Helium er et kemisk grundstof med symbolet He og atomnummer 2. Det er en sjælden atmosfærisk gas, farveløs, smagløs, smagløs, ugiftig, ikke brændbar, kun lidt opløselig i vand. Heliumkoncentrationen i atmosfæren er 5,24 x 10-4 volumenprocent. Den har de laveste koge- og smeltepunkter af ethvert grundstof og eksisterer kun som en gas, undtagen under ekstremt kolde forhold.

Helium transporteres primært som gasformigt eller flydende helium og bruges i atomreaktorer, halvledere, lasere, elpærer, superledning, instrumentering, halvledere og fiberoptik, kryogen, MR- og R&D-laboratorieforskning.

Lavtemperatur kuldekilde

Helium bruges som et kryogent kølemiddel til kryogene kølekilder, såsom magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi, superledende kvantepartikelaccelerator, den store hadron-kollider, interferometer (SQUID), elektronspinresonans (ESR) og superledende magnetisk energilagring (SMES), MHD superledende generatorer, superledende sensor, krafttransmission, maglev transport, massespektrometer, superledende magnet, stærke magnetfeltseparatorer, ringformede superledende magneter til fusionsreaktorer og anden kryogen forskning. Helium afkøler kryogene superledende materialer og magneter til nær det absolutte nul, hvorefter modstanden af ​​superlederen pludselig falder til nul. Den meget lave modstand af en superleder skaber et kraftigere magnetfelt. I tilfælde af MR-udstyr, der bruges på hospitaler, producerer stærkere magnetfelter flere detaljer i radiografiske billeder.

Helium bruges som superkølemiddel, fordi helium har de laveste smelte- og kogepunkter, ikke størkner ved atmosfærisk tryk og 0 K, og helium er kemisk inert, hvilket gør det næsten umuligt at reagere med andre stoffer. Derudover bliver helium superflydende under 2,2 Kelvin. Indtil nu er den unikke ultramobilitet ikke blevet udnyttet i nogen industriel anvendelse. Ved temperaturer under 17 Kelvin er der ingen erstatning for helium som kølemiddel i den kryogene kilde.

Luftfart og Astronautik

Helium bruges også i balloner og luftskibe. Fordi helium er lettere end luft, er luftskibe og balloner fyldt med helium. Helium har den fordel, at det er ikke brændbart, selvom brint er mere flydende og har en lavere flugthastighed fra membranen. En anden sekundær anvendelse er i raketteknologi, hvor helium bruges som et tabsmedium til at fortrænge brændstof og oxidationsmiddel i lagertanke og kondensere brint og oxygen for at lave raketbrændstof. Det kunne også bruges til at fjerne brændstof og oxidationsmiddel fra jordstøtteudstyr før opsendelse og kunne forkøle flydende brint i rumfartøjet. I Saturn V-raketten, der blev brugt i Apollo-programmet, var der brug for omkring 370.000 kubikmeter (13 millioner kubikfod) helium for at affyre.

Rørledningslækagedetektering og detektionsanalyse

En anden industriel anvendelse af helium er lækagedetektion. Lækagedetektion bruges til at detektere lækager i systemer, der indeholder væsker og gasser. Fordi helium diffunderer gennem faste stoffer tre gange hurtigere end luft, bruges det som sporgas til at detektere lækager i højvakuumudstyr (såsom kryogentanke) og højtryksbeholdere. Genstanden placeres i et kammer, som derefter evakueres og fyldes med helium. Selv ved lækagehastigheder så lave som 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), kan helium, der undslipper gennem lækagen, detekteres af en følsom enhed (et heliummassespektrometer). Måleproceduren er normalt automatiseret og kaldes heliumintegrationstesten. En anden, enklere metode er at fylde det pågældende objekt med helium og manuelt søge efter lækager ved hjælp af en håndholdt enhed.

Helium bruges til lækagedetektion, fordi det er det mindste molekyle og er et monoatomisk molekyle, så helium lækker let. Heliumgas fyldes i genstanden under lækagedetektion, og hvis der opstår en lækage, vil heliummassespektrometeret kunne detektere lækagens placering. Helium kan bruges til at detektere lækager i raketter, brændstoftanke, varmevekslere, gasledninger, elektronik, TV-rør og andre produktionskomponenter. Lækagedetektion ved hjælp af helium blev først brugt under Manhattan-projektet til at opdage lækager på uranberigelsesanlæg. Lækagedetektionshelium kan erstattes med brint, nitrogen eller en blanding af brint og nitrogen.

Svejsning og metalbearbejdning

Heliumgas bruges som en beskyttende gas i buesvejsning og plasmabuesvejsning på grund af dens højere ioniseringspotentiale energi end andre atomer. Heliumgas omkring svejsningen forhindrer metallet i at oxidere i smeltet tilstand. Den høje ioniseringspotentiale energi af helium tillader plasmabuesvejsning af uens metaller, der anvendes i byggeri, skibsbygning og rumfart, såsom titanium, zirconium, magnesium og aluminiumlegeringer. Selvom helium i beskyttelsesgassen kan erstattes af argon eller brint, kan nogle materialer (såsom titanium helium) ikke erstattes til plasmabuesvejsning. Fordi helium er den eneste gas, der er sikker ved høje temperaturer.

Et af de mest aktive udviklingsområder er svejsning af rustfrit stål. Helium er en inert gas, hvilket betyder, at den ikke gennemgår nogen kemiske reaktioner, når den udsættes for andre stoffer. Denne egenskab er særlig vigtig ved svejsebeskyttelsesgasser.

Helium leder også varme godt. Det er derfor, det er almindeligt anvendt i svejsninger, hvor der kræves højere varmetilførsel for at forbedre svejsningens fugtbarhed. Helium er også nyttigt til hastighedsoverskridelser.

Helium blandes normalt med argon i varierende mængder i den beskyttende gasblanding for at udnytte begge gassers gode egenskaber fuldt ud. Helium, for eksempel, fungerer som en beskyttende gas, der hjælper med at give bredere og mere flade indtrængningsformer under svejsning. Men helium giver ikke den rengøring, som argon gør.

Som følge heraf overvejer metalproducenter ofte at blande argon med helium som en del af deres arbejdsproces. Til gasafskærmet metalbuesvejsning kan helium udgøre 25% til 75% af gasblandingen i helium/argonblandingen. Ved at justere sammensætningen af ​​den beskyttende gasblanding kan svejseren påvirke varmefordelingen af ​​svejsningen, hvilket igen påvirker formen på tværsnittet af svejsemetallet og svejsehastigheden.

Elektronisk halvlederindustri

Som en inert gas er helium så stabilt, at det næsten ikke reagerer med andre grundstoffer. Denne egenskab gør det brugt som et skjold ved buesvejsning (for at forhindre kontaminering af ilt i luften). Helium har også andre kritiske anvendelser, såsom halvledere og fremstilling af optiske fibre. Derudover kan den erstatte nitrogen ved dyb dykning for at forhindre dannelsen af ​​nitrogenbobler i blodbanen og dermed forhindre dykkersyge.

Global helium-salgsvolumen (2016-2027)

Det globale heliummarked nåede os 1825,37 millioner dollars i 2020 og forventes at nå 2742,04 millioner dollars i 2027 med en sammensat årlig vækstrate (CAGR) på 5,65% (2021-2027). Branchen har stor usikkerhed i de kommende år. Prognosedataene for 2021-2027 i dette papir er baseret på de seneste par års historiske udvikling, udtalelser fra industrieksperter og udtalelser fra analytikere i dette papir.

Heliumindustrien er stærkt koncentreret, hentet fra naturressourcer og har begrænsede globale producenter, hovedsageligt i USA, Rusland, Qatar og Algeriet. I verden er forbrugersektoren koncentreret i USA, Kina og Europa og så videre. USA har en lang historie og urokkelig position i branchen.

Mange virksomheder har flere fabrikker, men de er normalt ikke tæt på deres målforbrugermarkeder. Derfor har produktet høje transportomkostninger.

Siden de første fem år er produktionen vokset meget langsomt. Helium er en ikke-vedvarende energikilde, og politikker er på plads i producerende lande for at sikre dets fortsatte brug. Nogle forudser, at helium vil løbe tør i fremtiden.

Industrien har en høj andel af import og eksport. Næsten alle lande bruger helium, men kun få har heliumreserver.

Helium har en bred vifte af anvendelser og vil være tilgængelig på flere og flere områder. På grund af knapheden på naturressourcer vil efterspørgslen efter helium sandsynligvis stige i fremtiden, hvilket kræver passende alternativer. Heliumpriserne forventes at fortsætte med at stige fra 2021 til 2026, fra $13,53/m3 (2020) til $19,09/m3 (2027).

Industrien er påvirket af økonomi og politik. Efterhånden som den globale økonomi genopretter sig, er flere og flere mennesker bekymrede for at forbedre miljøstandarderne, især i underudviklede regioner med store befolkninger og hurtig økonomisk vækst, vil efterspørgslen efter helium stige.

På nuværende tidspunkt omfatter store globale producenter Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) og Gazprom (Ru) osv. I 2020 vil salgsandelen for Top 6 producenter overstige 74%. Det forventes, at konkurrencen i branchen vil blive mere intens i de kommende år.

HL kryogent udstyr

På grund af knapheden på flydende heliumressourcer og den stigende pris er det vigtigt at reducere tabet og genvindingen af ​​flydende helium i dets brug og transportproces.

HL Cryogenic Equipment, som blev grundlagt i 1992, er et mærke tilknyttet HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment er forpligtet til at designe og fremstille det højvakuumisolerede kryogeniske rørsystem og tilhørende støtteudstyr for at imødekomme kundernes forskellige behov. Det vakuumisolerede rør og den fleksible slange er konstrueret i et højvakuum og flerlags multi-skærm specialisolerede materialer, og passerer gennem en række ekstremt strenge tekniske behandlinger og højvakuumbehandling, som bruges til overførsel af flydende ilt, flydende nitrogen , flydende argon, flydende brint, flydende helium, flydende ethylengas LEG og flydende naturgas LNG.

Produktserien af ​​Vacuum Jacketed Pipe, Vacuum Jacketed Hose, Vacuum Jacketed Valve og Phase Separator i HL Cryogenic Equipment Company, som har gennemgået en række ekstremt strenge tekniske behandlinger, bruges til overførsel af flydende oxygen, flydende nitrogen, flydende argon, flydende brint, flydende helium, LEG og LNG, og disse produkter serviceres til kryogenisk udstyr (f.eks. kryogentanke, dewars og coldboxe osv.) i industrier af luftseparation, gasser, luftfart, elektronik, superleder, chips, automationsmontage, fødevarer & drikkevarer, apotek, hospital, biobank, gummi, fremstilling af nye materialer kemiteknik, jern og stål og videnskabelig forskning mv.

HL Cryogenic Equipment Company er blevet den kvalificerede leverandør/leverandør af Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani og Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) osv.