Heelium on keemiline element sümboliga, mille ta ja aatomnumber 2. See on haruldane atmosfäärigaas, värvitu, maitsetu, maitsetu, mittetoksiline, mitte-nukk, mis on vees ainult kergelt lahustuv. Heeliumi kontsentratsioon atmosfääris on mahuprotsendi võrreldes 5,24 x 10-4. Sellel on mis tahes elemendi madalaim keemis- ja sulamispunktid ning see eksisteerib ainult gaasina, välja arvatud äärmiselt külmades tingimustes.

Heeliumi veetakse peamiselt gaasilise või vedela heeliumina ning seda kasutatakse tuumareaktorites, pooljuhtides, laserites, lambipirnides, ülijuhtivuses, mõõteriistades, pooljuhid ja kiudoptikas, krüogeensed, MRI ja teadus- ja arendustegevuse laboratoorsed uuringud.

Madala temperatuuriga külm allikas

Helium is used as a cryogenic coolant for cryogenic cooling sources, Such as magnetic resonance imaging (MRI), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, superconducting quantum particle accelerator, the large hadron collider, interferometer (SQUID), electron spin resonance (ESR) and superconducting magnetic energy storage (SMES), MHD superconducting generators, Ülijuhtiv andur, jõuülekanne, maglevi transport, massispektromeeter, ülijuhtiv magnet, tugevad magnetvälja eraldajad, rõngakujulised väljasuunalised magnetid sulandumisreaktorite jaoks ja muud krüogeensed uuringud. Heelium jahutab krüogeenseid ülijuhtivaid materjale ja magneteid absoluutse nullini, sel hetkel langeb ülijuhi takistus äkki nullini. Superjuhi väga madal takistus loob võimsama magnetvälja. Haiglates kasutatavate MRI -seadmete puhul annavad tugevamad magnetväljad radiograafiliste piltide üksikasjalikumalt.

Heeliumi kasutatakse superjahutina, kuna heeliumil on madalaim sulamis- ja keemistemperatuur, see ei tahkene atmosfäärirõhu ja 0 K korral ning heelium on keemiliselt inertne, muutes teiste ainetega reageerimise peaaegu võimatuks. Lisaks muutub heelium superfluidiks alla 2,2 Kelvini. Siiani pole ainulaadset ultrakeskust üheski tööstuslikus rakenduses ära kasutatud. Temperatuuridel alla 17 Kelvini ei asenda krüogeense allika külmutusagensina heeliumi.

Aeronautika ja astronautika

Heeliumi kasutatakse ka õhupallides ja õhulaevades. Kuna heelium on õhust kergem, täidetakse õhulaevad ja õhupallid heeliumiga. Heeliumi eeliseks on see, et see on tuleküllane, ehkki vesinik on ujuvam ja membraanist madalam põgenemiskiirus. Veel üks sekundaarne kasutus on raketitehnoloogias, kus heeliumi kasutatakse kadumise söötmena, et tõrjuda mahutites kütuse ja oksüdeerija ning kondenseerida vesinikku ja hapnikku raketkütuse valmistamiseks. Seda saab kasutada ka kütuse ja oksüdeerija eemaldamiseks maapealsest tugivarustusest enne turuletoomist ning see võib kosmoselaeva vedelat vesinikku eelneda. Apollo programmis kasutatud raketis Saturn V raketis oli käivitamiseks vaja umbes 370 000 kuupmeetrit (13 miljonit kuupjalga).

Torujuhtme lekke tuvastamine ja tuvastamise analüüs

Veel üks heeliumi tööstuslik kasutamine on lekke tuvastamine. Lekke tuvastamist kasutatakse lekete tuvastamiseks vedelikke ja gaase sisaldavates süsteemides. Kuna heelium difundeerub läbi tahkete ainete kolm korda kiiremini kui õhk, kasutatakse seda märgistajana, et tuvastada lekkeid kõrge vahikuseadmega (näiteks krüogeensed mahutid) ja kõrgsurveveresoonte tuvastamiseks. Objekt asetatakse kambrisse, mis seejärel evakueeritakse ja täidetakse heeliumiga. Isegi lekkekiirusel, mis on nii madalal kui 10-9 MBAR • L / S (10-10 PA • M3 / S), saab lekke kaudu põgeneda tundliku seadme abil (heeliumi massispektromeeter). Mõõtmisprotseduur on tavaliselt automatiseeritud ja seda nimetatakse heeliumi integreerimise testiks. Teine, lihtsam meetod on täita kõnealune objekt heeliumiga ja otsida käsitsi lekkeid pihuarvuti abil.

Lekke tuvastamiseks kasutatakse heeliumi, kuna see on väikseim molekul ja see on monatoomiline molekul, seega lekib heelium kergesti. Heeliumgaas täidetakse objektile lekke tuvastamise ajal ja lekke ilmnemisel suudab heeliumi massispektromeeter tuvastada lekke asukohta. Heeliumi saab kasutada rakettide, kütusepaakide, soojusvahetite, gaasiliinide, elektroonika, televiisoritorude ja muude tootmiskomponentide lekete tuvastamiseks. Lekke tuvastamist kasutati heeliumi abil kõigepealt Manhattani projekti käigus lekete tuvastamiseks uraani rikastamistes. Lekke tuvastamise heeliumi saab asendada vesiniku, lämmastiku või vesiniku ja lämmastiku seguga.

Keevitamine ja metalli töötamine

Heeliumgaasi kasutatakse kaitsegaasina kaarekeevituses ja plasma kaarekeevitamisel, kuna selle kõrgem ionisatsioonipotentsiaal on energia kui teistel aatomitel. Keevisõmbluse ümber heeliumgaas takistab metalli sulase olekus oksüdeerumist. Heeliumi kõrge ionisatsioonipotentsiaali energia võimaldab ehituses, laevaehituses ja kosmosetes kasutatavate erinevate metallide plasma kaarekeevitamist, näiteks titaan, titaan, tsirkoonium, magneesium ja alumiiniumsulamid. Ehkki varjestusgaasis sisalduvat heeliumi saab asendada argooni või vesinikuga, ei saa plasma kaare keevitamiseks mõnda materjali (näiteks titaani heelium) asendada. Kuna heelium on ainus gaas, mis on kõrgel temperatuuril ohutu.

Üks aktiivsemaid arenduspiirkondi on roostevabast terasest keevitamine. Heelium on inertgaas, mis tähendab, et see ei toimu muude ainetega kokkupuutel keemilisi reaktsioone. See omadus on eriti oluline keevituskaitsegaasides.

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

Heelium segatakse tavaliselt argooniga kaitsegaasi segu erinevates kogustes, et kasutada täielikult ära mõlema gaasi heade omaduste. Näiteks heelium toimib kaitsegaasina, mis aitab keevitamise ajal pakkuda laiemat ja madalamat läbitungimisviisi. Kuid heelium ei anna puhastust, mida argoon teeb.

Selle tulemusel kaaluvad metallitootjad sageli argooni segamist heeliumiga oma tööprotsessi osana. Gaasivarjuga metallkaare keevitamise korral võib heelium moodustada 25–75% gaasisegust heeliumi/argooni segus. Kaitsegaasisegu koostise reguleerimisega saab keevitaja mõjutada keevisõmbluse soojuseisundit, mis omakorda mõjutab keevismetalli ristlõike kuju ja keevituskiirust.

Elektrooniline pooljuhtide tööstus

Inertse gaasina on heelium nii stabiilne, et vaevalt reageerib ühegi muude elementidega. See omadus kasutab seda kaarekeevitamise kilpina (õhus hapniku saastumise vältimiseks). Heeliumil on ka muid kriitilisi rakendusi, näiteks pooljuhid ja optilised kiudained. Lisaks võib see lämmastiku sügavas sukeldumises asendada, et vältida lämmastikumullide moodustumist vereringes, vältides sellega sukeldumishaigusi.

Globaalse heeliumi müügi maht (2016-2027)

Globaalne heeliumi turg ulatus 2020. aastal 1825,37 miljoni dollarini ja eeldatavasti ulatub see 2027. aastal 2742,04 miljoni dollarini, mille aastane kasvutempo (CAGR) oli 5,65% (2021-2027). Tööstusel on lähiaastatel suur ebakindlus. Käesolevas artiklis esitatud prognoositava andmed põhinevad viimastel aastatel ajaloolisel arengul, valdkonna ekspertide arvamustel ja analüütikute arvamustel selles artiklis.

Heeliumitööstus on väga kontsentreeritud, pärit loodusvaradest ja sellel on piiratud globaalsed tootjad, peamiselt Ameerika Ühendriikides, Venemaal, Kataris ja Alžeeris. Maailmas on tarbijasektor koondunud Ameerika Ühendriikidesse, Hiinasse ja Euroopasse ja nii edasi. USA -l on tööstuses pikk ajalugu ja kõigutamatu positsioon.

Paljudel ettevõtetel on mitu tehast, kuid tavaliselt pole need oma sihtturgudele lähedased. Seetõttu on tootel kõrge transpordikulu.

Alates esimesest viiest aastast on tootmine kasvanud väga aeglaselt. Heelium on taastumatu energiaallikas ja tootmisriikides on olemas poliitika, et tagada selle jätkuv kasutamine. Mõni ennustab, et heelium saab tulevikus otsa.

Tööstusel on suur osa impordist ja ekspordist. Peaaegu kõik riigid kasutavad heeliumi, kuid ainult vähestel on heeliumireservid.

Heeliumil on lai valik ja see on saadaval üha enam väljadel. Arvestades loodusvarade nappust, suureneb nõudlus heeliumi järele tulevikus, nõudes sobivaid alternatiive. Eeldatakse, et heeliumi hinnad tõusevad 2021–2026, 13,53 dollarilt / m3 (2020) kuni 19,09 dollarini / m3 (2027).

Tööstust mõjutab majandus ja poliitika. Kuna maailmamajandus taastub, on üha enam inimesi mures keskkonnastandardite parandamise pärast, eriti vähearenenud piirkondades, kus on suur elanikkond ja kiire majanduskasv, suureneb nõudlus heeliumi järele.

Praegu hõlmavad peamiste globaalsete tootjate hulka Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (DZ) ja Gazprom (RU) jne. 2020. aastal ületab 6 parima tootja müügiosa 74%. Eeldatakse, et tööstuses toimuv konkurents muutub lähiaastatel intensiivsemaks.

HL krüogeensed seadmed

Vedelate heeliumi ressursside nappuse ja kasvava hinna tõttu on oluline vähendada vedela heeliumi kadu ja taastumist selle kasutamise ja transpordiprotsessis.

1992. aastal asutatud HL -krüogeensed seadmed on HL Cryogeense Equipment Company Cryogeense Equipment Co., Ltd, bränd. HL -krüogeensed seadmed on pühendunud kõrge vaakumiga isoleeritud krüogeense torustiku ja sellega seotud tugiseadmete kavandamisele ja tootmisele, et rahuldada klientide erinevaid vajadusi. Vaakum isoleeritud toru ja painduv voolik on ehitatud kõrge vaakumi ja mitmekihilise mitme ekraaniga spetsiaalsete isoleeritud materjalidega ning läbib mitmeid äärmiselt rangeid tehnilisi töötlemisi ja kõrge vaakumravi, mida kasutatakse vedela hapniku, vedela lämmastiku, vedela argooni, vedela vesdik, vedela heelikagaasi ja vedelikuga.

HL -krüogeensete seadmete ettevõttes vaakumjakiga toru, vaakumkattega vooliku, vaakumjakiga ventiili ja faasieraldaja tooteseeriat, mis läbis rea äärmiselt rangete tehniliste ravimeetodite seeriaid, kasutatakse vedela hapniku, vedela lämmastiku, vedelate argoonide, vedelate vesinikute, vedelate heeli, ja nende produktide ülekandmiseks (EG -i, ja need produktid, ja need, mis pakuvad kultoorilisi tooteid, ja neid kultoorilisi tooteid ülekandmiseks (EG -i produktid, ja need tooted on. Külmakastid jne) Õhu eraldamise, gaaside, lennunduse, elektroonika, superjuhi, kiibid, automaatika kokkupanek, toidu- ja joog, apteek, haigla, biobank, kumm, uus materjalide tootmine keemiatehnika, raud- ja teadusuuringud ning teadusuuringud ning teadusuuringud ning jne.

HL -krüogeensete seadmete ettevõttest on saanud Linde kvalifitseeritud tarnija/müüja, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, Boc, Iwatani ja Hangzhou Oxygeni taimerühm (Hangyang) jne.