Nghiên ứu ứng dụng ông nghệ hàn điện ơ khí phụ vụ ngành đóng tàu biển ở việt nam

Công nghệ hàn điện khí trên thế giới được áp dụng trong ngành đóng tàu rất nhiều, với ưu điểm là năng suất, chất lượng mối hàn cao, giá thành sản phẩm hạ, rễ cơ khí hóa, tự động hóa.. Tr

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

PHỤC VỤ NGÀNH ĐÓNG TÀU BIỂN Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội, 2010

I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯ I HƯ Ờ Ớ NG D N: Ẫ

TS ĐẶNG TRẦN THỌ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ luận văn nào của các tác giả khác

LỜI CẢM ƠN

Là học viên cao học khóa 2008 ÷2010 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội,

ngành Công nghệ Cơ khí, chuyên ngành Công nghệ hàn Em đã được giao đề tài

luận văn tốt nghiệp ”Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn điện khí phục vụ

ngành đóng tàu biển ở Việt Nam”

Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Thúc Hà

và các thầy trong Bộ môn Hàn & Công nghệ kim loại Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn

đến các thầy, người đã dẫn dắt tôi trong suốt quá trình nghiên cứu,các thầy không

chỉ hướng dẫn và truyền cho tôi những kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học

mà còn thông cảm, khuyến khích động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn ban Giám hiệu, cùng toàn thể các anh

chị em trong khoa Cơ khí, phòng Đào tạo, Trường Cao đẳng nghề Cơ điện Luyện

kim Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi đi học./.

Bảng Trang Bảng 1 Thành phần hóa học của các cấp thép dùng trong đóng tàu.1 17

Bảng 3.1 các thông số của mối hàn giáp mối 55

Bảng 3.3 Thành phần hóa học kim loại đắp (%): 70

Bảng 3 Thành phần hóa học của dây hàn EG72S6 -3 72

Bảng 3.8 Thành phần hóa học của dây hàn EG72T-3 72

Bảng 3.1 Thành phần hoá học lớp kim loại đắp(%)0 74

Bảng 3.1 Bảng tóm tắt chế độ công nghệ tạo bề hàn khởi động2 78 Bảng 3.1 Thông số chế độ hàn cho dây hàn đặc3 81 Bảng 3.14.Thông số chế độ hàn cho dây hàn lõi thuốc 82 Bảng 4 1 Thành phần hóa học của một số loại dây hàn 85

Hình vẽ, đồ thị Trang Hình 1.1 Tàu dầu đi biển có sức chở trên 540.000 DWT 11 Hình 1 2 Máy hàn hồ quang tay dùng trong đóng tàu thủy 14 Hình 1.3 Máy hàn h quang t ồ ự động dướ ới l p thuốc bảo vệ 14 Hình 1.4 Máy hàn bán t ự động trong môi trường khí bảo vệ (MIG/MAG) 15 Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hàn dây lõi thu c ố 16

Hình 1.7: Sơ đồ quá trình công ngh ệ chế ạ t o tàu th y ủ 20 Hình 1.8 Một vài ví dụ về cụm chi tiết thanh 21 Hình 1.9 Trình trự lắp đặt và chế tạo phân đoạn khối 22 Hình 1.10 Sơ đồ phân thân tàu thành tổng đoạn 23

Hình 3.9 Nắn thẳng biến dạng khu vực kết cấu gia cường 62

Hình vẽ, đồ thị Trang Hình 3.12 Cách bố trí các đường kiểm tra trên triền đà 64 Hình 3.13 Kẻ đường tâm đà bằng phương pháp căn dây 64

Hình 3.33 Ảnh hưởng của điện áp đến hình dạng mối hàn 81 Hình 3.34.Sơ đồ cần bằng nhiệt trong hàn điện xỉ 82

Hình vẽ, đồ thị Trang

Hình 4.8 Mối quan hệ giữa điện áp và dòng hàn 94

Hình 4.13 Dòng điện và điện áp trong khi hàn 100

Chương 1 Tổng quan về công nghệ đóng vỏ tàu thủy

1.3 Tóm t t l ch s át tri n công ngh hàn tàu th y ắ ị ử ph ể ệ ủ 09 1.4 T m quan tr ng c a công ngh hàn trong nghàầ ọ ủ ệ nh đóng tàu 11 1.5 Tiêu chuẩn và quy phạm trong đóng tàu thủy 12 1.6 Các phương ph p h n thườá à ng s d ng trong hàn tàu th y ử ụ ủ 13

Chương 2 Công nghệ hàn điện khí

2.2 Sự khác nhau giữa hàn điện khí và hàn điện xỉ 38 2.3 So sánh ưu, nhược điểm của hàn điện khí với các phương

pháp hàn khác (hàn điện xỉ, hàn khí bảo vệ…)

39

Trang2.6 Ảnh hưởng của các thông số chính đến chất lượng mối hàn 50

Chương 3 Thiết kế quy trình công nghệ hàn điện khí trong

các mối hàn giáp mối ghép nối tổng đoạn

3.6 Tính toán ch công ngh cế độ ệ ủa h n điện kh dây lõi bộtà í 81

Chương 4 Nghiên cứu thực nghiệm

4.1 M c tiêu và ụ đối tượng c a thí nghi m ủ ệ 83

LỜI NÓI ĐẦU

Cơ chế thị trường cạnh tranh khốc liệt về năng suất, giá cả Các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp nói chung và ngành hàn nói riêng phải thường xuyên đổi mới công nghệ, tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm và sức lao động của công nhân

Hiện nay công nghệ đóng vỏ tàu được áp dụng nhiều phương pháp hàn, nhưng một trong các công nghệ đó là hàn điện khí Công nghệ hàn điện khí trên thế giới được áp dụng trong ngành đóng tàu rất nhiều, với ưu điểm là năng suất, chất lượng mối hàn cao, giá thành sản phẩm hạ, rễ cơ khí hóa, tự động hóa Hiện nay ở Việt Nam hàn điện khí là một công nghệ mới vì các tài liệu giáo trình bằng tiếng Việt chưa có, tài liệu chủ yếu là tiếng nước ngoài, các đề tài nghiên cứu còn ít, chủ yếu là lý thuyết, chưa được áp dụng vào sản xuất Vì vậy một vấn đề cấp thiết hiện nay là nhanh chóng đưa công nghệ hàn điện khí ứng dụng vào trong sản xuất tại các nhà máy đóng vỏ tàu ở Việt Nam Trong quá trình học tập tại trường em đã tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích phục vụ cho công tác chuyên môn và em đã chọn đề

tài.“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn điện khí phục vụ ngành đóng tàu biển

ở Việt Nam”

Với ưu điểm nổi bật của hàn điện khí là khả năng ứng dụng hiệu quả caovào các kết cấu có đường hàn dài và thẳng đứng như: Hàn tổng đoạn vỏ tàu, các bình chứa…Qua phân tích, so sánh ưu, nhược điểm của các phương pháp hàn, tác giả giả đã chọn công nghệ hàn điện khí để hàn ghép nối tổng đoạn vỏ tàu thủy

Từ nghiên cứu lý thuyết thiết kế quy trình công nghệ, chế độ hàn Qua thực nghiệm, trên cơ sở chế độ hàn thay đổi: I(A) ; U(V); V(cm/phút), biên độ lắc ngang A(mm) Tác giả đã đánh giá được những thông số chính của chế độ hàn điện khí ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn, đưa ra chế độ hàn tối ưu với chiều dày cụ thể

Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN VỎ TÀU

Vận tải thủy hiện nay chiếm một lượng lớn, khoảng trên 50% tổng số hàng hóa được vận chuyển Đặc thù của vận tải thủy là có thể trở một lượng lớn, giá thành rẻ Ngành đóng tàu Việt Nam không những đóng được những con tàu theo TCVN mà còn đóng được những con tàu theo tiêu chuẩn quốc tế đảm bảo chất lượng Các giáo trình, tài liệu nghiên cứu về đóng tàu có nhiều, đề tài luận văn nghiên cứu ứng dụng về đóng tàu cũng nhiều song chủ yếu là các công nghệ hàn truyền thống Hàn điện khí là công nghệ hàn mới ở Việt Nam, các tài liệu rất ít, chủ yếu là bằng tiếng nước ngoài Các đề tài nghiên cứu ứng dụng chưa đáp ứng được thực tế Vì vậy em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn điện khí phục vụ ngành đóng tàu biển ở Việt Nam” Qua đề tài em đã thiết lập được chế độ hàn tối ưu khi hàn điện khí các chi tiết có chiều dày lớn dùng trong đóng tàu và dầu khí

1.1 Tình hình đóng tàu trên thế giới

Theo số liệu thống kê hàng hóa vận chuyển bằng đường thủy tăng 4- 5% trọng tải đội tàu toàn thế giới trong một năm Lượng tàu đóng mới hàng năm không ngừng tăng, trong đó các nước có nền công nghiệp đóng tàu phát triển mạnh như Đức, Nhật Bản, Hàn Quốc…Một số năm gần đây các nước có công nghệ đóng tàu phát triển muốn chuyển đầu tư vào các nước có nhân công rẻ, công nghiệp phụ trợ phát triển như: Trung Quốc, Thái Lan, Inđônêxia …Và trong đó có cả Việt Nam

1.2 Tình hình đóng tàu ở Việt Nam

Với đội ngũ công nhân cần cù, sáng tạo, thời gian giao hàng cho các chủ hàng ngắn đây là một lợi thế cạnh tranh của ngành đóng tàu thủy nước ta trong các hợp đồng đóng mới tầu trong nước cũng như quốc tế Đồng thời Việt Nam có nhu cầu đóng mới và sửa chữa tàu hàng năm khá lớn với tốc độ gia tăng tỷ lệ với nhu cầu vận chuyển hàng hóa, hành khách, thi công công trình biển, phục vụ khai thác dầu khí, du lịch, tuần tra…Hiện nay Việt Nam đã có nhiều nhà máy đóng tàu lớn được đầu tư công nghệ hiện đại cùng với đội ngũ kỹ sư và công nhân có trình độ

cao và đào tạo chính quy Mặt khác ngành công nghiệp phụ trợ cũng phát triển rất

mạnh như các nhà máy cán thép tấm, chế tạo động cơ…Để làm chủ công nghệ thiết

kế, chế tạo phải dựa vào nguồn nhân lực hiện có, đào tạo và bồi dưỡng nguồn nhân

lực kế cận có trình độ cao, tiếp thu nhanh các công nghệ đóng tàu tiên tiến của đối

tác và các nước có trình độ cao Như vậy triển vọng của ngành đóng tầu Việt Nam

trong tương lai là rất lớn

1.3 Tóm tắ ịch sử pht l át triển công nghệ hà àn t u thủy

Tàu thủy được phát triển từ rất sớm trên trái đất dùng vào các việc chuyên chở

người và hàng hóa Tuy nhiên do sử dụng chủ yếu là vỏ gỗ cho nên tính năng hoạt

động, trọng tải, độ kín, độ bền và kết cấu có nhiều hạn chế, rất khó khăn khi vận tải

trên biển nơi có môi trường làm việc và hoạt động khắc nghiệt Chính nhờ có sự

phát triển mạnh mẽ của ngành hàn đã tạo nên bước đột phá cho ngành đóng tàu thủy

vỏ kim loại vì vậy có thể nói lịch sử phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu gắn

liền với sự phát triển của công nghệ hàn Năm 1801, Humphrey Davy sáng chế ra hồ quang điện Năm 1887 nhà khoa học

người Nga Nikolai Bernados đã sử dụng hồ quang điện cực các bon để hàn kim loại,

mặc dù ứng dụng còn hạn chế do dùng dòng điện và điện áp cao (Uh từ 100-300V,

Ih từ 600-1000A) nhưng đã mở ra thời kỳ phát triển mới cho ngành đóng tàu thủy

chuyển từ đóng tàu bằng các phương pháp truyền thống như đinh tán, ghép gỗ sang

hàn tàu thủy vỏ thép Năm 1889 Slavianov người Nga) cùng với Charles Copffin (

(người Mỹ) cùng sáng chế ra phương pháp hàn hồ quang tay bằng điện cực kim loại

thay vì dùng điện cực các bon đã giúp cho ngành đóng tàu thủy tăng năng suất lên

nhanh chóng Năm 1907 Oscar Kjellberg (người Thụy Điển) đã thành công hàn hồ

quang tay sử dụng que hàn có vỏ bọc thuốc giúp quá trình hàn ổn định và dễ hàn

hơn, điều này đã làm cho chất lượng và số lượng các mối hàn trong đóng tàu thủy

nâng lên rõ rệt

Thời kỳ phát triển cao điểm của ngành hàn sử dụng trong đóng tàu từ khoảng 1930

– 1960 với những công trình nổi tiếng của viện sĩ người Nga E.O Paton về hàn tự

động và bán tự động dưới lớp thuốc, hàn điện xỉ giải quyết được phương pháp cơ

khí hóa và tự động hóa quá trình hàn, nhờ đó ngành đóng tàu thủy có thể đóng được các con tàu có trọng tải lên đến hơn 100.000 tấn giảm sức lao động đồng thời đưa năng suất lao động, chất lượng mối hàn lên rất cao Đồng thời cũng trong thời gian này, người ta cũng tìm ra các phương pháp hàn khác như: hàn trong môi trường khí bảo vệ (Ar, CO2, Ar + O2) dùng cho hàn tấm mỏng ma nhê và thép không gỉ, hàn nhôm, hàn bằng điện cực lõi thuốc cũng được sử dụng rộng rãi tại các nhà máy đóng tàu với những ưu điểm về chất lượng mối hàn và đặc biệt là khả năng linh hoạt

ở nhiều vị trí hàn khác nha u, nhiều vật liệu khác nhau, các kết cấu cực kỳ phức tạp, nhiều điều kiện làm việc khác nhau

Từ đó đến nay, các nhà khoa học và các viện nghiên cứu về hàn vẫn không ngừng phát minh, cải tiến các phương pháp hàn nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả của mối hàn, nâng cao khả năng cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn đồng thời giảm thiểu các yếu tố có hại , rủi ro trong ngành đóng tàu Theo thống kê , hiện nay có khoảng 130 phương pháp hàn khác nhau trong đó các phương pháp hàn được sử dụng phổ biến nhất trong đóng tàu thủy như: hàn hồ quang tay SMAW), hàn hồ (quang dây lõi thuốc FCAW), hàn dưới lớp thuốc SAW), hàn trong môi trường khí ( (bảo vệ bằng điện cực nóng chảy MIG/MAG), hàn điện khí ( (EGW), hàn TIG Thậm chí một số phương pháp hàn mới đó là: hàn laser, hàn ma sát, hàn bằng tia điện tử cũng được đưa vào đối với một số chi tiết đặc biệt của tàu chuyên dùng: tầu khách, tầu dầu, tầu chở contener, tàu chở hóa chất, tàu quân sự…Các cường quốc về đóng tàu thủy trên thế giới phải kể đến đó là: Mỹ, Anh, Pháp, NaUy, Phần Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc có thể đóng những con tàu có trọng tải hàng vài trăm ngàn tấn với công nghệ đóng tàu rất hiện đại

Hình 1.1 Tàu chở dầu có sức chở trên 540.000 DWT.

1.4 Tầm quan t ọng củr a công ngh hàệ n trong ngh nh đ ng t u.à ó à

Trong quá trình phát triển của ngành đóng tàu, với thời gian dài được kiểm

chứng qua thực tế công nghệ hàn đã giải quyết rất nhiều khó khăn của việc ghép nối

các chi tiết, cụm chi tiết, phân đoạn và tổng đoạn khi chế tạo tàu thủy được nhanh

chóng, chính xác, an toàn, hiệu quả hơn so với các phương pháp khác Theo thống

kê sơ bộ với một con tàu có trọng tải 34.000 tấn chỉ tính chiều dài mối hàn có thể

lên tới xấp xỉ 37.000 mét, trọng tải của tàu càng lớn thì số lượng các mối hàn càng

tăng Hiện nay, có thể khẳng định công nghệ hàn đang được sử dụng rộng rãi trong

tất cả các nhà máy đóng mới và sửa chữa tàu thủy trên toàn thế giới hàn là một

phương pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện đại với những ưu điểm vượt trội

như sau:

- Tính chịu tải trọng: mối hàn trong đóng tàu có độ kín, độ bền cao, khả năng

chịu được tải trọng tĩnh và ứng suất lớn đặc biệt với các vật liệu kim loại như: thép,

nhôm, đồng, thép không gỉ,….v.v

- Tính công nghệ không chỉ với những kim loại có tính chất giống nhau, : các kim loại có tính chất khác nhau cũng có thể nối được bằng hàn không hạn chế về chiều dày vật liệu, vị trí làm việc, giảm được tiếng ồn trong sản

xuất, dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn trong sản xuất

- Tính kinh tế: so với các phương pháp ghép nối khác sử dụng trong đóng tàu

như tán đinh ri vê, hàn tiết kiệm được từ 10 – 20% khối lượng kim loại do không bị

mất mát khi đột lỗ, giảm 10 – 15% thời gian thi công, so với đúc, hàn còn tiết kiệm

được tới 50% vật liệu do không cần hệ thống rót vv Công nghệ hàn sử dụng trong chế tạo tàu thủy cho năng suất lao động cao, thiết bị dễ chế tạo, dễ sử dụng, chi phí thấp, giảm thời gian và giá thành hạ

Xu thế phát triển của công nghệ hàn dùng trong đóng tàu thủy hiện nay và trong tương lai là rất lớn chủ yếu đi sâu vào ng iên cứu hoàn thiện thiết kế h kết cấu

và xây dựng quy trình công nghệ thích hợp cho từng loại tàu thủy Đẩy mạnh mức

độ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình sản xuất hàn thay thế dần các phương pháp hàn thủ công đồng thời nâng cao năng suất và chất lượng hàn, tăng cường khả năng làm việc của kết cấu, giảm giá thành sản phẩm

1.5 Tiêu chuẩn và quy phạm trong đóng tàu thủy.

Trong ngành đóng tàu thủy, các công việc nghiên cứu khoa học liên quan đến thiết kế, chế ạo, ảo dưỡng, duy tu tàu và trang thiết bị đồng thời đưa ra các qui t b

phạm (gọi bằng tiếng Anh là Rules and Regulations) liên quan đến độ bền, an toàn tàu cùng trang thi t b , giám sát và phân c p tàu th y thuế ị ấ ủ ộc về cơ quan Đăng kiểm tàu th y Hi n nay các nhà máy công tyủ ệ , đóng tàu ở Việt Nam chủ ế được đóng y u tàu theo Đăng kiểm Việt Nam (VR) Mộ ốt s tàu biển được ký hợp đồng đóng cho nước ngoài đã được tri n khai và ch t o t i: ể ế ạ ạ Công ty đóng tàu Phà R ng, Công ty ừđóng tàu ạch ĐằB ng, Công ty đóng tàu ạH Long, Công ty đóng tàu Nam Tri u, ệCông ty đóng tàu Dung Qu t… thu c tấ ộ ập đoàn VinaShin thì tùy theo yêu c u c a ầ ủchủ tàu có đóng tàu theo các cơ quan Đăng kiểm uy tín trên th giế ới đó là: Đăng

kiểm của Anh quốc (LR), Đăng kiểm của Mỹ (ABS), Đăng kiểm Na Uy (DNV), Đăng kiểm Nh t B n (ậ ả NKK), Đăng kiểm Pháp (BV) vv v i các tiêu chu n: AWS, ớ ẩJIS, BS…vv Cơ quan Đăng kiểm Việt Nam có Quy ph m phân cạ ấp và đóng tàu

bi n v thép theo tiêu chu n TCVN ể ỏ ẩ

Những tàu được thiết kế và chế ạo để t hoạt đ ng trên biểộ n phải đáp ứng đầy đủcác yêu cầu v tiêu chuề ẩn và các cơ quan đăng kiểm đồng th i nh t thi t ph i tuân ờ ấ ế ả

th nhủ ững qui định ngặt nghèo đặt ra trong các công ước quốc tế đượ áp dụng như c sau:

- Lu t hàng h i quậ ả ốc tế và Vi t Nam ệ

- Công ước quốc tế ề an toàn sinh mạng con người trên biển, 1974, viết tắt v SOLAS, 74

- OCIMF - Ch ng rò r dố ỉ ầu qua van bơm hàng, 1991

- Hướng dẫn vận chuyể ừ tàu đến t n tàu

- Công ước quốc tế ề ngăn ngừ v a ô nhiễm biển do tàu gây ra

- Công ước về ạ m n khô tàu bi n, 1966 ể

- Công ước quốc tế ề đo dung tích tàu biể v n,1969

- Hướng d n quẫ ốc tế ề v tàu d u và cầ ảng đỗ

- Qui t c quắ ốc tế tránh va trên biển, 1972

Các quy t c và lu t l khác b t buắ ậ ệ ắ ộc liên quan đến hoạt động c a tàu tủ ại các cảng

của các quốc gia mà tàu có tham gia

1.6 Các phương ph p h n thườá à ng s d ng trong hà àử ụ n t u thủy

1.6.1 Hàn h quang tay (SMAW) ồ

Hàn hồ quang tay là phương pháp hàn hồ quang điện cực nóng chảy kim loạivới que hàn có thuốc bọc bảo vệ, sau đó kết tinh lại tạo thành mối hàn Phương pháp hàn này ra đời sớm nhất, nó được phát triển rộng rãi và được sử dụng để hàn cho hầu hết các vật liệu kim loại và hợp kim do đơn giản với trang thiết bị rẻ tiền, ,

có chi phí thấp nhưng có thể hàn được các mối hàn ở mọi vị trí khác nhau Tuy nhiên, do quá trình hàn thủ công nên năng suất lao động còn thấp và chất lượng của mối hàn chưa cao, phụ thuộc chủ yếu vào kỹ năng tay nghề của người thợ Hiện nay trong đóng tàu thủy, với các yêu cầu ngày càng cao về chất lượng, năng suất lao động và điề kiện lao động của người thợ cùng với sự phát triển mạnh của công u nghệ hàn thì hàn hồ quang tay đang được thay thế bằng các phương pháp hàn khác

có hiệu quả hơn Phương pháp hàn này chủ yếu được dùng để thực hiện công việc

gá đính, lắp ráp, hàn các chi tiết có chiều dày vật hàn nhỏ phổ biến từ ( 10 – 15 mm) như: hàn các nẹp gia cường, hàn các mối hàn ngắn và có trí hàn thay đổi liên tục

Hình 1 2 Máy hàn hồ quang tay dùng trong đóng tàu thủy

1.6.2 Hàn tự động dướ ới l p thu c (SAW) ố

Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc cho năng suất và chất lượng hàn rất cao, điều kiện lao động của người công nhân nhẹ nhàng, ít độc hại, giảm sức lao động vì mức độ cơ khí hóa và tự động hóa cao Tuy nhiên, giá thành thiết bị cao, không phù hợp với các mối hàn ngắn hoặc cong và chỉ hàn được ở vị trí hàn sấp không phù hợp với vị trí hàn leo, hàn trần Trong đóng tàu thủy, hàn tự động dưới lớp thuốc thường kết hợp với hàn MIG/MAG sử dụng cho việc hàn nối các tấm tôn có chiều dày lớn và hàn các lớp điền đầy các lớp lót hàn MIG/MAG) như : nối tôn đáy, nối (tôn mạn ngoại, nối tôn boong hoặc hàn các đường ống, bồn chứa có đường kính lớn bằng cách giữ nguyên xe hàn còn quay chi tiết trên các đồ gá chuyên dùng

Hình 1.3 Máy hàn h quang t ồ ự động dướ ới l p thuốc bảo v ệ

1.6.3 Hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí b o v (MIG/MAG) ả ệ

Hàn tự động và bán tự động trong môi trường khí bảo vệ CO2 bằng dây hàn nóng chảy dây hàn đặc) cho năng suất và chất lượng tương đối cao rất phù hợp với (các mối hàn thẳng, cong, hàn nhiều lớp hoặc các mối hàn có vị trí hàn thay đổi nhiều Trong đóng tàu thủy thường sử dụng hàn bán tự động MIG/MAG cho các chi tiết như: hàn 2 lớp trong của liên kết tôn đáy trong, đáy ngoài, tôn mạn, hàn nối đà ngang, đà dọc đáy lại với nhau, hàn liên kết các blook thuộc phân đoạn hoặc tổng đoạn giữa tàu… Hiện nay phương pháp hàn này đang dần thay thế phương pháp hàn

hồ quang tay vì có năng suất, chất lượng, linh hoạt, giảm độc hại hơn tuy nhiên vì bảo vệ vùng hàn bằng khí bảo vệ do đó khi hàn ở nơi có tốc độ gió lớn hơn 2m/giây (hàn gần bờ sông hay bờ biển) thì cần tìm cách che chắn khu vực làm việc của hồ quang hàn hoặc thay thế phương pháp hàn khác nếu không mối hàn không đảm bảo được chất lượng, dễ sinh ra các khuyết tật

Hình 1.4 Máy hàn bán t ự động trong môi trường khí b o v (MIG/MAG) ả ệ

1.6.4 Hàn dây lõi thu c (FCAW) ố

Phương pháp hàn này về thiết bị có đặc điểm chung giống như của hàn MIG/MAG, về nguyên l thì có khác biệt là sử dụng dây hàn lõi thuốc để tăng ý cường chất lượng mối hàn cao hơn ngay khi hàn tại nơi có gió lớn Trong quá trình hàn, hồ quang hàn và kim loại nóng chảy được bảo vệ và được hợp kim hóa bằng thuốc hàn nên chất lượng của mối hàn cao, hiệu suất tương đối lớn tuy nhiên do công nghệ chế tạo dây hàn phức tạp hơn dây lõi đặc nên giá thành cao, thường dùng cho các mối hàn có yêu cầu kiểm tra ng iêm ngặt về chất lượng hàn Với xu thế hphát triển theo hướng tiêu chuẩn hóa cao của ngành đóng tàu, hàn dây lõi thuốc sẽ

được sử dụng nhiều hơn dây đặc vì hiệu suất hàn cao hơn mà giá thành có thể chấp nhận được

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hàn dây lõi thu cố

thẳng đứng v i chi u dày lớ ề ớn như thân tàu

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hàn điện khí

1.7 V t liậ ệu vỏ tàu

1.7.1 Vật liệu cơ bả n

Thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong kết cấu vỏ nhờ có những ưu việt về tính năng cơ học và giá thành hợp l …mà người ta có thể chế tạo ý được những con tàu có chiều dài 400 500 m với tảỉ trọng khoảng nửa triệu tấn.– Thép làm v ỏ tàu thường là thép cacbon thấ , chứa từ 0,15% đếp n 0,23% cacbon cùng lượng mangan cao Hai thành ph n gầ ồm lưu huỳnh và phốt pho trong thép đóng tàu

ph i mả ở ức thấp nhất, dưới 0,05% Từ năm 1959 các đăng kiểm đồng ý tiêu chuẩn hóa thép đóng tàu nhằm gi m thi u các cách phân lo i thép dùng cho ngành này, ả ể ạtrên cơ sở đả m b o chả ất lượng

Những yêu cầu vật liệu đối với thép đóng tàu, độ bền bình thường được dùng tại hầu hết các nước trên thế giới

Độ bền vật liệu

Giới hạn bền tất cả các nhóm: 400 – 490 N/mm2(4100-5000 kG/cm)

Thép hình grade A : 400 – 550 N/mm2

Giới hạn chảy của tất cả các nhóm : 235 N/mm2 (2400kG/cm2)

Thép grade A, dầy trên 25 mm : 220 N/mm2( 2250 kG/cm2)

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của các cấp thép dùng trong đóng tàu

Trong tài liệu chính thức do Đăng kiểm Việt Nam lưu hành, yêu cầu chung cho tất

cả 4 cấp, theo TCVN 6259-7:2003 như sau:

Cấp thép

Th ử kéo

Gi i hớ ạn chảy (N/mm2)

Trong đóng tàu thủy thép cán được sử dụng khoảng 98% còn 2% là thép rèn ,

và đúc Hiện nay các nhà máy đóng tàu tại Việt Nam chủ yếu sử dụng các loại thép tấm xuất xứ tại Hàn Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc, Ustralia… theo tiêu chuẩn DNV, hoặc ABS có độ bền tương đương CT38 theo tiêu chuẩn Việt Nam 1.7.2 V t li u hàn ậ ệ

Trong công nghệ đóng tàu, vật liệu hàn luôn đóng một vai trò cực kỳ quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của mối hàn vì vậy vật liệu hàn yêu cầu phải được kiểm định ng iêm ngặt của cơ quan đăng kiểm Trên thế giới, vật liệu hhàn vỏ tàu thủy được cung cấp ra thị trường phổ biến theo tiêu chuẩn của Hiệp hội hàn Mỹ (AWS) Mỗi loại vật liệu hàn được sử dụng phải phù hợp với vật liệu cơ bản và phương pháp hàn đồng thời thỏa mãn các tiêu chuẩn được áp dụng

Hiện nay ngành đóng tàu tại Việt Nam thường sử dụng các loại vật liệu hàn cụ thể như:

- Que hàn hồ quang tay có thuốc bọc: que hàn thép các bon và que hàn thép hợp kim từ E60XX đến 90XX) (

- Dây hàn đặc MIG/MAG: dây hàn thép các bon và dây hàn thép hợp kim (ER 70S-X đến ER10S-X)

- Dây hàn lõi thuốc FCAW: dây hàn thép các bon và dây hàn thép hợp kim(E6XTX-X đến E10XTX-X)

- Dây hàn tự động dưới thuốc SAW: dây hàn thép các bon và dây hàn thép hợp kim (F6XX-EXXX-X đến F10XX-EXX-XX)

- Khí bảo vệ: CO2, Ar, He, CO2 + Ar, CO2 + Ar + He, CO2 + Ar + O2 với các tỷ lệ theo quy định

- S lót ứ hàn: loại WT – 102, WT – 103, WT – 104

Vật liệu hàn phải được bảo quản và sử dụng theo khuyến cáo của nhà sản xuất trên bao bì hay hộp đóng gói sản phẩm Các hãng cung cấp vật liệu hàn có uy tín trên thị trường Việt Nam cần biết đến đó là: Huyndai, Yamata, Kobelco, Esab … Nước ta có nhiều nhà máy sản xuất được vật liệu hàn như : Kim Tín, Việt Đức, Nam Triệu, Lilama Hà Tĩnh …vv…tuy giá thành rẻ nhưng chủng loại, số lượng và đặc biệt là chất lượng chưa đáp ứng được tiêu chuẩn của đăng kiểm quốc tế nên sử dụng còn nhiều hạn chế khi đóng các tàu có trọng tải lớn

1.8 Quy trình chế tạo tàu thủy.

Với đặc điểm đa dạng và rất phức tạp về kết cấu đặc biệt với các loại tàu có trọng tải lớn do đó quá trình chế tạo tàu thủy vỏ thép là khó khăn, bao gồm nhiều khâu, nhiều công đoạn …vv để đơn giản hóa quá trình này, người ta d ng sơ đồ để ù

mô tả ngắn gọn (xem sơ đồ hình 1.7)

Hiện nay, có nhiều phương pháp chế tạo tàu thủy nhưng tại các nhà máy đóng tàu, tùy theo điều kiện về công nghệ, quy mô sản xuất, chủng loại và trọng tải của tàu mà người ta chọn phương pháp lắp ráp tàu cụ thể Chế tạo vỏ tàu gồm có bốn phương pháp chính:

- Chế tạo bán thành phẩm (cụm chi tiết)

- Chế tạo phân đoạn thẳng

- Chế tạo phân đoạn khối

- Chế tạo tổng đoạn

Hình 1.7: Sơ đồ quá trình công ngh ch t o tàu th y ệ ế ạ ủ

Chạy thử, ngh iệm thu tàu

Hạ thủy tàu

Lắp ráp các trang thiết bị,

Hoàn chỉnh hệ thống ống, điện

Trang trí đồ ộ Sơn hoàn chỉnh

Trang thiết bị ,máy móc Cắt

Gia công thép tấm, thép

K ho

Chế tạo các chi tiết dạng ố

Gia công các chi tiết phi kim loại

Uốn

Nắn phẳng Đánh sạch

Sơn lót, chống gỉ Đánh sạch

Vạch dấu, lập trình Cắt

Xếp loại, phân nhóm

Chế tạo phân đoạn

Chế tạo tổng đoạn Lắp ráp thân

Số liệu từ phòng thiết

kế, kỹ thuật – công

nghệ và nhà phóng

Nguyên vật liệu nhập

Máy chính

1.8.1 Chế tạo bán thành phẩm (cụm chi tiết) Cụm chi tiết thanh thông thường nhất được cấu tạo từ hai hoặc nhiều thanh bản kim loại thành kết cấu có prôfin dạng chữ

T hoặc chữ l Để sử dụng là các chi tiết gia cường chính (ví dụ: đường sườn chính,

đà dọc đáy, xà dọc boong, ky hông )

Hình 1.8 M ột vài ví dụ về cụm chi tiết thanh

1.8.2 Chế tạo phân đoạn thẳng

Phân đoạn phẳng được chế tạo từ tấm và các gia cường làm cứng Các phân đoạn phẳng tiêu biểu nhất là phân đoạn vách dọc, vách ngang, phân đoạn mạn, phân đoạn boong, phân đoạn đáy đơn Phân đoạn phẳng có thể phẳng và cũng có thể là cong Việc chế tạo phân đoạn phẳng theo trình tự sau:

1- Chế tạo cụm chi tiết tôn bao

2- Vạch dấu trên cụm chi tiết tôn bao và lắp đặt các khung xương nhóm I

3- Hàn các khung xương nhóm I với tôn bao

4 Lắp đặt các chi tiết khung xương nhóm II và một số các chi tiết trang thiết bị (nếu

có thể)

5- Hàn các chi tiết khung xương nhóm II

6- Nắn thẳng phân đoạn

7- Vạch dấu lại đường bao phân đoạn có lưu ý tới lượng dư lắp ráp

8- Cắt phân đoạn theo kích thước vạch dấu

9- Thử độ kín và nghiệm thu phân đoạn

10- Vận chuyển phân đoạn tới kho bán thành phẩm.

1.8.3 Chế tạo phân đoạn khối

Phân đoạn khối được chế tạo từ các phân đoạn phẳng và các cụm chi tiết Việc chế tạo phân đoạn khối chỉ nên tiến hành khi thiết bị cẩu trên vị trí hạ thủy cho phép Một phân đoạn khối điển hình đó là phân đoạn đáy đôi Nó bao gồm cụm tấm bao đáy trong và phân đoạn đáy ngoài Trình tự chế tạo phân đoạn đáy đôi như sau:

Hình 1.9 Trình trự lắp đặt và chế tạo phân đoạn khối

1- Chế tạo các cụm chi tiết tấm bao đáy trong và đáy ngoài;

2- Lắp đặt các khung sườn nhóm I lên cụm chi tiết tấm bao đáy trong đã được lật ngược sau đó hàn bằng máy tự động các kết cấu đó với nhau;

3- Lắp đặt các khung sườn nhóm II và hàn bằng phương pháp thủ công;

4- Cẩu lật cả phân đoạn đáy trong, úp đặt lên tôn bao đáy ngoài và tiến hành hàn với đáy ngoài;

5- Các công tác kết thúc hoàn chỉnh và giao nhận nghiệm thu phân đoạn

Trong giới hạn đề tài ngiên cứu, tác giả chỉ trình bày tóm tắt ông nghệ: c chế tạo thân tàu theo phương pháp tổng đoạn dùng cho tàu có trọng tải lớn đang được ứng dụng rộng rãi tại một số nhà máy đóng tà ở nước ta u

1.8.4 Chế tạo tổng đoạn

1.8.4.1.Ưu điểm của phương pháp tổng đoạn

- Tận dụng triệt để diện tích mặt bằng hiện có của nhà máy

- Có thể thi công nhiều tổng đoạn trong cùng một thời gian từ đó giảm được thời gian và nâng cao năng suất lao động

- Có khả năng tiến hành chế tạo các tổng đoạn trong phân xưởng với mặt bằng thích hợp, tận dụng được công nghệ và thiết bị của nhà máy

- Việc lắp ghép các tổng đoạn được tiến hành thuận lợi, dễ dàng, chính xác.

Có thể nói rằng đây là phương pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao, mang tính ứng dụng mới về công nghệ đóng tàu để nâng cao căng suất và chất lượng sản phẩm dùng cho đóng tàu có trọng tải lớn từ vài chục ngàn đến hàng trăm ngàn tấn

1.8.5.2 Nguyên tắc phân chia tổng đoạn

Vấn đề quan trọng trong qúa trình đóng mới tàu là phải đảm bảo tính kỹ thuật

và tính kinh tế có nghĩa con tàu sau khi đóng xong phải đảm bảo điều kiện bền, chất lượng các đường hàn, các chi tiết gia công, kết cấu phải đạt yêu cầu kỹ thuật Lập quy trình công nghệ để tiết kiệm nguyên vật liệu, thời gian thi công từ đó giảm giá thành đóng mới Việc lựa chọn phương án thi công, trong đó có phương

án phân chia tổng đoạn hợp lí sẽ góp phần đảm bảo tính kỹ thuật và tính kinh tế Có một số nguyên tắc quan trọng cần chú như sau:

- Phân chia dựa vào điều kiện thi công của nhà máy: cần cẩu có sức nâng ớn, lthiết bị hàn và cắt, mặt bằng thi công, trình độ cán bộ kỹ thuật, công nhân…vv

- Phân chia dựa vào đặc điểm kết cấu của con tàu cần đóng: kích thước của tổng đoạn, vị trí của các đường nối tổng đoạn, chiều dài của tổng đoạn, bố trí các mối nối tổng đoạn, độ cứng của tổng đoạn, khối lượng của các tổng đoạn trình tự lắp ráp các tổng đoạn …vv

Hình 1.10 Sơ đồ phân thân tàu thành tổng đoạn 1.8.5.3 Quy trình chế tạo tàu thủy theo phương pháp tổng đoạn

Để cơ giới hóa các công tác chế tạo vỏ t u, tạo khả năng hợp lý hóa dây àchuyền sản xuất, các kết cấu thân tàu bằng kim loại thường được phân thành: chi tiết, cụm chi tiết, phân đoạn và tổng đoạn

Tổng đoạn là một tập hợp kết cấu lớn bao gồm phân đoạn phẳng và khối hợp lại Các tổng đoạn của thân tàu thường được phân ranh giới với nhau bằng những mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng dọc tâm tạo nên một đường bao phẳng thuận tiện cho việc lắp ráp Thượng tầng và lầu là những tổng đoạn đặc biệt được tính từ mặt boong trên cùng Chế tạo thân tàu theo phương pháp tổng đoạn được miêu tả theo quy trình sau:

1 Tiếp nhận hồ sơ thiết kế

2 Chuẩn bị: công nghệ, nguyên vật liệu, nhân lực …vv

3 Phóng dạng, chế tạo dưỡng,mẫu

4 Lấy dấu, hạ liệu

5 Chế tạo chi tiết

6 Chế tạo phân đoạn

7 Chế tạo tổng đoạn

8 Lắp ráp ráp tổng đoạn

9 Hạ thủy

10 Trang trí và hoàn thiện tại bến

11 Ngiệm thu, bàn giao cho chủ tàu

1.8.5.4.Cụm chi tiết

Cụm chi tiết là một bộ phận của phân đoạn hoặc kết cấu của thân tàu được lắp ráp từ hai hoặc nhiều chi tiết riêng biệt Tùy thuộc vào đặc điểm kết cấu, đặc tính công nghệ cụm chi tiết còn có thể phân làm nhiều nhóm khác nhau cụ thể như: khung sườn hàn ,các bệ máy, giá đỡ, khung giàn đáy, đà dọc đáy, vách giả, tôn vách, mạn hoặc đáy trong, thùng chứa, hộp ống nối vv

Trong kết cấu thân tàu vách dọc vách ngang vách thượng tầng,, , , boong …cụm chi tiết tấm được chế tạo bằng cách ghép từ các chi tiết tấm riêng biệt với nhau trên

bệ bằng trong trường hợp với cụm chi tiết phẳng và tấm cong với độ cong nhỏ Trên bệ cong trong trường hợp cụm chi tiết có độ cong lớn vùng mũi, vùng đuôi ) (

* Quy trình chế tạo cụm chi tiết tấm bao gồm :

- Đặt các tấm theo đúng vị trí đã lấy dấu trên bệ lắp ráp

- Quy cách mối hàn đính phải tu n theo quy định Thường chiều cao mối hàn â không được lớn hơn 6 mm Mối hàn đính phải cách mép của tôn một khoảng cỡ 100

mm

* Chế tạo cụm chi tiết tấm

- Khi lắp ráp chúng ta có thể ghép các tấm với nhau bằng mối nối cứng hoặc bằng mối nối mềm ,dùng mã tăng đơ vật ép hay chặn , ,

- Hoặc hàn đính dùng mã hình răng lược cách nhau khoảng 300÷ 0 mm và 50nghiêng một góc từ 45÷75o so với đường hàn

- Khi hàn chính thức chúng ta thực hiện hàn mối nối dọc trước hàn các mối nối ngang sau

- Trong trường hợp hàn theo phương pháp thủ công thì đường hàn nào dài quá 0.5 m thì ta phải hàn theo phương pháp hàn đuổi ,hướng hàn từ giữa ra phía ngoài Còn trong trường hợp hàn tự động và bán tự động cho phép ta hàn từ đầu này sang đầu kia

- Trong quá trình lắp ráp nên dùng các vật nặng hoặc thiết bị ép chuyên dùng để

đè các tấm xuống bệ Hàn đính xung quanh mép tấm xuống bệ và h àn tại các đầu mút của mối nối dọc ngang của bệ Ngoài ra có thể đặt thêm các nẹp dọc theo mép , đường hàn và cách đường hàn khoảng 20 mm

- Kiểm tra quá trình lắp ráp theo tiêu chí sau: theo độ phẳng cho phép của mép tôn ±2 mm Độ vênh giữa hai mép tôn tại mối nối Khe hở hàn giữa hai tấm tôn,kiểm tra góc vát mép tấm

1.8.5.5 Chế tạo phân đoạn

Phân đoạn là một bộ phận công nghệ cuối cùng của thân tàu thủy hoặc của một kết cấu riêng biệt của thân tàu (đáy, mạn, boong ) Có phân đoạn phẳng hoặc phân đoạn khối và trong từng loại phân đoạn đó ta cũng còn có thể phân biệt nhiều loại khác nhau cụ thể như:

- Trong phân đoạn phẳng c : vách dọc, vách ngang, sàn, mạn, boong…ó

- Trong phân đoạn khối có: hầm, thùng chứa lớn, khoang cách ly, phân đoạn đáy, phân đoạn mũi, lái…

A Lắp ráp và hàn phân đoạn phẳng:

Ví dụ điển hình: Quy trình lắp ráp và hàn phân đoạn boong

Bước 1 Lắp và hàn tôn boong

- Dải các tấm tôn ở mặt phẳng dọc tâm trước, điều chỉnh đường dọc tâm vạch trên tôn trùng với đường dọc tâm vạch trên các khung xương ngang Hàn đính hoặc dùng tăng đơ để cố định tôn với bệ, sau đó tiến hành lắp các tấm còn lại, rà cho mép

nọ sát với mép kia và cố định chúng với bệ Hàn mối nối dọc, ngang của tôn boong với nhau

Bước 2 Lấy dấu

- Lấy dấu đường bao phân đoạn boong, đường đặt cơ cấu theo thảo đồ hoặc dưỡng do nhà máy vạch mẫu cung cấp

- Một lát gỗ khai triển dọc theo phân đoạn, trên lát gỗ ghi vị trí xà ngang boong, chiều dài phân đoạn nối dọc của tôn boong

- Một lát gỗ đo nửa chiều rộng của boong trên đó ghi vị trí của xà dọc boong, sống dọc boong giới hạn theo chiều ngang của phân đoạn

- Lấy dấu chi tiết phụ dựa theo bản vẽ công nghệ cho dàn boong

Bước 3 Lắp ráp cơ cấu

Lắp đặt khung xương boong theo trình tự sau :

- Đặt và hàn đính sống dọc boong chính giữa và hàn đính với tôn boong

- Đặt và hàn xà ngang boong chính giữa và hàn đính với tôn boong

- Đặt sống dọc boong hai bên mạn hàn đính với tôn

- Đặt các nẹp dọc đứng và hàn đính với tôn boong và xà ngang boong

Bước 4 Hàn chính thức

Hàn các mối nối đấu đầu của khung xương trước

Bước 5 Lắp đặt và hàn các chi tiết phụ theo dấu đã được lấy trên tôn boong

Bước 6 Cẩu lật phân đoạn boong và đặt chúng nên các giá đỡ, sau đó tiến hành dũi các mối nối dọc, mối nối ngang tôn boong và tiến hành hàn mặt sau của mối nối dọc, mối nối ngang đó

Bước 7 Lấy dấu đường bao, đường kiểm tra cho phân đoạn boong Lấy dấu tâm boong đường, đường bao của phân đoạn bao đường sườn giữa và 2 đường sườn ở hai đầu của phân đoạn dựa vào thảo đồ Lát gỗ đã khai triển theo phương dọc, ngang các đường này phải được đánh dấu bằng mũi đột sau đó đánh dấu bằng sơn

B Lắp ráp và hàn phân đoạn khối:

Ví dụ điển hình: Quy trình lắp ráp và hàn phân đoạn đáy đôi

Bước1.Chuẩn.bị

Song song với công tác phóng dạng là công tác chuẩn bị cũng như sử lý vật liệu Các tấm thép được nắn phẳng sơ bộ nhằm loại trừ các vết lồi lõm trên tấm tôn, đồng thời loại trừ ứng suất dư trong vật liệu nhất là trên bề mặt, làm bong một phần lớp ôxit sắt trên bề mắt tấm tôn

Bước 2 Rải tôn

- Rải tôn đáy trong theo trình tự : rải tấm sống nằm trước, kiể tra sự phù hợp m

giữa đường tâm vạch trên tấm tôn và trên bệ sai lệch cho phép là 2(mm) Sau đó ±đặt các tấm tôn đáy còn lại về hai phía

- Rà khớp các mép tấm, hàn đính chúng lại với nhau

- Hàn đính các tấm tôn với bệ lắp ráp, văng chông biến dạng

- Nếu điều kiện cho phép nên dùng máy hàn tự đông hàn các tấm tôn lại với nhau theo thứ tự từ trong ra ngoài mạn, hàn các mối nối dọc trước ngang sau

Bước 3 Lấy dấu

- Sau khi hàn đính được tấm tôn đáy ta tiến hành lấy dấu vị trí đặt các khung xương, các chi tiết phụ khác, lấy dấu đường dọc tâm Việc lấy dấu được thực hiện theo mẫu hoặc thảo đồ Các đường lấy dấu là đường lý thuyêt của cơ cấu

- Kết quả sau khi rải tôn và lấy dấu phải đảm bảo các tờ tôn phẳng, không cong vênh, nếu có cong vênh phải hoả công nắn sửa ngay Mối hàn nối tôn phải đảm bảo đúng quy cách không rỗ khí, ngậm xỉ

- Các đường lấy dấu đảm bảo đúng khoảng cách, sai số giữa các đường lấy dấu không quá 1 mm Chiều rộng đường lấy dấu nhỏ hơn 0.5 mm

- Khe hở giữa tôn với bệ không vượt quá 1 mm

Bước 4 Lắp ráp cơ cấu

- Cẩu sống chính vào vị trí đã lấy dấu Căn chỉnh sao cho khớp với đường lấy dấu Chú ý đường lấy dấu ở chính giữa chiều dày cơ cấu Để đảm bảo độ vuông góc giữa tấm sống chính và tôn đáy, đồng thời giữ cố định chúng thì trên suốt chiều dài sống chính có hàn đính các thanh lập là 150 x 10 cách nhau từ 300 ~ 350 mm Hàn đính sống với tôn đáy

- Đưa lần lượt các đà ngang vào vị trí lấy dấu, bắt đầu từ sườn giữa của tấm ra hai bên, đảm bảo đường lấy dấu trùng khít với mép chiều dày của tấm về phía mặt phẳng sườn giữa Hàn đính đà ngang với tôn đáy

- Trên đà ngang hàn các thanh lập là gia cường vào vị trí đã lấy dấu sẵn

- Đưa tấm sống phụ vào vị trí đã lấy dấu, căn chỉnh đường lấy dấu trùng khớp với mép chiều dày sống về phía của mặt phẳng dọc tâm tàu Tương tự như sống chính ta hàn các mã liên kết giữ cho sống phụ cố định và vuông góc với tôn đáy

- Hàn đính sống phụ với tôn, khoét các lỗ theo quy cách trong bản vẽ và đã được lấy dấu trên sống và đà ngang

- Kiểm tra toàn bộ phân đoạn, căn chỉnh chính xác các cơ cấu

- Tiến hành hàn chính thức cơ cấu với cơ cấu và hàn cơ cấu với tôn

Hàn theo phương pháp kẻ ô thực hiện đi từ giữa ra mạn và dọc theo phân đoạn hàn theo thứ tự :

- Độ xê dịch khung xương với dấu cho phép là 2mm Độ không trùng nhau± khi

cơ cấu gián đoạn < 0.5 chiều dày của chúng Đầu cuối của nẹp dịch khỏi vị trí lấy dấu ±5mm

- Sau khi kiểm tra xong ta bắt đầu tiến hành rải tôn đáy ngoài

Bước 5 Rải tôn đáy ngoài

- Trước khi đưa tờ tôn hông vào lắp ráp thì tấm tôn đã được lốc theo đúng độ cong của hông tàu

- Tại vị trí khác của bệ ta tiến hành lấy dấu đường tâm của tấm tôn Cẩu tờ tôn vào

vị trí, căn chỉnh sao cho tấm sống chính vào đúng vị trí đã lấy dấu trên tờ tôn đáy

- Dùng tăng đơ kéo sát tấm tôn và tiến hành hàn đính tôn với các cơ cấu Rải các

tờ tôn tiếp theo về phía mạn Kéo sát và hàn đính chúng với các cơ cấu, đồng thời hàn đính các tấm tôn lại với nhau

- Kiểm tra kích thước, vị trí các chi tiết kết cấu và của cả phân đoạn

- Dùng máy hàn tự động hàn chính thức mặt ngoài các tấm tôn đáy ngoài lại với nhau

Bước 6 Cẩu lật phân đoạn

Căn kê chắc chắn phân đoạn tại vị trí gần khu lắp ráp tổng đoạn Dùng máy hàn tự động hàn chính thức mặt còn lại của các đường hàn nối tôn đáy trong Hàn mặt trong của tấm tôn đáy ngoài

Việc hàn chính thức các cơ cấu với tôn đáy ngoài được tiến hành bằng phương pháp hàn hồ quang tay Hàn theo trình tự tương tự như hàn các cơ cấu với tôn đáy trong :

- Hàn sống chính với tôn đáy

- Hàn các đà ngang với tôn đáy

- Hàn sống phụ với tôn đáy

Bước 7 Lấy dấu phân đoạn

Phân đoạn chế tạo xong phải có lượng dư tại mối nối lắp ráp theo đúng sơ đồ công nghệ

* Yêu cầu :

- Các đường hàn phải đúng theo quy cách, đảm bảo chất lượng mối hàn

- Phân đoạn đảm bảo cân bằng, chắc chắn, đúng kích thước theo bản vẽ

- Sai lệch về chiều dài phân đoạn ±8mm

- Độ uốn dọc tại mặt phẳng dọc tâm và tại mặt phẳng sống phụ cho phép ±12mm

- Độ cong ngang của phân đoạn tại Sn giữa và Sn hai đầu sai số <15mm

- Sai lệch nửa chiều rộng ±10mm

1.8.5.6 Chế tạo tổng đoạn

Tổng đoạn là một tập hợp kết cấu lớn bao gồm nhiều phân đoạn phẳng và khối hợp lại cho nên tổng đoạn là giai đoạn thứ tương ứng trong quá trình công nghệ chế tạo thân tàu Việc chế tạo tổng đoạn hoàn toàn dựa vào các dấu đã vạch sẵn trên các phân đoạn phẳng và khối

Ví dụ điển hình: Quy trình lắp ráp và hàn tổng đoạn mũi

- Có thể được lắp ráp theo trình tự sau (lắp úp)

Bước 1: Rải tôn boong, cố định với khung giàn lắp ráp, hàn đấu đầu các tấm tôn

boong với nhau

Bước 2: Lấy dấu vị trí các cơ cấu: sống boong, đường ngang , dấu đường bao …phân đoạn

Bước 3: Lắp vách ngang (hầu hết tổng đoạn đuôi đều có vách ngang) vào vị trí đã lấy dấu

Bước 4: Nếu có sàn thì gia công lắp ráp hoàn chỉnh boong, sau đó lắp sàn, một đầu

gắn cố định vách ngang, một đầu giữ bởi cột chống Sàn chế tạo hoàn chỉnh không

có lượng dư lắp ráp, trên có khoét lỗ cho sườn chui qua Sàn có thể kín nước hoặc không kín nước

Thứ tự lắp :

- Lắp sống boong

- Xà dọc boong

- Xà ngang boong thường

Sàn gia công chuẩn không có lượng dư (vách ngang gia công có lượng dư về phía boong do boong lắp trước)

Lắp sống mũi

Lắp các khung sườn (đường ngang đáy và sườn mạn ở mỗi bên mạn), khi lắp chú ý

vị trí đã lấy dấu trên boong, sàn, sống đáy

Lắp ráp sống mạn, được cố định bằng các mã chết giữa sống với cơ cấu sườn (Có thể văng chống thêm bằng các thanh cọc nhẹ trước khi lắp tôn, nhằm mục đích cố định khung sườn trước khi lắp tôn mạn)

- Rải tôn mép mạn

- Tôn ky đáy (có thể lắp đồng thời).

- Lắp các tấm tiếp theo văng chống, hàn đính, chuẩn bị mép hàn

- Hàn mép hàn dọc trước, mép hàn ngang sau, nên hàn hai phía đối xứng theo mặt phẳng dọc tâm (boong có thể hoàn chỉnh hàn chính thức các cơ cấu với cơ - cấu và cơ cấu với tôn boong rồi mới tiến hành các bước tiếp theo hoặc công đoạn hàn chính thức để sau khi lắp ráp xong cơ cấu mạn)

Bước 5: Cẩu lật và hàn tất cả các đường hàn còn lại

Bước 6: Lắp các thiết bị, cơ cấu phụ trong phân đoạn

Bước 7: Thử kín nước tổng đoạn (trong trường hợp tổng đoạn là kín)

Bước 8: Lấy dấu đường viền nối tổng đoạn, lấy dấu đường tâm trên tôn boong,

đường kiểm tra nằm ngang trên tôn mạn, sống mũi, vách ngang (mục đích để đấu lắp trên triền) Có thể sơn chính thức phân đoạn ngay chỉ trừ lớp sơn trang trí

1.8.5.7 Lắp ráp thân tàu từ tổng đoạn

A Nguyên tắc chung

Việc lắp ráp thân tàu từ các tổng đoạn trên triền có thể là triền nghiêng hoặc triền bằng Tổng đoạn có thể được lắp đặt trên đế kê hoặc trên xe goòng Việc lắp đặt bắt đầu từ tổng đoạn gốc (thường chọn là tổng đoạn giữa tàu hoặc tổng đoạn khoang máy) Ta có thể đấu lắp các tổng đoạn tiếp theo từ hai phía của tổng đoạn gốc Cho phép đấu nối tổng đoạn tiếp theo sau khi đã hàn mối nối đấu khoang của tổng đoạn trước đó Đồng thời cho phép lắp ráp các thiết bị bên trong tổng đoạn đó

Trong trường hợp kích thước của tàu là nhỏ so với triền thì cho phép chúng ta lắp 1/2 thân tàu của chiếc thứ 2, sau khi hạ thuỷ chiếc thứ nhất thì 1/2 thân tàu của chiếc thứ hai được đưa xuống mép dưới triền và tiếp tục đóng

Các tổng đoạn trước khi tới vị trí lắp ráp thì cần phải vạch đường dọc tâm tàu trên sống chính, trên tôn boong, sàn

+ Các đường kiểm tra song song với mặt phẳng cơ bản: thường vạch ở hai bên mạn của tổng đoạn, trên vách ngang

+ Đường chu vi tại vị trí đấu nối hai đầu mút tổng đoạn và đường sườn giữa của tổng đoạn đó

Đối với tổng đoạn gốc thì không để lượng dư hai đầu, còn đối với các tổng đoạn còn lại sẽ để lượng dư về phía tổng đoạn được đấu lắp trước đó

Trong trường hợp chiều dày tôn đòi hỏi phải vát mép thì buộc chúng ta phải vát mép và vệ sinh trước khi hàn

B Quy trình đấu lắp tổng đoạn

- Đấu lắp tổng đoạn gốc trước

Sau khi kiểm tra tư thế của tổng đoạn gốc trên triền và trên xe goòng ta tiến hành cố định tổng đoạn trên triền bằng các thanh giằng

Tổng đoạn tiếp theo được cẩu đến đặt sát với tổng đoạn trước đó, thường đặt cách tổng đoạn trước đó 100mm Ta điều chỉnh 2 mép của tổng đoạn trùng nhau, kiểm tra 2 mép, sau đó điều chỉnh, vạch và cắt lượng dư Điều chỉnh 2 mép của phân đoạn trùng nhau, kiểm tra tư thế của tổng đoạn và điều chỉnh.

Vạch và cắt lượng dư Lắp đặt các tăng đơ theo chu vi của đường nối để kéo tổng đoạn đó sát với tổng đoạn gốc Sau đó tiến hành kiểm tra lại vị trí tổng đoạn, hàn đính các mối nối dọc, ngang của tôn bao, khung xương của hai tổng đoạn với nhau Đặt các mã răng lược phía ngoài tôn bao, đặt nghiêng 65-750 so với đường hàn, khoảng cách các mã là 300- 500mm

Quy trình hàn theo thứ tự như sau ;

- Hàn tôn bao, tôn boong ở mặt trong trước

- Tẩy xỉ hàn ở phía ngoài và hàn đường tôn bao ở phía ngoài

- Hàn nối các cơ cấu của hai tổng đoạn lại với nhau theo thứ tự hàn: hàn mép tự

do trước hàn bản thành sau

- Hàn đoạn còn lại giữa cơ cấu dọc với tôn bao (thường đoạn này có chiều dài khoảng 100~200 về mỗi phía tổng đoạn)

- Hàn đoạn còn lại giữa bản thành và bản cánh của cơ cấu dọc (đoạn 100~200)

- Để hàn tôn bao với tôn bao bằng phương pháp hàn tay nên sử dụng thợ hàn bậc 4/7 trở lên hàn tự động đối với tôn boong Khi hàn tôn theo nguyên tắc: hàn từ mặt , phẳng dọc tâm ra hai phía mạn , hàn từ sống đáy và boong về phía vùng đường nước Sau đó tiến hành hàn cơ cấu theo nguyên tắc đối xứng Khi hàn đấu lắp tổng đoạn với nhau ta nên sử dụng 4 thợ hàn và hàn theo nguyên tắc đối xứng Đường hàn không nên bắt đầu từ góc của mép boong hay ở những nơi có ứng suất tập trung lớn mà nên cách vị trí đó một khoảng 200mm Sau khi hàn hoàn thiện xong ta s ẽ quay lại hàn các phần còn lại Khi hàn đấu nối tổng đoạn mà tổng đoạn kết cấu theo

hệ thống ngang thì thường xảy ra hiện tượng biến dạng góc khi hàn đấu khoanh Sự biến dạng này là do sự co bóp ngang không đều của tấm theo chiều dài nên trước khi hàn ta phải gia cường đường hàn bằng các thiết bị giữ chặt Đối với các tàu cỡ trung

thường số tổng đoạn không nhiều và khối lượng mỗi tổng đoạn không lớn do vây khi đấu lắp ta nên đấu lắp tất cả các tổng đoạn , định vị chắc chắn sau đó mới tiến hành hàn chính thức Quy trình hàn mối nối lắp ráp này được thực hiện từ tổng đoạn gốc ra hai phía mũi và đuôi

1.9 Kiểm tra, giám sát trong đóng tàu

Do tàu thủy hoạt động trong môi trường và điều kiện thay đổi khắc ng iệt như hsóng to, gió mạnh, thời gian dài, tải trọng lớn… v vậy cì ông tác kiểm tra, giám s t átrong đóng tàu là vô cùng quan trọng nhằm xác định chính xác và định lượng để đảm bảo chất lượng của tàu thủy

1.9.1 Các phương pháp kiểm tra

Có nhiều phương pháp kiểm tra dùng trong đóng tàu thủy Tùy theo y u cầu của êtừng chi tiết hay liên kết hàn cụ thể mà người ta lựa chọn và tiến hành một phương pháp hay kết hợp nhiều phương pháp kiểm tra với nhau nhằm mục đích đánh giá

chính xác và ít tốn k m về kinh tế nhất.é Các phương pháp chính được sử dụng đó là:

- Kiểm tra quan s ngoại dạng bằng mắt thường và dùng c c dụng cụ kiểm tra: kính át áphóng đại, thước, dưỡng, đèn chiếu sáng… Đây là phương pháp được dùng phổ biến để kiểm tra các chi tiết ở phía mặt ngoài nhưng không kiểm tra được các khuyết tật bên trong mối hàn

- Kiểm tra phá hủy làm biến dạng, bẻ gẫy, các mối hàn mẫu để đánh giá thành phầnhóa học, thô đại và tổ chức tế vi, cơ tính và cấu trúc của mối hàn cụ thể: thử uốn, kéo, độ dai va đập… Phương pháp kiểm tra này ít sử dụng hơn và thường dùng

để ph chuẩn quy tr nh hàn và thợ hàn.ê ì

- Kiểm tra không phá hủy bên trong mối hàn thường dùng các phương pháp kiểm tra như: chiếu xạ, siêu âm, bằng từ tính, dùng điện xoáy ….để kiểm tra trực tiếp trên sản phẩm đối với các liên kết quan trọng, chịu lực hay yêu cầu độ kín, độ bền cao như: các mối hàn đường ống nhiên liệu, mối hàn nối tôn vỏ kín nước, mối hàm mũi tàu…

1.9.2 Giám sát

Trong chế tạo tàu thủy, công việc giám sát được thực hiện như sau:

1.9.2.1 Giám sát trước khi hàn.

- Kiểm tra bản vẽ, các tiêu chuẩn hay yêu cầu đặt ra cho liên kết hàn

- Kiểm tra vật liệu, trang thiết bị hàn

- Kiểm tra điều kiện gia công, lắp r p, y u cầu chống biến dạng, đồ gá, khe hở, á êvát mép

- Kiểm tra độ làm sạch của liên kết hàn

- Kiểm tra nguồn nh n lực hàn.â

- Kiểm tra khả năng của quy tr nh hàn.ì

1.9.2.2 Giám sát trong khi hàn

- Kiểm tra các thông số của quy trình hàn

- Kiểm tra điều kiện thời tiết hàn

- Kiểm tra vị trớ hàn và kỹ thuật hàn

- Kỹ thuật gá đặt chống biến dạng

- Kiểm tra kim loại bổ sung, thuốc hàn, kh bảo vệí

- Kiểm tra nhiệt độ nung nóng trước khi hàn và sau mỗi lượt hàn, khống chế nhiệt độ tối đa

- Kiểm tra làm sạch, sửa đúng hình d ng bề mặt mối hàn sau mỗi lượt hàn: gá õ

xỉ, mài, dũi

- Kiểm soát trình tự hàn khoảng thời gian hàn và nghỉ.-

- K iểm tra kích thước, xem lại đồ gá có bị sai lệch, các thông số hàn… sau các bước

- Kỹ thuật nắn sửa đúng biến dạng

- Kiểm tra không phá hủy theo các tiêu chuẩn tương ứng

- Ghi nhận kết quả các nguyên công sau hàn

KẾT LUẬN

- Trong công nghệ hàn vỏ tàu có thể sử dụng nhiều công nghệ hàn khác nhaunhư: hàn điện hồ quang tay, hàn khí bảo vệ hoạt tính, hàn dây lõi thuốc, hàn điện xỉ, hàn điện khí… Đối với các mối hàn quan trọng phải sử dụng các công nghệ hàn cho chất lượng mối hàn cao như hàn khí bảo vệ MAG, FCAW, hàn điện xỉ, điện khí…

Với các đường hàn dài ở vị trí đứng thì hàn điện khí có nhiều ưu điểm hơn như khả năng tự động hóa, chất lượng mối hàn tốt, năng suất cao

- Công nghệ đóng tàu hiện đại và đóng các con tàu trọng tải lớn thì thường đóng theo từng tổng đoạn, sau đó ghép nối các tổng đoạn lại với nhau

- Đối với các nhà máy đóng tàu lớn, nổi tiếng trên thế giới thì người ta thường dùng phương pháp đóng vỏ tàu theo tổng đoạn, vì cùng trong một thời gian có thể đóng nhiều tổng đoạn và mỗi tổng đoạn có thể hoàn thiện cơ bản các thiết bị bên trong cung như sơn vỏ

- Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết ở Việt Nam, cần phải nghiên cứu và đưa vào ứng dụng công nghệ hàn điện khí vào sản xuất, ở chương 2 tác giả giới thiệu về công nghệ hàn điện khí