Heelium on keemiline element, millel on sümbol He ja aatomnumber 2. See on haruldane atmosfäärigaas, värvitu, maitsetu, maitsetu, mittetoksiline, mittesüttiv, vees lahustuv vaid vähesel määral. Heeliumi kontsentratsioon atmosfääris on 5,24 x 10-4 mahuprotsenti. Sellel on kõigi elementide madalaim keemis- ja sulamistemperatuur ning see eksisteerib ainult gaasina, välja arvatud äärmiselt külmades tingimustes.

Heeliumi transporditakse peamiselt gaasilise või vedela heeliumina ning seda kasutatakse tuumareaktorites, pooljuhtides, laserites, lambipirnides, ülijuhtivuses, mõõteriistades, pooljuhtides ja fiiberoptikas, krüogeensetes, MRI-s ning teadus- ja arendustegevuse laboratoorsetes uuringutes.

Madala temperatuuriga külma allikas

Heeliumi kasutatakse krüogeense jahutusvedelikuna krüogeensete jahutusallikate jaoks, nagu magnetresonantstomograafia (MRI), tuumamagnetresonantsi (NMR) spektroskoopia, ülijuhtiv kvantosakeste kiirendi, suur hadronite põrkur, interferomeeter (SQUID), elektronide spinresonants (ESR) ja ülijuhtivad magnetilised energiasalvestid (SMES), MHD ülijuhtivad generaatorid, ülijuhtivusandur, jõuülekanne, maglevi transport, massispektromeeter, ülijuhtiv magnet, tugeva magnetvälja eraldajad, rõngakujulised ülijuhtivad magnetid termotuumasünteesireaktorite jaoks ja muud krüogeensed uuringud. Heelium jahutab krüogeensed ülijuhtivad materjalid ja magnetid absoluutse nulli lähedale, kus ülijuhi takistus langeb ootamatult nullini. Ülijuhi väga madal takistus loob võimsama magnetvälja. Haiglates kasutatavate MRI-seadmete puhul toodavad tugevamad magnetväljad radiograafilistes piltides rohkem detaile.

Heeliumi kasutatakse superjahutusvedelikuna, kuna heelium on madalaima sulamis- ja keemistemperatuuriga, atmosfäärirõhul ja 0 K juures ei tahku ning heelium on keemiliselt inertne, mistõttu on teiste ainetega peaaegu võimatu reageerida. Lisaks muutub heelium ülivedelikuks alla 2,2 kelvini. Seni pole ainulaadset ülimobiilsust üheski tööstuslikus rakenduses ära kasutatud. Temperatuuridel alla 17 kelvini ei asenda heeliumi külmutusagensina krüogeenses allikas.

Lennundus ja astronautika

Heeliumi kasutatakse ka õhupallides ja õhulaevades. Kuna heelium on õhust kergem, on õhulaevad ja õhupallid heeliumiga täidetud. Heeliumi eeliseks on see, et see ei sütti, kuigi vesinik on ujuvam ja sellel on väiksem membraanist väljumise kiirus. Teine sekundaarne kasutusala on raketitehnoloogia, kus heeliumi kasutatakse kadukeskkonnana kütuse ja oksüdeerija väljatõrjumiseks mahutites ning vesiniku ja hapniku kondenseerimiseks raketikütuse valmistamiseks. Seda saaks kasutada ka kütuse ja oksüdeerija eemaldamiseks maapealsetest tugiseadmetest enne starti ning see võiks kosmoselaevas vedelat vesinikku eeljahutada. Apollo programmis kasutatava raketi Saturn V puhul kulus startimiseks umbes 370 000 kuupmeetrit (13 miljonit kuupjalga) heeliumi.

Torujuhtme lekke tuvastamine ja tuvastamise analüüs

Teine heeliumi tööstuslik kasutusala on lekke tuvastamine. Lekketuvastust kasutatakse vedelikke ja gaase sisaldavate süsteemide lekete tuvastamiseks. Kuna heelium difundeerub läbi tahkete ainete kolm korda kiiremini kui õhk, kasutatakse seda märgistusgaasina kõrgvaakumseadmete (nt krüogeensete paakide) ja kõrgsurveanumate lekete tuvastamiseks. Objekt asetatakse kambrisse, mis seejärel evakueeritakse ja täidetakse heeliumiga. Isegi nii madala lekkekiiruse korral kui 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3 / s), saab lekke kaudu väljuvat heeliumi tuvastada tundliku seadmega (heeliumi massispektromeeter). Mõõtmisprotseduur on tavaliselt automatiseeritud ja seda nimetatakse heeliumi integratsiooni testiks. Teine, lihtsam meetod on täita kõnealune objekt heeliumiga ja käsitsi pihuseadme abil lekkeid otsida.

Heeliumi kasutatakse lekke tuvastamiseks, kuna see on väikseim molekul ja on üheaatomiline molekul, mistõttu heelium lekib kergesti. Lekke tuvastamise käigus täidetakse objekti sisse heeliumgaas ja lekke korral suudab heeliumi massispektromeeter tuvastada lekke asukoha. Heeliumi saab kasutada lekete tuvastamiseks rakettides, kütusepaakides, soojusvahetites, gaasijuhtmetes, elektroonikas, TELEVIISIOONI torudes ja muudes tootmiskomponentides. Lekke tuvastamist heeliumi abil kasutati esmakordselt Manhattani projekti ajal uraani rikastamise tehaste lekete tuvastamiseks. Lekke tuvastamise heeliumi saab asendada vesiniku, lämmastiku või vesiniku ja lämmastiku seguga.

Keevitus ja metallitöö

Heeliumgaasi kasutatakse kaitsegaasina kaarkeevitamisel ja plasmakaarkeevitamisel, kuna sellel on suurem ionisatsioonipotentsiaalne energia kui teistel aatomitel. Heeliumgaas keevisõmbluse ümber takistab metalli oksüdeerumist sulas olekus. Heeliumi kõrge ionisatsioonipotentsiaali energia võimaldab plasmakaarega keevitada erinevaid ehituses, laevaehituses ja kosmosetööstuses kasutatavaid metalle, nagu titaan, tsirkoonium, magneesium ja alumiiniumisulamid. Kuigi heeliumi kaitsegaasis saab asendada argooni või vesinikuga, ei saa plasmakaarega keevitamisel mõnda materjali (nt titaanheelium) asendada. Sest heelium on ainus gaas, mis on kõrgel temperatuuril ohutu.

Üks aktiivsemaid arendusvaldkondi on roostevaba terase keevitamine. Heelium on inertgaas, mis tähendab, et see ei allu muude ainetega kokkupuutel keemilistele reaktsioonidele. See omadus on eriti oluline keevituskaitsegaaside puhul.

Heelium juhib hästi ka soojust. Seetõttu kasutatakse seda tavaliselt keevisõmblustes, kus keevisõmbluse märguvuse parandamiseks on vaja suuremat soojussisendit. Heelium on kasulik ka kiiruseületamiseks.

Tavaliselt segatakse heeliumi kaitsvas gaasisegus argooniga erinevates kogustes, et mõlema gaasi häid omadusi täielikult ära kasutada. Näiteks heelium toimib kaitsegaasina, mis aitab keevitamise ajal tagada laiemat ja madalamat läbitungimist. Kuid heelium ei paku sellist puhastust nagu argoon.

Seetõttu kaaluvad metallitootjad sageli oma tööprotsessi osana argooni segamist heeliumiga. Gaasiga varjestatud metallist kaarkeevituse korral võib heelium moodustada 25–75% heeliumi/argooni segu gaasisegust. Reguleerides kaitsva gaasisegu koostist, saab keevitaja mõjutada keevisõmbluse soojusjaotust, mis omakorda mõjutab keevismetalli ristlõike kuju ja keevituskiirust.

Elektrooniline pooljuhtide tööstus

Inertgaasina on heelium nii stabiilne, et ei reageeri peaaegu ühegi teise elemendiga. Tänu sellele omadusele kasutatakse seda kaarekeevitusel (et vältida hapniku saastumist õhus). Heeliumil on ka muid olulisi rakendusi, nagu pooljuhid ja optiliste kiudude tootmine. Lisaks võib see süvasukeldumisel asendada lämmastikku, et vältida lämmastikumullide teket vereringes, vältides seega sukeldumishaigust.

Ülemaailmne heeliumi müügimaht (2016–2027)

Ülemaailmne heeliumiturg ulatus 2020. aastal 1825,37 miljoni USA dollarini ja 2027. aastal peaks see jõudma 2742,04 miljoni USA dollarini ning liitaastane kasvumäär (CAGR) on 5,65% (2021–2027). Tööstuses on lähiaastatel suur ebakindlus. Käesolevas töös prognoositavad andmed aastateks 2021-2027 põhinevad viimaste aastate ajaloolisel arengul, valdkonnaekspertide arvamustel ja käesolevas töös analüütikute arvamustel.

Heeliumitööstus on väga kontsentreeritud, hangitud loodusvaradest ja sellel on piiratud ülemaailmsed tootjad, peamiselt Ameerika Ühendriikides, Venemaal, Kataris ja Alžeerias. Maailmas on tarbijasektor koondunud Ameerika Ühendriikidesse, Hiinasse ja Euroopasse jne. Ameerika Ühendriikidel on selles tööstuses pikk ajalugu ja vankumatu positsioon.

Paljudel ettevõtetel on mitu tehast, kuid need ei ole tavaliselt oma sihttarbijaturgude lähedal. Seetõttu on tootel kõrge transpordikulu.

Alates esimesest viiest aastast on tootmine kasvanud väga aeglaselt. Heelium on taastumatu energiaallikas ja selle jätkuva kasutamise tagamiseks on tootjariikides kehtestatud poliitika. Mõned ennustavad, et heelium saab tulevikus otsa.

Tööstuses on suur impordi ja ekspordi osakaal. Peaaegu kõik riigid kasutavad heeliumi, kuid ainult vähestel on heeliumivarud.

Heeliumil on lai kasutusala ja see on saadaval üha enamates valdkondades. Arvestades loodusvarade nappust, suureneb nõudlus heeliumi järele tõenäoliselt tulevikus, mis nõuab sobivaid alternatiive. Eeldatakse, et heeliumi hinnad jätkavad tõusu aastatel 2021–2026, 13,53 dollarilt / m3 (2020) 19,09 dollarile / m3 (2027).

Tööstust mõjutavad majandus ja poliitika. Maailmamajanduse taastudes on üha enam inimesi mures keskkonnastandardite parandamise pärast, eriti vähearenenud piirkondades, kus on suur rahvaarv ja kiire majanduskasv, suureneb nõudlus heeliumi järele.

Praegu kuuluvad suuremate ülemaailmsete tootjate hulka Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) ja Gazprom (Ru) jne. 2020. aastal ületab Top 6 tootjate müügiosakaal 74%. Eeldatavasti muutub konkurents tööstuses lähiaastatel tihedamaks.

HL krüogeensed seadmed

Vedela heeliumi ressursside nappuse ja kallineva hinna tõttu on oluline vähendada vedela heeliumi kadu ja taastumist selle kasutus- ja transpordiprotsessis.

HL Cryogenic Equipment, mis asutati 1992. aastal, on bränd, mis on seotud ettevõttega HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment on pühendunud kõrge vaakumiga isoleeritud krüogeense torustiku ja sellega seotud tugiseadmete projekteerimisele ja valmistamisele, et rahuldada klientide erinevaid vajadusi. Vaakumisolatsiooniga toru ja painduv voolik on valmistatud kõrgvaakumist ja mitmekihilisest mitme ekraaniga spetsiaalsest isolatsioonimaterjalist ning läbivad rea äärmiselt rangeid tehnilisi töötlusi ja kõrgvaakumtöötlust, mida kasutatakse vedela hapniku ja vedela lämmastiku ülekandmiseks. , vedel argoon, vedel vesinik, vedel heelium, veeldatud etüleengaas LEG ja veeldatud loodusgaas LNG.

HL Cryogenic Equipment Company vaakumkattega toru, vaakumkattega vooliku, vaakumkattega ventiili ja faasieraldaja tooteseeriat, mis on läbinud mitmeid äärmiselt rangeid tehnilisi töötlusi, kasutatakse vedela hapniku, vedela lämmastiku, vedela argooni, vedel vesinik, vedel heelium, LEG ja LNG ning neid tooteid hooldatakse krüogeensete seadmete jaoks (nt krüogeensed mahutid, dewarid ja külmkastid jne) õhueraldus-, gaasi-, lennundus-, elektroonika-, ülijuhtide, kiipide, automaatika kooste-, toiduaine- ja jook, apteek, haigla, biopank, kumm, uute materjalide tootmine keemiatehnoloogia, raud ja teras ning teadusuuringud jne.

HL Cryogenic Equipment Companyst on saanud Linde, Air Liquide'i, Air Products'i (AP), Praxairi, Messeri, BOC, Iwatani ja Hangzhou Oxygen Plant Groupi (Hangyang) jne kvalifitseeritud tarnija/müüja.