Đồ án Nghiên cứu quy trình công nghệ hàn tàu biển có tải trọng 104 nghìn tấn

Lời Cảm Ơn Sau hơn ba tháng thực tập và nghiên cứu với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn, cán bộ công nhân viên Công Ty Công Nghiệp Tàu Thủy Dung Quất và các bạn đến nay tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung: “Phân tích quy trình công nghệ hàn tàu dầu 104000 tấn”. Trong quá trình thực hiện đề tài tôi gặp một số khó khăn do có sự hạn chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế cộng với thời gian thực hiện đề tài có hạn. Nhưng với sự hướng dẫn tận tâm của thầy giáo tôi đã hoàn thành được đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nha Trang, Ban chủ nhiệm Khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy cùng quý thầy cô giáo bộ môn đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán bộ công nhân viên Công Ty Công Nghiệp Tàu Thủy Dung Quất, đặc biệt là phòng Kỹ Thuật Công Nghệ đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt đợt thực tập tốt nghiệp và thực hiện đề tài. Và tôi xin chân thành cảm ơn những người bạn đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn! Nha trang, ngày 21 tháng 11 năm 2007. Sinh viên: MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 2 LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ. 1.1. Sơ lược lịch sử phát triển công nghệ hàn vỏ tàu 5 1.2. Tầm quan trọng của công nghệ hàn trong ngành công nghiệp đóng tàu 6 1.3. Giới hạn nội dung nghiên cứu. 8 1.3.1. Lựa chọn tổng đoạn giữa tàu 8 1.3.2. Giới hạn nội dung nghiên cứu. 8 CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Các phương pháp hàn được ứng dụng hàn tàu 104000 Tấn. 9 2.1.1. Hàn hồ quang tay. 9 2.1.2. Hàn điện cực kim loại. 12 2.1.3. Hàn dưới chất trợ dụng. 16 2.2. Những Quy định - Tiêu chuẩn hàn áp dụng cho hàn tàu. 18 2.2.1. Công tác chuẩn bị và gá lắp 18 2.2.2. Hàn đính. 21 2.2.3. Trình tự hàn. 22 2.2.4. Kiểm tra - giám sát. 23 2.2.5. Khuyết tật và cách khắc phục. 26 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÀN TỔNG ĐOẠN GIỮA TÀU. 3.1. Sơ lược về tàu dầu 104000 Tấn và tổng đoạn giữa tàu. 32 3.1.1. Sơ lược về tàu dầu 104.000 Tấn. 32  3.1.2. Sơ lược về tổng đoạn giữa tàu. .34  3.2. Phân tích quy trình hàn chung. 37 3.2.1. Phân tích quy trình hàn thép thường. .37  3.2.2. Phân tích quy trình hàn thép độ bền cao... .59 3.3. Phân tích quy trình công nghệ hàn - chế tạo phân đoạn. 86 3.3.1. Công tác hàn chung. .86  3.3.2. Quy trình công nghệ hàn - chế tạo phân đoạn đáy 91 3.3.3. Quy trình công nghệ hàn - chế tạo phân đoạn hông .93  3.3.4. Quy trình công nghệ hàn - chế tạo phân đoạn mạn. .95  3.3.5. Quy trình công nghệ hàn - chế tạo phân đoạn boong .97 3.4. Quy trình công nghệ hàn tổng đoạn 99 3.4.1. Sơ lược quy trình lắp ráp tổng đoạn .99  3.4.2. Công tác hàn trong lắp ráp tổng đoạn .100 CHƯƠNG 4: THẢO LUẬN KẾT QUẢ. 4.1. Thảo luận kết quả 102 4.2 Đề xuất ý kiến. 103 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam với bờ biển dài hơn 3200 km, việc vận chuyển hàng hóa đường thủy bằng các tàu cỡ lớn chiếm vị trí vô cùng quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế đất nước. Tàu thủy là một công trình kỹ thuật nổi đặc biệt, có kết cấu bao gồm: tôn bao là các tấm mỏng bằng kim loại hay phi kim loại liên kết với khung giàn bằng các mối hàn. Tàu thủy hoạt động trong môi trường với nhiều tải trọng tác động rất phức tạp. Vì vậy ngoài việc thiết kế tàu để đảm bảo các thông số hình dáng ra thì việc chế tạo, lắp ghép các phân, tổng đoạn để đảm bảo độ kín khít, bền chung của con tàu cũng là vấn đề vô cùng quan trọng. Do đó, việc lựa chọn, ứng dụng công nghệ hàn trong đóng tàu là rất quan trọng. Với mong muốn tìm hiểu để phân tích những quy trình, công nghệ hàn được sử dụng trong các nhà máy đóng tàu, từ đó làm cơ sở giúp sinh viên có thể dễ dàng hơn trong việc tiếp cận, tìm hiểu công nghệ hàn tại các nhà máy đóng tàu . Được sự đồng ý của nhà trường và bộ môn, tôi đã thực hiện đề tài với nội dung: ”Phân tích quy trình công nghệ hàn tàu dầu 104000 Tấn”. Đề tài thực hiện gồm 4 chương với nội dung như sau: Chương 1 : Đặt vấn đề. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương 3: Phân tích quy trình công nghệ hàn tàu dầu 104000 Tấn. Chương 4: Thảo luận kết quả. Do thời gian tìm hiểu cùng với kiến thức và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế, chắc chắn đề tài còn rất nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự thông cảm và góp ý của quý thầy và các bạn! Nha Trang, ngày 19 tháng 11 năm 2007. Sinh viên thực hiện: CHƯƠNG 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ HÀN VỎ TÀU . Lịch sử phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu gắn liền với lịch sử phát triển của công nghệ hàn. Năm 1802, nhà bác học Nga Pê-tơ-rốp đã tìm ra hiện tượng hồ quang điện và chỉ rõ khả năng sử dụng nhiệt năng của nó để làm nóng chảy kim loại, mở ra thời kỳ hàn hồ quang tay trong ngành công nghiệp đóng tàu. Năm 1888, Sla-vi-a-nốp đã áp dụng điện cực nóng chảy-cực điện kim loại vào hồ quang điện, đến năm 1907, kỹ sư Thuỵ Điển Ken-Be đã phát hiện ra phương pháp ổn định quá trình phóng hồ quang và bảo vệ vùng hàn khỏi tác động của không khí xung quanh bằng cách lắp lên điện cực kim loại một lớp vỏ thuốc. Việc ứng dụng que hàn bọc thuốc bảo đảm chất lượng của mối hàn trong ngành công nghiệp đóng tàu lúc bấy giờ. Thời kỳ phát triển cao của công nghệ hàn trong ngành công nghiệp đóng tàu đã được mở ra vào những năm cuối ba mươi và đầu bốn mươi sau những công trình nỗi tiếng của viện sĩ E.O.Pa-tôn về hàn dưới thuốc. Phương pháp hàn bán tự động và sau đó hàn tự động dưới lớp thuốc ra đời, sau đó nó được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đóng tàu, đó là thành tựu vô cùng to lớn của kỹ thuật hàn hiện đại. Cho đến nay, hàn dưới thuốc vẫn là phương pháp cơ khí hoá cơ bản trong kỹ thuật hàn trong ngành công nghiệp đóng tàu với những ưu điểm vượt trội về hiệu suất và chất lượng của mối hàn. Từ những năm cuối bốn mươi, các phương pháp hàn trong khí bảo vệ được nghiên cứu và đưa vào sản xuất. Hàn trong khí bảo vệ làm tăng vọt chất lượng mối hàn và hiện nay là một trong những phương pháp hàn được sử dụng rộng rãi nhất tại các nhà máy đóng tàu với những ưu điểm về chất lượng mối hàn và đặc biệt là khả năng sử dụng dễ dàng ở nhiều tư thế hàn khác nhau. Hàn xỉ điện là một phát minh nỗi tiếng nữa của tập thể Viện hàn điện B.O Pa-tô (Ki-ép Liên Xô). Qúa trình hàn điện xỉ được các nhà bác học Xô Viết phát hiện năm 1949, nghiên cứu và đưa vào sản xuất trong ngành công nghiệp đóng tàu từ những năm năm mươi để chế tạo các thiết bị nặng trên tàu như lò hơi, tua bin, máy tời… Các phương pháp hàn ngày càng được nghiên cứu và cải tiến để nâng cao năng suất, hiệu quả và chất lượng mối hàn cũng như nâng cao khả năng tự động hóa. Hiện nay, có hơn 120 phương pháp hàn khác nhau, trong đó, các phương pháp hàn được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp đóng tàu là: hàn bán tự động và tự động dưới lớp thuốc (Submerged Arc Welding - SAW), hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ (MIG, MAG), hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc (FCAW - Flux Cored Arc Welding), hàn hồ quang tự bảo vệ (Self-Shielded Arc Welding), hàn TIG. Một số phương pháp hàn mới đang được nghiên cứu và đưa vào sản xuất như: hàn bằng tia điện tử (electron beam welding), Laser beam, hàn siêu âm, hàn phát ma hồ quang và cánh tay Robot (Robotic arms) …v.v. 1.2. TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÔNG NGHỆ HÀN TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐÓNG TÀU. Có thể nói sự phát triển của công nghệ hàn gắn liền với sự phát triển của ngành công nghiệp nặng nói chung trong đó có ngành công nghiệp đóng tàu. Hàn là một phương pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện đại với những ưu điểm vượt trội. 1.2.1. Hàn với sức bền thân tàu. Do sử dụng triệt để mặt cắt làm việc của chi tiết hàn nên độ bền mối hàn cao, tăng độ bền chắc của kết cấu. Độ bền của các mối hàn sẽ tham gia đảm bảo độ kín khít, độ bền chung và khả năng làm việc lâu dài, ổn định, của con tàu. 1.2.2. Tính công nghệ. Công nghệ hàn là yếu tố hàng đầu quyết định việc chọn lựa phương án chế tạo, lắp ghép các phân đoạn, tổng đoạn. Do đó, nó trực tiếp quyết định đến độ lớn của con tàu. Hàn có thể nối được những kim loại có tính chất khác nhau, không hạn chế chiều dày của các chi tiết, với độ bền mối hàn cao, mối hàn kín, chịu tải trọng tĩnh tốt và chịu được áp suất cao. Do đó, hàn là phương pháp chủ yếu dùng để chế tạo các bình chứa, nồi hơi, ống dẫn, các trang thiết bị trên tàu cũng như chế tạo, lắp ráp các chi tiết, cụm chi tiết được cấu thành từ những kim loại có tính chất khác nhau. Ngoài những chỗ chịu tác dụng của lực chấn động không nên hàn ra, không có chỗ nào là không thể hàn được. Ngoài ra, công nghệ hàn cho phép giảm được tiếng ồn trong sản xuất. 1.2.3. Tính kinh tế. Công nghệ hàn mang lại hiệu quả kinh tế cao trong ngành công nghiệp đóng tàu. So với tán ri-vê, hàn sẽ tăng đươc13% tốc độ thi công, giảm 30% lượng nhiên liệu tiêu hao, tiết kiệm được 10÷20% khối lượng kim loại do sử dụng mặt cắt làm việc của chi tiết hàn triệt để hơn, hình dáng chi tiết cân đối hơn, giảm được khối lượng kim loại mất mát do đột lỗ v.v…So với đúc, hàn tiết kiệm được tới 50% vì không cần tới hệ thống rót. Công nghệ hàn là một trong những yếu tố quan trọng góp phần nâng cao năng suất trong ngành công nghiệp đóng tàu. Hàn sẽ giảm được thời gian và giá thành chế tạo kết cấu. Hàn cho năng suất cao hơn so với các phương pháp khác do giảm được số lượng nguyên công và cường độ lao động. Thiết bị hàn tương đối đơn giản và dễ chế tạo. Khi hàn, ta có thể chỉ dùng máy hàn xoay chiều gồm một máy giảm thế từ 200 vôn hay 230 vôn xuống nhỏ hơn 80 vôn. 1.2.4. Xu hướng phát triển. Hàn với những ưu điểm vượt trội về tính bền, tính công nghệ, tính kinh tế... Do đó, công nghệ hàn đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đóng tàu. Hiện nay, công nghệ hàn phát triển với hơn 120 phương pháp hàn khác nhau. Với khả năng cơ khí hoá và tự động hoá cao, ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghệ cao, công nghệ hàn đang phát triển với những phương pháp hàn tự động với năng suất, chất lượng mối hàn cao như: hàn TIG, SAW, GTAW, hàn bằng tia điện tử (electron beam welding), Laser beam, hàn siêu âm, hàn phát ma hồ quang và cánh tay Robot (Robotic arms) …v.v. 1.3. GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.3.1 . Lựa chọn tổng đoạn giữa tàu. Tàu dầu Aframax 104.000 DWT là tàu dầu lớn nhất mà Việt Nam thi công kể từ trước đến nay theo thiết kế của Ba Lan với chiều dài lớn nhất 245 (m), chiều rộng 43 (m), chiều cao toàn bộ 47,6 (m). Tàu được chia thành hơn 200 Block với nhiều kết cấu phức tạp. Với thời gian hơn ba tháng để thực tập và thực hiện đề tài thì khó có thể tìm hiểu và phân tích quy trình hàn của cả thân tàu. Hơn nữa, trong giai đoạn hiện nay, Công Ty Công Nghiệp Tàu Thuỷ Dung Quất đang thi công chế tạo các Block thuộc tổng đoạn giữa tàu của tàu dầu 104000 Tấn. Với tình hình sản xuất thực tế của nhà máy và thời gian thực hiện đề tài có hạn, tôi xin phép được chọn tổng đoạn giữa tàu để phân tích quy trình hàn. 1.3.2. Giới hạn nội dung nghiên cứu. Tổng đoạn giữa tàu được chia ra thành các phân đoạn đáy, phân đoạn hông, phân đoạn mạn, phân đoạn boong, các vách ngang, vách dọc giữa tàu, với những Block thuộc cùng phân đoạn có quy trình hàn giống nhau. Công Ty Công Nghiệp Tàu Thủy Dung Quất là công ty mới được thành lập, hiện nay, vừa sản xuất, vừa xây dựng. Do đó, các quy trình hàn để áp dụng cho toàn thân tàu chưa được xây dựng đầy đủ. Với tình hình sản xuất của nhà máy, tôi xin phép chỉ phân tích các quy trình hàn của nhà máy đã được Đăng Kiểm chứng nhận và chọn các Block sau để phân tích quy trình hàn: Block 11-0413S thuộc phân đoạn đáy. Block 11-0451 thuộc phân đoạn hông. Block 13-0413 thuộc phân đoạn mạn. Block 14-0413 thuộc phân đoạn boong. Nội dung nghiên cứu: Đặt vấn đề. Cơ sở lý thuyết. Phân tích quy trình hàn của tổng đoạn giữa tàu. Thảo luận kết quả. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN ĐƯỢC ỨNG DỤNG HÀN TÀU DẦU 104000Tấn. 2.1.1. Hàn hồ quang tay. a) Nguyên lý. Hàn hồ quang tay (hình 2-1) là quá trình hàn điện nóng chảy sử dụng điện cực dưới dạng que hàn (thường là có vỏ bọc) và không sử dụng khí bảo vệ, trong đó tất cả các thao tác (gây hồ quang, dịch chuyển que hàn, thay que hàn, v.v.) đều do người thợ hàn thực hiện bằng tay. Hình 2-1: Nguyên lý hàn hồ quang tay. b) Ứng dụng. Phương pháp hàn hồ quang tay là phương pháp đơn giản để hàn ở các tư thế không gian khác nhau. Tuy nhiên, vì đây là phương pháp hàn phổ biến nhất để hàn các kết cấu có chiều dày nhỏ và trung bình nên nó được dùng để hàn các chi tiết có chiều dày nhỏ trên tàu dầu 104000 Tấn với chiều dày phổ biến là 12, 12.5, 14 (mm). Cụ thể: hàn nẹp gia cường nối thép mỏ với đà ngang đáy, hàn các nẹp gia cường cho các lỗ công nghệ, hàn các nẹp gia cường cho các mã liên kết, các nẹp gia cường tại đà dọc đáy khỏe. Hàn các nẹp liên kết các xà dọc (thép mỏ HP) trong phân đoạn mạn. Hàn các nẹp gia cường cho các lỗ công nghệ tại xà dọc, xà ngang mạn…v.v. c) Cơ sở lựa chọn chế độ hàn. Trong phương pháp hàn Hồ Quang Tay, các thông số cơ bản của chế độ hàn là: đường kính que hàn, cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn, tốc độ hàn và số lớp hàn. ( Đường kính que hàn. Đường kính que hàn quyết định đến nhiều thông số khác. Đường kính que hàn được chọn theo loại mối hàn và chiều dày tấm cần hàn. Trong thực tế, chiều dày của tấm hoặc cạnh mối hàn góc có thể rất lớn, khi đó, các mối hàn sẽ thực hiện bằng nhiều lớp, với các lớp đầu, đường kính que hàn thường là 2,5 hoặc 3 mm. Cường độ dòng điện hàn. Cường độ dòng điện hàn ảnh hưởng đến hình dạng, kích thước và chất lượng mối hàn, cũng như năng suất hàn. Tăng quá mức dòng điện hàn sẽ làm que hàn bị nung nóng quá mức và giảm chất lượng vỏ bọc mối hàn. Có thể chọn cường độ dòng điện hàn I cho hàn sấp theo một số công thức sau: I = (3÷50)d. I = (20÷25)d2/3. I = (20÷6d)d. Trong đó d tính bằng mm và I tính bằng A. Với trường hợp hàn khác hàn sấp, nên giảm bớt cường độ dòng điện hàn để khống chế lượng kim loại nóng chảy (lượng nhiệt tạo mối hàn): Khi s < 1.5d hoặc khi hàn đứng, I giảm 10 ÷ 15%. Khi s < 3d hoặc khi hàn liên kết chữ T, I tăng 10 ÷15%. Khi hàn ngang và hàn trần, I giảm 15÷20%. Điện áp hàn. Điện áp hàn phụ thuộc vào chiều dài cột hồ quang và vật liệu hàn. Nó thay đổi trong phạm vi hẹp. Nói chung, khi hàn hồ quang tay, trong điều kiện bình thường điện áp gây hồ quang từ 40÷60V cho dòng điện một chiều và 50÷70V cho dòng điện xoay chiều. Điện áp làm việc khi hàn là: U = a + b.lhq [V]. Trong đó: - a: là hệ số đặc trưng cho sự giảm điện áp trên que hàn và phụ thuộc vào vật liệu que hàn: a = 18÷12V đối với que hàn thép, và a = 35÷38V đối với điện cực cacbon vô định hình. - b: là hệ số đặc trưng cho sự giảm điện áp trên 1 mm chiều dài hồ quang, trong không khí, b = 2 ÷ 2.5 V/mm. lhq = (d+2)/2 [mm] với d(mm) là đường kính que hàn. Do đó dải điện áp khi hàn hồ quang tay U = 16÷ 28 V. ( Số lớp hàn. Để xác định số lớp cần hàn, ta phải biết diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp. Trường hợp hàn giáp mối, diện tích tiết diện ngang của lớp hàn thứ nhất F1 là: F1 = (6 ÷ 8)d (mm2) Trong đó: đường kính que hàn d: [mm]. Với lớp thứ n, để tính gần đúng, ta coi diện tích tiết diện ngang của các lớp Fn là như nhau: Fn = (8 ÷12)d. (mm2) Số lớp hàn sẽ là: n = ( Fd-F1)/Fn+1 , Trong đó: - Fd là tổng diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp của mối hàn nhiều lớp. Hình 2-2 : Diện tích tiết diện ngang kim loại đắp mối hàn nhiều lớp. Khi hàn vát mép chữ V với góc rãnh hàn α, khe đáy a. Fd = a.s + 0,75b.c (mm2). ( Tốc độ hàn. Trên thực tế, tốc độ hàn phụ thuộc vào diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp và nằm trong một khoảng xác định, được tính theo công thức sau: v =
(cm/s) Trong đó: - qd : năng lượng đường (J/cm). Với hàn thép: qd = 60417.Fd Fd: diện tích tiết diện ngang một lớp đắp, Fd = [6 ÷8].d (cm2). - d: đường kính que hàn (cm). - η: Hiệu suất của hàn hồ quang. +) Hàn hồ quang tay: η = 0.6 ÷ 0.85 +) Hàn dưới lớp thuốc: η = 0.8 ÷ 0.95 +) Hàn điện xỉ: η = 0.7 ÷ 0.85 2.1.2 Hàn hồ quang kim loại nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ. (CO2 Gas - Shielded Metal Arc Welding – GMAW) Nguyên lý. Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ bằng điện cực nóng chảy (Hình 2-3), hồ quang giữa đầu điện cực (dưới dạng dây hàn) và vật hàn liên tục nung chảy điện cực và mép hàn. Dây hàn được cấp vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây với tốc độ bằng tốc độ chảy của dây hàn (với điều kiện chiều dài trung bình của hồ quang không đổi). Phần điện cực bị nung chảy chuyển dịch vào vũng hàn theo một trong các loại cơ chế dịch chuyển kim loại vào vũng hàn và phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn, đường kính điện cực, chiều dài hồ quang, nguồn điện hàn và loại khí bảo vệ. Vì thiết bị hàn có khả năng tự động điều chỉnh các đặc trưng điện của hồ quang (chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn) và tốc độ chảy của điện cực, với phương pháp hàn bán tự động, người thợ hàn chỉ làm thao tác bằng tay việc đặt vị trí, hướng và tốc độ dịch chuyển của súng hàn. Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (hàn CO2).
Hình 2-4: Mô tả hệ thống hàn bán tự động (hàn CO2). b) Ứng dụng Hàn hồ quang kim loại nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ ( CO2) là phương pháp hàn kinh tế, phù hợp với các mối hàn đòi hỏi các đường hàn thẳng, cong hoặc chiều dài lớn. Có thể hàn các tấm dày và mỏng, ở mọi tư thế với thao tác hàn dễ dàng. Do đó, phương pháp hàn này được dùng rất nhiều trong quá trình thi công tàu dầu 104000 Tấn. Cụ thể: kết hợp với hàn tự động dưới lớp thuốc (hai lớp đầu tiên hàn CO2) để hàn liên kết các tấm tôn đáy trong, đáy ngoài của Block thuộc phân đoạn đáy phẳng. Tương tự với các tấm tôn mạn ngoài, các tấm tôn boong. Hàn liên kết thép mỏ HP với tôn đáy trong, đáy ngoài của Block thuộc phân đoạn đáy, phân đoạn hông, hàn liên kết thép mỏ với tôn mạn trong, mạn ngoài thuộc phân đoạn mạn, hàn liên kết thép mỏ với tôn boong thuộc phân đoạn boong. Hàn nối các đà ngang, đà dọc đáy lại với nhau, nối đà ngang, đà dọc đáy với tôn đáy trong, tôn đáy ngoài…v.v. Ngoài ra, hàn CO2 là phương pháp hàn chủ yếu để liên kết các Block thuộc phân đoạn và liên kết các phân đoạn của tổng đoạn giữa tàu. Cơ sở lựa chọn chế độ hàn. Trong hàn bán tự động CO2, người thợ chịu trách nhiệm đặt chế độ hàn thích hợp cho thiết bị hàn với các thông số quan trọng là: cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn và tốc độ hàn, đường kính dây hàn. ( Đường kính dây hàn. Đường kính dây hàn càng lớn thì cường độ dòng điện hàn càng phải lớn. Việc lựa chọn đường kính dây hàn xuất phát từ chiều dày tấm cần hàn, loại liên kết và tư thế hàn. Các đường kính thường được dùng là 1,0 và 1,2 mm vì chúng có tốc độ chảy lớn, dễ hàn nhiều lớp và ít bắn tóe. Các dây hàn nhỏ hơn thường được dùng để hàn những tấm mỏng. Dòng điện hàn. Cường độ dòng điện hàn có ảnh hưởng lớn nhất lên hình dạng mối hàn. Dòng điện hàn tăng dẫn đến tăng mật độ dòng, kích thước vũng hàn, hệ số chảy, và tốc độ chảy. Khi cường độ dòng điện hàn tăng quá mức, sẽ xảy ra bắn tóe và có nguy cơ cháy thủng tấm. Khi chọn cường độ dòng điện hàn người ta thường chọn bằng cách tăng dần cường độ dòng hàn với chiều dày nhất định của tấm với điều kiện có xét tới tốc độ cấp dây (nếu thiết bị có tốc độ cấp dây cố định). Tuy nhiên, không thể tăng vô tận giá trị của cường độ dòng điện hàn. Thông thường, giá trị tối đa là 800 đến 900A. Điện áp hàn. Điện áp hồ quang thay đổi theo chiều dài cột hồ quang. Trong thực tế, khi chọn giá trị điện áp hàn, cần chọn theo chỉ dẫn của nhà chế tạo thiết bị hàn sau đó điều chỉnh thêm cho chính xác vì các giá trị hướng dẫn đó chỉ mang tính định tính. Việc chọn điện áp quá lớn sẽ làm tăng xác suất chảy các nguyên tố hợp kim, rỗ khí bắn tóe và làm tăng kích thước vũng hàn. Chọn điện áp hàn quá thấp lại làm cho hồ quang kém ổn định, mối hàn hẹp và lồi quá dẫn đến hàn không ngấu các cạnh hàn. Khi hàn trong môi trường CO2 có thể coi: U = 15 + 0.04.I với chế độ dịch chuyển ngắn mạch (với d = 0.6÷1.2 mm) và U = 20 + 0.03.I với chế độ dịch chuyển tia (d = 1.2 mm trở lên). Điện áp hồ quang phụ thuộc vào chiều dày kim loại cơ bản, thành phần hóa học mối hàn, loại liên kết, thành phần và kích thước điện cực, thành phần khí bảo vệ, tư thế hàn…v.v. Để có giá trị chính xác của điện áp hàn cụ thể cần hàn thử vì không có giá trị cụ thể nào thích hợp với mọi ứng dụng hàn. Điện áp hàn 16÷22V thích hợp với mọi tư thế hàn trong trường hợp hàn tấm tương đối mỏng, ở chế độ dịch chuyển ngắn mạch và đường kính dây hàn nhỏ chiều sâu chảy là tối thiểu. Điện áp hàn 30÷45V được sử dụng chủ yếu cho hàn tự động theo dạng dịch chuyển tia, khi liên kết các tấm dày, tư thế hàn sấp, dây hàn lớn và tốc độ đắp lớn. Dải điện áp 24÷30V có đặc điểm của cả hai loại trên, dùng cho hàn bán tự động và tự động với chiều dày tấm trung bình. Tốc độ hàn. Tốc độ hàn là đại lượng có ảnh hưởng đến năng lượng đường và thường được sử dụng để tăng năng suất hàn. Việc chọn đúng tốc độ hàn phụ thuộc vào hình dạng mối hàn cũng như điều kiện nung và nguội vật hàn. Tốc độ hàn tăng làm tăng lượng nhiệt đưa vào vật hàn phía trước hồ quang, do đó cần ít nhiệt hơn để nung nóng trước cạnh hàn. Ngoài ra, cùng với tăng tốc độ hàn, tốc độ nguội sau khi hàn cũng tăng có thể làm tăng khả năng bị nứt với một số loại thép có tính thấm tôi cao. Với thép kết cấu thông dụng, tốc độ hàn thường nằm trong khoảng 20 ÷ 60 cm/min; với hàn tự động, tốc độ hàn có thể lên đến 120 cm/min. 2.1.3 Hàn hồ quang dưới lớp thuốc. (Submerged Arc Welding - SAW) Nguyên lý. Nguyên lý của quá trình hàn dưới lớp thuốc được trình bày trên hình 2-5. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc (gọi tắt là hàn dưới lớp thuốc) là quá trình hàn hồ quang trong đó một hoặc nhiều hồ quang hình thành giữa một hoặc nhiều điện cực (dây hàn) và kim loại cơ bản. Một phần lượng nhiệt sinh ra trong hồ quang điện làm nóng chảy điện cực, một phần ở vào kim loại cơ bản và tạo thành mối hàn. Một phần còn lại nung chảy mối hàn, tạo thành lớp xỉ và khí bảo vệ hồ quang và kim loại nóng chảy.
Hình 2-5: Mô tả phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc. b) Ứng dụng. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc cho hiệu suất hàn cao, chất lượng của kim loại mối hàn như nhau, hàn hồ quang dưới lớp thuốc không phù hợp cho những mối hàn ngắn hoặc cong, hoặc trong vị trí hàn leo hay hàn trần. Do đó, với tàu dầu 104000Tấn, phương pháp hàn này được dùng chủ yếu cho các mối hàn bằng cụ thể là nối các tấm tôn đáy, nối các tấm tôn mạn ngoài, nối các tấm tôn boong (kết hợp với hàn bán tự động CO2 có dán sứ). Ngoài ra, hàn hồ quang dưới lớp thuốc còn được dùng để liên kết các tấm tôn đáy trong của các Block đáy, các tấm tôn boong lại với nhau trong quá trình lắp ráp tổng đoạn giữa tàu. c) Cơ sở lựa chọn chế độ hàn. Các thông số của chế độ hàn được xác định dựa trên các giá trị biết trước về hình dạng mối hàn. Các thông số cơ bản của chế độ hàn bao gồm: đường kính dây hàn, cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn, tốc độ hàn. Trường hợp hàn giáp mối nhiều lớp, hàn từ hai phía: ( Đường kính dây hàn. Dây hàn được sử dụng dưới dạng cuộn dây với các loại: 10, 25, 50, 100 (kg). Các loại đường kính dây hàn chuẩn là: 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0 mm. ( Dòng điện hàn và hiệu điện thế. Theo đường kính dây hàn đã chọn, tính cường độ dòng điện hàn I và điện áp hàn U theo các công thức sau: U = 20 + 0,05.I/d0.5 ± 1 Và ψn = k’.(19 - 0,01.I).d.(U/I) - Với ψn = b/H: hệ số ngấu của mối hàn. Để không xảy ra hiện tượng cháy lẹm cạnh hàn, giá trị của ψn phải nằm trong khoảng [1,3÷2]. Hình 2-6: Kích thước mối hàn giáp mối có rãnh hàn, hàn nhiều lớp. ( Tốc độ hàn. Để đảm bảo điều kiện kết tinh tốt của vũng hàn, tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng của vũng hàn phải không đổi. Theo lý thuyết truyền nhiệt, tốc độ hàn được tính như sau: v = A/I [m/h]. Trong đó: - A: chọn theo đường kính dây hàn như sau: d [mm]. 1,6 2 3 4 5 6 A [.103 Am/h]. 5 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 25 20 ÷ 25 2.2. NHỮNG QUY ĐỊNH - TIÊU CHUẨN HÀN ÁP DỤNG CHO HÀN TÀU. Tàu dầu 104000 Tấn được đóng theo đăng kiểm ABS của Mỹ, với các tiêu chuẩn: TCVN, AWSD1.1.