3.3.1 Xác định chi tiết hàn
Chi tiết hàn là tôm tấm phẳng đã được Đăng kiểm ABS cấp phép sử dụng để chế tạo tầu dầu Aframax 104000 DWT, cấp thép: ABS/A có thành phần hóa học và cơ tính như sau:
• Thành phần hóa học (%): C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu 0,14 0,17 0,87 0,15 0,007 0,01 0,01 0,01 0,01 • Cơ tính YP (N/mm2) T.S (N/mm2) E.L (%) 265 430 31,5
3.3.2 Vật liệu quy cách của quá trình kiểm tra cơ tính
Theo yêu cầu tổ chức Đăng kiểm ABS để quy trình hàn được sử dụng trong sản xuất thì quy trình hàn phải được kiểm tra theo các yêu cầu của Đăng kiểm trên phôi thử quy trình được quy định trong Quy phạm.
Phôi thử quy trình là tôn tấm phẳng có kích thước như sau: L x B x H = 1000 x 200 x 22 (mm)
3.3.3 Chuẩn bị trước khi hàn
Để có thể thực hiện được quá trình hàn thì việc chuẩn bị cho quá trình hàn là việc rất cần thiết đối với bất cứ một phương pháp hàn nào.
Phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc mang đặc điểm của nền công nghiệp phát triển với sự hỗ trợ gần như hoàn toàn của máy móc hiện đại. Vì vậy, thiết bị không thể thiếu trong phương pháp hàn này là máy hàn tự động. Để quá trình hàn thực hiện tốt, đem lại năng suất cao việc đầu tiên là chuẩn bị nguồn điện ổn định, nguồn điện xoay chiều 3 pha nguồn hàn (1 chiều hoặc xoay chiều) với dải hiệu điện thế phù hợp máy hàn, ở đây chúng ta có thể sử dụng máy hàn MZ – 1000 (E) của hãng WEIDA.
Đặc tính kỹ thuật của nguồn hàn ZP5(E) – 1000: - Nguồn vào: 3 pha, 380V/50Hz
- Chế độ làm việc: 100% - Điện áp không tải: 55V - Dòng hàn max: 1000A - Điện áp làm việc: 44V
- Khoảng điều chỉnh dòng điện: 40 – 1000A - Công suất: 69KVA
- Dòng sơ cấp: 80,5A
- Kích thước: LxWxH: 774x598x1430 mm - Trọng lượng: 460 kg
Đặc tính kỹ thuật xe hàn A2 – E:
- Hộp điều khiển: PEH (Thụy Điển) - Đường kính dây hàn: 2 – 6 mm
- Chế độ mồi hồ quang: quẹt và cố định - Tốc độ hàn: 15 – 160 cm/phút
- Dòng hàn định mức: 1000A - Tốc độ ra dây: 20 – 900 cm/phút - Khoảng điều chỉnh đầu hàn: 100 mm - Khối lượng cuộn dây hàn: 25kg
- Kích thước LxWxH: 950x500x770 mm - Khối lượng: 50kg
Đồng bộ gồm: 01 nguồn hàn, 01 xe hàn, 01 cáp hàn, cáp điều khiển 15m, 01 cáp mát, kẹp mát, 02 ray, 03 bép hàn.
Các thành phần không thể thiếu khác đó là vật liệu hàn bao gồm dây hàn và thuốc hàn. Loại dây hàn và thuốc hàn đươc sử dụng như đã nêu ở trên.
Bên cạnh đó cần phải trang bị những phụ kiện cần thiết khác như: ray dẫn hướng cho xe tự hành, kìm bấm dây hàn, thiết bị hút thuốc hàn thừa,…
Kiểm tra lại máy hàn đặc biệt hệ thống đường dây dẫn điện, máy móc đảm bảo trong quá trình làm việc dòng điện luôn ổn định.
Kiểm tra các trang thiết bị cần thiết phục vụ cho quá trình hàn như: vật dụng trang bị cho thợ hàn bao gồm găng tay da, búa gõ xỉ, sứ lót tiêu chuẩn.
Đối với vật liệu đảm bảo yêu cầu đầy đủ của tổ chức Đăng kiểm, cần vạch dấu theo bản vẽ chế tạo.
Quy cách vát mép của vật liệu cơ bản:
3.3.4 Tiến hành lập quy trình công nghệ hàn
Trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu ở chương 2 và các thông số của chế độ hàn đã tính ở trên cộng với kiến thức cùng những số liệu có được trong thời gian thực tập tại nhà máy đóng tàu Dung Quất. Dựa trên những quy trình mẫu đã được Đăng kiểm Việt Nam (Việt Nam Register) chứng nhận đang áp dụng tại nhà máy em tiến hành lập quy trình hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép như sau:
Trong quá trình hàn tự động nối tôn phẳng cho các phân đoạn của tàu sử kỹ thuật lót đáy bằng mối hàn lót đáy với công nghệ hàn bán tự động (CO2) có dán sứ. Do vậy, trong quy trình hàn này có đề cập đến công nghệ hàn bán tự động (CO2). Các thông số của chế độ hàn cho mối hàn lót bằng CO2 được lấy từ quy trình mẫu.
Những nội dung cần xác định trong quy trình: 1. Vật liệu cơ bản (Base metal categories) 2. Vật liệu hàn (Filler metal)
3. Quy cách vát mép (Edge preparation) 4. Thứ tự hàn (Weld sưpuence)
5. Kỹ thuật hàn (Technique)
6. Đặc tính dòng điện (Electrical characteristics) 7. Các thông số hàn (Welding parameter)
8. Các yêu cầu kỹ thuật khác (Other technical requires) 9. Phạm vi ứng dụng (Scope of application)
Ký hiệu trong quy trình:
- AWS (American Welding Society): Tiêu chuẩn hàn của Mỹ; - GMAW (Gas metal arc welding): Hàn dưới lớp khí bảo vệ;
- SAW (Submerged arc welding): Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc; - PWHT (Post weld heat treatment): Ủ nhiệt sau khi hàn;
- N/A: Không đề cập đến.
3.3.5 Nội dung chi tiết của quy trình:
3.4 ỨNG DỤNG QUY TRÌNH VÀO CHẾ TẠO MỘT PHÂN ĐOẠN CỦA TÀU ĐANG ĐÓNG TẠI NHÀ MÁY THAM GIA THỰC TẬP
3.4.1 Giới thiệu chung về tàu đang đóng
Tàu đang chế tạo là tàu dầu Aframax (Dung Quất 01) thực hiện theo thiết kế của Ba Lan với đơn đặt hàng của Công ty vận tải tàu biển Viễn Dương.
Các kích thước chính của tàu:
Chiều dài lớn nhất : 245 (m) Chiều dài thiết kế : 236 (m) Chiều rộng : 43 (m) Chiều cao mạn : 20 (m) Chiều chìm thiết kế : 11,7 (m) Chiều chìm tính toán : 14,1 (m) Chiều cao toàn bộ : 47,6 (m) Chức năng của tàu:
- Kiểu tàu: Chở dầu với buồng máy và không gian sinh hoạt ở phía lái - Hàng chuyên chở: Dầu thô và dầu sản phẩm (trắng và đen).
- Phạm vi hoạt động: không hạn chế. Trọng tải:
Trọng tải của tàu tại chiều chìm 14,1m là 104.000T.
Trọng tải của tàu tại chiều chìm 11,7m là khoảng 81000 T.
3.4.2 Lựa chọn phân đoạn chế tạo
Phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc là chỉ sử dụng cho mối hàn giáp mối tư thế hàn sấp (1G) và mối hàn mối hàn góc chữ T tư thế (1F và 2F). Tuy nhiên, khi thực hiên mối hàn chữ T thường không mang lại hiệu quả kinh tế cao do gặp khó khăn trong lắp ghép, canh chỉnh,…Vì vậy tại các nhà máy đóng tàu chỉ dùng phương pháp hàn hồ quang tự động để thực hiện mối hàn giáp mối tư thế sấp (1G) còn tất cả các mối hàn và tư thế khác thì dùng phương pháp hàn hồ quang tay và bán tự động (CO2). Với đặc điểm của tàu Aframax thì hầu hết các phân
đoạn là phân đoạn phẳng do đó quy trình hàn hồ quang tự động được áp dụng để hàn nối các tấm tôn của các phân đoạn phẳng đó.
Do vậy, đối tượng áp dụng quy trình là cụm chi tiết phẳng bao gồm các tấm tôn nối lại với nhau. Cụ thể là cụm chi tiết tôn đáy của phân đoạn đáy 11-0531.
3.4.3 Công tác chuẩn bị
1) Chuẩn bị vật liệu
Tôn tấm phải được cấp chứng chỉ và mời Đăng kiểm kiểm tra trước khi tiến hành phun cát. Phun cát làm sạch tôn theo tiêu chuẩn SA.25 hoặc phun bi trên hệ thống phun bi tự động của Italy.
Tiến hành sơn lót. Lớp sơn này phải có chứng chỉ về tính không ảnh hưởng đến chất lượng hàn. Công đoạn phun cát và sơn lót có thể tiến hành sau khi lắp ráp xong phân đoạn nếu có sự đồng ý của đăng kiểm và chủ tàu.
2) Công tác hàn
Thợ hàn tự động: phải có chứng chỉ Operator
Vật liệu hàn: yêu cầu phải có chứng chỉ của đăng kiểm ABS. Có thể sử dụng vật liệu hàn của công ty Vật liệu hàn Nam Triệu sau đây có chứng chỉ của ABS:
Hàn CO2: sử dụng dây hàn NA70S, khí CO2
Hàn tự động dưới lớp thuốc: dây hàn L8, thuốc hàn S707 Sứ hàn: không yêu cầu phải có chứng chỉ của Đăng kiểm
Áp dụng quy trình hàn một phía lót sứ có nhiều lợi điểm: năng suất cao, giảm công vận chuyển và cẩu lật. Tuy nhiên khi tiến hành hàn CO2 ở ngoài trời nên sử dụng một hộp che gió làm bằng cót ép để giảm tối đa ảnh hưởng của gió.
Thuốc hàn phải được sấy khô ở nhiệt độ 2500C trước khi hàn ít nhất là 1h. Chuẩn bị máy móc thiết bị hàn và vật liệu hàn đầy đủ như đã nêu ở phần lập quy trình.
3.4.4 Quá trình hàn
Quá trình hàn được tiến hành tại khu vực sản xuất sau khi đã nhận được vật liệu cơ bản (tôn tấm) từ các bộ phận khác. Các tấm tôn bây giờ đã được vát mép đúng
như các thông số của quy trình đưa ra, được gá lắp, vạch dấu chính xác theo bản vẽ chế tạo.
Block 11-0531 bao gồm cụm chi tiết tôn đáy ngoài, đáy trong, các đà ngang, sống dọc và hệ thống các nẹp dọc. Ở đây, sẽ áp dụng quy trình để chế tạo cụm chi tiết tôn đáy ngoài (Bottom shell). Cụm chi tiết tôn đáy ngoài gồm các tấm tôn phẳng có quy cách 12000x3000x20 và 12000x2500x20 (mm) ghép lại với nhau. Các tấm tôn đáy được vát mép theo tiêu chuẩn Balan với ký hiệu vát mép A GD và R GD.
GD
A : vát mép chữ X = 55o, hàn tự động, hàn hai mặt
GD
R : vát mép chữ X = 50o, hàn tay, hàn hai mặt
Tuy nhiên, sẽ gặp khó khăn khi hàn hai mặt vì trong quá trình thi công phải cẩu lật kết cấu, do đó tôn tấm chỉ vát mép một phía với các thông số như trong quy trình đã nêu.
Hình 3-4. Kích thước cụm chi tiết tôn đáy ngoài
Các tấm tôn được lắp ráp, gá đặt trên các bệ láp ráp có kích thước LxB = 10x12 hoặc 12x14 (m).
Sau khi lắp ráp, cân chỉnh, vạch dấu chính xác ta tiến hành công tác cố định chi tiết để chống xê dịch và biến dạng trong quá trình hàn. Có hai phương pháp chống xê dịch và biến dạng là hàn cố định chi tiết vào bệ lắp ráp bằng các mối hàn đính và phương pháp bố trí các khối bê tông làm đối trọng. Phương pháp hàn đính không hiệu quả và để lại khuyết tật trên bề mặt chi tiết, điều này hoàn toàn không có lợi đối với kết cấu thân tàu đặc biệt là đối với tôn đáy tàu dầu. Hiện tại nhà máy đang sử dụng phương pháp dùng đối trọng, phương pháp này đơn giản, dễ thi công và không để lại khuyết tật trên bề mặt chi tiết với sự trợ hỗ trợ đắt lực của hệ thống cẩu trục 30T, 50T và 60T. Mỗi khối bê tông nặng 3T, kích thước phủ bì LxBxH = 2000x1000x1200 (mm)
Phương án bố trí đối trọng vị trí các đường như sau:
1) Thứ tự hàn
Hình 3-6. Thứ tự các lớp hàn
Thứ tự hàn: I1 → II1→ III1→ I2→ II2→ III2→ I3→ II3→ III3→ I4→ II4
→ III4→ I5→ II5→ III5→ I6→ II6→ III6 → I7→ II7→ III7. Trong đó: I, II, II: thứ tự các đường hàn;
(1÷7): thứ tự các lớp hàn.
Một phân đoạn phẳng thường có từ 3 đến 4 mối hàn giáp mối tôn tấm.
Sau khi lắp đặt, cân chỉnh, kiểm tra vị trí các tấm tôn chính xác theo yêu cầu lắp ráp (độ cao, độ phẳng, khe hở giữa các tấm)
Cố định vị trí các tấm và bố trí các khối bê tông để chống biến dạng tôn khi hàn và cũng nhằm mục đích giữ cho các tấm tôn không bị dịch chuyển sai vị trí.
Hàn đính các bản dẫn vào vị trí đầu và cuối mối hàn nơi thường xảy ra các khuyết tật của mối hàn để hạn chế tối đa khuyết tật mối hàn và nâng cao chất lượng mối hàn.
Hàn mã răng lược dọc theo cạnh hàn (kẽ hàn). Khi hàn mã răng lược cần phải kiểm tra và thử độ phẳng của hai cạnh hàn (của 2 tấm tôn được hàn với nhau).
Tiến hành dán sứ mặt dưới của kim loại hàn.
Dùng máy hàn CO2 (MAG) hàn lớp hàn lót đầu tiên. Mối hàn ở giữa hàn trước sau đó đến các mối hàn hai bên.
Trước khi tiến hành mối hàn tự động dưới lớp thuốc lớp đầu tiên cần phải làm sạch, nhẵn bề mặt mối hàn lót bằng phương pháp mài.
Khi bắt đầu hàn tự động thứ tự các đường hàn như sau:
+ Lớp đầu tiên: Đường hàn ở giữa → đường hàn bên cạnh (trái) →
đường hàn bên cạnh (phải) cứ tiếp tục như thế cho đến khi các đường hàn phải được hoàn thành lớp đầu tiên.
+ Các lớp tiếp theo tiến hành tương tự.
+ Có thể kết thúc mối hàn ở giữa nếu chiều cao các mối hàn còn lại đã bằng chiều cao của vật liệu cở bản (chiều dày tôn).
2) Hướng hàn
Thường thì các mối hàn thực hiện bằng phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc được tiến hành theo một chiều. Có nghĩa là khi kết thúc lớp đầu tiên, để tiếp tục hàn lớp tiếp theo phải chuyển xe hàn lại vị trí bắt đầu của lớp thứ nhất.
3) Thời gian giữa các lớp hàn
Nhiệt độ cho phép của giữa hai lớp hàn là khoảng 250oC, tương đương với thời gian nguội 15 ÷ 20 phút. Điều đó có nghĩa là lớp hàn tiếp theo được tiến hành sau khi lớp hàn trước kết thúc được 15 ÷ 20 phút.
Sau khi hoàn thành tất cả các mối hàn của cụm kết cầu tôn đáy mời KCS kiểm tra các mối hàn bằng siêu âm và chụp phim radio graph.
CHƯƠNG 4
THẢO LUẬN KẾT QUẢ 4.1 THẢO LUẬN KẾT QUẢ CỦA QUY TRÌNH HÀN
Kết quả của quy trình được lập sau thời gian 3 tháng bao gồm nghiên cứu lý thuyết và tìm hiểu thực tế tại nhà máy đóng tàu Dung Quất, tuy chưa được kiểm tra trên thực tế nhưng nội dung của quy trình được xây dựng từ cơ sở lý thuyết chi tiết và những số liệu chính xác, tin cậy từ thực tế nên quy trình được lập có tính khả thi cao.
+) Quy trình công nghệ hàn được thực hiện theo yêu cầu của tổ chức Đăng kiểm các bước từ chuẩn bị đến khi kiểm tra, Đối với hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc vũng hàn bị thuốc phủ hoàn toàn nên trong quá trình hàn không thể kiểm soát được chất lượng mối hàn.
+) Quá trình lập quy trình hàn là sự tổng hợp giữa lý thuyết và thực tế nên có những sai số trong tính toán nhưng những sai số này không quá ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn và kết cấu tàu.
+) Quy trình hàn lập cho chiều dày tôn tấm 20 mm nhưng có thể áp dụng cho các tấm có chiều dày khác nhau với sự đồng ý của Đăng kiểm. Có thể sử dụng vật liệu hàn khác với vật liệu hàn ghi trong quy trình nhưng cần có sự cho phép của tổ chức Đăng kiểm.
4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi có những đề xuất như sau:
+) Trong quá trình học tập tại nhà trường tôi không có điều kiện tiếp xúc với phương pháp hàn này nên gặp nhiều khó khăn trong khi thực hiện đề tài. Do vậy, cần có những học phần có nội dung gần với những nội dung thực hiện trong đề tài.
+ ) Chương trình đào tạo của Nhà trường khóa chúng tôi chưa được trang bị các học phần lý thuyết về hàn nên tôi nghĩ các thầy nên đề nghị phòng Đào tạo thêm những học phần về lý thuyết hàn vào chương trình đào tạo của các khóa học sau đặc biệt là các phương pháp hàn mới với sự hỗ trợ của máy móc hiện đại. Hàn là chuyên ngành không thể thiếu đối với một kỹ sư đóng tàu.
1. Tiêu chuẩn hàn của hiệp hội hàn Mỹ AWS D1.1 2. Đăng kiểm Việt Nam (VR)
Phần 6: HÀN
Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép 2003 3. Ngô Lê Thông
CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN NÓNG CHẢY (tập 1)
Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật 2004 4. Nguyễn Văn Thông
VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ HÀN
Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật 2000 5 . Trần Văn Mạnh
GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT HÀN (tập 1)
Nhà xuất bản Lao Động – Xã Hội 2006
6. Hoàng Tùng – Nguyễn Thúc Hà – Ngô Lê Thông – Chu Văn
CẨM NANG HÀN