ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÍNH TOÁN ĐỊNH MỨC CHI PHÍ HÀN CHO MỘT PHÂN ĐOẠN TÀU VỎ THÉP
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.86 MB, 106 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT TÀU THUỶ
……OOO ……
NGUYỄN BÁ CỬU
TÍNH TOÁN ĐỊNH MỨC CHI PHÍ HÀN
CHO MỘT PHÂN ĐOẠN TÀU VỎ THÉP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: ĐÓNG TÀU
Nha Trang, 7/2008
LỜI CẢM ƠN
Sau hơn ba tháng thực hiện ñề tài, tôi ñã gặp rất nhiều khó khăn do có sự hạn
chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế. Tuy nhiên, với sự giúp ñỡ,
hướng dẫn tận tình của các thầy giáo bộ môn ñóng tàu, ñặc biệt là thầy giáo hướng
dẫn Bùi Văn Nghiệp, cùng sự giúp ñỡ, tạo mọi ñiều kiện của công nhân viên nhà
máy ñóng tàu Phú Yên và sự nỗ lực của bản thân mà ñề tài tốt nghiệp của tôi ñã
ñược hoàn thành ñúng thời gian qui ñịnh.
Sau 5 năm quãng ñời sinh viên, có biết bao niềm vui lẫn nỗi buồn, sự hạnh
phúc lẫn nỗi âu lo. Tôi ñã ñược sống và học tập trong một môi trường năng ñộng,
sôi nổi và hiện ñại của một trường ñại học cùng với bạn bè khắp cả nước.
Trong thời gian học tập tại Trường Đại Học Nha Trang, tôi ñã ñược sự giúp
ñỡ, dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong và ngoài trường, ñược sự quan tâm giúp ñỡ
của nhiều bạn bè trong trường và ñặc biệt là sự chăm lo, ñộng viên, tạo mọi ñiều
kiện từ phía gia ñình, người thân và bạn bè quê tôi.
Giờ ñây, thời gian ngồi ghế nhà trường cũng sắp qua ñi. Nhân ñây, tôi xin
chân thành cảm ơn ñến tất cả các thầy cô trong cũng như ngoài trường, ñặc biệt các
thầy cô trong khoa kỹ thuật tàu thủy, cùng các anh chị công nhân viên nhà máy
ñóng tàu Phú Yên và bạn bè, bố, mẹ, các anh chị, những người thân trong gia ñình.
Xin chân thành cảm ơn!
Nha trang, ngày 24 tháng 06 năm 2008.
Sinh viên
Nguyễn Bá Cửu
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN BÁ CỬU
Lớp : 45TT-1
Ngành : Cơ Khí Tàu Thuyền
Tên ñề tài : “Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn tàu vỏ thép”.
Số trang : 96
Số chương : 4
Số tài liệu tham khảo : 9
Hiện vật : 02 ñĩa CD.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Kết luận :
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Nha Trang, ngày ........ tháng ........ năm 2008.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐATN
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN BÁ CỬU
Lớp : 45TT-1
Ngành : Cơ Khí Tàu Thuyền
Tên ñề tài : “Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn tàu vỏ thép”.
Số trang : 96
Số chương : 4
Số tài liệu tham khảo : 9
Hiện vật : 02 ñĩa CD.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Điểm phản biện : ................................................................................
Nha Trang, ngày ...... tháng ...... năm 2008
CÁN BỘ PHẢN BIỆN
ĐIỂM CHUNG
Bằng số Bằng chữ
Nha Trang, ngày ...... tháng....... năm 2008
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN BÁ CỬU
Lớp : 45TT-1
Địa chỉ liên hệ: Tổ 19 Trường Phúc – Vĩnh Phước – Nha Trang – Khánh Hòa.
Điện thoại: 0983967765
Tên ñề tài : “Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn tàu vỏ thép”.
Chuyên ngành : Cơ khí tàu thuyền.
Cán bộ hướng dẫn : KS Bùi Văn Nghiệp
I. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI :
1. Đối tượng nghiên cứu : Tàu hàng vỏ thép 4.000 tấn (HT-14D)
2. Phạm vi nghiên cứu : Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho phân ñoạn ñáy
XII của tàu hàng 4.000 tấn ñược ñóng mới tại Nhà Máy Đóng Tàu Phú
Yên.
3. Mục tiêu nghiên cứu : Giúp sinh viên có tài liệu tham khảo, học tập và
nghiên cứu. Cán bộ kỹ thuật, cán bộ chỉ ñạo sản xuất có thể tham khảo
trong khi thực hiện công tác thiết kế, lập quy trình công nghệ và ñịnh
mức vật liệu hàn, chi phí hàn cho các kết cấu hàn.
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU :
Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tổng quan.
1.1.1. Tổng quan về công nghệ hàn tàu vỏ thép.
1.1.2. Tầm quan trọng của ñịnh mức chi phí hàn trong ngành công
nghiệp ñóng tàu.
1.1.3. Phạm vi ứng dụng trong thực tế.
1.2. Giới hạn nội dung nghiên cứu.
1.2.1. Lựa chọn phân ñoạn ñể tính toán.
1.2.2. Mục tiêu của ñề tài.
1.2.3. Giới hạn nội dung nghiên cứu.
Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
2.1. Các tư thế hàn và các loại mối hàn.
2.1.1. Các tư thế hàn.
2.1.2. Các loại mối hàn ñược áp dụng trong hàn tàu.
2.2. Một số quy cách vát mép của các mối hàn vỏ tàu.
2.2.1 Vát mép hàn cho mối hàn ñối ñầu.
2.2.2. Vát mép hàn cho mối hàn góc.
2.3. Vấn ñề ñịnh mức và ñịnh mức chi phí hàn trong ñóng tàu.
2.3.1. Định mức trong ñóng tàu.
2.3.2. Định mức chi phí hàn.
2.4. Cơ sở lý thuyết tính toán ñịnh mức chi phí hàn trong ñóng tàu.
Chương 3 : TÍNH TOÁN ĐỊNH MỨC CHI PHÍ HÀN CHO MỘT PHÂN
ĐOẠN TÀU VỎ THÉP CỤ THỂ.
3.1. Giới thiệu chung về tàu và phân ñoạn tàu cần ñịnh mức chi phí hàn.
3.2. Những quy ñịnh chung của phân ñoạn ñáy tàu tính toán.
3.3.Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho phân ñoạn ñáy XII của tàu hàng
4.000 tấn.
Chương 4 : THẢO LUẬN KẾT QUẢ.
4.1. Thảo luận kết quả.
4.2. Đề xuất ý kiến.
III.
KẾ HOẠCH THỜI GIAN :
KẾ HOẠCH
THỜI GIAN
1. Thu thập tài liệu liên quan, ñi thực tế và lập ñề cương
từ 17/3/08÷04/4/08
2. Kế hoạch thực hiện:
_ Hoàn thành chương 1
từ 04/4/08÷14/4/08
_ Hoàn thành chương 2
từ 14/4/08÷12/5/08
_ Hoàn thành chương 3
từ 12/5/08÷06/6/08
_ Hoàn thành chương 4
từ 06/6/08÷13/6/08
_ Hoàn chỉnh và duyệt tổng thể
từ 13/6/08÷20/6/08
_ Đóng tập
từ 20/6/08÷28/6/08
Nha Trang, ngày 03 tháng 4 năm 2008.
Cán bộ hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện :
KS Bùi Văn Nghiệp
Nguyễn Bá Cửu
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ.
1.1. Tổng quan............................................................................................................1
1.1.1. Tổng quan về công nghệ hàn tàu vỏ thép ..................................................1
1.1.2. Tầm quan trọng của ñịnh mức chi phí hàn trong ngành công nghiệp
ñóng tàu..............................................................................................................12
1.1.3. Phạm vi ứng dụng trong thực tế...............................................................12
1.2. Giới hạn nội dung nghiên cứu...........................................................................13
1.2.1. Lựa chọn phân ñoạn ñể tính toán.............................................................13
1.2.2. Mục tiêu của ñề tài...................................................................................14
1.2.3. Giới hạn nội dung nghiên cứu .................................................................14
Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
2.1. Các tư thế hàn và các loại mối hàn ...................................................................15
2.1.1. Các tư thế hàn ..........................................................................................15
2.1.2. Các loại mối hàn ñược áp dụng trong hàn tàu .........................................16
2.2. Một số quy cách vát mép của các mối hàn vỏ tàu.............................................16
2.2.1. Vát mép hàn cho mối hàn ñối ñầu ...........................................................17
2.2.2. Vát mép hàn cho mối hàn góc .................................................................19
2.3. Vấn ñề ñịnh mức và ñịnh mức chi phí hàn trong ñóng tàu ...............................20
2.3.1. Định mức trong ñóng tàu .........................................................................20
2.3.2. Định mức chi phí hàn...............................................................................24
2.4. Cơ sở lý thuyết tính toán ñịnh mức chi phí hàn trong ñóng tàu........................24
2.4.1. Chi phí vật liệu hàn..................................................................................26
2.4.2. Chi phí lao ñộng.......................................................................................33
2.4.3. Chi phí chung...........................................................................................34
2.4.4. Chi phí ñiện năng.....................................................................................35
Chương 3 : TÍNH TOÁN ĐỊNH MỨC CHI PHÍ HÀN CHO MỘT PHÂN
ĐOẠN TÀU VỎ THÉP CỤ THỂ.
3.1. Giới thiệu chung về tàu và phân ñoạn tàu cần ñịnh mức chi phí hàn ...............38
3.1.1. Giới thiệu chung về tàu cần ñịnh mức chi phí hàn ..................................38
3.1.2. Giới thiệu chung về phân ñoạn tàu cần ñịnh mức chi phí hàn ................42
3.2. Những quy ñịnh chung của phân ñoạn ñáy tàu tính toán..................................46
3.2.1. Quy ñịnh vùng sử dụng thiết bị hàn.........................................................46
3.2.2. Quy cách hàn phân ñoạn ñáy ...................................................................47
3.2.3. Quy trình hàn bán tự ñộng .......................................................................48
3.2.4. Quy trình hàn tự ñộng..............................................................................52
3.2.5. Quy trình các mối hàn ñính (hàn hồ quang tay) ......................................53
3.3. Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho phân ñoạn ñáy XII của tàu hàng
4.000 tấn.............................................................................................................54
3.3.1. Khối lượng kim loại ñắp ..........................................................................54
3.3.2. Chi phí vật liệu hàn..................................................................................82
3.3.3. Chi phí lao ñộng.......................................................................................84
3.3.4. Chi phí chung...........................................................................................88
3.3.5. Chi phí ñiện năng.....................................................................................90
3.3.6. Tổng chi phí hàn cho phân ñoạn tính toán...............................................90
Chương 4 : THẢO LUẬN KẾT QUẢ.
4.1. Thảo luận kết quả ..............................................................................................93
4.2. Đề xuất ý kiến ...................................................................................................94
PHỤ LỤC......................................................................................................................95
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................96
LỜI NÓI ĐẦU
Trong ngành ñóng tàu, theo các chuyên gia ngành hàn tàu thì công việc hàn
chiếm 60% công việc ñóng mới một con tàu. Hơn nữa, với mỗi phương pháp hàn,
cách vát mép khác nhau thì tiến ñộ công việc và chi phí hàn tương ñối chênh lệch
bởi vật liệu hàn khá ñắt và chi phí lao ñộng tương ñối cao.
Với lý do trên, các cán bộ quản lý cần phải quản lý chặt chẽ các công tác
hàn, khối lượng vật liệu hàn, nhân công hàn bằng cách ñưa ra các qui trình hàn chi
tiết cho các mối hàn và ñịnh mức cụ thể chi phí hàn cho từng phân tổng ñoạn tàu.
Công việc ñịnh mức chi phí hàn rất phức tạp và mất nhiều thời gian lại
không nằm trong chương trình ñào tạo. Đây là một bài toán gây khó khăn lớn cho
hầu hết cán bộ kỹ thuật. Chính vì vậy, tôi ñã ñược nhà trường, khoa kỹ thuật tàu
thủy giao cho ñề tài: “Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn tàu vỏ
thép”. Đề tài thực hiện gồm 4 chương với nội dung như sau:
Chương 1 : Đặt vấn ñề.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Chương 3: Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn tàu vỏ
thép cụ thể.
Chương 4: Thảo luận kết quả.
Do thời gian thực hiện tương ñối ngắn cùng với kiến thức và kinh nghiệm
còn nhiều hạn chế, chắc chắn ñề tài còn nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận ñược sự
cảm thông và góp ý của quý thầy và các bạn!
Nha Trang, ngày 24 tháng 06 năm 2008.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Bá Cửu
-1-
Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tổng quan
1.1.1. Tổng quan về ngành công nghệ hàn tàu vỏ thép
1.1.1.1. Thực chất, ñặc ñiểm của quá trình hàn
Về thực chất hàn là phương pháp công nghệ nối hai hoặc nhiều phần tử thành
một liên kết vững không tháo rời. Việc nối này ñược thực hiện bằng nguồn nhiệt
(hoặc nhiệt và áp lực) ñể nung nóng chỗ nối ñến trạng thái hàn (trạng thái lỏng hoặc
dẻo). Sau ñó kim loại kết tinh (ứng với trạng thái lỏng) hoặc dùng áp lực ép (ứng
với trạng thái dẻo) ñể các phần tử liên kết với nhau cho ta mối hàn.
Đặc ñiểm của quá trình hàn
- Tiết kiệm kim loại. Với cùng loại kết cấu kim loại, nếu so sánh với các
phương pháp ghép nối khác, hàn tiết kiệm 10 ÷ 20% khối lượng kim loại.
- Có thể hàn các kim loại có tính chất khác nhau.
- Giảm ñược thời gian và giá thành chế tạo kết cấu như dầm, giàn, khung…
- Có thể tạo ñược các kết cấu nhẹ nhưng khả năng chịu lực cao.
- Mối hàn có ñộ bền cao và bảo ñảm ñộ kín khít. Thông thường mối hàn kim
loại ñược hợp kim hóa tốt hơn kim loại vật hàn.
- Hàn có năng suất cao, vì có thể giảm ñược số lượng nguyên công, giảm
cường ñộ lao ñộng, ngoài ra công nghệ hàn còn dễ tự ñộng hóa, cơ khí hóa.
- Thiết bị hàn ñơn giản, vốn ñầu tư không cao.
- Trong kết cấu hàn tồn tại ứng suất nhiệt lớn nên vật hàn dễ bị biến dạng và
cong vênh.
- Tổ chức kim loại gần mối hàn bị dòn nên kết cấu hàn chịu xung lực kém.
Do có nhiều ưu ñiểm hơn nên các phương pháp hàn ngày càng ñược sử dụng
rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: chế tạo máy, giao thông vận tải, xây
dựng, ñóng tàu,…
-2-
1.1.1.2. Phân loại hàn
a/ Theo trạng thái hàn: Ngày nay hàn ñã có hàng trăm phương pháp khác nhau.
Theo trạng thái hàn có thể chia làm 2 nhóm (hình 1.1)
Hình 1.1. Các phương pháp hàn
1. Hàn laser;
2. Hàn hồ quang plasma;
3. Hàn chùm tia ñiện tử;
4. Hàn hồ quang ñiện;
5. Hàn ñiện xỉ;
6. Hàn khí;
7. Hàn nhiệt nhôm;
8. Hàn hồ quang tay;
9. Hàn tự ñộng và bán tự ñộng dưới lớp thuốc; 10. Hàn hồ quang trong môi trường
khí bảo vệ;
11. Hàn hồ quang tay ñiện cực nóng chảy;
12. Hàn hồ quang tay ñiện cực
không nóng chảy;
13. Hàn trong môi trường khí argon;
14. Hàn trong môi trường khí Hêli;
15. Hàn trong môi trường khí Nitơ;
16. Hàn trong môi trường khí CO2;
17. Hàn siêu âm;
18. Hàn nổ;
19. Hàn nguội;
20. Hàn ñiện tiếp xúc;
21. Hàn ma sát;
22.Hàn khuếch tán trong chân
không;
23. Hàn cao tần;
24. Hàn rèn;
25. Hàn giáp mối;
26. Hàn ñiểm;
27. Hàn ñường;
28. Hàn bằng ñiện cực giả;
29. Hàn ñiểm bằng tụ.
Ngoài ra, một vài năm gần ñây còn xuất hiện phương pháp hàn nhiệt.
-3-
Hàn nóng chảy
Khi hàn nóng chảy, kim loại mép hàn ñược nung ñến trạng thái nóng chảy
kết hợp với kim loại bổ sung từ ngoài vào ñiền ñầy khe hở giữa hai chi tiết hàn, sau
ñó ñông ñặc tạo thành mối hàn.
Khi hàn nóng chảy, các khí xung quanh nguồn nhiệt có ảnh hưởng rất lớn
ñến quá trình luyện kim và hình thành mối hàn. Do ñó ñể ñiều chỉnh quá trình hàn
theo chiều hướng tốt thì phải dùng các biện pháp công nghệ nhất ñịnh: dùng thuốc
bảo vệ, khí bảo vệ, hàn trong chân không,…
Hàn áp lực
Khi hàn bằng áp lực kim loại ở vùng mép hàn ñược nung nóng ñến trạng thái
dẻo, sau ñó hai chi tiết ñược ép lại với lực ép ñủ lớn, tạo ra mối hàn.
Hàn nhiệt
Hàn nhiệt là sử dụng nhiệt của các phản ứng hóa học phát nhiệt ñể nung kim
loại mép hàn ñến trạng thái nóng chảy ñồng thời kết hợp với lực ép ñể tạo ra mối
hàn.
b/ Theo năng lượng sử dụng
-
Điện năng: Hàn hồ quang, hàn ñiện tiếp xúc…
-
Hóa năng: Hàn khí, hàn nhiệt…
-
Cơ năng: Hàn ma sát, hàn nguội…
c/ Theo mức ñộ tự ñộng hóa
-
Hàn bằng tay.
-
Hàn bán tự ñộng.
-
Hàn tự ñộng.
1.1.1.3. Sơ lược lịch sử phát triển công nghệ hàn tàu vỏ thép
Lịch sử phát triển của ngành công nghiệp ñóng tàu gắn liền với lịch sử phát
triển của công nghệ hàn. Năm 1802, viện sĩ Nga V.V Pê-tơ-rốp ñã tìm ra hiện tượng
hồ quang ñiện và chỉ rõ khả năng sử dụng nhiệt năng của nó ñể làm nóng chảy kim
loại, mở ra thời kỳ hàn hồ quang tay trong ngành công nghiệp ñóng tàu.
-4-
Năm 1888, N.G Sla-vi-a-nốp ñã áp dụng ñiện cực nóng chảy-cực ñiện kim
loại vào hồ quang ñiện, ñến năm 1907, kỹ sư Thuỵ Điển Kenbbécgơ ñã phát hiện ra
phương pháp ổn ñịnh quá trình phóng hồ quang và bảo vệ vùng hàn khỏi tác ñộng
của không khí xung quanh bằng cách bọc lên ñiện cực kim loại một lớp thuốc. Việc
ứng dụng que hàn bọc thuốc bảo ñảm chất lượng của mối hàn trong ngành công
nghiệp ñóng tàu lúc bấy giờ.
Năm 1928, Alecxanñerơ (Mỹ) tìm ra phương pháp hàn hồ quang trong khí
bảo vệ và ñưa 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 ñược sử dụng rộng rãi nhất tại các
nhà máy ñóng tàu với những ưu ñiểm về chất lượng mối hàn và ñặc biệt là khả năng
sử dụng dễ dàng ở mọi tư thế hàn và mọi vị trí hàn khác nhau.
Năm 1929, người ta ñã tìm ra phương pháp hàn tự ñộng dưới lớp thuốc trong
ñiều kiện thí nghiệm. Thời kỳ phát triển cao của công nghệ hàn tàu ñã ñược mở ra
vào những năm cuối thập kỷ 30 và ñầu thập kỷ 40 sau những công trình nổi tiếng
của viện sĩ E.O.Pa-tôn về hàn dưới lớp thuốc. Phương pháp hàn này ñược ứng dụng
rộng rãi trong ngành công nghiệp ñóng tàu, ñó là thành tựu vô cùng to lớn của kỹ
thuật hàn hiện ñại. Cho ñến nay, hàn dưới thuốc vẫn là phương pháp cơ khí hoá cơ
bản trong kỹ thuật hàn trong ngành công nghiệp ñóng tàu với những ưu ñiểm vượt
trội về hiệu suất và chất lượng của mối hàn.
Năm 1949 ñã ra ñời phương pháp hàn nóng chảy ñặc biệt - hàn ñiện xỉ. Đó là
một phát minh nổi tiếng nữa của tập thể Viện hàn ñiện B.O Pa-tô. Hàn ñiện xỉ ñược
nghiên cứu và ñưa vào sản xuất trong ngành công nghiệp ñóng tàu từ những năm 50
ñể chế tạo các thiết bị nặng trên tàu như lò hơi, tua bin, máy tời…
Các phương pháp hàn ngày càng ñược nghiên cứu và cải tiến ñể nâng cao
năng suất, hiệu quả và chất lượng mối hàn cũng như nâng cao khả năng tự ñộng
hóa.
-5-
1.1.1.4. Các phương pháp hàn ñược áp dụng cho hàn tàu vỏ thép hiện nay
Hiện nay, có hơn 120 phương pháp hàn khác nhau. Trong ñó, ngành công
nghiệp ñóng tàu chủ yếu chỉ sử dụng phương pháp hàn nóng chảy.
Các phương pháp hàn nóng chảy ñược ứng dụng rộng rãi nhất trong ngành
công nghiệp ñóng tàu là:
- Hàn hồ quang tay;
- Hàn hồ quang tự ñộng và bán tự ñộng;
- Hàn ñiện xỉ.
a/ Hàn hồ quang tay: Là phương pháp hàn hồ quang có ñiện cực là que hàn. Trong
quá trình hàn các chuyển ñộng như gây hồ quang, dịch chuyển que, dịch chuyển hồ
quang theo dọc mối hàn ñược thực hiện bằng tay.
Phương pháp công nghệ hàn này ñược sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Mặc
dù ñã 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, ñặc biệt ở những qui trình công nghệ hàn không thể tiến hành cơ khí hóa và tự
ñộng hóa.
Chất lượng của mối hàn phụ thuộc chủ yếu vào tay nghề của người công
nhân và dòng ñiện hàn.
Kìm hàn
que hàn
hồ quang
sỉ
kim loại
mối hàn
kim loại
lỏng
kim loại
cơ bản
Nguồn
hàn
bể
hàn
Hình 1.2. Nguyên lý hàn hồ quang tay
b/ Hàn hồ quang tự ñộng và bán tự ñộng
1. Nguyên lý và ñặc ñiểm
_ Nguyên lý
Hàn hồ quang tự ñộng là quá trình hàn trong ñó các khâu của quá trình ñược
-6-
tiến hành tự ñộng bởi máy hàn, bao gồm: gây hồ quang, chuyển dịch ñiện cực hàn
xuống vũng hàn ñể duy trì hồ quang cháy ổn ñịnh, dịch chuyển ñiểm hàn dọc mối
hàn, cấp thuốc hàn hoặc khí bảo vệ.
Khi chỉ một số khâu trong quá trình hàn ñược tự ñộng hóa người ta gọi là
hàn bán tự ñộng. Thường khi hàn bán tự ñộng người ta chỉ tự ñộng hóa khâu cấp
ñiện cực hàn vào vũng hàn còn di chuyển ñiện cực thực hiện bằng tay.
_ Đặc ñiểm
Năng suất hàn cao (thường gấp 5÷10 so với hàn hồ quang tay) nhờ sử dụng
dòng ñiện hàn cao.
Chất lượng mối hàn tốt và ổn ñịnh.
Tiết kiệm kim loại nhờ hệ số ñắp cao.
Tiết kiệm năng lượng vì sử dụng triệt ñể nguồn nhiệt.
Cải thiện ñiều kiện lao ñộng.
Thiết bị hàn tự ñộng và bán tự ñộng ñắt, không hàn ñược 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 chảy mà hồ
quang cháy giữa dây hàn (ñiện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ.
Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần của thuốc
hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn. Dây hàn ñược ñẩy vào vũng hàn
bằng một cơ cấu ñặc biệt với tốc ñộ phù hợp với tốc ñộ cháy của nó (Hình 1.3a).
Theo ñộ 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 mặt vũng hàn và phần mối
hàn ñã ñông ñặc 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.
Phần thuốc hàn chưa ñược nóng chảy có thể sử dụng lại.
-7-
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể ñược tự ñộng cả hai khâu cấp dây
vào vùng hồ quang và di chuyển hồ quang theo trục mối hàn. Trường hợp này ñược
gọi là “hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ”.
Nếu chỉ tự ñộng hóa khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang còn khâu chuyển
ñộng hồ quang dọc theo trục mối hàn ñược thao tác bằng tay thì gọi là “hàn hồ
quang bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ”.
b)
Hình 1.3. Sơ ñồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ
a. Sơ ñồ nguyên lý; b. Cắt dọc theo trục mối hàn
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có ứng dụng rộng rãi trong nhiều 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 ñộ và chiều cao, các ống thép có ñường kính lớn, các bồn, bể
chứa, bình chịu áp lực và trong công nghệ ñóng tàu…
Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu ñược ứng dụng ñể hàn các mối hàn ở vị
trí hàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ ñạo không phức tạp.
Phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn ñược các chi
tiết có chiều dày từ vài mm ñến hàng trăm mm.
-8-
Hình 1.4. Máy hàn tự ñộng dưới lớp thuốc hàn
3. Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ
Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ là phương pháp hàn thích ứng với
mọi kết cấu hàn và cho năng suất và chất lượng hàn cao. Phương pháp công nghệ
này có thể phân loại thành các phương pháp sau (Hình 1.5):
Hàn trong môi tr ường
khí bảo vệ
Hàn ñiện cực không
nóng chảy (TIG)
Hàn bằng tay
Hàn tự ñộng
Hàn ñiện cực nóng
chảy (que hàn)
Hàn MIG
(Ar; He)
Hàn MAG
(CO2; hỗn hợp CO2+Ar)
Hàn tự ñộng
Hàn bán tự ñộng
Hình 1.5. Phân loại hàn trong môi trường khí bảo vệ
Ở các phương pháp hàn này, bể hàn ñược bảo vệ khỏi sự tác dụng của môi
trường bên ngoài (chủ yếu là ôxy và nitơ). Môi trường bảo vệ có thể là khí hoạt tính
hoặc khí trơ. Môi trường khí trơ không có phản ứng hóa học với bể hàn. Môi trường
khí hoạt tính có phản ứng hóa học với bể hàn; những tác ñộng xấu ñó lại ñược khắc
phục bằng thành phần hóa học thích hợp của vật liệu hàn (dây hàn).
-9-
_ Hàn hồ quang ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ
Điện cực không nóng chảy thường dùng là Volfram và phương pháp hàn này
tiếng Anh gọi là TIG (Tungsten Inert Gas). Đây là phương pháp hàn vạn năng: có
thể hàn bằng tay hoặc hàn tự ñộng cũng như hàn ñắp. Công nghệ này phù hợp cho
hàn nhôm và hợp kim nhôm, thép không gỉ, thép hợp kim cao, gang, ñồng.
Hồ quang trong hàn TIG có nhiệt ñộ rất cao, có thể ñạt tới hơn 6.1000C. Kim
loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng với
liên kết gấp mép, hoặc ñược bổ sung từ que hàn phụ. Toàn bộ vũng hàn ñược bao
bọc bởi khí trơ thổi từ chụp khí.
Hình 1.6. Sơ ñồ nguyên lý hàn hồ quang nóng chảy
trong môi trường khí trơ.
Hình 1.7. Vùng hồ quang và vũng hàn.
-10-
_ Hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ
(CO2 Gas - Shielded Metal Arc Welding - GMAW)
Hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quá trình
hàn nóng chảy trong ñó nguồn nhiệt hàn ñược cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa
ñiện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn; hồ quang và kim loại nóng chảy ñược bảo
vệ khỏi sự tác dụng của ôxy và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí
hoặc một hỗn hợp khí. Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas Metal Arc
Welding).
Hình 1.8. Sơ ñồ hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong
môi trường khí bảo vệ
a. Sơ ñồ nguyên lý; b. Sơ ñồ thiết bị
Khi ñiện cực hàn hay dây hàn ñược cấp tự ñộng vào vùng hồ quang thông
qua cơ cấu cấp dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn ñược thao tác
bằng tay thì gọi là hàn hồ quang bán tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ. Nếu tất
cả chuyển ñộng cơ bản ñược cơ khí hóa thì gọi là hàn hồ quang tự ñộng trong môi
trường khí bảo vệ.
-11-
Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ (Ar; He)
tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas). Vì các loại khí trơ có giá
thành cao nên không ñược ứng dụng rộng rãi, chỉ dùng ñể hàn kim loại màu và thép
hợp kim.
Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (CO2;
CO2+O2…) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas). Phương
pháp hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 ñược phát triển rộng rãi.
Trong nền công nghiệp hiện ñại, hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường
khí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng và trong công nghiệp ñóng tàu chủ yếu
dùng phương pháp hàn MAG. Nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu
thông thường mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền
nóng, các hợp kim ñặc biệt, các hợp kim nhôm…
Hình 1.9. Máy hàn bán tự ñông sử dụng khí bảo vệ CO2
c/ Hàn ñiện xỉ: Phương pháp hàn ñiện xỉ là một phương pháp có nhiều tính ưu việt
nhất trong các phương pháp hàn ñiện vì nó không gây biến dạng góc, không cần vát
mép hàn, khe hở giữa hai mép hàn 8÷12 mm tạo ñiều kiện thuận lợi cho lắp ráp,
giảm tiêu hao năng lượng ñiện, tiêu hao xỉ hàn… do ñó ngày càng ñược sử dụng
rộng rãi.
Các nguyên công trong quy trình công nghệ ñóng tàu
1. Chuẩn bị sản xuất;
6. Lắp ráp;
2. Phóng dạng;
7. Hàn;
3. Khai triển;
8. Sơn;
4. Gia công chi tiết;
9. Hạ thủy;
5. Hạ liệu, lấy dấu;
10. Trang trí tại bến.
-12-
Trong các nguyên công trên thì hàn là nguyên công cực kỳ quan trọng trong
quy trình công nghệ ñóng tàu, nó chiếm phần lớn khối lượng công việc và thời gian
của toàn bộ quy trình công nghệ.
1.1.2. Tầm quan trọng của ñịnh mức chi phí hàn trong ngành công nghiệp
ñóng tàu
Với một nhà máy ñóng tàu trước khi ñóng mới hoặc sửa chữa một con tàu
thì cần phải hoạch toán sơ bộ ñược giá thành trước khi ñóng mới hay sửa chữa ñể có
thể thỏa thuận, ký hợp ñồng về giá thành ñóng mới hay sửa chữa với chủ tàu, ñể
chuẩn bị mọi mặt cho công việc sản xuất.
Hơn nữa, thông thường một nhà máy phải tiến hành ñóng mới hoặc sửa chữa
nhiều con tàu trong cùng một khoảng thời gian. Do ñó ñòi hỏi nhà máy phải có sự
quản lý chặt chẽ về khối lượng vật tư, trang thiết bị và nhân lực cũng như việc lập ra
tiến ñộ thi công một cách hợp lý, ñảm bảo vừa ñáp ứng yêu cầu về thời gian và giá
thành của chủ tàu vừa nâng cao năng suất làm việc của nhà máy.
Để hoạch toán ñược dễ dàng, ñể quản lý ñược vật tư, nhân công, tiến ñộ làm
việc tốt thì nhà máy cần có một ñịnh mức cụ thể cho tất cả các phần: thép, sơn, các
trang thiết bị, nhân lực - giờ công… ñặc biệt là phần hàn. Vì hàn có nhiều phương
pháp hàn, nhiều phương pháp vát mép chuẩn bị trước khi hàn như: vát chữ V, vát
chữ X, vát chữ Y, vát góc, vát 1 phía, vát 2 phía, vát ñối xứng, vát không ñối
xứng…
Trong khi ñó, vật liệu hàn rất ñắt. Với mỗi phương pháp hàn, cách vát mép
khác nhau thì chi phí cho ñường hàn khác nhau và tương ñối chênh lệch. Vì vậy cần
có một ñịnh mức cụ thể cho chi phí hàn cho một phân tổng ñoạn và cho cả con tàu
trong ñóng mới hoặc cho các phần, bộ phận của tàu sửa chữa.
1.1.3. Phạm vi ứng dụng trong thực tế
Tuy rằng, việc tính toán ñịnh mức chi phí hàn thì rất quan trọng như ñã nêu
ở trên nhưng vì việc ñịnh mức nó rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào ñiều kiện
thực tế, thâm niên nhà máy, trình ñộ chuyên môn, tay nghề của các kỹ sư và thợ hàn
cũng như ñiều kiện thời tiết… của nhà máy.
-13-
Hơn nữa, nhà máy ñóng tàu Phú Yên mới thành lập không lâu, hiện ñang
vừa sản xuất vừa xây dựng nên thực tế nhà máy chưa xây dựng ñịnh mức chi phí
hàn một cách chi tiết và ñầy ñủ mà chỉ ñịnh mức chủ yếu cho phần vật liệu hàn,
nhân công nhưng chỉ ñịnh mức chi phí hàn một cách chung chung (tức là chỉ ñịnh
mức cho các dạng ñường hàn và trên phân ñoạn nào có các dạng ñường hàn ñó thì
áp dụng và chỉ mới xây dựng theo phương pháp ñiều chỉnh ) mà không ñịnh mức
chi phí hàn cho một phân ñoạn cụ thể nào.
Do ñó, ñề tài của em: “Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn
tàu vỏ thép” có thể làm tài liệu tham khảo giúp tạo thuận lợi cho các cán bộ kỹ
thuật, cán bộ chỉ ñạo sản xuất trong khi thực hiện công tác ñịnh mức vật liệu hàn,
chi phí hàn cho các kết cấu tàu, phân tổng ñoạn tàu, giúp tránh ñược sự lãng phí cục
bộ về thời gian và vật chất cũng như góp phần nâng cao năng suất sản xuất của nhà
máy.
1.2. Giới hạn nội dung nghiên cứu
1.2.1. Lựa chọn phân ñoạn ñể tính toán
Trong quá trình thực tập tổng hợp ở Nhà Máy Đóng Tàu Phú Yên em ñã
ñược tiếp xúc và tham gia một số khâu trong quá trình ñóng mới một số phân ñoạn
của tàu hàng 4.000 tấn.
Phân ñoạn ñáy ñược coi là quan trọng nhất của 1 con tàu, thường là phân
ñoạn có mật ñộ chi tiết kết cấu phức tạp và dày ñặc nhất trên con tàu vì ñáy tàu là
khu vực chịu tác dụng của cả nội lực (do trọng lượng của toàn bộ tàu ) và ngoại lực
(do lực ñẩy Acsimet của nước biển) là lớn nhất, do ñó, tương ứng trọng lượng của
phân ñoạn ñáy sẽ là lớn nhất so với các phân ñoạn khác trong 1 tổng ñoạn .
Bên cạnh ñó, nhà máy ñóng tàu Phú Yên mới thành lập chưa lâu nên có thể
quy trình gia công và lắp ráp một số phân ñoạn chưa thật sự hợp lý, khoa học lắm
nên em chọn phân ñoạn ñáy XII của tàu hàng 4.000 tấn là phân ñoạn ñã ñược ñăng
kiểm duyệt và chứng nhận. Phân ñoạn này có ñầy ñủ các phương pháp hàn: hàn tay,
hàn bán tự ñộng và hàn tự ñộng, có ñầy ñủ các kiểu vát mép và tư thế hàn. Phân
-14-
ñoạn này có thể ñại diện cho tàu hàng 4.000 tấn ñược chọn ñể tính toán ñịnh mức
chi phí hàn.
1.2.2. Mục tiêu của ñề tài
- Xây dựng cơ sở lý thuyết của việc tính toán ñịnh mức chi phí hàn trong
ñóng tàu vỏ thép cho nhà máy ñóng tàu Phú Yên.
- Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn tàu vỏ thép cụ thể. Đó
là phân ñoạn ñáy XII của tàu hàng 4.000 tấn ñược ñóng mới tại Nhà Máy Đóng Tàu
Phú Yên.
- Thảo luận kết quả ñạt ñược.
1.2.3. Giới hạn nội dung nghiên cứu
Trong ñiều kiện thực hiện ñề tài tốt nghiệp, thời gian có hạn, kiến thức thực
tế về hàn hạn chế nên tôi chỉ ñi vào một số nội dung chính sau:
1.
Đặt vấn ñề.
2.
Cơ sở lý thuyết.
3.
Tính toán ñịnh mức chi phí hàn cho một phân ñoạn tàu vỏ thép.
4.
Thảo luận kết quả.
-15-
Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Các tư thế hàn và các loại mối hàn
2.1.1. Các tư thế hàn: Theo Tiêu chuẩn Mỹ ASME, AWS D11 – 92 thì có các tư
thế hàn cơ bản sau, các tư thế trong hàn kết cấu thân tàu cũng tương tự:
Điện cực
(A)
Trục hàn
Mối hàn
a) Hàn sấp (1G)
b) Hàn ngang (2G)
c) Hàn ñứng (3G)
d) Hàn trần (4G)
Điện cực
(B)
Mối hàn
a) Hàn sấp (1F)
b) Hàn ngang (2F)
c) Hàn ñứng (3F) d) Hàn trần (4F)
(C)
a) Tư thế quay ngang (1GR)
c) Tư thế ñứng (2G)
b) Tư thế cố ñịnh ngang
(5G)
d) Tư thế nghiêng (6G)
Hình 2.1. Các tư thế hàn theo tiêu chuẩn ASME
A- Vị trí mối hàn giáp mối vát mép
B- Vị trí mối hàn góc không vát mép
C- Vị trí hàn ống (theo tiêu chuẩn AWS A3.0)
