Helij je kemijski element sa simbolom He i atomskim brojem 2. Rijedak je atmosferski plin, bezbojan, bezukusan, bezukusan, neotrovan, nezapaljiv, slabo topiv u vodi. Koncentracija helija u atmosferi je 5,24 x 10-4 volumnih postotaka. Ima najniže vrelište i talište od bilo kojeg elementa i postoji samo kao plin, osim u ekstremno hladnim uvjetima.

Helij se prvenstveno transportira kao plinoviti ili tekući helij i koristi se u nuklearnim reaktorima, poluvodičima, laserima, žaruljama, supravodljivosti, instrumentaciji, poluvodičima i optičkim vlaknima, kriogenim, MRI i laboratorijskim istraživanjima za istraživanje i razvoj.

Hladni izvor niske temperature

Helij se koristi kao kriogeno rashladno sredstvo za kriogene izvore hlađenja, poput magnetske rezonancije (MRI), nuklearne magnetske rezonancije (NMR) spektroskopije, supravodljivog kvantnog akceleratora čestica, velikog hadronskog sudarača, interferometra (SQUID), elektronske spinske rezonancije (ESR) i supravodljivo skladištenje magnetske energije (SMES), MHD supravodljivi generatori, supravodljivi senzor, prijenos energije, maglev transport, maseni spektrometar, supravodljivi magnet, separatori jakog magnetskog polja, supravodljivi magneti prstenastog polja za fuzijske reaktore i druga kriogena istraživanja. Helij hladi kriogene supravodljive materijale i magnete gotovo do apsolutne nule, pri čemu otpor supravodiča iznenada pada na nulu. Vrlo mali otpor supravodiča stvara jače magnetsko polje. U slučaju MRI opreme koja se koristi u bolnicama, jača magnetska polja proizvode više detalja u radiografskim slikama.

Helij se koristi kao super rashladno sredstvo jer helij ima najniže talište i vrelište, ne skrućuje se pri atmosferskom tlaku i 0 K, a helij je kemijski inertan, zbog čega je gotovo nemoguće reagirati s drugim tvarima. Osim toga, helij postaje superfluidan ispod 2,2 Kelvina. Do sada jedinstvena ultra-mobilnost nije iskorištena ni u jednoj industrijskoj primjeni. Na temperaturama ispod 17 Kelvina, nema zamjene za helij kao rashladno sredstvo u kriogenom izvoru.

Aeronautika i astronautika

Helij se također koristi u balonima i zračnim brodovima. Budući da je helij lakši od zraka, zračni brodovi i baloni punjeni su helijem. Prednost helija je što nije zapaljiv, iako je vodik bolji uzgon i ima manju stopu izlaska iz membrane. Druga sekundarna upotreba je u raketnoj tehnologiji, gdje se helij koristi kao medij za gubitak goriva za istiskivanje goriva i oksidansa u spremnicima za skladištenje i kondenzaciju vodika i kisika za izradu raketnog goriva. Također bi se mogao koristiti za uklanjanje goriva i oksidansa iz zemaljske prateće opreme prije lansiranja i mogao bi prethodno ohladiti tekući vodik u svemirskoj letjelici. U raketi Saturn V korištenoj u programu Apollo bilo je potrebno oko 370 000 kubičnih metara (13 milijuna kubičnih stopa) helija za lansiranje.

Otkrivanje propuštanja cjevovoda i analiza otkrivanja

Još jedna industrijska upotreba helija je otkrivanje curenja. Detekcija curenja koristi se za otkrivanje curenja u sustavima koji sadrže tekućine i plinove. Budući da helij difundira kroz čvrste tvari tri puta brže od zraka, koristi se kao plin za praćenje za otkrivanje curenja u opremi visokog vakuuma (kao što su kriogeni spremnici) i visokotlačnim posudama. Predmet se stavlja u komoru, koja se zatim isprazni i napuni helijem. Čak i pri niskim stopama curenja od 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3 / s), helij koji izlazi kroz curenje može se detektirati osjetljivim uređajem (helijev maseni spektrometar). Postupak mjerenja obično je automatiziran i naziva se test integracije helija. Druga, jednostavnija metoda je napuniti dotični predmet helijem i ručno tražiti mjesta curenja pomoću ručnog uređaja.

Helij se koristi za otkrivanje curenja jer je najmanja molekula i jednoatomska molekula, tako da helij lako curi. Plinoviti helij puni se u objekt tijekom otkrivanja curenja, a ako dođe do curenja, maseni spektrometar helija moći će otkriti mjesto curenja. Helij se može koristiti za otkrivanje curenja u raketama, spremnicima za gorivo, izmjenjivačima topline, plinskim vodovima, elektronici, TELEVIZIJSKIM cijevima i drugim proizvodnim komponentama. Otkrivanje curenja pomoću helija prvi je put korišteno tijekom projekta Manhattan za otkrivanje curenja u postrojenjima za obogaćivanje urana. Helij za otkrivanje curenja može se zamijeniti vodikom, dušikom ili mješavinom vodika i dušika.

Zavarivanje i obrada metala

Plinoviti helij koristi se kao zaštitni plin u elektrolučnom zavarivanju i zavarivanju plazma lukom zbog svoje veće potencijalne energije ionizacije od ostalih atoma. Plinoviti helij oko zavara sprječava oksidaciju metala u rastaljenom stanju. Visoka potencijalna energija ionizacije helija omogućuje zavarivanje plazma lukom različitih metala koji se koriste u građevinarstvu, brodogradnji i zrakoplovstvu, kao što su titan, cirkonij, magnezij i legure aluminija. Iako se helij u zaštitnom plinu može zamijeniti argonom ili vodikom, neki materijali (kao što je titan helij) ne mogu se zamijeniti za zavarivanje plazma lukom. Zato što je helij jedini plin koji je siguran na visokim temperaturama.

Jedno od najaktivnijih područja razvoja je zavarivanje nehrđajućeg čelika. Helij je inertni plin, što znači da ne prolazi nikakve kemijske reakcije kada je izložen drugim tvarima. Ova je karakteristika osobito važna kod zaštitnih plinova za zavarivanje.

Helij također dobro provodi toplinu. Zbog toga se obično koristi u zavarivanjima gdje je potreban veći unos topline kako bi se poboljšala sposobnost vlaženja zavara. Helij je također koristan za prebrzu vožnju.

Helij se obično miješa s argonom u različitim količinama u mješavini zaštitnog plina kako bi se u potpunosti iskoristila dobra svojstva oba plina. Helij, na primjer, djeluje kao zaštitni plin koji pomaže osigurati šire i pliće načine prodiranja tijekom zavarivanja. Ali helij ne omogućuje čišćenje kao argon.

Kao rezultat toga, proizvođači metala često razmatraju miješanje argona s helijem kao dio svog radnog procesa. Za elektrolučno zavarivanje zaštićenog plinom, helij može činiti 25% do 75% mješavine plina u mješavini helija/argona. Podešavanjem sastava mješavine zaštitnog plina zavarivač može utjecati na raspodjelu topline zavara, što pak utječe na oblik poprečnog presjeka zavara i brzinu zavarivanja.

Elektronička industrija poluvodiča

Kao inertni plin, helij je toliko stabilan da gotovo ne reagira s drugim elementima. Ovo svojstvo ga čini korištenim kao štit u elektrolučnom zavarivanju (za sprječavanje kontaminacije kisikom u zraku). Helij ima i druge kritične primjene, kao što su poluvodiči i proizvodnja optičkih vlakana. Osim toga, može zamijeniti dušik u dubokom ronjenju kako bi se spriječilo stvaranje mjehurića dušika u krvotoku, čime se sprječava ronilačka bolest.

Opseg globalne prodaje helija (2016.-2027.)

Globalno tržište helija doseglo je 1825,37 milijuna USD 2020., a očekuje se da će 2027. dosegnuti 2742,04 milijuna USD, sa ukupnom godišnjom stopom rasta (CAGR) od 5,65% (2021.-2027.). Industrija ima veliku neizvjesnost u nadolazećim godinama. Podaci prognoze za 2021.-2027. u ovom radu temelje se na povijesnom razvoju u posljednjih nekoliko godina, mišljenjima stručnjaka iz industrije i mišljenjima analitičara u ovom radu.

Industrija helija visoko je koncentrirana, dobiva se iz prirodnih resursa i ima ograničene globalne proizvođače, uglavnom u Sjedinjenim Državama, Rusiji, Kataru i Alžiru. U svijetu je potrošački sektor koncentriran u Sjedinjenim Državama, Kini, Europi i tako dalje. Sjedinjene Države imaju dugu povijest i nepokolebljivu poziciju u industriji.

Mnoge tvrtke imaju nekoliko tvornica, ali one obično nisu blizu svojih ciljnih potrošačkih tržišta. Stoga proizvod ima visoke troškove transporta.

Od prvih pet godina proizvodnja je rasla vrlo sporo. Helij je neobnovljivi izvor energije, au zemljama proizvođačima postoje politike kojima se osigurava njegova kontinuirana uporaba. Neki predviđaju da će helija u budućnosti nestati.

Industrija ima visok udio uvoza i izvoza. Gotovo sve zemlje koriste helij, ali samo nekoliko ima rezerve helija.

Helij ima široku primjenu i bit će dostupan u sve više područja. S obzirom na oskudicu prirodnih resursa, potražnja za helijem će se vjerojatno povećati u budućnosti, zahtijevajući odgovarajuće alternative. Očekuje se da će cijene helija nastaviti rasti od 2021. do 2026., sa 13,53 USD / m3 (2020.) na 19,09 USD / m3 (2027.).

Na industriju utječu ekonomija i politika. Kako se globalno gospodarstvo oporavlja, sve je više ljudi zabrinuto za poboljšanje ekoloških standarda, posebno u nerazvijenim regijama s velikim brojem stanovnika i brzim gospodarskim rastom, potražnja za helijem će se povećati.

Trenutačno su glavni svjetski proizvođači Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) i Gazprom (Ru) itd. U 2020. udio prodaje Top 6 proizvođača premašit će 74%. Očekuje se da će konkurencija u industriji postati intenzivnija u sljedećih nekoliko godina.

HL kriogena oprema

Zbog nedostatka resursa tekućeg helija i rastuće cijene, važno je smanjiti gubitak i povrat tekućeg helija u procesu njegove upotrebe i transporta.

HL Cryogenic Equipment koji je osnovan 1992. je robna marka povezana s HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment posvećen je dizajnu i proizvodnji visokovakuumski izoliranog kriogenog sustava cjevovoda i povezane prateće opreme kako bi zadovoljio različite potrebe kupaca. Vakuumski izolirana cijev i savitljivo crijevo izrađeni su od visokovakuumskih i višeslojnih višeslojnih specijalnih izoliranih materijala i prolaze kroz niz iznimno strogih tehničkih tretmana i tretmana visokim vakuumom, koji se koristi za prijenos tekućeg kisika, tekućeg dušika , tekući argon, tekući vodik, tekući helij, ukapljeni plin etilen LEG i ukapljeni prirodni plin LNG.

Serija proizvoda od cijevi s vakuumskim omotačem, crijeva s vakuumskim omotačem, ventila s vakuumskim omotačem i separatora faza u tvrtki HL Cryogenic Equipment Company, koji su prošli kroz niz iznimno strogih tehničkih tretmana, koriste se za prijenos tekućeg kisika, tekućeg dušika, tekućeg argona, tekući vodik, tekući helij, LEG i LNG, a ovi se proizvodi servisiraju za kriogenu opremu (npr. kriogene spremnike, Dewarove i hladne kutije itd.) u industrijama odvajanja zraka, plinova, zrakoplovstva, elektronike, supravodič, čipova, sklopova za automatizaciju, hrane i piće, farmacija, bolnica, biobanka, guma, proizvodnja novih materijala, kemijsko inženjerstvo, željezo i čelik, te znanstveno istraživanje itd.

HL Cryogenic Equipment Company postala je kvalificirani dobavljač/dobavljač Lindea, Air Liquidea, Air Products (AP), Praxaira, Messera, BOC, Iwatanija i Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) itd.