Công nghệ đóng tàu

Cuốn sách CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU trình bày các vấn đề: công nghiệp đóng tàu, qui trình công nghệ, phóng dạng, khai triển tôn vỏ, chế tạo mô hình, chế tạo chi tiết, các công việc chế tạo trướ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 6-2006 CƠNG NGHỆ

ĐĨNG TÀU

Trang để trống

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Thành phố Hồ Chí Minh 6/2006

trang để trống

4

Chương 1: Đóng tàu và qui trình công nghệ đóng tàu 8

11 Kích thước và dung sai kích thước trong chế tạo tàu 42

Chương 2: Phóng dạng, khai triển thân tàu 45

3 Những qui trình công nghệ lắp phân đoạn đặc trưng 105

4 Lắp trang thiết bị vào phân đoạn và tổng đoạn 129

Chương 5: Lắp ráp tàu trên triền, trong ụ 135

5

6 Lắp tàu 157

6

Cuốn sách CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU trình bày các vấn đề: công nghiệp đóng tàu, qui trình công nghệ, phóng dạng, khai triển tôn vỏ, chế tạo mô hình, chế tạo chi tiết, các công việc chế tạo trước hay còn gọi là tiền chế, lắp phân đoạn, tổng đoạn, lắp tàu trên triền, trong ụ, trang thiết bị tàu, hạ thủy, thử tàu

Nội dung đang nêu trùng hợp với nội dung các sách giáo khoa giành cho ngành học này xuất bản tại Liên xô trước đây, tài liệu [4][8], sách xuất bản tại Poland [5] và sách chuyên ngành

in tại USA [9], tại UK [6] vào những năm cuối thế kỷ XX Tài liệu [1] thảo luận về công nghiệp đóng tàu các nước trong EU sau năm 2000 được bổ sung như thông tin cập nhật

Để tạo thuận lợi cho bạn đọc tham khảo tài liệu nguồn bằng tiếng nước ngoài chúng tôi ghi thêm tiếng Anh và tiếng Nga bên cạnh những từ kỹ thuật dùng trong sách này Chúng tôi cố gắng giải thích các từ viết tắt từ những thuật ngữ chuyên ngành hàn và công nghệ đóng tàu, nguyên gốc do UK hoặc USA đưa ra, có ý kiến chấp nhận của tổ chức ISO, để bạn đọc nhớ và sử dụng khi cần

Tài liệu bổ sung rất quí giá chúng tôi nhận từ các nhà máy đóng tàu: Bạch Đằng, Quảng Ninh, Bến Kiền, Công ty Công nghiệp tàu thủy Sài gòn … Những người viết chân thành cám ơn sự giúp đỡ hiệu quả này

Sách được chuẩn bị trong thời gian dài song chưa tránh được các sai sót, trong đó có sai cách dùng thuật ngữ hoặc tiếng nước ngoài Tuy nhiên để kịp phục vụ bạn đọc chúng tôi xin phép đưa các chương 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 thành tài liệu học tập Các chương còn lại chúng tôi xin phép đưa vào sách trong lần xuất bản tiếp

7

Chương 1

ĐÓNG TÀU VÀ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

KÝ HIỆU CHÍNH VÀ ĐƠN VỊ DÙNG TRONG SÁCH

Trong giáo trình này sử dụng các chữ viết tắt, các ký hiệu chính, các đơn vị đo quen thuộc

mang tính truyền thống trong ngành đóng tàu

Viết tắt

2D không gian 2 chiều – two dimensional

3D không gian 3 chiều – three dimensional

CAD Computer Aided Design

CAE Computer Aided Engineering

Kích thước chính và hệ số béo của tàu:

L chiều dài tàu nói chung – length of ship

Loa chiều dài toàn bộ - length over all

Lpp chiều dài giữa hai trụ - length between perpendiculars

B chiều rộng - breadth

D hoặc H chiều cao tàu - depth

d hoặc T mớn nước tàu - draught, draft

CB, CB hệ số đầy thể tích - block coefficient

CM, CM hệ số đầy mặt cắt giữa tàu - midship coefficient

CP, CP hệ số đầy lăng trụ - longitudinal prismatic cefficient

CW, CW hệ số đầy đường nước - waterplane coefficient

D, Δ lượng chiếm nước - displacement weight

V, ∇ thể tích phần chìm - displacement volume

Các ký hiệu dùng chung

g gia tốc trọng trường - acceleration due to gravity

H, h chiều cao nói chung - height, depth

LW, λ chiều dài sóng - wave length

p áp suất - pressure

W, w trọng lượng - weight

Fb mạn khô tàu - freeboard

G trọng tâm tàu - centre of gravity

M tâm nghiêng - metacentre

α ≡ CW hệ số đầy thể tích

β ≡ CM hệ số đầy mặt giữa tàu

δ ≡ CB hệ số đầy thể tích

ϕ ≡ CP hệ số đầy lăng trụ

Δ ≡ D lượng chiếm nước của tàu - displacement weight

∇ ≡ V thể tích phần chìm - displacement volume

Đơn vị đo trong hệ thống SI

Những đại lượng xuất hiện trong giáo trình:

Trọng lượng ký hiệu chung W, w và P trong tài liệu Đơn vị đo kG (trọng lượng) hoặc tấn trọng

lượng trong hệ thống metric, viết tắt T hoặc MT

Lượng chiếm nước của tàu D hoặc Δ , tính theo công thức: D = γ.V hoặc Δ = γ.∇ với γ - trọng

lượng riêng của nước bao tàu, tính cho nước sông γ = 1,0 T/m3, còn cho nước biển γ = 1,025 T/m3 Đơn vị đo dùng cho D (Δ) là đơn vị trọng lượng, kG (trọng lượng) hoặc tấn trọng lượng, viết tắt T hoặc MT

Vận tốc ký hiệu v, đo bằng m/s trong hệ SI, còn bằng hải lý/ giờ, ký hiệu HL/h, khi tính vận tốc

tàu đi biển

Công suất máy chính lắp trên tàu ký hiệu BHP hoặc PB (viết tắt từ Brake Horsepower), công

suất dẫn đến đầu trục chân vịt DHP hoặc PD (Delivered Horsepower), tính bằng mã lực trong hệ

thống metric hoặc hp trong hệ thống Imperial UK Mã lực HP – horsepower trong hệ thống đo

metric tính bằng 75 kG.m/s, trong hệ thống đo của UK và USA tương đương 76 kG.m/s Trong

nhiều trường hợp mã lực trong hệ metric được ký hiệu PS hoặc CV Ngày nay chúng ta dùng kW làm đơn vị đo công suất máy

Hoán đổi các đơn vị giữa hệ thống đo hoàng gia UK, USA và hệ thống metric theo cách sau:

Chiều dài: 1 foot = 0,3048m; 1 inch = 0,0254m; 1 NM (hải lý) = 1,85318km

Vận tốc: 1 knot (nghĩa đen : nút, viết tắt kn) = 1 hải lý/h = 0,515 m/s

Trọng lượng: 1 pound = 0,445 kG; 1 long ton (ký hiệu LT) = 1,016 MT

1 Đóng tàu

Môn học đóng tàu (shipbuilding) đề cập những vấn đề liên quan chế tạo tàu (construction

or fabrication of ships) cùng các nhà máy, xí nghiệp (shipyards), nơi đóng những tàu đó

Các tàu được xem xét trong sách thuộc đội tàu dân sự, được hiểu theo chức năng của

chúng: (1) tàu vận tải hàng khô, (2) tàu vận tải hàng lỏng, (3) tàu chở hàng rời, (4) tàu khách,

(5) tàu đánh bắt cá, (7) các tàu thuộc đội tàu công trình, thực hiện những dịch vụ khác nhau như

đảm bảo hàng hải, kéo, đẩy, (8) các tàu phục vụ khai thác dầu khí và (9) các tàu khác Những

tên gọi thường dùng các tàu thuộc các nhóm trên cùng các từ kỹ thuật chuyên ngành như sau:

Tàu vận tải (cargo ships): gồm các tàu container (container vessels), tàu hàng tổng hợp

(general cargo ships), tàu Ro-Ro (Ro-Ro ships), tàu chở sà lan (barge carriers), tàu chở hàng lạnh

(refigerated cargo ships)

Tàu chở hàng kiểu của những năm sáu mươi, bảy mươi thế kỷ trước thuộc nhóm general

cargo ship có sức chở từ 4.000dwt đến 10.000dwt Tàu cargo liner sức chở đến 20.000dwt Nhóm

tàu hàng khô ngày nay bổ sung tàu nhiều chức năng, sức chở từ 2.000 dwt đến 35.000 dwt Tàu

chở container xuất thân từ tàu chở hàng khô với đặc tính hàng được bảo quản trong các thùng

chuyên dụng loại dài 20 ft hoặc 40 ft, đã tiêu chuẩn hóa Vận tốc khai thác tàu container khoảng

20-25 HL/h Tàu container sức chở 15.200TEU đã khai thác từ 2008 Tàu Ro-Ro (Roll-On/Roll-off

Ship) đưa hàng vào tàu và chuyển hàng ra theo phương thức vận chuyển ngang nhờ thiết bị di

động Tàu Ro-Ro đóng vào những năm bảy mươi có kích thước tiêu biểu sau: chiều dài toàn bộ

208,5m, chiều rộng 31,1m, lượng chiếm nước 33.765T, sức chở 19.000DWT Tàu khai thác ở vận

tốc 23HL/h Tàu chở hàng lạnh chuyên chở từ rau quả đến cá, thịt, thực phẩm Nhiệt độ buồng

lạnh khoảng +5°C đến -25°C Tàu chở sà lan được nhắc đến nhiều là tàu LASH (Lichter Abroad

Ship) ra đời cuối những năm sáu mươi, chở các sà lan không tự hành Sức chở mỗi sà lan từ 370

tấn đến 850 tấn Tàu SeaBee sử dụng cần cẩu cố định, sức nâng lớn hơn 1000 T đặt phía lái để

nâng hạ sà lan Tàu LASH tiêu biểu sức chở 46.153DWT chở 89 sà lan khai thác ở vận tốc

20HL/h đã hoạt động từ 1969 Tàu thuộc nhóm SeaBee chở sà lan tiêu chuẩn với LxBxD =

29,72x10,67x3,81(m), DW = 833,9T đã khai thác có hiệu quả từ những năm bảy mươi

Tàu chở hàng rời (Bulk carrier) được chuyên nghiệp hóa để vận chuyển quặng, than đá,

khoáng sản, các loại hạt rời không đóng gói Tàu nhóm này tuy gọi chung là tàu chở hàng rời,

song nhiệm vụ cụ thể phải đọc từ tên gọi chuyên ngành như tàu OO (Ore-Oil) chở quặng lúc đi,

chở dầu lúc về, tàu OBO (Ore-Bulk-Oil), tàu OSO (Ore-Slurry-Oil) Tàu chở hàng bulk có sức

chở khá lớn, từ 50.000DWT đến 150.000dwt hoặc hơn Nhóm tàu VLOC – Very Large Ore

Carrier đang được nhiều chủ tàu quan tâm

Tàu chở hàng lỏng (Tankers) Sức chở thông thường tàu dầu từ 1.000dwt đến tàu cỡ lớn,

sức chở 300.000 dwt đến 550.000 dwt Tanker phân thành hai nhóm nhỏ, tàu chở sản phẩm từ

công nghiệp dầu khí (product tanker) và tàu chở dầu thô (crude carrier) Tanker “lớn “ rất nhanh

sau chiến tranh thế giới thứ II Những năm năm mươi tàu dầu cỡ 30.000DWT đã được coi là

supertanker, năm 1960 tàu dầu sức chở trên 50.000DWT đã mở đầu cho thời kỳ phát triển kích

cỡ Giữa những năm sáu mươi tanker sức chở trên 100.000DWT trở thành thông thường, năm cuối của thập kỷ sáu mươi ra đời tanker sức chở 250.000DWT Tàu chở dầu cỡ lớn mang những tên

gọi rất thông dụng sau những năm bảy mươi, những người đóng tàu phải làm quen: VLCC – Very Large Crude Carrier, tàu ULCC – Utra Large Crude Carrier Tàu ULCC đã hoạt động, có kích

cỡ lớn nhất, dài trên 400m, rộng trên 70m, sức chở 550.000DWT xuất hiện giữa những năm bảy

mươi Tàu lớn nhất đã đưa vào khai thác năm 1978 có tên gọi Seawise Giant sức chở

564.765DWT, ngày nay trở thành trạm chứa dầu FSO Cùng thời kỳ này thiết kế tàu chở dầu sức chở 1 triệu dwt đã được xem xét

Tàu chở khí hóa lỏng (liquefied gas carrier) và tàu chở hóa chất (chemical carrier) thuộc

nhóm này Tàu chở khí hóa lỏng gồm khí thiên nhiên LNG và khí thuộc ngành dầu khí LPG Các khí được nén và làm lạnh đến độ âm –161,5°C khi vận chuyển

Tàu khách Tàu chở khách bao gồm tàu đưa người qua lại trên tuyến đường ngắn chúng

ta còn gọi “phà” (ferry car) đến tàu khách tuyến đường dài, cố định, chuyên ngành gọi là linear,

tàu tuyến cố định Tàu khách dùng để chở người hoặc chở người cùng hàng hóa Có thể phân

biệt thêm, tàu vừa chở khách và hàng hóa còn có tên gọi tàu hàng – khách Tàu hoạt động

tuyến cố định thường có kích thước lớn, trang bị tiện nghi đầy đủ, lượng chiếm nước đến 70.000T,

lượng khách đến 1.500 hoặc 2.000 người Tàu South Queensferry với GT 10900, L = 951 ft, B =

118 ft, H = 201 ft chở 2.600 khách cùng 1.100 nhân viên phục vụ, khai thác 22 HL/h Số lượng tàu

chở khách chiếm hàng thứ tư trong đội tàu dân sự Tàu khách mang tên Queen Mary II đóng năm

2004 giá 800 triệu USD Năm 2005 tại châu Âu người ta đặt ki cho tàu khách giá 1,2 tỷ USD

Tàu du lịch lớn nhất năm 2008, “Independence of the Seas” sức chở 4.370 khách cùng 1.360 người

đoàn thủy thủ , GT 154.407, kích thước chính LxBxd = 338,92x38,6x8,8 (m), 15 boong, đã hoạt động thường xuyên

Tàu chuyên dụng, hay tàu công tác trên biển, trong cảng Nhóm tàu này đa dạng, chuyên

sâu vào một hoặc một số lĩnh vực phục vụ kỹ thuật Đó là các tàu kéo (tug), tàu cứu hộ (salvage vessel), tàu thả phao, đảm bảo an toàn hàng hải (buoy vessel), tàu đặt cáp ngầm (cable layer), tàu cuốc bùn, tàu hút bùn làm công tác nạo vét luồng lạch, cảng (dredger), tàu hoa tiêu (pilot craft), tàu hải quan (custom boat), tàu kiểm ngư (fisheries patrol boat), vv…

Tàu phục vụ khai thác dầu khí trên thềm lục địa (offshore vessels) gồm các tàu làm

dịch vụ cung ứng (supply ship), tàu đặt ống ngầm(pipe layer), cần cẩu nổi (crane barge), giàn khoan nổi gồm giàn nửa chìm và giàn tự nâng (semisubmersible drill rig, jack-up rig), tàu khoan (drill ship), các trạm chứa dầu không bến FPSO – Floating Production Storage Offloading và các công trình nổi phục vụ sản xuất trên biển (production platforms)

Tàu đánh bắt cá và chế biến cá Tàu cá chiếm đến 5% tải trọng của đội tàu trên thế

giới Tàu đánh bắt gồm tàu lưới kéo, tàu lưới vây, tàu làm nghề lưới rê vv… Tàu chế biến ở dạng những cơ sở sản xuất khá lớn trên biển

Tàu hoạt động trên nguyên tắc khí động học Những tàu như tàu cánh ngầm (hydrofoil

craft), tàu trên đệm khí (hover craft) thuộc nhóm này

2 Thị trường công nghiệp tàu thủy

Thị trường thế giới công nghiệp đóng tàu thăng, trầm có tính chu kỳ Nếu chỉ xét thị

trường tàu thương mại trong thế kỷ XX chúng ta có thể thấy những bước lên xuống không phụ

thuộc ý muốn riêng của một ai, hình 1.1

Hình 1.1 Thị trường công nghiệp đóng tàu thế giới trong thế kỷ XX

Đỉnh cao của thị trường có thể nhìn nhận vào giữa thập niên bảy mươi Chỉ tính từ 1970

đến 1975 sức chở deaweight của đội tàu thế giới đã tăng 70%, còn tính theo GT số tăng đạt

58% Đóng góp cho phần tăng này là đội tàu chở dầu thô kích cỡ rất lớn (crude oil carriers -

CC), chở dầu từ Trung Đông về châu Âu, Nhật bản Sau lần cấm vận dầu 1973 đơn đặt hàng

tàu cỡ lớn giảm trông thấy Nếu đơn đặt hàng đóng tàu trên toàn thế giới năm 1974 là 242

triệu tấn deadweight (DWT) đến quí một năm 1979 con số mong đợi này chỉ là 32 triệu DWT

Nhiều xí nghiệp đóng tàu châu Âu bị rơi vào cảnh phá sản hoặc phải chịu công hữu hóa trong

giai đoạn này Người Nhật bản phát triển công nghiệp đóng tàu với tốc độ chóng mặt trong

những năm trước bảy mươi vẫn cùng số phận với các nhà máy đóng tàu có tầm cỡ châu Âu Sản

lượng của công nghiệp đóng tàu Nhật bản trong giai đoạn này giảm gần 40% Cuối những năm

tám mươi thị trường công nghiệp đóng tàu dần đi vào ổn định

Đóng tàu liên quan mật thiết với vận tải biển Những con số sau đây nêu lên đóng góp

của ngành đóng tàu cho ngành vận tải đường biển Tính đến 1 – 1 – 2005 đội tàu buôn thế giới

đã có 46.222 tàu biển với tổng dung tích GT 597.709.000 (597,71 mGT) Trong số tàu đang khai

thác này có 18.150 tàu nhóm tàu vận tải hàng khô, 11.356 tàu vận tải hàng lỏng, 6.139 tàu chở

hàng rời, 3.165 tàu container Điều đáng mừng cho những nhà đóng tàu, 90% thương mại thế

giới được vận chuyển bằng đường biển

Dữ liệu thống kê cho thấy rằng, năng lực sản xuất các nhà máy đóng tàu của thế giới

tính cho thập niên cuối thế kỷ XX, đầu thế kỷ XXI nằm trong khoảng 47 – 48 triệu DWT cho

một năm Trong khoảng thời gian từ năm 2000 đến 2004 các chủ tàu đã đặt đóng mới 207 triệu dwt Năm 2004 các chủ tàu đã đặt đóng mới lượng tàu với tổng giá trị qui ra tiền 80 tỷ USD

Theo phân tích của những nhà nghiên cứu thuộc tạp chí “Seatrade” số đầu năm 2006, sản lượng từ công nghiệp đóng tàu toàn thế giới, làm tròn số, tính bằng triệu DWT, từ năm

2002 đến 2005 như sau: 48, 52, 60, 65 Đơn đặt hàng đóng mới năm 2006 ghi 68 triệu DWT, năm sau đó tròn 70 triệu DWT Dự tính rằng năm 2010 sản lượng đóng mới của thế giới khoảng

88 triệu DWT

Thống kê nêu lên rằng tổng trọng tải đội tàu chở hàng trên thế giới đạt 889 triệu dwt

Tài liệu thống kê của các năm 1985, 1988, 1992 ghi trong Faiplay “Newbuilding Supplement”, London, nêu rõ, công nghiệp đóng tàu sau thời gian bị chững lại trong những năm

tám mươi, phát triển thuận lợi từ những năm chín mươi

1985 1988 1992 Nhật bản 43,3% Hàn Quốc 32,5% Nhật bản 39,0%

Hàn Quốc 19,0% Nhật bản 25,8% Hàn Quốc 32,5%

Brazil 6,1% Nam tư 5,0% Denmark 5,4%

Đài loan 3,5% Đài loan 3,9% Trung quốc 5,1%

Trung quốc 3,4% Brazil 3,5% Đài loan 3,3%

Germany 2,1% Trung quốc 3,3% Romania 2,9%

Ba lan 2,0% Germany 3,2% Brazil 2,7%

Tây ban nha 2,0% Ba lan 3,1% Germany 2,4%

Nam tư 1,9% Tây ban nha 3,1% Anh quốc 2,4%

Tài liệu thống kê cũng chỉ ra rằng, chưa đến 20 quốc gia có nền công nghiệp đóng tàu phát triển đã kiểm soát hơn 90% sản lượng của ngành công nghiệp này Trong số các quốc gia đó Nhật bản và Hàn Quốc của châu Á luôn đi đầu, tính đến năm2009

Sau năm 2000 Hàn Quốc đã vươn lên giành vị trí số một trong ngành công nghiệp này, chiếm 43% sản lượng của toàn thế giới Một trong những công ty hàng đầu của nước này Daewoo sau ngày thành lập 1978 đã xuất xưởng hơn 400 tàu cỡ lớn, trong đó gần một nửa là tàu VLCC, ULCC và tàu VLOC sức chở đến 320.000dwt Ụ khô của công ty này có kích thước đáng nể 530x131x14,5 (m), trang bị cần cẩu di động sức nâng 900T Chỉ tính cho năm 2002 công

ty nhận hợp đồng chế tạo 120 tàu các cỡ Các công ty lớn của nước đang tạm thời dẫn đầu sản lượng đóng tàu thế giới trong một năm nhận đơn đặt hàng các tàu cỡ lớn đến con số khích lệ, khoảng 150 – 170 chiếc, bao gồm LPG, LNG, Rigs, VLCC, FSO, FPSO, Bulk carriers Tổng dung tích đăng ký gần 10 triệu GT Lượng thép tiêu thụ của các nhà máy đóng tàu trong nước vào khoảng 2,7 triệu tấn cho một năm

Năm 2010 Trung quốc vươn lên vị trí số một với ù 15,9 triệu GT, trong khi Hàn Quốc chỉ đạt 11,77 triệu GT Tính giá trị bằng tiền, Hàn Quốc vẫn đang dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực này với tổng giá trị 30,61 tỷ USD năm 2010, trong khi Trung quốc chỉ đạt 28,29 tỷ USD

3 Công nghiệp đóng tàu nước ta

Công nghệ đóng tàu nước ta phát triển nhanh trong những năm cuối thế kỷ XX Từ những

năm đầu thế kỷ XXI ngành công nghiệp đóng tàu biển Việt nam được nhiều hãng tàu lớn tín

nhiệm đặt hàng Từ tổng kết có thể nhận biết, năm 2005 tổng sản lượng của ngành này tính

bằng tiền đạt 11.000 tỷ đồng Việt nam Sản lượng qui ra tiền của ngành đóng tàu nước ta đã

đạt mức 0,8% sản lượng công nghiệp đóng tàu toàn thế giới

Ngoài những nhà máy đã hoạt động ổn định: Bạch Đằng, công ty công nghiệp đóng tàu

Nam Triệu, Quảng Ninh, Phà Rừng, Công ty công nghiệp tàu thủy Sài gòn vv… những nhà máy

đóng tàu đang xây dựng mới hoặc nâng cấp hạ tầng trong những năm đầu thế kỷ XXI bao gồm:

Dung Quất, Cam Ranh, Nghi Sơn, Thịnh Long, Đà Nẵng, Nam Triệu, Hạ Long, Bến Kiền, Sông

Hồng, Phà Rừng, Ngô Quyền, Nhật Lệ, Cà Mau, Phú Yên

Khả năng đóng và sửa tàu trong thời gian tới của các nhà máy đầu đàn là sửa tàu sức chở

đến 100.000DWT, đóng mới tàu cỡ 50.000DWT Những sản phẩm đã xuất xưởng sau năm 2000

có thể kể: tàu vận tải đi biển sức chở 4.000DWT, tàu vận tải đi biển sức chở 6.500DWT,

11.500DWT/12.500DWT Tàu Vĩnh Thuận sức chở 6.500DWT đã được đánh giá thành công,

hình ảnh tàu lúc hạ thủy trình bày tại chương 5 Những tàu cùng seri này, kể cả tàu Saigon Qeen

đóng tại thành phố Hồ Chí Minh bàn giao cho chủ tàu trong nước và số khác xuất sang các

nước Tàu 11.500DWT đóng 5 chiếc đầu cho chủ tàu Vosco trong nước

Tàu vận tải sức chở 6.500DWT có kích thước chính LxBxD = 102 x 17 x8,8 (m), mớn nước

6,9m khai thác ở vận tốc 12,5 HL/h Tàu vận tải thứ hai vừa nêu kích thước LxBxD = 126,0 x

22,0 x 10,5 (m), mớn nước thiết kế d = 7,7m, GT 8310, NT 4597, máy kiểu 7835MC công suất

định mức 5180kW/170 v/ph đã được đưa vào khai thác

Cuối năm 2005 nhà máy đóng tàu Hạ Long bàn giao cho chủ tàu thuộc Vinalines tàu vận

tải kích thước LxBxD = 136,4 x 20,2 x 11,3(m) sức chở 12.500DWT Nhà máy này cũng đã hoàn

thành tàu LPG carrier cỡ 2.500m3 Đầu năm 2006 từ nhà máy này đã hạ thủy tàu vận tải, sức

chở 53.000DWT, giá 26,5 triệu USD Tàu dài toàn bộ 190m, kích thước chính LxBxH =

183,25x32,26x17,5 (m) khai thác ở vận tốc 14 HL/h Chủ của loạt cùng kiểu này là Graig Group

từ UK

Công nghiệp đóng tàu nước ta đã đóng trạm chứa dầu FSO sức chở 150.000 dwt, tàu dầu

sức chở 104.000 dwt, tàu hàng rời sức chở 53.000 dwt Tàu chở xe sức chở 4.900 đơn vị xe (gọi là

CEU), dài 185,6m rộng 32,26m cao 36,1m lắp máy công suất 13560 kW, vận tốc thiết kế 19,8

Hl/h đã được đóng thành công, chuyển cho khách hàng 2 chiếc tính đến 2010

Cơ sở lớn nhất của công nghiệp tàu thủy là liên doanh Hundai-Vinashin đặt tại miền

Trung đất nước Tại đây có hai đốc khô tầm cỡ: một đốc chứa được tàu sức chở đến

400.000DWT và đốc thứ hai chứa tàu sức chở 80.000DWT Năm cầu cảng của nhà máy này sẵn

sàng tiếp nhận tàu lớn

4 Công nghệ đóng tàu

Công nghệ đóng tàu trong ngành công nghiệp chế tạo những sản phẩm của nhóm

phương tiện nổi như tàu thủy (ships), công trình ngoài khơi (offshore structures, floating plants)

Để hình thành con tàu hoặc công trình trên biển phải trải qua hai khâu quan trọng gồm thiết kế và chế tạo Môn học thiết kế tàu bạn đọc làm quen trong lý thuyết thiết kế tàu thủy, còn công nghệ đóng tàu1 bạn đọc làm quen qua tài liệu này Thông lệ tàu hoặc công trình nổi được thiết kế và chế tạo theo đơn đặt hàng và sản phẩm này phải đáp ứng những yêu cầu cụ thể của người đặt Qui trình hình thành con tàu hoặc công trình nổi, có thể gọi là qui trình chế tạo tàu, trong đó có các qui trình công nghệ và qui trình không công nghệ, bao gồm các công việc đặc trưng như sau:

• Nhiệm vụ thiết kế và yêu cầu kỹ thuật về con tàu sẽ đóng từ phía chủ tàu

• Phương án thiết kế, chế tạo

• Thiết kế sơ bộ (preliminary/concept design)

• Thiết kế kỹ thuật (contract design)

• Thiết kế chi tiết và kế hoạch sản xuất (detail design, planning)

• Chế tạo sản phẩm (construction)

• Thử nghiệm và bàn giao sản phẩm

Trong nhiều năm qua phân chia công việc trên đây thực hiện theo cách thường thấy như sau

Nhiệm vụ thiết kế, hay còn gọi nhiệm vụ thư do chủ công trình đưa ra Nhiệm vụ thư nêu rõ yêu cầu về mặt kỹ thuật: chức năng nhiệm vụ tàu, vùng hoạt động, các điều kiện khai thác, yêu cầu về an toàn, yêu cầu về mặt kinh tế của tàu tương lai

Phòng thiết kế, ngày nay gọi là công ty tư vấn, thiết kế đảm nhận việc xây dựng phương án, thiết kế căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế đó Tài liệu phần này hình thành trong hai giai đoạn Giai đoạn thiết kế sơ bộ tiến hành xây dựng:

a) bố trí chung và thuyết minh kỹ thuật

b) bố trí buồng máy cùng các thiết bị năng lượng của tàu

c) phân khoang và kết cấu cơ bản

d) bố trí trang thiết bị

e) dung tích toàn tàu, dung tích khoang, két chứa dầu, nước

f) bố trí đoàn thủy thủ và hành khách, nếu có

1 Tên gọi “công nghệ” ù xuất xứ từ tiếng Hy lạp, là nghiên cứu, tìm hiểu về nghề, về kỹ thuật sản xuất Ngày nay

môn công nghệ đóng tàu được hiểu như Shipbuilding, Ship Production trong tiếng Anh hoặc Технология

судостроения trong tiếng Nga

Thiết kế này được trình để các bên liên quan duyệt

Từ thiết kế sơ bộ được duyệt tiến hành xây dựng thiết kế kỹ thuật Thông lệ trong giai

đoạn này giải quyết các vấn đề sau:

a) các bản vẽ kỹ thuật phần thân tàu thực hiện theo qui định ghi tại Qui phạm đóng tàu

b) thiết kế kỹ thuật cùng các bảng tính tất cả hệ thống, trang thiết bị lắp lên tàu

c) các bảng tính vật tư đủ qui cách, số lượng

Các cơ sở sản xuất triển khai thiết kế chi tiết, thiết kế công nghệ, lập phương án chế tạo

và lên kế hoạch chế tạo sản phẩm Những vấn đề được suy xét trong giai đoạn đầu là xác định

nơi chế tạo và phương pháp đóng tàu Phương án kỹ thuật phải nêu cách chế tạo phân đoạn,

tổng đoạn, từ khâu hàn, lắp, liên kết Trong phần này các vấn đề liên quan trang thiết bị phân

đoạn, tổng đọan (nếu cần), trang thiết bị tàu đang nằm trên triền, trang bị tàu sau hạ thủy phải

được xem xét chi tiết và cụ thể Tiến độ thi công toàn tàu xây dựng trong khuôn khổ giai đoạn

này

Tùy thuộc khả năng của nơi sản xuất, kích cỡ và độ phức tạp sản phẩm người ta có thể

tiến hành các biện pháp chế tạo tàu khác nhau Tàu cỡ nhỏ, mức độ phức tạp không cao được

chế tạo nguyên chiếc Cách chế tạo tàu nhỏ, vỏ gỗ ở các xí nghiệp địa phương là ví dụ dễ thấy

cho cách làm này Người ta tiến hành đặt sống chính, trải ván vỏ thuộc kết cấu đáy tàu, đặt

xương (các khung sườn), lợp ván vỏ, làm boong, dựng thượng tầng giống như cách làm nhà đơn

giản từ nghìn xưa Tàu vỏ thép cỡ nhỏ thường được đóng theo cách tương tự, theo phương án

đóng thông thường, ki nằm dưới boong trên, hoặc đóng úp, ki nằm trên boong nằm dưới

Trong các dây chuyền sản xuất ngày nay, sản xuất tàu tổ chức theo dạng qua tiền chế

(chế tạo trước), theo cách này tàu được lắp ghép từ các “bán thành phẩm” tiền chế hoặc từ các

mô đun Thông lệ, giai đoạn chế tạo sản phẩm thuộc qui trình đóng tàu đang đề cập trải qua

bốn hình thức chế tạo, mức độ phức tạp khác nhau Mức đầu tiên là chế tạo cụm chi tiết riêng lẻ

từ nguyên liệu, theo cách viết của những nước dùng tiếng Anh là parts manufacturing Công việc

thường gặp tại các xưởng sản xuất là chế tạo nút kết cấu hoặc cụm chi tiết từ thép tấm, thép

hình, ống vv Sản phẩm từ đây có thể là chi tiết (detail, деталь), chưa có can thiệp của lắp

ráp và nút kết cấu (tiếng Nga: узел) hiểu như cụm kết cấu nối ghép làm chức năng xác định

trong kết cấu tàu Nút kết cấu trong thân tàu có thể có dạng như nêu tại hình 1.2

Mức thứ hai là ghép các cụm chi tiết vừa kể theo thiết kế để hình thành phân đoạn2

Phân đoạn là phần của kết cấu thân tàu, bao gồm một số các nút kết cấu nêu trước, các chi tiết,

các trang thiết bị gắn liền, vật liệu độn (nếu có) Phân đoạn thân tàu có thể chia làm phân đoạn

phẳng 3 (còn gọi phân đoạn cấu hình 2D) hoặc phân đoạn cấu hình cong 4 , phân đoạn khối, nửa

khối cấu hình 3D Hình 1.3a trình bày phân đoạn phẳng, thuộc vách ngang tàu Hình 1.3b giới

thiệu phân đoạn nửa khối, dàn đáy đơn tàu, bị hạn chế bằng các tấm cong ba chiều

Hình 1.2 Nút kết cấu thuộc thân tàu

Hình 1.3a Phân đoạn

Từ các phân đoạn, phân đoạn phẳng hoặc phân đoạn khối, người ta liên kết khối, gọi là

tổng đoạn thân tàu5 Trong thành phần của tổng đoạn ngoài kết cấu thuộc thân tàu còn có trang thiết bị chung, thiết bị điện, hệ thống vv… nằm trong tổng đoạn Tổng đoạn với kích thước chuẩn,

trang bị đầy đủ trong nhiều trường hợp được sản xuất như mô đun (module) Tổng đọan thường là

những khối kích thước lớn nhất, trọng lượng lớn nhất mà xí nghiệp có thể chế tạo tại vị trí qui định, có thể dịch chuyển, nâng hạ bằng các thiết bị xí nghiệp hiện có từ vị trí chế tạo đến nơi lắp tàu Hình 1.4 trình bày quá trình hình thành tổng đoạn tàu khách Bước đầu người ta lắp các phân đoạn 1 – phân đoạn đáy, phân đoạn vách dọc 2, phân đoạn sàn 3 thành một khối Trên khối vừa hình thành tiến hành lắp phân đoạn mạn 4, phân đoạn sàn trên 5 Giai đoạn cuối của công việc là lắp vách 6, phân đoạn phía trên 7, boong 8

5 hull blocks, (Russia): блок, (USA): grand-block

Hình 1.4 Tổng đoạn Hình 1.3b Phân đoạn nửa khối

Phần cuối trong mục này là lắp và hàn tàu từ các phân đoạn, tổng đoạn để hình thành

con tàu6

Sau giai đoạn hạ thủy, tàu và tất cả máy móc thiết bị trải qua các bước thử nghiệm, hoàn

chỉnh trước khi giao cho chủ tàu

5 Qui trình công nghệ

Theo cách hiểu truyền thống, đóng tàu (shipbuilding) được hiểu là những thao tác

(operations), những qui trình (processes) liên quan đến việc biến kim loại dạng tấm cùng kết

cấu định hình đóng vai trò nẹp cứng kèm theo tấm thành vỏ thép (steel hull) Các thao tác gồm

lấy dấu (making), cắt (cutting) các tấm kim loại nguyên liệu thành các chi tiết, cụm chi tiết và

ghép chúng trong các bước khác nhau như phân đoạn phẳng, phân đoạn nửa khối, phân đoạn

khối hoặc tổng đoạn Bước cuối là ghép chúng lại thành vỏ tàu thép Như vậy đóng tàu theo

nghĩa truyền thống trải qua ba nhóm qui trình cơ bản sau:

1) qui trình xử lý tấm hoặc dầm kim loại như nắn, lấy dấu, căùt, uốn vv… (sheet/beam

metal treatment processes: conditioning, making, cutting, bending etc)

2) liên kết (assembling), chủ yếu là hàn

3) lắp và hàn thành vỏ tàu

Kế hoạch sản xuất theo nghĩa chung là sắp xếp công việc của mọi công đoạn để hợp

lý, vật liệu được chuẩn bị và cấp kịp thời, đúng nơi đúng hạn định, các nguồn tài nguyên vốn có

của nhà máy như lao động, vật tư, thiết bị, không gian, mặt bằng và thời gian được sử dụng theo

cách tối ưu hay hiểu theo nghĩa thông thường cách tốt nhất

Đáp ứng tình hình thực tế của sản xuất, tiếp thu những tiến bộ rất lớn của công nghệ

thông tin, công nghệ vật liệu và cả đổi mới về quản lý sản xuất các qui trình sản xuất trong

6 Từ chuyên ngành trong tiếng Anh gọi đây là công đoạn erection, trong tiếng Nga là сборка и сварка tàu

công nghiệp tàu thủy phải được cụ thể hóa Các giai đoạn chính của qui trình đóng mới tàu hoặc công trình nổi được qui ước chia theo tình hình thực tế, bắt đầu từ giai đoạn chuẩn bị sản xuất, chế tạo thân tàu, lắp ráp thân tàu, thiết bị, hạ thủy, thử nghiệm, bàn giao, [8][10]

Ngày nay có thể hiểu qui trình sản xuất (production processes) theo nghĩa cụ thể, sát thực giống như khái niệm các hoạt động sản xuất (product activities) Cách chia các hoạt động này

thành những nhóm nhỏ được nhiều nhà công nghệ các nước khác nhau xem xét và dần đi đến thống nhất như sau, theo báo cáo của EU [1 ]:

1 tiếp nhận và chuẩn bị nguyên vật liệu (raw material reception & preparation)

2 lấy dấu, cắt, duỗi các tấm, thép hình

3 chế tạo và hàn các phân đoạn phẳng 2D, các phân đoạn mặt cong

4 chế tạo các phân đoạn 3D tại xưởng

5 thực hiện tiền chế (pre-erection) các phân đoạn 3D, lắp thành các khối (units)

6 thực hiện tiền chế (prefabrication) các ống, giá, bệ vv…

7 tiền chế công việc lắp trang thiết bị

8 làm sạch bề mặt (blasting) , sơn hoặc phủ lớp bảo vệ (painting and coating)

9 lắp và hàn tại ụ khô hoặc trên triền

10 lắp máy, thiết bị

11 hoàn chỉnh công việc tại bến

12 thử và bàn giao

Vận tải nội bộ trong nhà máy, dịch chuyển phân đoạn, tổng đoạn từ nơi chế tạo đến vị trí lắp tàu vv… được coi là hoạt động thứ 13 theo cách sắp xếp hiện hành Hoạt động vô cùng quan trọng, xuyên suốt dây chuyền sản xuất này là đo và kiểm tra được đánh số 14

Sơ đồ khối trình bày nguyên lý hoạt động của qui trình vừa nêu được vẽ tại hình 5a Như đã trình bày, trước khi hạ liệu đóng tàu cụ thể nhất thiết phải có thiết kế cho chính tàu đó Theo thiết kế kỹ thuật những thiết kế công nghệ cũng được phát triển Mọi công việc phải thực hiện để hình thành tàu phải được đưa vào kế hoạch, nằm trong bảng tiến độ thi công hay là lịch trình Thiết bị, máy móc cần cho thi công đã phải nằm trong kế hoạch; khối lượng, chủng loại vật tư đóng tàu và thời gian cung ứng vật tư phải có mặt trong bảng tiến độ Các hoạt động này thực chất là những hoạt động trong lĩnh vực thông tin và xử lý thông tin, còn lượng thông tin này thường rất lớn Trong những điều kiện như vậy các qui trình thu thập thông tin, xử lý thông tin phải đáp ứng đòi hỏi sản xuất, đảm bảo cho qui trình sản xuất đang nêu đạt hiệu quả cao nhất Các nhà đóng tàu ngày nay thống nhất rằng qui trình chuyển thông tin trong hoạt động đóng tàu song song tồn tại cùng qui trình công nghệ vừa nêu và có dạng như trình bày tại hình 1.5b Có thể để ý rằng, miền đóng khung trong giới hạn bằng nét rời thể hiện khu vực sản xuất

Hình 1.5a Sơ đồ của qui trình công nghệ đóng tàu

Hình 1 5b Sơ đồ thông tin các hoạt động trong đóng tàu

Giai đoạn chuẩn bị sản xuất

Giai đoạn này không nhất thiết có mặt các qui trình công nghệ song đóng vai trò hết

sức quan trọng đảm bảo cho sản xuất đúng tiến độ và đảm bảo chất lượng Tiến hành những

công việc chuẩn bị vật tư, thiết bị cho sản xuất và cho con tàu sẽ đóng Vật liệu làm thân tàu

được đặt hàng và tập kết theo lượng hoạch định, các máy móc, thiết bị phải được thỏa thuận và

sẽ giao nhận trong hạn định, máy móc thiết bị do nhà máy sản xuất để lắp lên tàu phải nằm

trong kế hoạch Mặt bằng sản xuất, nhân lực được kiểm tra và chuẩn bị

Giai đoạn chế tạo bao gồm các qui trình công nghệ nhằm mục tiêu chế tạo các phần thân tàu,

các trang thiết bị để sau đó lắp thành tàu Trong giai đoạn này tiến hành làm các nút kết cấu,

cụm chi tiết, các phân đoạn, tổng đoạn thân tàu Song song với chế tạo thân tàu các máy móc

thiết bị mà nhà máy dự định lắp trên tàu được hoàn thành Cuối giai đoạn này thân tàu được

lắp ráp, các trang thiết bị gắn đầy đủ, tàu ở tư thế chờ xuống nước

Hình 1.6 Tàu đóng trên triền

Hình 1.7 Lắp và hàn tàu trong ụ

Trong giai đoạn lắp ráp và trang bị người ta tiến hành lắp máy chính, máy phụ, thiết bị

tàu Những việc liên quan trang trí nội thất được tiến hành, các hệ thống hoàn chỉnh, thiết bị toàn

tàu, thiết bị điện, điện tử và các phần việc khác liên quan đến trang bị tàu được hoàn thành trong

khuôn khổ giai đoạn này Điều cần quan tâm, trong giai đoạn này phải thực hiện những phần việc cần và có thể làm được khi tàu chưa hạ thủy nhằm giảm khối lượng công việc trên tàu khi đã xuống nước Những công việc trong giai đoạn này thông lệ tiến hành đồng thời theo kế hoạch đã xây từ trước

Hình 1.8 Tàu trong giai đoạn hoàn chỉnh

Trong giai đoạn thử tàu tiến hành thử tất cả thiết bị máy móc được dùng trên tàu đang

đóng Các cuộc thử nghiệm tiến hành trong cả hai bước, thử tại bến và thử rời bến

Điều có thể nói tại phần này, tuy đã qui ước chia quá trình sản xuất tàu làm nhiều giai đoạn song các giai đoạn có thể sắp xếp chồng lên nhau, không nhất thiết phải chờ xong giai đoạn trước mới bắt tay vào giai đoạn kế tiếp Như đã nêu, khi chế tạo phân đoạn người ta đã có thể tiến hành những công đoạn liên quan lắp ráp nội thất, thiết bị Trong các tổng đoạn thuộc giai đoạn chế tạo tại xưởng đã có thể lắp đầy đủ phần thiết bị, phần đường ống, phần thiết bị nội thất thuộc tổng đoạn đó

Hình 1.9 Thử tàu trên biển

Dữ liệu liên quan đến công lao động khi chế tạo tàu dầu cỡ lớn, tính bằng %, thực hiện tại một nhà máy thuộc Liên xô ngày trước, trích trong tài liệu [8], giúp bạn đọc hình dung qui trình sản xuất tàu thực tế, bảng 1.2

Bảng 1.2

Giai đoạn

Công việc

Chuẩn bị sản xuất Chế tạo vỏ tàu Lắp ráp, hoàn chỉnh Thử nghiệm Toàn bộ

6 Kế họach sản xuất

Kế hoạch và lịch trình sản xuất

Trong những điều kiện sản xuất ngày nay công nghệ sản xuất và kế hoạch sản xuất liên

hệ với nhau gắn bó Các nhà đóng tàu đang gọi đây là tích hợp của kế hoạch sản xuất

(integration of production planning) Chức năng của kế hoạch sản xuất vẫn là đảm bảo mọi điều

kiện thành công cho đóng tàu Điều này có nghĩa là khu vực giành cho đóng tàu, nguồn nhân

lực, thiết bị dụng cụ đóng tàu, thiết kế, vật liệu được bố trí đúng chỗ, cấp đúng nơi, đúng lúc

trên cơ sở kế hoạch định Cách nhìn ngày nay về kế hoạch sản xuất trong đóng tàu là tìm mọi

cách để hiệu quả sản xuất đạt cao nhất Kế hoạch được hiểu như là tập họp theo tuần tự nhất

định mọi thao tác, biện pháp nhằm đảm bảo vật liệu không thất thoát, không bị lảng phí, còn

nguồn tài nguyên của xí nghiệp sản xuất gồm nguồn nhân lực, trang thiết bị, máy móc, mặt bằng,

và thời gian vv… được sử dụng tối ưu

Có thể phân biệt hai bộ phận cùng tác động để ra sản phẩm là (1) - thiết kế cùng kế

hoạch và (2) - sản xuất Bản thân sản xuất trực tiếp tác động đến vật liệu, chuyển vật liệu

nguyên thủy thành sản phẩm, trong trường hợp đang đề cập là con tàu, còn những hoạt động

của bộ phận đầu tác động đến phương thức tạo thông tin và thao tác với thông tin đó nhằm làm

cho sản xuất đạt hiệu quả mong đợiù

Đóng một con tàu tại một nhà máy không chỉ việc riêng của nhà máy đó mà là sự hợp

tác đa phương, đa diện của nhà máy với rất nhiều công ty, xí nghiệp, nhà máy trong và ngoài

ngành Lệ thường nhà máy đóng tàu mua thép đóng tàu từ nơi khác, que hàn gió đá, ống thép,

ống nhựa, gỗ, vật liệu phụ cũng phải “nhập” Phần lớn nhà máy đóng tàu trong thời hiện đại

đều mua máy chính, máy phụ, thiết bị chuyên ngành từ những hãng sản xuất có uy tín, đảm bảo

chất lượng Điều có thể bổ sung, tài liệu thiết kế do các công ty tư vấn, thiết kế cấp theo hợp

đồng bản thân phòng thiết kế công nghệ tại nhà máy chỉ đảm bảo những thiết kế thuộc phần

mình phụ trách Hợp tác là đặc điểm mang tính đặc trưng của ngành này Đảm bảo cho con tàu

được đóng đảm bảo chất lượng, đúng hạn hợp đồng nhất thiết phải theo đúng kế hoạch và

trong kế hoạch đó vấn đề hợp tác luôn được quan tâm đúng mức

Kế hoạch trong cơ cấu quản lý sản xuất của nhà máy đóng tàu có thể hiểu theo cách

sau, hình 1.10

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIAÙ

KẾ HOẠCH

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN

SẢN XUẤT

KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ

Hình 1.10 Vị trí của kế hoạch trong quản lý sản xuất

Trong hệ thống tổ chức hiện hữu các nhà máy đóng tàu vai trò của kế hoạch sản xuất

luôn được coi trọng và xem xét đúng mức Kế hoạch (planning) chỉ ra đời khi đã phân tích, đánh

giá toàn diện khả năng thực tế của nhà máy Từ kế hoạch đó tiến hành xây dựng lịch trình

(scheduling) sản xuất Công việc kiểm tra, đánh giá thường xuyên và kịp thời toàn bộ công việc

sản xuất sẽ phát hiện những sai sót hoặc những điều chưa trùng hợp giữa kế hoạch và thực tế sản xuất để kịp thời điều chỉnh

Hình thức xây dựng kế hoạch không hẵn giống nhau giữa các nước đang có nền công nghiệp đóng tàu tuy mục đích của kế hoạch trùng nhau Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng kế hoạch như phương tiện chuyển hoá toàn bộ ý đồ và đường hướng của xí nghiệp vào sản xuất, và tất nhiên sản xuất đó phải mang lại lợi nhuận cao nhất, trong điều kiện có thể Để có đủ cơ sở xác định kế hoạch những người tham gia hoạch định phải quan tâm, tìm hiểu và xem xét những khía cạnh khác nhau của nhà máy

• Cơ sở vật chất nhà máy hiện sở hữu,

• Các dây chuyền sản xuất hiện hữu, tổ chức sản xuất hiện hữu,

• Khả năng về nhân lực, tay nghề công nhân, kinh nghiệm sản xuất và điều hành sản xuất,

• Cơ cấu tổ chức của nhà máy,

• Khả năng và nguồn cung cấp nguyên liệu, vật liệu,

• Mức độ tiêu chuẩn hóa, thống nhất hóa đang có tại nhà máy,

• Khả năng sản xuất tiền chế (prefabrication), khả năng lắp và hàn trên triền

(erection), trong ụ,

• Vv …

Từ nghiên cứu phải tìm những lời giải khác nhau cho những vấn đề sau đây:

• Xác định phương thức chế tạo,

• Trình tự thực hiện công việc,

• Phương án sản xuất trước (tiền chế)

• Phương án chế tạo phân đoạn, tổng đoạn,

• Phương án sử dụng nguồn tài nguyên hiện có,

• Kế hoạch tài chính,

• Kế hoạch mua sắm và dự trữ vật liệu, cung ứng vật tư, thiết bị

Về mặt công nghệ các việc chuẩn bị nằm trong kế hoạch đóng tàu thông thường là:

• Kế hoạch về công nghệ đóng tàu, có tính đến nguồn nhân lực

• Biểu đồ chung kế hoạch đóng tàu

• Qui trình công nghệ sản xuất chi tiết, cụm chi tiết phức tạp

• Đơn đặt hàng các sản phẩm mua, kể cả mua trang thiết bị đặc biệt cho đóng tàu cụ

thể

Trong phần này của kế hoạch có tính đến trang bị các thiết bị hỗ trợ sản xuất, thiết bị

đỡ phân đoạn, dụng cụ chuyên dùng, và các thiết bị cần thiết cho việc hình thành con tàu

Kế hoạch công nghệ trình bày toàn bộ công việc, xếp theo thứ tự thời gian, để đóng con tàu cụ

thể: đóng phân đoạn, tổng đoạn, lắp tại triền,

Kế hoạch đóng tàu lớn phải nêu rõ cách thức phân chia tàu làm thành từng vùng, ví dụ

vùng lái, vùng giữa tàu, vùng mũi, các giai đoạn thực hiện công việc và tiến hành lập tiến độ

thực hiện, chi phí công, vật tư cho từng nhóm công nghệ Nhóm công nghệ có thể xây dựng cho

từng phân đoạn

Đóng tàu cỡ nhỏ không đòi hỏi chia vùng mà thực hiện tính toán công , vật tư cho từng

nhóm công nghệ Về nhóm công nghệ có thể tìm hiểu từ ví dụ chia nhóm tàu kéo công suất

1000 sức ngựa sau

Nhóm 1: phân đoạn đáy, tính từ sườn 20 đến 36

Nhóm 2: phân đoạn đáy, tính từ sườn 36 đến 46

Nhóm 13: vách ngang tại sườn 7

Nhóm 30: phân đoạn boong

Nhóm 70: hệ thống cứu sinh

Nhóm 110: thiết bị boong

Nhóm 150: lát sàn các boong kín

Trong mỗi nhóm này đều phải tính đến nhân công

Nội dung cần có trong kế hoạch công nghệ có thể tìm hiểu qua hướng dẫn sau, trích từ sách giáo khoa[4]:

• Thời gian và thời hạn chế tạo cùng tiến độ lập cho từng phân xưởng, xưởng,

• Cung cấp vật tư, mua sắm vật tư, thiết bị

• Dự tính nhân công, vật tư, kinh phí đóng tàu

• Biểu đồ tiến độ thực hiện cùng chi phí sản xuất

Những tàu cỡ lớn phân chia theo cách vừa nêu đòi phải lập số lượng rất lớn các bảng biểu và biểu đồ Những biểu đồ quan trọng hàng đầu được giới thiệu tóm tắt sau đây

Biểu đồ chung

Trong biểu đồ này trình bày mối quan hệ ràng buộc gĩưa các nhóm công việc khác nhau, sự lệ thuộc của nhóm này với nhóm kia và ngược lại, thời hạn hoàn thành tàu, các điểm thời gian hoàn thành từng giai đoạn thi công

Hình 1.11 Biểu đồ kế hoạch chung đóng tàu đơn chiếc

Trong biểu đồ này còn có phần tính toán nhân công cho từng phân xưởng để hoàn thành phần việc của xưởng đó Biểu đồ chung giành cho tàu cỡ lớn, đóng đơn chiếc trình bày tại hình 1.11 như tài liệu tham khảo Hình tiếp theo, hình 1.12, giới thiệu đồ thị giành cho đóng tàu cỡ nhỏ với seri khá lớn Trục đứng giới thiệu phần hoàn thành, tính bằng %, trục nằm trình bày thời gian cần để hoàn thành công việc đang đề cập Các đường gạch chéo trong đồ thị trình bày công việc cho mỗi giai đoạn Ký hiệu ghi bằng số trên đường chéo chỉ số seri tàu đang đóng

Bổ sung thông tin cho biểu đổ kế hoạch chung là hàng loạt biểu đồ liên quan các chức năng khác nhau: biểu đồ cung cấp máy móc thiết bị mua ngoài, biểu đồ thực hiện công việc tại mỗi khâu công việc, biểu đồ nhân công theo ngành nghề khác nhau, vv

Hình 1.12 Biểu đồ kế hoạch chung đóng tàu seri đủ lớn

Từ tập họp các biểu đồ vừa nêu kỹ sư công nghệ đề ra biểu đồ trình bày kế hoạch hạ

thủy và bàn giao tàu trong năm Trong biểu đồ này sẽ trình bày toàn bộ thời gian đóng mỗi con

tàu, trong đó nêu rõ thời gian thực hiện công việc chế tạo trước tại xưởng, thời gian lắp và hàn

trên triền, thời gian lắp trang thiết bị, thời gian thử nghiệm và hạn bàn giao Mô hình một biểu

đồ hạ thủy và bàn giao tàu của một nhà máy đóng tàu cỡ trung bình có dạng như trình bày tại

hình 1.13

Hình 1.13 Biểu đồ hạ thủy và bàn giao tàu của năm 1996

Ghi chú: chế tạo trước;

X X X X X X X X Lắp máy, trang thiết bị

o o o o o o o Thử tàu; ¾ Hạ thủy

7 Vật liệu đóng tàu

Thép đóng tàu

Thép làm vỏ tàu thường là thép cacbon, chứa từ 0,15% đến 0,23% cacbon cùng lượng mangan cao Hai thành phần gồm lưu huỳnh và phốt pho trong thép đóng tàu phải ở mức thấp nhất, dưới 0,05% Từ năm 1959 các đăng kiểm đồng ý tiêu chuẩn hóa thép đóng tàu nhằm giảm thiểu các cách phân loại thép dùng cho ngành này, trên cơ sở đảm bảo chất lượng Theo tiêu

chuẩn đã được chấp nhận này, có 4 cấp thép, từ kỹ thuật bằng tiếng Anh viết là grade, chất lượng

khác nhau, dùng cho tàu thương mại Đó là các cấp A, B, D và E Theo cách ghi trong qui phạm do Đăng kiểm Việt nam đưa ra, cấp thép được chấp nhận tại mục “phân loại thép”, điều 3.1.2 Qui phạm năm 1997 , gồm KA, KB, KD KE Từ năm 2003 Qui phạm do Đăng kiểm Việt

nam phát hành đã sử dụng các ký hiệu chung chỉ cấp thép (grade): A, B, D, E

Những yêu cầu đối với thép đóng tàu, độ bền bình thường ghi tại bảng 1.3

Phospho, % 0,04 max 0,04 max 0,04 max 0,04 max

Lưu huỳnh,% 0,04 max 0,04 max 0,04 max 0,04 max

Độ bền vật liệu

Giới hạn bền tất cả các nhóm: 400 – 490 N/mm 2 (4100-5000 kG/cm 2 )

Thép hình grade A : 400 – 550 N/mm 2

Giới hạn chảy của tất cả các nhóm : 235 N/mm 2 (2400kG/cm 2 )

Thép grade A, dầy trên 25 mm : 220 N/mm 2 ( 2250 kG/cm 2 )

Yêu cầu chung cho tất cả 4 cấp , theo TCVN 6259-7 là:

Hệ thống phân loại quan trọng nhất của USA là AISI (American Iron and Steel Institut),

theo hệ thống này cấp thép được dùng 4 con số để chỉ Số thứ nhất chỉ cacbon, con số thứ hai

chỉ lượng phần trăm hợp chất chính yếu trong đó Ví dụ 10XX chỉ thép cacbon Hai con số cuối

chỉ lượng cacbon, tính bằng phần trăm, ví dụ AISI 1040 chỉ thép cacbon chứa 0,04% cacbon Các

ký hiệu theo hệ thống ASTM (American Society for Testing Materials) mang đặc trưng dễ nhận

diện, được dùng chính thức trong văn bản của đăng kiểm ABS Thép thường dùng trong đóng tàu

thuộc nhóm A36-78, là thép cacbon, dùng trong xây dựng Hai con số cuối cùng trong ký hiệu

ASTM chỉ năm ra đời của phiên bản mới nhất Thép tấm, thép hình, ống vv… thường được phân

loại trong hệ thống này Thép độ bền cao ghi trong hệ thống này gồm A242, A440, A441, và

A588, vv…

Thép dùng chế tạo chi tiết được ghi bằng ký hiệu của nó Những ký hiệu của kim loại

và hợp kim qui định trong TCVN 1659 – 75 được tóm tắt như sau:

Thép các bon thông thường (thép xây dựng), ký hiệu bằng CT và các con số đi sau đó chỉ

độ bền kéo, tính bằng daN/mm2 Thép nhóm này có thể là CT31, CT33, CT34, CT38, CT42,

CT51, CT61

Thép cac bon chất lượng tốt ký hiệu bằng ký tự C Con số đi sau C chỉ hàm lượng cac bon,

tính bằng phần vạn, 1:10.000 Ví dụ thép của nhóm C5, C8, C10, C15, C20, C25, C30, C40,

C70, C85

Thép công cụ ký hiệu bằng CD, ví dụ CD70, CD80, CĐ0, CD100, CD120

Thép hợp kim ghi theo cách được dùng tại Việt nam như các ví dụ: 10Mn2Si, 9Mn2,

10SiMnPb, 100Cr2 vv…

Kim loại màu

Đồng kim loại ký hiệu bằng Cu, gồm Cu1, Cu2, Cu3 …

Cu1 đồng kim loại chứa 99,9% Cu

Cu2 đồng kim loại chứa 99,7% Cu

Cu3 đồng kim loại chứa 99,5% Cu

Latông (đồng thau) ký hiệu L Ví dụ LCuZn20, LCuZn40Pb2

Brông (đồng thanh) ký hiệu B Ví dụ BCuSn2, BCuSn6Zn6

Đuara, ví dụ AlCu4Mg2

Thép đóng tàu dùng tại Liên xô trước đây được qui định trong tiêu chuẩn nhà nước liên

bang, ví dụ GOST 5521-50, từ năm 1950, hoặc trước đó, theo đó các thép CT.3C, CT4C theo

cách viết của người Nga (nếu phiên âm thành Latinh các ký hiệu đó phải được hiểu là St 3S, St

4S) được dùng như thép độ bền bình thường Ký hiệu của người Nga mang nghĩa CT - viết tắt từ

“thép”, C – viết tắt “đóng tàu” Thành phần của các thép đóng tàu theo qui định trong GOST

5521-50 và sau đó như sau:

CT.3C 0,14 – 0,22 0,12 – 0,35 0,35 – 0,60 ≥ 0,05 ≥0,05

CT.4C 0,18 – 0,27 0,12 – 0,35 0,4 – 0,7 ≥0,05 ≥0,05

Yêu cầu về giới hạn chảy và giới hạn bền:

CT.3C : không nhỏ hơn 220 MN/m2 ; 380 –470 MN/m2

CT.4C : không nhỏ hơn 240 MN/m2 ; 420 –520 MN/m2

Thép độ bền cao

Theo tiêu chuẩn được các nước chấp nhận, thép độ bền cao dùng trong đóng tàu được phân cấp thành ba mức, ký hiệu 32, 36, 40 Mỗi mức bền được chia làm bốn cấp: AH (ví dụ AH32, AH36, AH40), DH (ví dụ DH32, DH36, DH40), EH ( EH32, EH36,EH40) Mức bền cao

hơn, tính từ 42, 46, 50, 56, 62 và 69 được ghi vào các grade FH Theo tiêu chuẩn Việt nam, thép cường độ cao được chia làm các cấp sau đây:A32, D32, E32, A36, D36, E36, A40, D40, E40,

F32, F36, F40

Thành phần hóa chất trong thép độ bền cao không quá giới hạn sau:

Mangan : 0,90 –1,6 % Molybdem : 0,08 max;

Phospho : 0,04% max; Đồng : 0,35 % max;

Lưu huỳnh : 0,04 % max; Silic : 0,1 – 0,5 %;

Nickel : 0,4 % max; Vanad : 0,10 % max

Giới hạn bền : H32 470 -585 N/mm2 (4800-6000 kG/cm2 )

H36 490-620 N/mm2 (5000-6300 kG/cm2) H40 510 – 650 N/mm2 (5200 –6600 kG/cm2)

Tính chất cơ học của các cấp thép cường độ cao ghi tại bảng 1.5

Tính chất cơ học các mác thép sản xuất tại Liên trước đây, ký hiệu còn lưu lại trong tài

liệu Việt nam được ghi lại như sau, xem bảng 1.6

Mác thép (Nga) Giới hạn chảy

MN/m2 Độ giãn dài δ10

Sử dụng các cấp thép vào kết cấu tàu theo đúng chức năng của chúng Các nhà đóng tàu

các nước tuân thủ qui định gần như thống nhất sau:

Nhiệt độ thiết kế dùng cho vật liệu, °C

0 -10 -20 -30 -40 -50

Cơ cấu Cấp thép

Chiều dày cơ cấu, mm, không quá trị gía sau

B

D

E A32,A36,A40 D32,D36,D40 E32,E36,E40

D

E A32,A36,A40 D32,D36,D40 E32,E36,E40

đặc biệt A B

D

E A32,A36,A40

D32,D36,D40 E32,E36,E40

A, B thường hóa được cung cấp dưới dạng chiều dày không bị hạn chế trong giới hạn, hiểu đơn giản hơn, thép cán thuộc cấp A, B có chiều dầy bất kỳ Thép cấp D chiều dày đến 25mm có

thể là thép lắng và xử lý hạt mịn ( steel is killed and fine grain treated) Thép cấp D dày trên

35mm qua lắng và xử lý hạt mịn còn phải chịu thử va đập

HợÏp kim nhôm

Vật liệu truyền thống làm tàu cỡ nhỏ, chạy nhanh là hợp kim nhôm Trên thị trường quốc tế

giá vật liệu từ hợp kim nhôm cao hơn 10 lần thép cùng trọng lượng Trọng lượng riêng của nhôm chỉ bằng 35% trọng lượng riêng của thép, do vậy giá thành tính cho đơn vị thể tích vật liệu, gía hợp kim nhôm chỉ cao hơn thép 4 lần Điều có thể nói, nếu coi giới hạn bền của hợp kim nhôm không cách xa nhiều so với thép thường, về mặt lý thuyết có thể tiết kiệm 65% trọng lượng vật liệu nếu thay thép bằng nhôm Trong thực tế giới hạn bền của nhôm thấp hơn thép do vậy mức giảm trọng lượng tối đa khi thay thép bằng nhôm chỉ không đến 50%

Hợp kim nhôm dùng đóng vỏ tàu thường chứa mangan như chất bổ sung chính Hợp kim này chịu được tác động của nước biển, trong khi đó độ bền của nó khá cao Theo phân loại

dùng tại UK hợp kim nhôm dùng trong đóng vỏ tàu (marine aluminium alloys) được phân thành

5 nhóm chính, ký hiệu N4, N5, N6, N8 và H30, tương ứng cách phân loại của ISO là AlMg2, Al Mg3-5, Al Mg5, Al Mg4-5 Mn và AlSiMgMn

Đặc tính cơ học hợp kim nhôm vừa nêu như sau: module đàn hồi E = 69 GPa, module cắt

G = 25 GPa Độ bền kéo nhóm N4: 160 – 225 MPa, nhóm N8: 125 – 270 MPa, và của H30: 120 –

240 MPa

Theo cách phân loại của Nga, hợp kim nhôm – mangan được chế tạo theo các mã AMg2, AMg3, AMg6, AMg61 và các mã khác7 Đặc tính cơ học các tấm cán từ hợp kim nhôm sản xuất tại Nga được xác định theo tiêu chuẩn nhà nước ΓOCT 261631, (GOST 261631) Theo tiêu chuẩn này hợp kim AMg2 có các tính chất: độ bền kéo σU = 176,4 MPa, Giới hạn chảy σY =

147 MPa, giãn dài tương đối a = 7% Hợp kim AMg3 có các tính chất: độ bền kéo σU = 186,2 MPa, Giới hạn chảy σY = 78 - 196MPa, giãn dài tương đối a = 12 - 15% Hợp kim AMg4 có các tính chất: độ bền kéo σU = 235 MPa, Giới hạn chảy σY = 98 MPa, giãn dài tương đối a = 12%

Theo qui định ghi trong qui phạm đóng tàu vỏ hợp kim nhôm của DNV đặc tính cơ học tối thiểu áp dụng cho vật liệu làm vỏ tàu phải là

Bảng 1.8

7 Theo ký hiệu ghi trong tiêu chuẩn nhà nước Nga, mác vật liệu phải là AM Γ 2 , AM Γ 3 , AM Γ 6 , AM Γ 61

Vật liệu Độ bền kéo,

AlMg3Mn

AlMg4,5Mn AlMg3Mn AlMg4,5Mn 5454 5083 max0,5 max0,5 2,4-3,4 4,0-4,9 0,3-1,0 0,3-1,0

Cu: 0,1 Fe:0,5 Cr:0,35 Zn:0,20 Ti:0,20 Cấp và cơ tính hợp kim nhôm cán dùng làm vỏ tàu ghi trong TCVN5968-3:1997 được

trích dẫn tại bảng dưới đây Lưu ý bạn đọc, mã hiệu được cơ quan có thẩm quyền Việt nam

dùng cho hợp kim nhôm phải được hiểu theo hoàn cảnh cụ thể

Vật liệu cơ bản Liên kết hàn

mm Ưùng suất thử Độ bền kéo Độ bền kéo

5086P-H112

25<t≤ 50 110min

245min

245min Nhóm 5086

8 The Inernational Organization for Standardization

9 The Aluminium Association

Trong bảng 1.10, nếu không giải thích thêm ký hiệu bằng số không khác ký hiệu được tổ chức AA sử dụng Ký hiệu chữ đi sau số phải được đối chiếu với giải thích do cơ quan có thẩm quyền nêu

Ứng suất trong bảng 1.10 tính bằng MPa

8 Hàn tàu

Hàn tàu được nghiên cứu và phát triển từ thời chiến tranh lần thứ nhất Năm 1918 người Pháp đã thành công thử nghiệm hàn hồ quang, nối chi tiết kim loại cho sà lan nhỏ, năm 1919 người Anh áp dụng công nghệ hàn hồ quang cho tàu dài 38m Tiếp đó vài phương tiện vận tải thủy được đóng nhờ công nghệ hàn tại Germany và USA Tuy nhiên phương pháp nối kết cấu

được dùng của những năm xa xưa ấy vẫn phải dựa vào công nghệ tán đinh ri vê (riveting) Từ

tài liệu lưu trữ có thể thấy rằng đến trước chiến tranh thế giới thứ hai số mối nối bằng hàn trên các tàu đóng thời đó chiếm không đến 50%

Từ chiến tranh thế giới lần hai về sau để đẩy nhanh tiến độ chế tạo tàu công nghệ hàn tàu tiến vượt bực và ứng dụng ngày càng rộng rãi Nhờ tiết kiệm khá nhiều vật tư nếu so với cách nối bằng rivê, tiết kiệm đến 20% vật tư, rút ngắn thời gian và công lao động đến 30%, hàn điện đã thay thế cách làm cũ Tuy nhiên phải nhắc đến điều này, thời gian đầu áp dụng hàn vào tàu đã gây những bất ổn về độ bền tàu mà chủ yếu là hư hỏng do nứt Tàu chở dầu

Schenectady đóng tại xưởng Swan Island Yard, UK, bị nứt phần vỏ khu vực giữa tàu ngay tại

bến khi chưa xuất xưởng Hậu quả là tàu bị gãy làm đôi Trong thời gian chiến tranh thế giới thứ hai Hoa kỳ đã lập những kỹ lục đóng nhanh, nhiều tàu vận tải nhờ đưa công nghệ hàn vào ngành này Từ 5000 tàu đóng bằng công nghệ hàn tại UK và USA thời sau chiến tranh thế giới thứ hai, chủ yếu từ loạt tàu vận tải Liberty và Victory, có đến 1442 chiếc có sự cố, 127 chiếc trong số đó bị sự cố nặng do nứt kết cấu Trong số 127 chiếc này 24 chiếc bị nứt trầm trọng boong sức bền, 1 chiếc bị nứt toàn bộ đáy, 12 chiếc bị nứt đến mức gãy tàu và chìm

Những trở ngại trên đã dần được khắc phục Những trường hợp nứt trầm trọng nêu trên đã bị đẩy lùi Hàn điện hiện đang là phương pháp thích hợp nhất nối kết các chi tiết kim loại trong chế tạo tàu thủy nói chung, thân tàu nói riêng Có thể nói rõ ràng rằng hàn điện là công nghệ quan trọng hàng đầu đang dùng trong ngành đóng tàu Từ các công trình đóng tàu những năm cuối thế kỷ XX tổng kết rằng, vật liệu hàn dùng trong ngành đóng tàu chiếm đến 3 – 4% khối lượng thép làm tàu, đơn giá của nó trong tình hình hiện tại cao gấp 10 lần nếu so với giá thép đóng tàu Nói vậy để hình dung rằng, công nghệ hàn trước mắt chưa thể thay thế, còn giá thành sản xuất sản phẩm là những con tàu có thể tìm cách giảm nhờ cải tiến công nghệ này, giảm công hàn, vật tư thiết bị hàn, đẩy nhanh tiến độ hàn tàu

Theo thống kê của tạp chí chuyên về hàn ESAB (Sweden), lượng tiêu thụ kim loại hàn từ năm 1975 đến năm cuối thế kỷ XX như sau:

Bảng 1.11

FCW 8% 20% 25%

Ghi chú: MMA = Manual Metal Arc – hàn tay, MIG – hàn MIG, xem dưới đây, MAG –

hàn MAG, FCW = Flux Cored Wire – hàn dây lõi thuốc, SAW = Submerged Arc Welding - Hàn

hồ quang chìm

Các mối nối khá đa dạng, tuy nhiên có thể tập họp thành hai nhóm lớn là nối đấu đầu

hay mối hàn giáp mép (butt welds) và mối hàn góc có khi còn gọi hàn nách (fillet welds) Vỏ

tàu chế tạo bằng công nghệ hàn có từ 10% đến 20% mối hàn nối đấu đầu, phần còn lại hàn góc

Nếu tính riêng theo hệ thống kết cấu tàu, tỷ lệ trên áp dụng cho tàu kết cấu theo hệ thống ngang

sẽ là: hàn đấu đầu khỏang 17÷18%, hàn góc 82÷83% Trong khi đó hệ thống kết cấu dọc có

những giá trị sau: hàn đấu đầu 12÷13%, hàn góc 87÷88%

Mối hàn mép gắn hai thành viên nằm gần như trên cùng mặt bằng, còn mối hàn góc

gắn hai mặt gặp nhau góc nhất định, góc thường gặp gần như vuông

Hình 1.14 Hàn điện tại nhà máy đóng tàu

Các phương pháp hàn

Các qui trình hàn đang có mặt tại nhà máy đóng tàu thường thuộc nhóm hàn hồ quang

Nguồn nhiệt do thiết bị hàn cấp, nhiệt này làm nóng và chảy cạnh mép hàn, cho phép liên kết

với kim loại que hàn gọi là kim loại đắp thêm cũng vừa chảy Ngày nay ngành hàn đang sử

dụng các phương pháp hàn, tức các phương pháp kết nối các chi tiết kim loại với nhau nhờ liên

kết nguyên tử, như sau:

• Hàn hồ quang (arc welding)

• Hàn điện trở (resistance welding)

• Hàn hơi (hàn khí – gas welding)

Hàn khí sử dụng nhiệt năng do đốt cháy nhiên liệu dạng khí còn nguyên liệu đắp thêm

thường là que hàn (filler rod) làm từ kim loại Nhiên liệu dùng trong hàn khí là acetylene kết

hợp với oxygen gọi là khí oxy-acetylene

Trong hàn hồ quang phải tạo ra dòng diện giữa tấm hoặc thanh kim loại hàn với điện

cực hoặc dây dẫn Với khoảng cách rất nhỏ giữa điện cực dòng điện đi qua sẽ tạo ra hồ quang

(arc) nhiệt độ rất cao Nguồn nhiệt hồ quang cấp để đủ làm chảy mép tấm kim loại và đầu tiếp cận của điện cực để tạo ra mối hàn Ngày nay có nhiều qui trình hàn hồ quang điện (electric arc welding) dùng cho ngành đóng tàu Các phương pháp hàn có thể chia vào hai nhánh: hàn dưới lớp khi trơ bảo vệ (inert gas shielded) và hàn dây lõi thuốc (flux-cored arc welding)

Trong nhóm các phương pháp đầu, tùy thuộc tính chất điện cực có thể phân thành hai nhóm nhỏ:

1) Điện cực không nóng chảy (Non-consumable electrode) trong trường hợp sử dụng

cac bon, plasma, khí argon theo phương pháp TIG…

2) Điện cực nóng chảy (Consumable electrode) khi dùng điện cực kim loại, hàn dây

thuốc: khí bảo vệ CO2 , khí bảo vệ argon của phương pháp MIG, dây lõi thuốc …

Nhiệt độ cột hồ quang ở trạng thái plasma lên đến 7000 - 8000°C Điện thế ion hóa của khí bảo vệ từ 10V đến 24V

Các phương pháp hàn hồ quang đang dùng phổ biến gồm:

• Hàn que (Shielded metal arc welding– SMAW)

• Hàn dây lõi thuốc (Flux-cored arc welding – FCAW)

• Hàn hồ quang chìm (Submerged arc welding – SAW)

• Hàn T.I.G (Gas tungsten arc – GTA or Tungsten Inert Gas Welding - TIG)

• Hàn M.I.G (Gas metal arc – GMA or Metal Inert Gas Welding - MIG)

• Hàn plasma (Plasma arc welding – PAW)

Hàn plasma là dạng hàn hồ quang trong khí bảo vệ (plasma metal inert gas welding)

Trong phương pháp hàn này hồ quang tạo dòng plasma, dòng gas ion hóa, độ với độ tập trung cao, nhiệt độ cao tại chi tiết hàn làm nóng chảy nhanh vật hàn Sau đó dây đắp được đưa vào tạo nên mối hàn

Ngoài các phương pháp trên những năm gần đây ngành tàu đưa vào sử dụng các phương

pháp hàn đã dùng trong các lĩnh vực gần ngành đóng tàu Phương pháp hàn điện xỉ (electroslag welding ) dùng phổ biến trong ngành khi hàn những chi tiết có chiều dày lớn Hàn kiểu này là

qui trình chuyển nhiệt qua miền có xỉ làm chảy vật hàn và kim loại hàn Xỉ luôn ở trạng thái chảy nhờ dòng điện từ điện cực qua nó để đến vật hàn

Hàn điện khí (electrogas welding) dùng dây dẫn có lớp thuốc phủ ngoài và khí CO2 bảo vệ Phương pháp này dùng thích hợp khi hàn các mối nối butt thẳng đứng nhờ tự động hóa Chiều dày các chi tiết hàn có thể rất lớn

Hàn nhiệt (thermit welding - TW) sử dụng kim loại lỏng nhiệt độ rất cao làm chảy vật

hàn và kim loại hàn Nguồn nhiệt có được từ phản ứng hóa học giữa ocide kim loại và nhôm

Trong chừng mức nhất định hiện tượng này giống công việc đúc cho nên người ta dùng công

nghệ này hàn những chi tiết đúc rất lớn thân tàu, ví dụ lô lái tàu thủy

Hàn laser (laser welding or laser beam welding - LBW) là công nghệ rất mới, được chú

trọng nghiên cứu và ứng dụng tại châu Âu và USA Trong công nghệ này người ta dùng chùm

laser để làm chảy mối hàn và gắn mối nối đó lại

Hàn điện tử hay còn gọi hàn tia điện tử (electron beam welding - EBW) đang tìm được

chỗ đứng trong ngành này

Ứng dụng các phương pháp trong đóng tàu hình dung như sau đây

SMAW – điện cực dưới lớp bảo vệ dùng chủ yếu trong công nghệ đóng tàu vỏ thép

Dùng phương pháp hàn tay thực hiện công việc hàn Khó thực hiện hàn nửa tự động vì thiếu

phương tiện, thiết bị thích hợp

GMAW – Gas Metal Arc Welding, dùng cho hàn tự động, nửa tự động các vật liệu trước

đây thuộc loại “khó hàn” như thép không rỉ, hợp kim nhôm, kim loại không thép, thép hợp kim

thấp

GTA – hàn rộng rãi như GMA

FCAW – hàn nửa tự động thép, hợp kim thép trong môi trường khí bảo vệ CO2 hoặc argon

SAW – hàn tự động , nửa tự động

ES và EG – hàn điện xỉ (Electroslag) hàn điện khí (Electrogas), hàn những chi tiết thân

tàu kích thước lớn, thường ở tư thế đứng

SW – Hàn đinh, bulong (Stud Welding) hàn nửa tự động cắm vít, bulong vv…

Chi tiết các phương pháp hàn và ứng dụng của các phương pháp đang nêu trong ngành tàu

đề nghị bạn đọc xem thêm trong tài liệu chuyên ngành do trường Đại học GTVT Tp Hồ Chí Minh

ấn hành10

Hàn điện trở nhờ vào nguồn nhiệt do điện trở hệ thống chính vật hàn là một thành phần

trong đó Hàn điện trở đòi hỏi, vùng bị hàn phải chịu áp lực lúc hàn Áp lực này thường là áp lực

cơ khí, thủy lực hoặc khí nén Công nghệ hàn điện trở thường được chý ý tự động hóa Dòng điện

sẽ sinh ra khi điện cực tiếp xúc với vật hàn

Các phương pháp thuộc nhóm hàn điện trở có tên gọi:

• Hàn điểm (Spot welding)

• Hàn nối (Upset butt welding)

• Hàn cấy (Flash welding)

10 “Hàn tàu”, sách viết chung của các giảng viên Khoa Đóng tàu và Công trình nổi, Đại học GTVT Tp HCM và

Khoa Kỹ thuật Giao thông, Đại học Bách khoa Tp HCM, 2006

• Hàn đường (Seam welding)

Những ví dụ nêu sau trình bày ứng dụng hàn điện chế tạo tàu những năm gần đây Tàu

khách Voyager of Seas đóng tại Kvaerne Mas-Yards New Shipyard, Finland theo đơn đặt hàng

của hãng US shipping company Royal Caribbean Tàu bắt đầu hoạt động vào năm cuối cùng thế kỷ XX Chiều dài tàu 311,1m, chiều rộng 48m, chiều chìm 8,6m Chiều cao toàn bộ của tàu 63m Dung tích đăng ký GT = 137.300 Số khách 3.840 người, nhân viên 1.180 người Giá tàu

500 triệu EUR Lượng thép dùng làm thân tàu 25.000 tấn Tàu được lắp từ 300.000 thành phần kết cấu từ cụm chi tiết, tấm, dầm vv… 450 thợ hàn của nhà máy tham gia mọi công việc liên quan hàn tại xí nghiệp Hơn 500 tấn kim loại hàn đã được dùng cho tàu này Các qui trình hàn được dùng tại đây như sau:

Sử dụng công nghệ hàn trong ngành tàu tại Hàn Quốc, từ năm 2000 là nước dẫn đầu thế giới về sản lượng tàu được đóng, là cách làm có tính toán và có hiệu quả Theo tổng kết của các nhà đóng tàu nước này, yêu cầu về hàn cho các tàu đang đóng rất đáng để ý, bảng 1.12

9 Đăng kiểm tàu

Các cơ quan làm chức năng phân cấp và đăng kiểm tàu người ta gọi chung là “đăng kiểm” Tên gọi chính thức của tổ chức này theo tổ chức hàng hải thế giới IMO là “Classification Society”, nếu dịch theo nghĩa thực tế là cơ quan phân cấp tàu thuyền Các cơ quan này tiến hành hàng loạt công tác nghiên cứu khoa học liên quan đến thiết kế, chế tạo, bảo dưỡng, duy tu tàu và

trang thiết bị đồng thời đưa ra các qui phạm (gọi bằng tiếng Anh là Rules and Regulations) liên

quan đến độ bền, an toàn tàu cùng trang thiết bị

Cục Đăng kiểm Việt nam là cơ quan giám sát và phân cấp tàu, thực hiện công tác giám

sát kỹ thuật, phân cấp, định mạn khô, đo dung tích tàu, giám sát việc thực hiện các yêu cầu của

Công ước quốc tế có liên quan mà Việt nam tham gia

Đối tượng kiểm tra, giám sát của cơ quan phân cấp là các loại tàu nói chung, các máy

móc, trang thiết bị dùng trên tàu, các công trình trên biển cùng tất cả trang thiết bị trên đó

Đối tượng giám sát của Đăng kiểm thông thường là:

(a) Tất cả các loại tàu biển (đang đề cập qui phạm tàu biển) được qui định cụ thể bằng

văn bản Đăng kiểm Việt nam, giống như Đăng kiểm NKK, giám sát các đối tượng kể sau:

• Tàu hàng,

• Tàu khách,

• Tàu dầu,

• Tàu chở xô khí hóa lỏng,

• Tàu chở xô hóa chất nguy hiểm,

• Tàu công nghiệp hải sản,

• Tàu đánh cá,

• Tàu có công dụng đặc biệt,

• Tàu chở hàng thùng, (container)

(b) Thiết bị làm lạnh hàng đặt trên tàu

(c) Công te nơ vận chuyển hàng hóa, kể cả công te nơ chứa hàng hóa

(d) Thiết bị nâng hàng tàu biển

(e) Vật liệu, sản phẩm lắp đặt trên tàu biển

Những qui phạm áp dụng trong đóng mới, sửa chữa, khai thác và giám sát kỹ thuật tàu biển do

Đăng kiểm ban hành thông thường gồm các tài liệu sau:

Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép,

Qui phạm kiểm tra chế tạo thiết bị nâng hàng tàu biển,

Qui phạm chế tạo và chứng nhận công te nơ vận chuyển hàng bằng đường biển,

Qui phạm ụ nổi,

Qui phạm hệ thống làm lạnh hàng,

Qui phạm các hệ thống ngăn ngừa ô nhiễm của tàu,

Qui phạm hệ thống điều khiển tự động và từ xa,

Qui phạm trang bị an toàn tàu biển,

Qui phạm hệ thống kiểm soát và duy trì trạng thái kỹ thuật máy tàu,

Qui phạm hệ thống lái tàu,

Qui phạm kiểm tra và chế tạo hệ thống chuông lặn,

Qui phạm kiểm tra và chế tạo các tàu vỏ bằng vật liệu composite,

Vv ,

Ký hiệu phân cấp tàu theo Đăng kiểm Việt nam *VR, trong đó VR – biểu tượng Đăng

kiểm Việt nam, viết tắt từ Vietnam Register, * - biểu tượng giám sát trong đóng mới của VR