịch chuyển của súng hàn.
Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (hàn CO 2 ).
N ối đất Cáp điều khiển dòng điện Cáp mát V ật liệu cơ bản
Bé cÊp d©y Bé ®iÒu khiÓn
Hình 2-4: Mô tả hệ thống hàn bán tự động (hàn CO 2 ). b) Ứng dụng.
Bể hàn èng phun khÝ
Cáp điều khiển dòng điện đường khí vào hàn giúp quá trình thi công trở nên dễ dàng và hiệu quả Phương pháp hàn này được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng tàu dầu có trọng tải 104.000 tấn.
Kết hợp hàn tự động dưới lớp thuốc, cụ thể là hai lớp đầu tiên hàn CO2, để liên kết các tấm tôn đáy trong và đáy ngoài của Block thuộc phân đoạn đáy phẳng Tương tự, hàn các tấm tôn mạn ngoài và tôn boong Hàn liên kết thép mỏ HP với tôn đáy trong, đáy ngoài của Block thuộc phân đoạn đáy và hông, cũng như với tôn mạn trong, mạn ngoài và tôn boong Hàn nối các đà ngang, đà dọc đáy với nhau và với tôn đáy trong, tôn đáy ngoài Hàn CO2 là phương pháp chính để liên kết các Block thuộc phân đoạn và các phân đoạn của tổng đoạn giữa tàu.
Trong hàn bán tự động CO2, thợ hàn cần thiết lập chế độ hàn phù hợp cho thiết bị, chú trọng đến các thông số quan trọng như cường độ dòng điện, điện áp hàn, tốc độ hàn và đường kính dây hàn.
Những Quy định - Tiêu chuẩn hàn áp dụng cho hàn tàu
Tàu dầu 104000 Tấn được đóng theo đăng kiểm ABS của Mỹ, với các tiêu chuẩn: TCVN, AWSD1.1.
2.2.1 Công tác chuẩn bị và gá lắp.
Sự chính xác trong việc chuẩn bị các chi tiết, độ sạch và chất lượng gá lắp đóng vai trò quan trọng trong khả năng chịu tải và tính kinh tế của kết cấu hàn Phân tích cho thấy phần lớn các khuyết tật hàn và phế phẩm phát sinh do công tác chuẩn bị và gá lắp không đạt yêu cầu.
Phânloại P 2 hàn Yêu cầu Vật liệu hàn Các loại vật liệu có khả năng ứng dụng.
AH, DH, EH Bántự động
GMAW Que hàn SM-70 nt
AH, DH độngTự SAW L-8x707, M12Kx S717
- Mối hàn giỏp mối vỏt mộp hỡnh chữ “V’’ và dạng ẵ “V”.
Ký hiệu Áp dụng cho độ dày Loại thép.
1/2V (2) t ≥ 6.0 Tất cả các loại thép.
Góc vát Tư thế hàn Kết cấu được áp dụng.
Tất cả các tư thế Tất cả các kết cấu.
Hàn bán tự động có khí CO2 bảo vệ.
- Mối hàn giỏp mối vỏt mộp hỡnh chữ “V’’ (1) và dạng ẵ “V” (2) cú tấm lót lưng (một mặt).
Ký hiệu Áp dụng cho độ dày Loại thép.
3 1/2V1 (2) t ≥ 6.0 Tất cả các loại thép.
Góc vát Tư thế hàn Kết cấu được áp dụng
(1) Tất cả các tư thế.
(2) Mọi tư thế (Ngoại trừ hàn trần, hàn đứng từ trên xuống).
Tất cả các kết cấu.
Hàn bán tự động + hàn tự động.
- Mối hàn giỏp mối vỏt mộp hỡnh chữ “V’’ (1) và dạng ẵ “V” (2) cú tấm lót lưng (một mặt).
Ký hiệu Áp dụng cho độ dày Loại thép.
3 1/2V1 (2) t ≥ 6.0 Tất cả các loại thép.
Góc vát Tư thế hàn Kết cấu được áp dụng.
(1) SAW, GMAW, FCAW: Hàn sấp.
(2) SAW, GMAW: Hàn sấp.FCAW: Mọi tư thế.
Tất cả các kết cấu.
Thép cần được nắn và đánh sạch để loại bỏ bám bẩn và độ gồ ghề phát sinh trong quá trình cán, vận chuyển và bảo quản Để khắc phục tình trạng kim loại biến cứng ở các cạnh do cắt bằng máy cắt cơ khí và sự nhấp nhô khi cắt tay, cần thực hiện gia công cơ khí các cạnh trên máy bào.
Các cạnh vát thường được gia công bằng cơ khí hoặc cắt hơi, trong đó cắt oxy tự động là phương pháp phổ biến nhất nhờ năng suất cao và độ chính xác Đối với các liên kết có vát mép, cần giữ lại một phần không vát; nếu vát một phía, phần không vát nằm ở phía dưới, còn nếu vát cả hai phía, phần không vát sẽ ở giữa liên kết Việc không để lại phần này có thể gây ra hiện tượng cháy thủng khi hàn.
Trước khi tiến hành gá lắp các mép vật hàn, cần làm sạch gỉ, dầu mỡ và bụi bẩn, đặc biệt chú ý đến các chi tiết hàn động, bao gồm cả vùng lân cận Để cố định các chi tiết trong quá trình gá lắp, người ta sử dụng các thanh kẹp chữ U cách nhau từ 500 đến 1000 mm Để dẫn sự hàn vào và ra khỏi phạm vi mối hàn, thường sử dụng túi ở phía dưới và các bản dẫn ra ở phía trên, với độ dày tương đương với kim loại cơ bản.
Khe hở giữa các chi tiết trong lắp ghép phụ thuộc vào kiểu liên kết hàn, độ dày của các chi tiết và yêu cầu chất lượng của mối hàn Đối với liên kết giáp mối, khe hở hàn cần duy trì trong khoảng từ 0 đến 2 mm và phải đồng đều trên toàn bộ chiều dài Trong khi đó, đối với các liên kết chồng, chữ "T" và góc, khe hở hàn có thể là 0 mm hoặc từ 2 đến 4 mm.
Các phần tử hàn hồ quang được cố định bằng mối hàn đính, với kích thước và khoảng cách của mối hàn đính tỷ lệ thuận với chiều dày của chi tiết hàn Tuy nhiên, tiết diện của các mối hàn đính không được vượt quá 1/2 đến 1/3 tiết diện của mối hàn chính, với tiết diện tối đa là 25 đến 30 mm², chiều dài từ 20 đến 120 mm, và khoảng cách giữa các mối hàn đính là từ 300 đến 800 mm.
Mối hàn đính có thể được thực hiện qua nhiều phương pháp như hồ quang tay, hàn trong khí bảo vệ hoặc dưới lớp thuốc Đặc biệt, khi hàn các kết cấu cứng, mối hàn đính thường được thay thế bằng mối hàn liên tục với tiết diện nhỏ Sự chuyển đổi này không chỉ tăng cường tính chống nứt kết tinh của kim loại mà còn giảm nguy cơ sai lệch vị trí quy định của các chi tiết do nứt từ mối hàn đính trong quá trình hàn.
Khi thực hiện hàn tay hoặc hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ, độ ngấu của mối hàn thường không đạt yêu cầu cao Do đó, đối với các kết cấu quan trọng, cần phải tẩy các mối hàn đính và thay thế bằng mối hàn công tác để đảm bảo chất lượng và độ bền của sản phẩm.
Không nên thực hiện hàn đính tại các vị trí chuyển tiếp, góc nhọn, trên vòng tròn có bán kính nhỏ và những khu vực có tập trung ứng suất cao Đồng thời, mối hàn đính cũng cần tránh đặt gần lỗ hoặc mép chi tiết Khoảng cách tối thiểu từ mối hàn đính đến mép lỗ phải đảm bảo ít nhất 10 mm.
Khi hàn mặt bích, cần chú ý đến việc phân bố các mối hàn đính một cách đối xứng Đối với các chi tiết hàn đính hai phía, các mối hàn nên được sắp xếp so le Đối với các liên kết giáp mối dài, trình tự đặt các mối hàn đính phải được tính toán để giảm thiểu biến dạng của chi tiết Mối hàn đính đầu tiên nên được đặt ở giữa, tiếp theo là các mối hàn ở hai đầu, và các mối hàn tiếp theo cần đặt ở trung điểm của mỗi đoạn.
2.2.3 Trình tự hàn. a) Trình tự hàn phân đoạn.
Hình 2-7: Trình tự hàn giữa các tấm tôn trong phân đoạn.
Khi lắp ghép các phân đoạn, cần thực hiện lắp ghép và hàn các phần tử theo thứ tự hợp lý để đảm bảo các mối hàn co dãn tự do, không làm ảnh hưởng đến biến dạng chung Đối với việc hàn đáy đôi, trước tiên hàn các dầm của khung dầm dọc và ngang thành một “mạng” chung mà không kết nối với tấm vỏ hoặc bệ Sau khi hoàn tất việc hàn khung ở một khu vực nhất định, tiến hành hàn khung với tấm vỏ.
Khi hàn các phân đoạn, cần lưu ý không hàn hoàn toàn hai đầu của kết cấu tấm vỏ; thay vào đó, hãy chờ đến khi lắp ráp xong tổng đoạn mới thực hiện hàn Chiều dài cần để lại khoảng từ 400 đến 500mm Trình tự hàn tổng đoạn cũng cần được thực hiện đúng cách để đảm bảo chất lượng và độ bền của kết cấu.
Hiện nay hàn thân tàu thường được ứng dụng theo hai phương pháp: hình tháp và tổng đoạn.
Phương pháp hình tháp có thể ứng dụng cho thân tàu với các phân đoạn có mối hàn phân tán hoặc trùng nhau trong một mặt phẳng ngang.
Phương pháp tổng đoạn lắp ghép và hàn theo chiều dọc tàu là phương pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu biến dạng Quy trình lắp ghép và hàn được thực hiện từ dưới lên trên, đảm bảo tính chính xác và ổn định cho cấu trúc.
2.2.4 Kiểm tra - giám sát. a) Các phương pháp kiểm tra.
Kiểm tra bằng phương pháp phá hủy.
Kiểm tra cơ tính của mối hàn.
Dựa vào yêu cầu kỹ thuật và khả năng của thiết bị kiểm tra, quy trình hàn được áp dụng sẽ thực hiện các bài thử nghiệm như thử kéo, thử uốn, thử độ cứng và độ dai va đập của liên kết dưới tác động của tải trọng tĩnh hoặc tải trọng động.
Kiểm tra cấu trúc của liên kết hàn.
Gồm có hai dạng là: Kiểm tra thô và kiểm tra tế vi.
PHÂN TÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÀN TỔNG ĐOẠN GIỮA TÀU 3.1 Sơ lược về tàu dầu 104000 Tấn và tổng đoạn giữa tàu
Sơ lược về tàu dầu 104.000 Tấn
Tàu dầu Aframax 104.000 DWT, lớn nhất mà Việt Nam từng thi công, được thiết kế theo tiêu chuẩn Ba Lan và đặt hàng bởi Công ty Vận tải Viễn Dương.
- Chiều cao toàn bộ: 47,6 (m). b) Chức năng của tàu.
Hàng chuyên chở bao gồm dầu thô, dầu sản phẩm (trắng và đen) và hàng hóa chất, với ba loại hàng được trang bị cụm van đôi riêng biệt, cho phép hoạt động đồng thời.
- Phạm vi hoạt động: không hạn chế.
+) Trọng tải của tàu tại chiều chìm 14,1m là 104.000 T.
+) Trọng tải của tàu tại chiều chìm 11,7m là khoảng 81000 T. c) Đặc điểm của tàu.
Phân cấp, luật và quy tắc.
Tàu được đóng và trang bị theo yêu cầu của đăng kiểm ABS đối với các phân cấp như sau:
+ AMS; +ACCU với chú ý VEC
Tàu được thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn cấp không hạn chế theo quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép của các Cơ quan Đăng kiểm, đồng thời tuân thủ các công ước quốc tế, quy phạm và yêu cầu tại các cảng.
- Luật hàng hải Quốc tế và Việt Nam.
- Qui phạm phân cấp và đóng tầu biển vỏ thép của Đăng kiểm Việt Nam.
- Các quy tắc quốc tế về ngăn ngừa đâm va trên biển.
- Công ước quốc tế về an toàn tính mạng trên biển SOLAS 1974, và nghị định thư năm 1978
- Hiệp định IMO và ILO liên quan.
- Quy tắc chống ô nhiễm theo USCG (đặc biệt chú ý đến mục ô nhiễm do dầu) đối với cờ tàu nước ngoài mà không có giấy chứng nhận.
- OCIMF- Chống rò rỉ dầu qua van bơm hàng, 1991.
- OCIMF/ICS- Hướng dẫn vận chuyển từ tàu đến tàu.
- Hướng dẫn quốc tế về tàu dầu và cảng đỗ.
- Tiêu chuẩn an toàn đường biển đối với tàu công nghiệp theo dịch vụ Exxonmobile, ấn bản năm 2000
Các quy tắc và luật lệ liên quan đến hoạt động của tàu bao gồm các quy định từ các quốc gia và cảng mà tàu hoạt động Những quy tắc này bắt buộc phải tuân thủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành tàu.
Tàu được trang bị động cơ Diezen, với thiết kế đầu mũi quả lê và đuôi vát, cùng một boong liên tục Không gian sinh hoạt và buồng máy nằm phía sau két hàng, được cách ly bằng buồng bơm và các két dầu đốt Vùng chứa hàng được bảo vệ bằng mạn kép và đáy đôi, với không gian mạn kép thiết kế để chở nước dằn cách li, kéo dài tới buồng máy Không gian chứa hàng được phân chia thành 6 cặp két và một cặp két cặn nhờ các vách dọc, trong khi thân tàu được hàn liên tục.
Tàu đóng được thiết kế với boong đáy đôi và mạn kép, trong đó buồng máy cùng không gian sinh hoạt được bố trí ở phía sau Phần mũi và lái của thân tàu, cũng như buồng máy, sử dụng hệ thống kết cấu ngang, trong khi các bộ phận còn lại áp dụng hệ thống kết cấu dọc.
Các loại vật liệu dùng để đóng tàu gồm:
- Thép thường có ứng suất chảy: Re = 235 N/mm 2
- Thép độ bền cao có ứng suất chảy: Re = 355 N/mm 2
Thép độ bền cao được sử dụng cho các chi tiết khoẻ dọc của boong chính, phần dưới mạn kép và vách dọc tâm, đồng thời các vật liệu khác cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn quy định.
3.1.2 Sơ lược về tổng đoạn giữa tàu.
Tổng đoạn giữa tàu kéo dài từ sườn 53 đến sườn 144, bao gồm các phân đoạn đáy, hông, mạn, boong, vách dọc giữa tàu và vách ngang Phân đoạn đáy là một trong những phần quan trọng của cấu trúc tàu.
Kết cấu đáy tại tổng đoạn giữa tàu là đáy đôi (kín) kéo dài giữa các sườn
Khoảng cách sườn của két hàng là 1985mm, với chiều cao đáy đôi đạt 2220mm Các két hàng đáy đôi được trang bị nẹp gia cường dọc và đà ngang đặc tại mỗi sườn Phân đoạn đáy được chia thành 74 Block, từ Block 11-0311S đến 11-0981L (2P), như thể hiện trong hình 3-1.
Hình 3-1: phân chia phân đoạn đáy. b) Phân đoạn mạn.
Kết cấu phân đoạn mạn tàu được thiết kế với mạn kép, với chiều sâu tối thiểu là 2.0m Tàu được chia thành 30 Block, từ Block 13-0311L (2P) đến Block 13-0931L (2P), như thể hiện trong hình 3-2.
Hình 3-2: Phân chia phân đoạn mạn. c) Phân đoạn boong.
Boong tàu có độ cong dọc 1000 mm và độ cong ngang 600 mm, kéo dài liên tục suốt chiều dài tàu Vùng hàng và máy được thiết kế với hệ thống kết cấu dọc, trong khi các phần còn lại của boong sử dụng hệ thống kết cấu ngang.
Phân đoạn boong được chia thành 45 Block từ Block 14-0311S đến Block 14-0961L (2P) Như hình 3-3.
Hình 3-3: Phân chia phân đoạn boong. d) Vách dọc.
Vách dọc giữa tàu được chia thành 15 Block từ Block 12-0311 đến Block 12-0931.
Hình 3-4: Phân chia Block vách dọc. e) Vách ngang.
Không gian hàng được phân chia bởi 6 vách ngang kín nước, kéo dài từ đáy lên boong chính, với nẹp gia cường đứng và xà khoẻ Mỗi vách ngang được chia thành các Block như thể hiện trong hình 3-5.
Hình 3-5 : Phân chia Block vách ngang
Phân tích quy trình hàn chung
3.2.1 Phân tích quy trình hàn cho thép thường.
Thép thường có ứng suất chảy: Re = 235 N/mm 2 , chiếm 80% tổng khối lượng thép của kết cấu thân tàu, được dùng hầu hết ở các vị trí kết cấu thân tàu.
Nhà máy mới thành lập đang trong giai đoạn đầu của sản xuất, vì vậy các quy trình hàn cho thép chưa được thiết lập đầy đủ Hiện tại, chỉ có các quy trình hàn giáp mối cho các tư thế 1G, 2G và 3G, bao gồm: DQS-1G-SMAW, DQS-2G-SMAW, DQS-3G-SMAW, DQS-1G-GMAW, DQS-2G-GMAW, DQS-3G-GMAW và DQS-1G-SAW.
A/ Phân tích các quy trình hàn hồ quang tay: DQS-1G-SMAW, DQS-2G-SMAW, DQS-3G-SMAW.
1) Vật liệu cơ bản và vật liệu hàn: a) Vật liệu cơ bản: Thép tấm dày 20 mm, cấp A, phân loại TCVN 6259-7- 2003; thỏa mãn tiêu chuẩn: TCVN 6259-6:2003 và AWS D1.1. b) Vật liệu hàn: Nhãn hiệu: KT-N48, cấp MW2/E6013-A5.1, phân loại: TCVN 6259-6:2003/AWS 5.17A5.18 thỏa mãn tiêu chuẩn: TCVN 6259-6:2003 và AWS D1.1.
- Với chiều dày thép tấm t = 20 mm, so sánh với tiêu chuẩn vát mép ta thấy:
+) Quy cách vát mép ở quy trình DQS-2G-SMAW hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn.
+) Hai quy trình DQS-1G-SMAW (góc vát ө = 60 0 ) và DQS-3G-SMAW
(ө = 50 0 ) có góc vát hơi lớn hơn so với góc vát tiêu chuẩn là 40 0 +5 Các thông số còn lại của quy cách vát mép đều phù hợp với tiêu chuẩn.
3) Các thông số hàn: a) Số lớp hàn:
- Đường kính que hàn: d = 4 mm, từ cơ sở lý thuyết ở chương 2 ta có:
- Từ hình 2-2 chương 2 và biên bản kiểm tra quy trình hàn ta có các thông số: a = 4 (mm) b = 26 (mm) c = 2 (mm) s = 20 (mm) h = 18 (mm)
Số lớp hàn: n min = (lớp) n max = (lớp).
- Quy trình DQS-1G-SMAW có số lớp hàn là n = 7 lớp phù hợp kết quả tính từ cơ sở lý thuyết.
- Các thông số hoàn toàn tương tự như quy trình DQS-1G-SMAW
Với n = 7 lớp, ta thấy quy trình DQS-2G-SMAW có số lớp hàn phù hợp so với kết quả tính toán từ cơ sở lý thuyết.
- Với: a = 4 (mm). b = 24 (mm). c = 2 (mm). s = 20 (mm). h = 18 (mm).
- Tính tương tự như trên ta có:
- Quy trình DQS-3G-SMAW có số lớp hàn là n = 6 phù hợp với kết quả tính toán từ cơ sở lý thuyết. b) Đường kính que hàn:
Que hàn cho ba quy trình trên có đường kính 3.2 và 4.0 mm, trong đó que hàn d = 4 mm được sử dụng chủ yếu Lựa chọn này phù hợp cho việc hàn nhiều lớp do vật liệu cơ bản có chiều dày lớn, đạt 20 mm Cường độ dòng điện cũng cần được điều chỉnh tương ứng với kích thước que hàn và độ dày vật liệu.
- Với đường kính que hàn d = 4 mm, từ cơ sở lý thuyết ở chương 2 ta có:+) Hàn sấp: I = [3 ÷ 50].d = [ 12 ÷ 200] (A).
+) Hàn ngang và hàn trần: I giảm từ 10% đến 20% so với hàn sấp
+) Hàn đứng: I giảm từ 10% đến 15% so với hàn sấp I = [10 ÷ 180](A).
Quy trình DQS-1G-SMAW với I = [ 70 ÷ 190] (A) phù hợp với kết quả tính từ cơ sở lý thuyết.
Quy trình DQS-2G-SMAW và DQS-3G-SMAW đều có dải cường độ dòng điện từ 80 đến 190 A, phù hợp với kết quả tính toán lý thuyết Điện áp hàn cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét trong quy trình này.
- Dải điện áp hàn của các quy trình như sau:
Dải điện áp hàn của ba quy trình đều tương thích với cơ sở lý thuyết, với giá trị đã được tính toán là U = [16 ÷ 28] (V) Tốc độ hàn được xác định bằng công thức v = (cm/s) cho từng quy trình.
Với đường kính que hàn d = 4 (mm) Fd = [6 ÷ 8].d = [0.24 ÷ 0.32] (cm 2 ).
- Với dải cường độ dòng điện I = [70÷ 190] (A) và hiệu điện thế U = 24 (V),
v min = = = 0.052 (cm/s) = 4 (cm/min). v max = = = 0,26 (cm/s) = 16 (cm/min).
- Với dải tốc độ hàn của quy trình v = [14÷16] (cm/min) ta thấy hoàn toàn phù hợp với kết quả tính từ cơ sở lý thuyết
- Với I = [80÷190] (A) và các thông số khác tương tự như quy trình DQS- 1G-SMAW suy ra tốc độ hàn tính được từ cơ sở lý thuyết là v = [14÷16] (cm/min).
Dải tốc độ hàn từ 13 đến 18 cm/min, với hầu hết các lớp hàn đạt từ 13 đến 16 cm/min, cho thấy quy trình hàn tương đối phù hợp với các kết quả tính toán lý thuyết.
Với dòng điện I = [70 ÷ 200] (A) và các thông số tương tự như quy trình DQS-1G-SMAW, dải tốc độ hàn v = [12 ÷ 16] (cm/min) cho thấy sự phù hợp với kết quả tính toán lý thuyết.
B/ Phân tích các quy trình bán tự động khí CO 2 : DQS -1G-GMAW; DQS-2G-GMAW; DQS-3G-GMAW.
1/ Vật liệu cơ bản và vật liệu hàn: a) Vật liệu cơ bản:
- Thép tấm dày 20mm, cấp A, phân loại: TCVN 6259-7-2003 thỏa mãn TCVN 6259-6:2003 và AWS.D1.1. b) Vật liệu hàn:
- Nhãn hiệu GM-70S, cấp: GM-70S SW53/ER 70S-G, phân loại: TCVN 6259-6:2003/AW S5.18 thỏa mãn TCVN 6259-6:2003 và AWS D1.1.
Với chiều dày vật liệu cơ bản 20 mm, quy trình DQS-1G-GMAW, DQS-2G-GMAW và DQS-3G-GMAW đều sử dụng góc vát Ө = 45 độ, lớn hơn góc vát tiêu chuẩn 30 độ +5 Tuy nhiên, các thông số khác của quy cách vát mép vẫn đảm bảo phù hợp với tiêu chuẩn.
3/ Các thông số hàn: a) Đường kính dây hàn:
Tất cả ba quy trình hàn đều sử dụng dây hàn có đường kính 1,2mm, phù hợp với thép tấm dày 20mm Việc chọn đường kính này giúp tăng tốc độ chảy, dễ dàng hàn nhiều lớp và giảm thiểu bắn tóe trong môi trường khí CO2.
- Dãi cường độ dòng điện hàn hàn của các quy trình như sau:
Dải cường độ dòng điện hàn của ba quy trình đều nằm trong giới hạn cho phép theo cơ sở lý thuyết, không vượt quá giá trị tối đa từ 800 đến 900 A.
Dải cường độ dòng điện hàn phù hợp cho mối hàn nhiều lớp là rất quan trọng, đặc biệt khi sử dụng dây hàn có đường kính nhỏ 1,2mm Điều này cho phép sử dụng dải cường độ dòng điện lớn, giúp giảm góc hàn và thực hiện hàn thuận lợi ở nhiều tư thế khác nhau.
- Áp dụng công thức: U = 15 + 0.04.I cho các quy trình:
- Với dải điện áp hàn của các quy trình như sau:
- Kết quả cho thấy dải điện áp hàn của 3 quy trình tương đối phù hợp với kết quả tính toán trên cơ sở lý thuyết d) Tốc độ hàn:
- Dải tốc độ hàn của ba quy trình như sau:
Dải tốc độ hàn của ba quy trình được khảo sát nằm trong khoảng [10÷60] cm/min, phù hợp với lý thuyết, vì đây là dải tốc độ thường áp dụng cho hàn bán tự động và tự động khi làm việc với kết cấu thép thông thường.
C/ Phân tích quy trình hàn tự động đưới lớp thuốc: DQS -1G-SAW.
1/ Vật liệu cơ bản và vật liệu hàn: a) Vật liệu cơ bản:
- Thép tấm dày 20mm; cấp: A Thỏa mãn TCVN 6259-6:2003 và AWS.D1.1. b) Vật liệu hàn:
- Cấp: AW53/EM12-F7A2; SW53/ES70-S Thỏa mãn tiêu chuẩn: TCVN 6259-6:2003 và AWS D1.1.
Với chiều dày vật liệu cơ bản t = 20 mm, quy trình DQS-1G-SAW cho góc vát Ө = 50° ÷ 55°, lớn hơn góc vát tiêu chuẩn là 30° ± 5° Các thông số khác của quy cách vát mép đều đáp ứng tiêu chuẩn.
3/ Các thông số hàn: a) Dòng điện hàn và điện áp hàn:
- Từ cơ sở lý thuyết, với đường kính dây hàn d = 4 mm, cường độ dòng điện hàn và điện áp hàn được xác định theo công thức sau:
+) Hàn bằng dòng điện xoay chiều k’ = 1.
+) Để không xảy ra hiện tượng cháy lẹm cạnh hàn chọn hệ số ngấu ψ = [ 1,3 ÷2].
Dải cường độ dòng điện hàn theo lý thuyết: I = [572 ÷ 765] (A).
Dải điện áp hàn theo lý thuyết: U = [33 ÷ 40] (V).
- Với dải cường độ dòng điện hàn và điện áp hàn của quy trình như sau:
+) Dải cường độ dòng điện hàn của quy trình tương đối phù hợp so với kết quả tính từ cơ sở lý thuyết.
+) Dải điện áp hàn của quy trình hoàn toàn phù hợp với kết quả tính từ cơ sở lý thuyết. b) Tốc độ hàn.
- Tốc độ hàn được tính theo công thức: v = A/I [m/h].
+) Từ đường kính dây hàn d = 4 mm, A = [16000 ÷ 20000] (Am/h).
- Với dải cường độ dòng điện hàn theo lý thuyết: I = [572 ÷ 765] (A).
- Với tốc độ hàn của quy trình v = 26 (m/h) ta thấy hoàn toàn phù hợp với kết quả tính từ cơ sở lý thuyết.
3.2.2 Phân tích quy trình hàn thép độ bền cao.
Thép cường độ cao với ứng suất chảy 355 N/mm² chiếm 20% tổng khối lượng thép trong kết cấu thân tàu Loại thép này được sử dụng cho nhiều chi tiết quan trọng như các thanh khỏe dọc của boong chính, phần dưới mạn kép và vách dọc tâm.
Các quy trình hàn cho thép cường độ cao bao gồm hàn giáp mối với các tư thế 1G, 2G, 3G và 4G Cụ thể, các quy trình hàn được sử dụng là DQS-1G-SMAW-H, DQS-2G-SMAW-H, DQS-3G-SMAW-H, DQS-4G-SMAW-H, DQS-1G-GMAW+SAW-H, DQS-2G-GMAW-H, DQS-3G-GMAW-H, DQS-3G-FCAW-H và DQS-4G-FCAW-H.
A/ Phân tích các quy trình hàn hồ quang tay: DQS-1G-SMAW-H, DQS-2G-SMAW-H, DQS-3G-SMAW-H, DQS-4G-SMAW-H.