Хелият е химичен елемент със символ He и атомен номер 2. Това е рядък атмосферен газ, безцветен, безвкусен, безвкусен, нетоксичен, незапалим, само слабо разтворим във вода. Концентрацията на хелий в атмосферата е 5,24 x 10-4 обемни проценти. Той има най-ниските точки на кипене и топене от всеки елемент 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, измервателна апаратура, полупроводници и оптични влакна, криогенни, MRI и научноизследователски и развойни лабораторни изследвания.

Нискотемпературен студен източник

Хелият се използва като криогенна охлаждаща течност за криогенни източници на охлаждане, като магнитен резонанс (MRI), ядрено-магнитен резонанс (NMR) спектроскопия, свръхпроводящ квантов ускорител на частици, голям адронен колайдер, интерферометър (SQUID), електронен спинов резонанс (ESR) и свръхпроводящо съхранение на магнитна енергия (SMES), MHD свръхпроводящи генератори, свръхпроводящ сензор, предаване на мощност, маглев транспорт, масспектрометър, свръхпроводящ магнит, сепаратори на силно магнитно поле, свръхпроводящи магнити с пръстеновидно поле 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 MRI оборудване, използвано в болници, по-силните магнитни полета произвеждат повече детайли в радиографските изображения.

Хелият се използва като супер охладител, тъй като хелият 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. В допълнение, хелият става свръхтечен под 2,2 Келвина. Досега уникалната свръхмобилност не е била използвана в нито едно индустриално 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-нисък процент на излизане от мембраната. Друга вторична употреба е в ракетната технология, където хелият се използва като среда за загуба на енергия за изместване на гориво и окислител в резервоари за съхранение и кондензиране на водород и кислород за производство на ракетно гориво. Може също така да се използва за отстраняване на гориво и окислител от наземно поддържащо оборудване преди изстрелване и може да охлади предварително течен водород в космическия кораб. В ракетата Сатурн V, използвана в програмата Аполо, са били необходими около 370 000 кубични метра (13 милиона кубически фута) хелий за изстрелване.

Откриване на течове от тръбопроводи и анализ на откриването

Друга промишлена употреба 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 частици три пъти по-бързо от въздуха, той се използва като трасиращ газ за откриване на течове в оборудване с висок вакуум (като криогенни резервоари) и съдове под високо налягане. Обектът се поставя в камера, която след това се вакуумира и се пълни с хелий. Дори при ниски скорости на изтичане от 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3 / s), хелият, изтичащ през изтичането, може да бъде открит от чувствително устройство (хелиев масспектрометър). Процедурата на измерване обикновено е автоматизирана и се нарича тест за интегриране на хелий. Друг, по-прост метод е да напълните въпросния обект с хелий и ръчно да търсите течове с помощта на ръчно устройство.

Хелият се използва за откриване на течове, защото е най-малката молекула и е едноатомна молекула, така че хелият изтича лесно. Газообразният хелий се напълва в обекта по време на откриване на теч и ако възникне теч, хелиевият масспектрометър 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 металообработка

Газообразният хелий се използва като защитен газ при електродъгово заваряване и плазмено дъгово заваряване поради по-високата му йонизационна потенциална енергия в сравнение с другите атоми. Хелиевият газ 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 космонавтиката, като титан, цирконий, магнезий и алуминиеви сплави. Въпреки че хелият в защитния газ може да бъде заменен с аргон или водород, някои материали (като титанов хелий) не могат да бъдат заменени за плазмено дъгово заваряване. Защото 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 химически реакции, когато е изложен на други вещества. Тази характеристика е особено важна при защитните газове за заваряване.

Хелият също така провежда топлина добре. Ето защо той обикновено се използва при заварки, където се изисква по-високо внасяне на топлина за подобряване на омокряемостта на заваръчния шев. Хелият е полезен и при превишена скорост.

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

В резултат на това производителите на метали често смятат смесването на аргон с хелий като част от своя работен процес. За електродъгово заваряване в защитен газ хелият може да съставлява 25% до 75% от газовата смес в сместа хелий/аргон. 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 електродъгово заваряване (за предотвратяване на замърсяване на кислорода във въздуха). Хелият има и други критични приложения, като производството на полупроводници и оптични влакна. В допълнение, той може да замени азота при дълбоко гмуркане, за да предотврати образуването на азотни мехурчета в кръвния поток, като по този начин предотвратява болестта при гмуркане.

Глобален обем на продажбите на хелий (2016-2027 г.)

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

Индустрията на хелий е силно концентрирана, произхождаща от природни ресурси и има ограничени световни производители, главно в Съединените щати, Русия, Катар и Алжир. В света потребителският сектор е концентриран в Съединените щати, Китай и 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 потребителски пазари. Следователно продуктът има високи транспортни разходи.

От първите пет години производството расте много бавно. Хелият е невъзобновяем източник на енергия и в страните производителки има политики, за да се гарантира неговата продължителна употреба. Някои прогнозират, че хелият ще свърши в бъдеще.

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

Хелият има широк спектър от приложения и ще се предлага във все повече области. Като се има предвид недостигът на природни ресурси, търсенето на хелий вероятно ще се увеличи в бъдеще, което ще изисква подходящи алтернативи. Цените на хелия се очаква да продължат да растат от 2021 г. до 2026 г., от $13,53/m3 (2020 г.) до $19,09/m3 (2027 г.).

Индустрията се влияе от икономиката и политиката. Тъй като глобалната икономика се възстановява, все повече и повече хора са загрижени за подобряване на екологичните стандарти, особено в слабо развитите региони с голямо население и бърз икономически растеж, търсенето на хелий ще се увеличи.

Понастоящем основните световни производители включват Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) и Gazprom (Ru) и др. През 2020 г. делът на продажбите на Топ 6 производители ще надхвърли 74%. Очаква се през следващите няколко години конкуренцията в индустрията да се засили.

Криогенно оборудване HL

Поради недостига на ресурси от течен хелий и растящата цена е важно да се намалят загубите и възстановяването на течен хелий в процеса на неговото използване и транспортиране.

HL Cryogenic Equipment, която е основана през 1992 г., е марка, свързана с HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment се ангажира с проектирането и производството на високовакуумно изолирана криогенна тръбопроводна система и свързаното поддържащо оборудване, за да отговори на различните нужди на клиентите. Вакуумно изолираната тръба и гъвкавият маркуч са изработени от висок вакуум и многослойни многоекранни специални изолирани материали и преминават през серия от изключително строги технически обработки и обработка с висок вакуум, която се използва за прехвърляне на течен кислород, течен азот , течен аргон, течен водород, течен хелий, втечнен етиленов газ LEG и втечнен природен газ LNG.

Серията продукти от тръба с вакуумна кожух, маркуч с вакуумна кожух, клапан с вакуумна кожух и фазов сепаратор в HL Cryogenic Equipment Company, преминали през серия от изключително строги технически обработки, се използват 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. резервоари, дюарови съдове и охладителни кутии и т.н.) в индустрии за разделяне на въздуха, газове, авиация, електроника, свръхпроводници, чипове, автоматизирано сглобяване, храни и напитки, фармация, болници, биобанки, каучук, производство на нови материали, химическо инженерство, желязо и стомана и научни изследвания и др.

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