Хелият е химичен елемент със символ He и атомен номер 2. Той е рядък атмосферен газ, безцветен, безвкусен, нетоксичен, незапалим, само слабо разтворим във вода. Концентрацията на хелий в атмосферата е 5,24 x 10-4 обемни процента. Той има най-ниските точки на кипене и топене от всички елементи и съществува само като газ, освен при изключително студени условия.

Хелият се транспортира предимно като газообразен или течен хелий и се използва в ядрени реактори, полупроводници, лазери, електрически крушки, свръхпроводимост, инструменти, полупроводници и оптични влакна, криогенни, ЯМР и научноизследователски и развойни лабораторни изследвания.

Източникът на студ с ниска температура

Хелият се използва като криогенен охлаждащ агент за криогенни източници на охлаждане, като например магнитно-резонансна томография (MRI), ядрено-магнитно-резонансна (NMR) спектроскопия, свръхпроводящ квантов ускорител на частици, голям адронен колайдер, интерферометър (SQUID), електронен спинов резонанс (ESR) и свръхпроводящо магнитно съхранение на енергия (SMES), MHD свръхпроводящи генератори, свръхпроводящи сензори, пренос на енергия, магнитлев транспорт, масспектрометър, свръхпроводящ магнит, сепаратори на силно магнитно поле, пръстеновидни свръхпроводящи магнити за термоядрени реактори и други криогенни изследвания. Хелият охлажда криогенните свръхпроводящи материали и магнити до почти абсолютна нула, при което съпротивлението на свръхпроводника внезапно пада до нула. Много ниското съпротивление на свръхпроводника създава по-мощно магнитно поле. В случай на ЯМР оборудване, използвано в болниците, по-силните магнитни полета произвеждат повече детайли в рентгенографските изображения.

Хелият се използва като суперхладителен агент, защото има най-ниските точки на топене и кипене, не се втвърдява при атмосферно налягане и 0 K, а хелият е химически инертен, което го прави почти невъзможно да реагира с други вещества. Освен това, хелият става свръхтечен под 2,2 Келвина. Досега уникалната ултрамобилност не е била използвана в нито едно промишлено приложение. При температури под 17 Келвина няма заместител на хелия като хладилен агент в криогенния източник.

Аеронавтика и астронавтика

Хелият се използва и в балони и дирижабли. Тъй като хелият е по-лек от въздуха, дирижаблите и балоните се пълнят с хелий. Хелият има предимството, че е незапалим, въпреки че водородът е по-плаващ и има по-ниска скорост на излизане от мембраната. Друго второстепенно приложение е в ракетната технология, където хелият се използва като топлоносител за изместване на гориво и окислител в резервоарите за съхранение и кондензиране на водород и кислород, за да се получи ракетно гориво. Може да се използва и за отстраняване на гориво и окислител от наземното оборудване преди изстрелване и може да охлади предварително течния водород в космическия кораб. В ракетата Сатурн V, използвана в програмата Аполо, за изстрелване са били необходими около 370 000 кубически метра (13 милиона кубически фута) хелий.

Откриване и анализ на течове от тръбопроводи

Друго индустриално приложение на хелия е откриването на течове. Откриването на течове се използва за откриване на течове в системи, съдържащи течности и газове. Тъй като хелият дифундира през твърди тела три пъти по-бързо от въздуха, той се използва като трасиращ газ за откриване на течове във високовакуумно оборудване (като криогенни резервоари) и съдове под високо налягане. Обектът се поставя в камера, която след това се евакуира и се пълни с хелий. Дори при скорости на течове от порядъка на 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), хелият, излизащ през теча, може да бъде открит от чувствително устройство (хелиев масспектрометър). Процедурата за измерване обикновено е автоматизирана и се нарича тест за интеграция на хелий. Друг, по-прост метод е въпросният обект да се напълни с хелий и ръчно да се търсят течове с помощта на преносимо устройство.

Хелият се използва за откриване на течове, защото е най-малката молекула и е едноатомна молекула, така че хелият изтича лесно. Хелий се пълни в обекта по време на откриване на теч и ако възникне теч, масспектрометърът с хелий ще може да открие местоположението на теча. Хелият може да се използва за откриване на течове в ракети, резервоари за гориво, топлообменници, газопроводи, електроника, телевизионни тръби и други производствени компоненти. Откриването на течове с помощта на хелий е използвано за първи път по време на проекта в Манхатън за откриване на течове в заводи за обогатяване на уран. Хелият за откриване на течове може да бъде заменен с водород, азот или смес от водород и азот.

Заваряване и металообработване

Хелият се използва като защитен газ при дъгово заваряване и плазмено-дъгово заваряване поради по-високата си йонизационна потенциална енергия в сравнение с други атоми. Хелият около заваръчния шев предотвратява окисляването на метала в разтопено състояние. Високата йонизационна потенциална енергия на хелия позволява плазмено-дъгово заваряване на различни метали, използвани в строителството, корабостроенето и аерокосмическата промишленост, като титан, цирконий, магнезий и алуминиеви сплави. Въпреки че хелият в защитния газ може да бъде заменен с аргон или водород, някои материали (като титан, хелий) не могат да бъдат заменени при плазмено-дъгово заваряване. Тъй като хелият е единственият газ, който е безопасен при високи температури.

Една от най-активните области на развитие е заваряването на неръждаема стомана. Хелият е инертен газ, което означава, че не претърпява никакви химични реакции при излагане на други вещества. Тази характеристика е особено важна при защитните газове за заваряване.

Хелият също така провежда добре топлината. Ето защо той често се използва в заваръчни шевове, където е необходимо по-високо подаване на топлина, за да се подобри омокряемостта на заваръчния шев. Хелият е полезен и за ускоряване.

Хелият обикновено се смесва с аргон в различни количества в защитната газова смес, за да се възползват максимално от добрите свойства на двата газа. Хелият, например, действа като защитен газ, който спомага за осигуряването на по-широки и по-плитки режими на проникване по време на заваряване. Но хелият не осигурява почистването, което аргонът прави.

В резултат на това производителите на метали често обмислят смесването на аргон с хелий като част от работния си процес. При дъгово заваряване с метал в защитна газова среда, хелият може да съставлява от 25% до 75% от газовата смес в хелий/аргоновата смес. Чрез регулиране на състава на защитната газова смес, заварчикът може да повлияе на разпределението на топлината на заваръчния шев, което от своя страна влияе върху формата на напречното сечение на заваръчния метал и скоростта на заваряване.

Електронна полупроводникова индустрия

Като инертен газ, хелият е толкова стабилен, че почти не реагира с други елементи. Това свойство го прави използван като щит при дъгово заваряване (за предотвратяване на замърсяване с кислород във въздуха). Хелият има и други важни приложения, като например производството на полупроводници и оптични влакна. Освен това, той може да замести азота при дълбоководно гмуркане, за да предотврати образуването на азотни мехурчета в кръвта, като по този начин предотвратява водолазна болест.

Обем на продажбите на хелий в световен мащаб (2016-2027 г.)

Глобалният пазар на хелий достигна 1825,37 милиона щатски долара през 2020 г. и се очаква да достигне 2742,04 милиона щатски долара през 2027 г., със сложен годишен темп на растеж (CAGR) от 5,65% (2021-2027 г.). Индустрията е изправена пред голяма несигурност през следващите години. Прогнозните данни за 2021-2027 г. в този документ се основават на историческото развитие през последните няколко години, мненията на експерти от индустрията и мненията на анализаторите в този документ.

Хелиевата индустрия е силно концентрирана, добивана от природни ресурси, и има ограничен брой световни производители, главно в Съединените щати, Русия, Катар и Алжир. В света потребителският сектор е концентриран в Съединените щати, Китай, Европа и т.н. Съединените щати имат дълга история и непоклатима позиция в индустрията.

Много компании имат няколко фабрики, но те обикновено не са близо до целевите си потребителски пазари. Следователно, продуктът има високи транспортни разходи.

От първите пет години производството нараства много бавно. Хелият е невъзобновяем енергиен източник и в страните производителки са въведени политики, за да се гарантира продължаващото му използване. Някои прогнозират, че хелият ще се изчерпи в бъдеще.

Промишлеността има висок дял на внос и износ. Почти всички страни използват хелий, но само няколко имат резерви от хелий.

Хелият има широк спектър от приложения и ще бъде достъпен във все повече области. Предвид оскъдността на природните ресурси, търсенето на хелий вероятно ще се увеличи в бъдеще, което ще изисква подходящи алтернативи. Очаква се цените на хелия да продължат да се покачват от 2021 до 2026 г., от $13,53/м3 (2020 г.) до $19,09/м3 (2027 г.).

Индустрията е повлияна от икономиката и политиката. С възстановяването на световната икономика все повече хора са загрижени за подобряване на екологичните стандарти, особено в слабо развитите региони с голямо население и бърз икономически растеж, а търсенето на хелий ще се увеличи.

В момента сред основните световни производители са Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) и Gazprom (Ru) и др. През 2020 г. делът на продажбите на Топ 6 производителя ще надхвърли 74%. Очаква се конкуренцията в индустрията да стане по-интензивна през следващите няколко години.

Криогенно оборудване HL

Поради недостига на ресурси от течен хелий и нарастващата му цена, е важно да се намалят загубите и да се оползотвори течният хелий при неговото използване и транспортиране.

HL Cryogenic Equipment, основана през 1992 г., е марка, свързана с HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment е ангажирана с проектирането и производството на криогенни тръбопроводни системи с висока вакуумна изолация и свързано с тях спомагателно оборудване, за да отговори на различните нужди на клиентите. Вакуумно изолираните тръби и гъвкави маркучи са изработени от високовакуумни и многослойни, многоекранни специални изолирани материали и преминават през серия от изключително строги технически обработки и обработка под висок вакуум, които се използват за пренос на течен кислород, течен азот, течен аргон, течен водород, течен хелий, втечнен етилен (газ LEG) и втечнен природен газ LNG (втечнен природен газ).

Продуктовата серия вакуумно обвити тръби, вакуумно обвити маркучи, вакуумно обвити клапани и фазови сепаратори на HL Cryogenic Equipment Company, която е преминала през серия от изключително строги технически обработки, се използва за пренос на течен кислород, течен азот, течен аргон, течен водород, течен хелий, LEG и LNG, и тези продукти се обслужват за криогенно оборудване (напр. криогенни резервоари, съдове на Дюар и студени кутии и др.) в индустриите за разделяне на въздух, газове, авиация, електроника, свръхпроводници, чипове, автоматизиран монтаж, хранително-вкусова промишленост, фармация, болници, биобанки, каучук, производство на нови материали, химическо инженерство, желязо и стомана, научни изследвания и др.

HL Cryogenic Equipment Company е квалифициран доставчик/продавач на Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani и Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) и др.