Nội dung

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.