Helijum je hemijski element sa simbolom He i atomskim brojem 2. To je redak atmosferski gas, bezbojan, bez ukusa, bez ukusa, netoksičan, nezapaljiv, samo malo rastvorljiv u vodi. Koncentracija helijuma u atmosferi je 5,24 x 10-4 volumnih postotaka. Ima najniže tačke ključanja i topljenja od svih elemenata i postoji samo kao gas, osim u ekstremno hladnim uslovima.

Helij se prvenstveno transportuje kao plinoviti ili tekući helij i koristi se u nuklearnim reaktorima, poluvodičima, laserima, sijalicama, supravodljivosti, instrumentaciji, poluvodičima i optičkim vlaknima, kriogenim, MRI i R&D laboratorijskim istraživanjima.

Izvor hladnoće niske temperature

Helij se koristi kao kriogena rashladna tekućina za kriogene izvore hlađenja, kao što su magnetna rezonanca (MRI), spektroskopija nuklearne magnetne rezonance (NMR), supravodljivi kvantni akcelerator čestica, veliki hadronski sudarač, interferometar (SQUID), elektronska spinska rezonanca (ESR) i supravodljivo skladištenje magnetske energije (SMES), MHD supravodljivi generatori, supravodljivi senzor, prijenos energije, magnetski transport, maseni spektrometar, supravodljivi magnet, separatori jakog magnetskog polja, prstenasti supravodljivi magneti za fuzijske reaktore i druga kriogena istraživanja. Helijum hladi kriogene supravodljive materijale i magnete do skoro apsolutne nule, u kojoj tački otpor superprovodnika iznenada pada na nulu. Veoma nizak otpor supravodiča stvara snažnije magnetno polje. U slučaju MRI opreme koja se koristi u bolnicama, jača magnetna polja proizvode više detalja na radiografskim slikama.

Helijum se koristi kao super rashladno sredstvo jer helijum ima najniže tačke topljenja i ključanja, ne očvršćava se na atmosferskom pritisku i 0 K, a helijum je hemijski inertan, što ga čini gotovo nemogućim da reaguje sa drugim supstancama. Osim toga, helijum postaje superfluid ispod 2,2 Kelvina. Do sada, jedinstvena ultra-mobilnost nije bila iskorištena ni u jednoj industrijskoj primjeni. Na temperaturama ispod 17 Kelvina, ne postoji zamjena za helijum kao rashladno sredstvo u kriogenom izvoru.

Aeronautika i astronautika

Helijum se takođe koristi u balonima i vazdušnim brodovima. Pošto je helijum lakši od vazduha, vazdušni brodovi i baloni su punjeni helijumom. Helij ima prednost što je nezapaljiv, iako je vodonik plovniji i ima nižu brzinu bijega iz membrane. Druga sekundarna upotreba je u raketnoj tehnologiji, gde se helijum koristi kao medij za gubitak za istiskivanje goriva i oksidatora u rezervoarima za skladištenje i kondenzaciju vodonika i kiseonika za proizvodnju raketnog goriva. Takođe bi se mogao koristiti za uklanjanje goriva i oksidatora iz opreme za podršku na zemlji prije lansiranja i mogao bi prethodno ohladiti tečni vodonik u svemirskom brodu. U raketi Saturn V koja se koristi u programu Apollo, za lansiranje je bilo potrebno oko 370.000 kubnih metara (13 miliona kubnih stopa) helijuma.

Detekcija curenja u cjevovodu i analiza detekcije

Druga industrijska upotreba helijuma je detekcija curenja. Detekcija curenja se koristi za otkrivanje curenja u sistemima koji sadrže tečnosti i gasove. Pošto helijum difunduje kroz čvrste materije tri puta brže od vazduha, koristi se kao gas za praćenje za otkrivanje curenja u opremi visokog vakuuma (kao što su kriogeni rezervoari) i posudama pod visokim pritiskom. Predmet se stavlja u komoru, koja se zatim evakuiše i puni helijumom. Čak i pri brzinama curenja od 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), helijum koji izlazi kroz curenje može se otkriti pomoću osjetljivog uređaja (helijum maseni spektrometar). Postupak mjerenja je obično automatiziran i naziva se test integracije helija. Druga, jednostavnija metoda je punjenje predmetnog objekta helijumom i ručno traženje curenja pomoću ručnog uređaja.

Helij se koristi za detekciju curenja jer je najmanji molekul i jednoatomski je molekul, tako da helijum lako curi. Prilikom detekcije curenja u objekt se puni helijum plin, a ako dođe do curenja, maseni spektrometar helijuma će moći otkriti lokaciju curenja. Helijum se može koristiti za otkrivanje curenja u raketama, rezervoarima goriva, izmenjivačima toplote, gasovodima, elektronici, TELEVIZIJSKIM cevima i drugim proizvodnim komponentama. Detekcija curenja pomoću helijuma prvi put je korišćena tokom projekta Manhattan za otkrivanje curenja u postrojenjima za obogaćivanje uranijuma. Helij za detekciju curenja može se zamijeniti vodonikom, dušikom ili mješavinom vodonika i dušika.

Zavarivanje i obrada metala

Plin helijum se koristi kao zaštitni plin u elektrolučnom i plazma elektrolučnom zavarivanju zbog veće potencijalne energije ionizacije od ostalih atoma. Plin helijum oko zavara sprečava oksidaciju metala u rastopljenom stanju. Visoka potencijalna energija ionizacije helijuma omogućava plazma lučno zavarivanje različitih metala koji se koriste u građevinarstvu, brodogradnji i vazduhoplovstvu, kao što su titanijum, cirkonijum, magnezijum i legure aluminijuma. Iako se helijum u zaštitnom plinu može zamijeniti argonom ili vodonikom, neki materijali (kao što je titanijum helijum) ne mogu se zamijeniti za zavarivanje plazma lukom. Jer helijum je jedini gas koji je bezbedan na visokim temperaturama.

Jedno od najaktivnijih područja razvoja je zavarivanje nehrđajućeg čelika. Helijum je inertan gas, što znači da ne prolazi nikakve hemijske reakcije kada je izložen drugim supstancama. Ova karakteristika je posebno važna kod plinova za zaštitu od zavarivanja.

Helijum takođe dobro provodi toplotu. Zbog toga se obično koristi u zavarenim spojevima gdje je potreban veći unos topline kako bi se poboljšala kvašenje zavara. Helijum je takođe koristan za prebrzu vožnju.

Helijum se obično miješa sa argonom u različitim količinama u mješavini zaštitnog plina kako bi se u potpunosti iskoristila dobra svojstva oba plina. Helijum, na primjer, djeluje kao zaštitni plin koji pomaže u pružanju širih i plićih načina prodiranja tokom zavarivanja. Ali helijum ne pruža čišćenje kao argon.

Kao rezultat toga, proizvođači metala često razmatraju miješanje argona s helijumom kao dio svog radnog procesa. Za elektrolučno zavarivanje metala zaštićenog gasom, helijum može sadržavati 25% do 75% mješavine plina u mješavini helijuma/argona. Podešavanjem sastava mješavine zaštitnog plina, zavarivač može utjecati na raspodjelu topline vara, što zauzvrat utiče na oblik poprečnog presjeka metala šava i brzinu zavarivanja.

Elektronska industrija poluprovodnika

Kao inertni gas, helijum je toliko stabilan da gotovo ne reaguje sa drugim elementima. Ovo svojstvo ga čini da se koristi kao štit kod elektrolučnog zavarivanja (kako bi se spriječila kontaminacija kisika u zraku). Helijum ima i druge kritične aplikacije, kao što su proizvodnja poluprovodnika i optičkih vlakana. Osim toga, može zamijeniti dušik u dubokom ronjenju kako bi spriječio stvaranje mjehurića dušika u krvotoku, čime se sprječava ronilačka bolest.

Globalni obim prodaje helija (2016-2027)

Globalno tržište helijuma dostiglo je 1825,37 miliona dolara u 2020. i očekuje se da će dostići 2742,04 miliona dolara u 2027. godini, sa kombinovanom godišnjom stopom rasta (CAGR) od 5,65% (2021-2027). Industrija ima veliku neizvjesnost u narednim godinama. Podaci prognoze za 2021-2027 u ovom radu zasnovani su na istorijskom razvoju u proteklih nekoliko godina, mišljenjima stručnjaka industrije i mišljenjima analitičara u ovom radu.

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

Mnoge kompanije imaju nekoliko fabrika, ali obično nisu blizu ciljanog potrošačkog tržišta. Zbog toga proizvod ima visoke troškove transporta.

Od prvih pet godina proizvodnja raste veoma sporo. Helijum je neobnovljiv izvor energije, a u zemljama proizvođačima postoje politike kako bi se osigurala njegova kontinuirana upotreba. Neki predviđaju da će helijuma ponestati u budućnosti.

Industrija ima visok udio uvoza i izvoza. Gotovo sve zemlje koriste helijum, ali samo neke imaju rezerve helijuma.

Helij ima širok spektar primjena i bit će dostupan u sve više polja. S obzirom na oskudicu prirodnih resursa, potražnja za helijumom će se vjerovatno povećati u budućnosti, što će zahtijevati odgovarajuće alternative. Očekuje se da će cijene helijuma nastaviti rasti od 2021. do 2026. godine, sa 13,53 USD/m3 (2020.) na 19,09 USD/m3 (2027.).

Industrija je pod uticajem ekonomije i politike. Kako se globalna ekonomija oporavlja, sve je više ljudi zabrinuto za poboljšanje ekoloških standarda, posebno u nerazvijenim regijama sa velikom populacijom i brzim ekonomskim rastom, potražnja za helijumom će se povećati.

Trenutno među glavnim svjetskim proizvođačima su Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) i Gazprom (Ru) itd. U 2020. prodajni udio 6 najvećih proizvođača će premašiti 74%. Očekuje se da će konkurencija u industriji postati intenzivnija u narednih nekoliko godina.

HL kriogena oprema

Zbog oskudice resursa tečnog helijuma i rastuće cijene, važno je smanjiti gubitak i povrat tekućeg helijuma u procesu njegove upotrebe i transporta.

HL Cryogenic Equipment koji je osnovan 1992. je brend povezan sa HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment je posvećen dizajnu i proizvodnji sistema kriogenih cevi sa izolacijom visokog vakuuma i prateće opreme za podršku kako bi se zadovoljile različite potrebe kupaca. Vakuumsko izolirana cijev i fleksibilno crijevo izrađeni su od visokovakuumskih i višeslojnih višeslojnih specijalnih izolovanih materijala i prolaze kroz niz izuzetno strogih tehničkih tretmana i tretmana visokog vakuuma, koji se koristi za prijenos tečnog kisika, tečnog dušika. , tečni argon, tečni vodonik, tečni helijum, tečni etilen gas LEG i tečni prirodni gas LNG.

Serija proizvoda cevi sa vakuumskom omotačem, creva sa vakuumskim omotom, ventila sa vakumskim omotom i separatora faza u kompaniji HL Cryogenic Equipment Company, koja je prošla niz izuzetno strogih tehničkih tretmana, koristi se za prenos tečnog kiseonika, tečnog azota, tečnog argona, tečni vodonik, tečni helijum, LEG i LNG, a ovi proizvodi se servisiraju za kriogenu opremu (npr. kriogene rezervoare, dewarove i hladne kutije itd.) u industrijama odvajanja vazduha, gasova, avijacije, elektronike, supravodnika, čipova, montaže automatizacije, hrane i piće, apoteka, bolnica, biobanka, guma, hemijski inženjering za proizvodnju novih materijala, gvožđe i čelik i naučna istraživanja itd.

Kompanija HL Cryogenic Equipment Company je postala kvalifikovani dobavljač/prodavac kompanija Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani i Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) itd.