Tính toán định mức chi phí hàn cho một phân đoạn tàu vỏ thép, chương 2 pps

Chương 2:
Sơ lược lịch sử phát triển công nghệ
hàn tàu vỏ thép
Lịch sử phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu gắn liền
với lịch sử phát triển của công nghệ hàn. Năm 1802, viện sĩ Nga
V.V 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, N.G Sla-vi-a-nốp đã áp dụng điện cực nóng chảy-
c
ực điện kim loại vào hồ quang điện, đến năm 1907, kỹ sư Thuỵ
Điển Kenbbécgơ đ
ã phát hiện ra phương pháp ổn định quá trình
phóng h
ồ quang và bảo vệ vùng hàn khỏi tác động của không khí
xung quanh bằng cách bọc lên điện cực kim loại một lớp thuốc.
Việc ứng dụng que hàn bọc thuốc bảo đảm chất lượng của mối hàn
trong ngành công nghi
ệp đóng tàu lúc bấy giờ.
Năm 1928, Alecxanđerơ (Mỹ) t
ìm ra phương pháp hàn hồ
quang trong khí bảo vệ và đưa vào sản xuất. Hàn trong khí bảo vệ
làm tăng vọt chất lượng mối h
àn và hiện nay là một trong những
phương pháp hàn được sử dụng rộng r
ãi 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 d
àng ở mọi tư thế hàn và mọi vị trí hàn khác
nhau.
Năm 1929, người ta đã tìm ra phương pháp hàn tự động dưới

lớp thuốc trong điều kiện thí nghiệm. Thời kỳ phát triển cao của
công nghệ hàn tàu đã được mở ra vào những năm cuối thập kỷ 30
và đầu thập kỷ 40 sau những công tr
ình nổi tiếng của viện sĩ
E.O.Pa-tôn về hàn dưới lớp thuốc. Phương pháp hàn này 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 nghi
ệp đóng tàu với những ưu điểm vượt trội về
hiệu suất và chất lượng của mối hàn.
Năm 1949 đã ra đời phương pháp hàn nóng chảy đặc biệt -
hàn điện xỉ. Đó là một phát minh nổi tiếng nữa của tập thể Viện
hàn điện B.O Pa
-tô. Hàn điện xỉ được nghiên cứu và đưa vào sản
xuất trong ngành công nghiệp đóng tàu từ những năm 50 để chế
tạo các thiết bị nặng trên tàu như lò hơi, tua bin, máy tời…
Các phương pháp hàn ngày càng được nghi
ên cứu và cải tiến
để nâng cao năng suất, hiệu quả v
à chất lượng mối hàn cũng như
nâng cao khả năng tự động hóa.
1.1.1.4. Các phương pháp hàn được áp dụng cho hàn tàu vỏ
thép hiện nay
Hiện nay, có hơn 120 phương pháp hàn khác nhau. Trong đó,
ngành công nghiệp đóng tàu chủ yếu chỉ sử dụng phương pháp hàn
nóng chảy.
Các phương pháp hàn nóng chảy được ứng
dụng rộng rãi
nh

ất trong ngành công nghiệp đóng tàu là:
- Hàn h
ồ quang tay;
- Hàn hồ quang tự động và bán tự động;
- Hàn điện xỉ.
a/ Hàn hồ quang tay: Là phương pháp hàn hồ quang có điện cực
là que hàn. Trong quá trình hàn các chuyển động như gây hồ
quang, dịch chuyển que, dịch chuyển hồ quang theo dọc mối hàn
được thực hiện bằng tay.
Phương pháp công nghệ hàn này được sử dụng rộng rãi nhất
hiện nay. Mặc dù đã có những phương pháp mới có năng suất, chất
lượng cao; nhưng phương pháp hàn hồ quang tay vẫn không thể
thiếu trong dạng sản xuất sửa chữa, sản xuất loạt nhỏ, đặc biệt ở
những qui trình công nghệ hàn không thể tiến hành cơ khí hóa và
tự động hóa.
Chất lượng của mối hàn phụ thuộc chủ yếu vào tay nghề của
người công nhân v
à dòng điện hàn.
Nguồn
hàn
Kìm hàn
que hàn
hồ quang
sỉ
kim loại
mối hàn
bể
hàn
kim loại
cơ bản

kim loại
lỏng
Hình 1.2. Nguyên lý hàn hồ quang tay
b/ Hàn hồ quang tự động và bán tự động
1. Nguyên lý và đặc điểm
_ Nguyên lý
Hàn hồ quang tự động là quá trình hàn trong đó các khâu của
quá trình được tiến hành tự động bởi máy hàn, bao gồm: gây hồ
quang, chuyển dịch điện cực hàn xuống vũng hàn để duy trì hồ
quang cháy ổn định, dịch chuyển điểm hàn dọc mối hàn, cấp thuốc
hàn hoặc khí bảo vệ.
Khi chỉ một số khâu trong quá trình hàn được tự động hóa
người ta gọi l
à hàn bán tự động. Thường khi hàn bán tự động
người ta chỉ tự động hóa khâu cấp điện cực h
àn vào vũng hàn còn
di chuy
ển điện cực thực hiện bằng tay.
_ Đặc điểm
 Năng suất hàn cao (thường gấp 5÷10 so với hàn hồ quang
tay) nhờ sử dụng dòng điện hàn cao.
 Chất lượng mối hàn tốt và ổn định.
 Tiết kiệm kim loại nhờ hệ số đắp cao.
 Tiết kiệm năng lượng vì sử dụng triệt để nguồn nhiệt.
 Cải thiện điều kiện lao động.
 Thiết bị hàn tự động và bán tự động đắt, không hàn được các
kết cấu hàn và vị trí hàn phức tạp.
2. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ (Submerged Arc
Welding - SAW)
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang

chìm, tiếng Anh viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding), là quá
trình hàn nóng ch
ảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn)
và v
ật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ.
Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép h
àn, dây hàn và một
phần của thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn.
Dây hàn được đẩy vào vũng hàn bằng một cơ cấu đặc biệt với tốc
độ ph
ù hợp với tốc độ cháy của nó (Hình 1.3a).
Theo độ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại
vũng hàn sẽ nguội và kết tinh tạo thành mối hàn (Hình 1.3b). Trên
m
ặt vũng hàn và phần mối hàn đã đông đặc hình thành một lớp xỉ
có tác dụng tham gia vào các quá trình luyện kim khi hàn, bảo vệ
và giữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi mối hàn sau khi hàn.
Ph
ần thuốc hàn chưa được nóng chảy có thể sử dụng lại.
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể được tự động cả
hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang và di chuyển hồ quang theo
trục mối hàn. Trường hợp này được gọi là “hàn hồ quang tự động
dưới lớp thuốc bảo vệ
”.
N
ếu chỉ tự động hóa khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang
còn khâu chuyển động hồ quang dọc theo trục mối hàn được thao
tác bằng tay thì gọi là “hàn hồ quang bán tự động dưới lớp
thuốc bảo vệ”.
b)

Hình 1.3. Sơ đồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ
a. Sơ đồ nguy
ên lý; b. Cắt dọc theo trục mối hàn
Hàn h
ồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có ứng dụng rộng rãi
trong nhi
ều lĩnh vực cơ khí chế tạo như trong sản xuất: các kết cấu
thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu độ và
chi
ều cao, các ống thép có đường kính lớn, các bồn, bể chứa, bình
chịu áp lực và trong công nghệ đóng tàu…
Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu được ứng dụng để hàn
các m
ối hàn ở vị trí hàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có
qu
ỹ đạo không phức tạp.
Phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể h
àn
được các chi tiết có chiều dày từ vài mm đến hàng trăm mm.
Hình 1.4. Máy hàn tự động dưới lớp thuốc hàn