Helium on kemiallinen elementti, jolla on symboli ja atominumero 2. Se on harvinainen ilmakehän kaasu, väritön, mauton, mauton, myrkytön, ei-palamattomat, vain hiukan liukenevat veteen. Heliumpitoisuus ilmakehässä on 5,24 x 10-4 tilavuusprosentin perusteella. Siinä on minkä tahansa elementin alhaisin kiehumis- ja sulamispiste, ja se on vain kaasuna, paitsi erittäin kylmissä olosuhteissa.

Helium kuljetetaan ensisijaisesti kaasumaisena tai nestemäisenä heliumina ja sitä käytetään ydinreaktoreissa, puolijohteissa, lasereissa, hehkulampuissa, suprajohtavuudessa, instrumentoinnissa, puolijohteissa ja kuituoptiikassa, kryogeenisissä, MRI- ja T & K -laboratoriotutkimuksissa.

Matalan lämpötilan kylmälähde

Heliumia käytetään kryogeenisenä jäähdytysnesteenä kryogeenisille jäähdytyslähteille, kuten magneettikuvauskuvan (MRI), ydinmagneettiresonanssi (NMR) -spektroskopia, suprajohtava kvanttihiukkaski ja suprajohtavia magneettisen energian varastointia (pk -yrityksiä), MHD -suprajohtavia generaattoreita, suprajohtavia anturia, voimansiirtoa, maglev -kuljetusta, massaspektrometriä, suprajohtavia magneetteja, voimakkaita magneettikenttäerottimia, rengasmaisia ​​kenttäjohteita fuusioreaktoreita ja muita kryogeenisiä tutkimuksia varten. Helium jäähdyttää kryogeenisiä suprajohtavia materiaaleja ja magneetteja lähes absoluuttiseen nollaan, jolloin suprajohdon vastus putoaa yhtäkkiä nollaan. Suprajohdon erittäin matala vastus luo tehokkaamman magneettikentän. Sairaaloissa käytettyjen MRI -laitteiden tapauksessa vahvemmat magneettikentät tuottavat yksityiskohtaisempia radiografisissa kuvissa.

Heliumia käytetään erittäin jäähdytysnesteenä, koska heliumilla on alhaisimmat sulamis- ja kiehumispisteet, ei jähmettyä ilmakehän paineessa ja 0 K ja helium on kemiallisesti inertti, joten on melkein mahdotonta reagoida muiden aineiden kanssa. Lisäksi heliumista tulee superfluidia alle 2,2 Kelviniä. Tähän saakka ainutlaatuista ultra-liikkuvuutta ei ole hyödynnetty missään teollisessa sovelluksessa. Alle 17 Kelvinin lämpötiloissa ei ole korvata heliumia kylmäaineena kryogeenisessä lähteessä.

Ilmailu ja astronautiikka

Heliumia käytetään myös ilmapalloissa ja ilmalaivoissa. Koska helium on kevyempi kuin ilma, ilmalaivat ja ilmapallot ovat täynnä heliumia. Heliumilla on se etu, että se on palamattomia, vaikka vety on vilkasta ja sen poistumisnopeus on alhaisempi kalvosta. Toinen toissijainen käyttö on rakettitekniikassa, jossa heliumia käytetään häviöväliaineena polttoaineen ja hapettajan syrjäyttämiseen varastosäiliöissä ja tiivistyvän vety ja happea rakettipolttoaineen valmistamiseksi. Sitä voitaisiin käyttää myös polttoaineen ja hapettimen poistamiseen maatuki-tukilaitteista ennen laukaisua, ja se voisi ennalta viileän nestekyvyn vedyn avaruusaluksissa. Apollo -ohjelmassa käytetyssä Saturn V -raketissa leviumin tarvittiin noin 370 000 kuutiometriä (13 miljoonaa kuutiometriä) heliumia.

Putkilinjan vuotojen havaitseminen ja havaitsemisanalyysi

Toinen heliumin teollisuuskäyttö on vuotojen havaitseminen. Vuotojen havaitsemista käytetään vuotojen havaitsemiseen nesteiden ja kaasujen sisältävissä järjestelmissä. Koska helium diffundoituu kiinteiden aineiden läpi kolme kertaa nopeammin kuin ilma, sitä käytetään merkkikaasuna korkeamuotoisten laitteiden (kuten kryogeenisten säiliöiden) ja korkeapaine-astioiden vuotojen havaitsemiseksi. Kohde asetetaan kammioon, joka sitten evakuoidaan ja täytetään heliumilla. Jopa jopa 10-9 MBAR • L / S (10-10 Pa • M3 / S) vuototaajuudella helium, joka poistuu vuodon läpi, voidaan havaita herkällä laitteella (heliummassaspektrometri). Mittausmenettely automatisoidaan yleensä ja sitä kutsutaan heliumin integrointikokeeksi. Toinen, yksinkertaisempi menetelmä on täyttää kyseinen objekti heliumilla ja etsiä vuotoja manuaalisesti kämmenlaitteella.

Heliumia käytetään vuotojen havaitsemiseen, koska se on pienin molekyyli ja se on monatominen molekyyli, joten helium vuotaa helposti. Heliumkaasu täytetään esineeseen vuotojen havaitsemisen aikana, ja jos vuoto tapahtuu, heliummassaspektrometri pystyy havaitsemaan vuodon sijainnin. Heliumia voidaan käyttää rakettien, polttoainesäiliöiden, lämmönvaihtimien, kaasulinjojen, elektroniikan, televisioputkien ja muiden valmistuskomponenttien vuotojen havaitsemiseen. Heliumia käyttämällä käytettiin vuotojen havaitsemista ensin Manhattan -projektin aikana vuotojen havaitsemiseksi uraanin rikastuslaitoksissa. Vuotojen havaitsemishelium voidaan korvata vedolla, typellä tai vedyn ja typen seoksella.

Hitsaus- ja metallityö

Helium -kaasua käytetään suojakaasuna kaarihitsauksessa ja plasman kaarihitsauksessa sen korkeamman ionisaatiopotentiaalienergian vuoksi kuin muut atomit. Heliumkaasu hitsauksen ympärillä estää metallia hapettumisen sulaan tilassa. Heliumin korkea ionisaatiopotentiaalienergia mahdollistaa rakenteessa, laivanrakennuksessa ja ilmailu-, titaanissa, zirkoniumissa, magnesiumissa ja alumiiniseoksissa käytettyjen erilaisten metallien plasman kaarihitsauksen. Vaikka suojakaasun helium voidaan korvata argonilla tai vetyllä, joitain materiaaleja (kuten titaanihelium) ei voida korvata plasman kaarihitsauksessa. Koska helium on ainoa kaasu, joka on turvallinen korkeissa lämpötiloissa.

Yksi aktiivisimmista kehitysalueista on ruostumattomasta teräksestä valmistettu hitsaus. Helium on inertti kaasu, mikä tarkoittaa, että se ei läpäissyt kemiallisia reaktioita, kun ne altistetaan muille aineille. Tämä ominaisuus on erityisen tärkeä hitsauskaasujen hitsaamisessa.

Helium johtaa myös lämpöä hyvin. Siksi sitä käytetään yleisesti hitsauksissa, joissa hitsauksen kostutettavuuden parantamiseksi tarvitaan suurempaa lämpötuloa. Helium on hyödyllinen myös ylinopeuteen.

Helium sekoitetaan yleensä argonin kanssa erilaisissa määrissä suojakaasuseoksessa näiden molempien kaasujen hyvien ominaisuuksien hyödyntämiseksi täysimääräisesti. Esimerkiksi Helium toimii suojakaasuna, joka auttaa tarjoamaan laajempia ja matalampia tunkeutumismuotoja hitsauksen aikana. Mutta helium ei tarjoa puhdistusta, jonka Argon tekee.

Seurauksena on, että metallinvalmistajat harkitsevat usein argonin sekoittamista heliumin kanssa osana työprosessia. Kaasunsuojatussa metallihitsauksessa helium voi käsittää 25% - 75% kaasuseoksesta helium/argoniseoksessa. Säätämällä suojakaasuseoksen koostumusta hitsaaja voi vaikuttaa hitsauksen lämmön jakautumiseen, mikä puolestaan ​​vaikuttaa hitsausmetallin poikkileikkauksen muotoon ja hitsausnopeuteen.

Elektroninen puolijohdeteollisuus

Inertinä kaasuna helium on niin vakaa, että se tuskin reagoi muiden elementtien kanssa. Tämä ominaisuus tekee siitä käytetyn kaarihitsauksen suojana (hapen saastumisen estämiseksi ilmassa). Heliumissa on myös muita kriittisiä sovelluksia, kuten puolijohteita ja optisen kuidun valmistus. Lisäksi se voi korvata typpeä syvässä sukelluksessa estämään typpikuplien muodostumista verenkiertoon, estäen siten sukellussairauden.

Globaali heliumin myyntimäärä (2016-2027)

Globaalit heliumimarkkinat olivat 1825,37 miljoonaa dollaria vuonna 2020, ja niiden odotetaan nousevan 2742,04 miljoonaan dollariin vuonna 2027, ja yhdistetyn vuotuisen kasvunopeuden (CAGR) oli 5,65% (2021-2027). Teollisuudella on suuri epävarmuus tulevina vuosina. Tässä artikkelissa vuosien 2021-2027 ennustetiedot perustuvat viime vuosien historialliseen kehitykseen, alan asiantuntijoiden mielipiteisiin ja analyytikoiden mielipiteisiin tässä asiakirjassa.

Helium -teollisuus on erittäin keskittynyt, saadaan luonnonvaroista, ja sillä on rajoitetut globaalit valmistajat, lähinnä Yhdysvalloissa, Venäjällä, Qatarissa ja Algeriassa. Maailmassa kuluttaja -ala on keskittynyt Yhdysvaltoihin, Kiinaan ja Eurooppaan ja niin edelleen. Yhdysvalloilla on pitkä historia ja horjumaton asema teollisuudessa.

Monilla yrityksillä on useita tehtaita, mutta ne eivät yleensä ole lähellä kohdekuluttajamarkkinoita. Siksi tuotteella on korkea kuljetuskustannus.

Ensimmäisen viiden vuoden jälkeen tuotanto on kasvanut hyvin hitaasti. Helium on uusiutumaton energialähde, ja politiikat ovat käytössä tuottajamaissa sen jatkuvan käytön varmistamiseksi. Jotkut ennustavat, että helium loppuu tulevaisuudessa.

Teollisuudella on suuri osa tuonnista ja viennistä. Lähes kaikki maat käyttävät heliumia, mutta vain harvoilla on heliumvarantoja.

Heliumilla on laaja käyttötarkoituksia, ja se on saatavana yhä useammalla kentällä. Luonnonvarojen niukkuuden vuoksi heliumin kysyntä todennäköisesti kasvaa tulevaisuudessa, mikä vaatii asianmukaisia ​​vaihtoehtoja. Heliumin hintojen odotetaan nousevan jatkuvan vuodesta 2021 vuoteen 2026, 13,53 dollarista / m3 (2020) - 19,09 dollariin / m3 (2027).

Taloustiede ja politiikka vaikuttavat teollisuuteen. Kun maailmantalous toistuu, yhä useammat ihmiset ovat huolissaan ympäristöstandardien parantamisesta, etenkin alikehittyneillä alueilla, joilla on suuria väestöryhmiä ja nopeaa talouskasvua, heliumin kysyntä kasvaa.

Tällä hetkellä suuria maailmanlaajuisia valmistajia ovat Rasgas, Linde -ryhmä, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (DZ) ja Gazprom (RU) jne. Vuonna 2020 6 parhaan valmistajan myyntiosuus on yli 74%. On odotettavissa, että teollisuuden kilpailu tulee voimakkaammaksi lähivuosina.

HL -kryogeeniset laitteet

Nestemäisten heliumiresurssien ja nousevan hinnan vuoksi on tärkeää vähentää nestemäisen heliumin menetystä ja palautumista sen käyttö- ja kuljetusprosessissa.

Vuonna 1992 perustettu HL -kryogeeniset laitteet on HL Cryogeenic Equipment Company Cryogeenic Equipment Co., Ltd: lle sidoksissa oleva merkki. HL -kryogeeniset laitteet ovat sitoutuneet korkean tyhjiön eristetyn kryogeenisen putkistojärjestelmän ja siihen liittyvien tukilaitteiden suunnitteluun ja siihen liittyviin tukilaitteisiin asiakkaiden eri tarpeiden tyydyttämiseksi. Tyhjiöeristetty putki ja joustava letku on rakennettu korkeaan tyhjiö- ja monikerroksiseen monikerroksiseen erityiselistetyön materiaaliin, ja se kulkee sarjan erittäin tiukkoja teknisiä käsittelyjä ja suurta tyhjiökäsittelyä, jota käytetään nestemäisen hapen siirtämiseen, nestemäiseen typpiin , nestemäinen argoni, nestemäinen vety, nestemäinen helium, nesteytetty eteenikaasujalka ja nesteytetty luontokaasu.

Tuotensarjaa tyhjiötakkiputkia, tyhjiötakkiletkua, tyhjiötakkiventtiiliä ja vaiheerotinta HL Cryogeenic Equipment Company -yrityksessä, joka kulki sarjan erittäin tiukkoja teknisiä käsittelyjä, käytetään nestemäisen hapen, nestemäisen typen, nestemäisen argonin, siirtämiseen Nestemäinen vety, nestemäinen helium, jalka ja nesteytetyn maakaasun nesteytetyn maakaasun ja näiden tuotteiden huoltaminen kryogeenisille laitteille (esim. Kryogeeniset säiliöt, dewarit ja kylmälaatikot jne.) Ilmaerottelun, kaasujen, ilmailun, elektroniikan, superjohtajan, sirujen, automaatiokokoonpanon, ruoan ja elintarvikkeiden ja elektroniikan aloilla Juoma, apteekki, sairaala, biopankki, kumi, uusien materiaalien valmistus Kemian tekniikka, rauta ja teräs sekä tieteellinen tutkimus jne.

HL Cryogenic Equipment Company -yrityksestä on tullut Linden, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani ja Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) pätevä toimittaja/myyjä.