Helij je kemični element s simbolom, ki ga on in atomski številki 2. Je redek atmosferski plin, brezbarven, brez okusa, netoksičen, neplačen, le rahlo topen v vodi. Koncentracija helija v atmosferi je 5,24 x 10-4 glede na odstotek volumna. Ima najnižje vrelo in tališče katerega koli elementa in obstaja le kot plin, razen v izjemno hladnih pogojih.

Helij se prenaša predvsem kot plinasti ali tekoči helij in se uporablja v jedrskih reaktorjih, polprevodnikih, laserjih, žarnicah, superprevodi, instrumentu, polprevodnikih in vlaknin optiki, kriogenih, MRI in laboratorijskih raziskavah.

Vir hladnega hladnega temperature

Helij se uporablja kot kriogena hladilna tekočina za kriogene vire hlajenja, kot so slikanje z magnetno resonanco (MRI), jedrska magnetna resonanca (NMR) spektroskopija, superprevodni kvantni pospeševalnik delcev, velik hadronski trk, interferometer (Squid), resonanca z elektronskim repomenom (ESR) in superprevodno shranjevanje magnetne energije (MSP), MHD superprevodni generatorji, superprevodni senzor, prenos moči, prenos maglev, masni spektrometer, superprevodni magnet, močne ločevalce magnetnega polja, obročno poljsko magnetno magnetno magneto za fuzijske reaktorje in druge kriogene raziskave. Helij hladi kriogene superprevodne materiale in magnete na skoraj absolutno ničlo, na kateri točko upor superprevodnika nenadoma pade na nič. Zelo nizka odpornost superprevodnika ustvarja močnejše magnetno polje. V primeru MRI opreme, ki se uporablja v bolnišnicah, močnejša magnetna polja dajejo več podrobnosti na radiografskih slikah.

Helij se uporablja kot super hladilna tekočina, ker ima helij najnižje točke taljenja in vrelišča, pri atmosferskem tlaku se ne strdi, helij pa je kemično inerten, zaradi česar je skoraj nemogoče reagirati z drugimi snovmi. Poleg tega helij postane nadvse pod 2,2 Kelvina. Do zdaj edinstvena ultra-mobilnost ni bila izkoriščena v nobeni industrijski uporabi. Pri temperaturah pod 17 Kelvinom ni nobenega nadomestila za helij kot hladilno sredstvo v kriogenem viru.

Aeronavtika in astronavtika

Helij se uporablja tudi v balonih in zračnih ladjah. Ker je helij lažji od zraka, so zračne ladje in baloni napolnjeni s helijem. Prednost helij ima nevšečen, čeprav je vodik bolj živahen in ima nižjo hitrost pobega iz membrane. Druga sekundarna uporaba je v raketni tehnologiji, kjer se helij uporablja kot izguba medij za izpodrivanje goriva in oksidatorja v rezervoarjih za skladiščenje ter kondenzira vodik in kisik za izdelavo raketnega goriva. Pred zagonom bi ga lahko uporabili tudi za odstranjevanje goriva in oksidalizatorja iz opreme za podporo tal in lahko v vesoljskem plovilu prednastavili tekoči vodik. V raketi Saturn V, ki je bila uporabljena v programu Apollo, je bilo za izstrelitev potrebnih približno 370.000 kubičnih metrov (13 milijonov kubičnih metrov) helija.

Analiza odkrivanja in odkrivanja puščanja cevovodov

Druga industrijska uporaba helija je odkrivanje puščanja. Zaznavanje puščanja se uporablja za odkrivanje puščanja v sistemih, ki vsebujejo tekočine in pline. Ker se helij razprši skozi trdne snovi trikrat hitreje kot zrak, se uporablja kot sledilni plin za zaznavanje puščanja v visoko vakuumski opremi (kot so kriogeni rezervoarji) in visokotlačne posode. Predmet je nameščen v komoro, ki se nato evakuira in napolni s helijem. Tudi pri stopnjah puščanja do 10-9 mbar • L / s (10-10 Pa • M3 / s), helij, ki pobegne skozi puščanje, lahko zazna občutljiva naprava (helijev masni spektrometer). Postopek merjenja je običajno avtomatiziran in se imenuje test integracije helija. Druga, enostavnejša metoda je, da zadevni predmet napolnite s helijem in ročno iščete puščanje z ročno napravo.

Helij se uporablja za odkrivanje puščanja, ker je najmanjša molekula in je monatomska molekula, tako da helij zlahka pušča. Helijev plin se med zaznavanjem puščanja napolni v predmet in če pride do puščanja, bo masni spektrometer helija lahko zaznal lokacijo puščanja. Helij se lahko uporabi za odkrivanje puščanja v raketah, rezervoarjih za gorivo, toplotni izmenjevalci, plinovodi, elektroniki, televizijski cevi in ​​drugih proizvodnih komponentah. Zaznavanje puščanja z uporabo helija je bilo najprej uporabljeno med projektom Manhattan za odkrivanje puščanja na rastlinah za obogatitev urana. Helij za odkrivanje puščanja lahko nadomestimo z vodikom, dušikom ali mešanico vodika in dušika.

Varjenje in kovine

Helijev plin se uporablja kot zaščitni plin pri varjenju z lokom in plazemskim lokom zaradi svoje večje ionizacijske potencialne energije kot drugi atomi. Helijev plin okoli zvara preprečuje, da bi kovina oksidalirala v staljenem stanju. Visoka ionizacijska potencialna energija helija omogoča plazemsko lok varjenje različnih kovin, ki se uporabljajo pri gradnji, ladjedelništvu in vesoljskem prostoru, kot so titanij, cirkonij, magnezij in aluminijeve zlitine. Čeprav lahko helija v zaščitnem plinu nadomesti z argonom ali vodikom, nekaterih materialov (na primer titanov helij) ni mogoče zamenjati za varjenje v plazmi. Ker je helij edini plin, ki je varen pri visokih temperaturah.

Eno najbolj aktivnih področij razvoja je varjenje iz nerjavečega jekla. Helij je inertni plin, kar pomeni, da ne izpostavlja nobenih kemičnih reakcij, če je izpostavljen drugim snovi. Ta značilnost je še posebej pomembna pri varilni zaščitni plini.

Helij tudi dobro vodi toploto. Zato se običajno uporablja pri zvarah, kjer je za izboljšanje zmogljivosti zvara potreben večji vnos toplote. Helij je uporaben tudi za hitrost.

Helij se običajno meša z argonom v različnih količinah v zaščitni plinski mešanici, da v celoti izkoristi dobre lastnosti obeh plinov. Helij na primer deluje kot zaščitni plin, ki pomaga zagotoviti širše in plitvejše načine penetracije med varjenjem. Toda helij ne zagotavlja čiščenja, ki ga počne argon.

Kot rezultat, proizvajalci kovin pogosto razmišljajo o mešanju argona s helijem kot del svojega delovnega procesa. Za kovinsko varjenje z zaščitenim plinom lahko helij v mešanici helija/argona obsega 25% do 75% plinske mešanice. S prilagoditvijo sestave zaščitne plinske mešanice lahko varilec vpliva na porazdelitev toplote zvara, kar posledično vpliva na obliko prereza kovine in hitrosti varjenja.

Elektronska industrija polprevodnikov

Kot inertni plin je helij tako stabilen, da komaj reagira z drugimi elementi. Zaradi te lastnosti se uporablja kot ščit pri ločnem varjenju (za preprečevanje kontaminacije kisika v zraku). Helij ima tudi druge kritične aplikacije, kot so polprevodniki in proizvodnja optičnih vlaken. Poleg tega lahko nadomesti dušik v globokem potapljanju, da prepreči nastanek dušikovih mehurčkov v krvnem obtoku in tako prepreči potapljaško bolezen.

Globalni obseg prodaje helija (2016–2027)

Globalni trg helija je v letu 2020 dosegel 1825,37 milijona ameriških dolarjev in naj bi v letu 2027 dosegel 2742,04 milijona dolarjev, s skupno letno stopnjo rasti (CAGR) v višini 5,65% (2021-2027). Industrija ima v prihodnjih letih veliko negotovosti. Podatki o napovedih za 2021–2027 v tem prispevku temeljijo na zgodovinskem razvoju zadnjih nekaj let, mnenju strokovnjakov v industriji in mnenjih analitikov v tem prispevku.

Industrija helija je zelo koncentrirana, pridobljena iz naravnih virov in ima omejene globalne proizvajalce, predvsem v ZDA, Rusiji, Katarju in Alžiriji. Na svetu je potrošniški sektor koncentriran v ZDA, na Kitajskem in v Evropi in tako naprej. Združene države imajo v industriji dolgo zgodovino in nepremagljiv položaj.

Številna podjetja imajo več tovarn, vendar običajno niso blizu njihovim ciljnim potrošniškim trgom. Zato ima izdelek visoke stroške prevoza.

Proizvodnja je že od prvih pet let rasla zelo počasi. Helij je neobnovljiv vir energije, pri proizvodnji držav pa so vzpostavljene politike, da bi zagotovili nadaljnjo uporabo. Nekateri napovedujejo, da bo helij v prihodnosti zmanjkalo.

Industrija ima velik delež uvoza in izvoza. Skoraj vse države uporabljajo helij, le nekaj pa ima rezerve helija.

Helij ima široko paleto uporabe in bo na voljo na več in več poljih. Glede na pomanjkanje naravnih virov se bo povpraševanje po heliju v prihodnosti verjetno povečalo, kar bo zahtevalo ustrezne alternative. Pričakuje se, da se bodo cene helija nadaljevale z 2021 na 2026, z 13,53 USD / m3 (2020) na 19,09 USD / m3 (2027).

Na industrijo vplivajo ekonomičnost in politika. Ko se svetovno gospodarstvo okreva, vse več ljudi skrbi za izboljšanje okoljskih standardov, zlasti v nerazvitih regijah z velikim prebivalstvom in hitro gospodarsko rastjo, se bo povpraševanje po heliju povečalo.

Trenutno so glavni svetovni proizvajalci Rasgas, Linde Group, Air Chemical, Exxonmobil, Air Liquide (DZ) in Gazprom (RU) itd. Leta 2020 bo prodajni delež najboljših 6 proizvajalcev presegel 74%. Pričakuje se, da bo konkurenca v industriji v naslednjih nekaj letih postala intenzivnejša.

HL kriogena oprema

Zaradi pomanjkanja tekočih helijevih virov in naraščajoče cene je pomembno zmanjšati izgubo in izterjavo tekočega helija v njegovem postopku uporabe in prevoza.

Kriogena oprema HL, ki je bila ustanovljena leta 1992, je blagovna znamka, povezana s podjetjem HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL kriogena oprema je zavezana zasnovi in ​​izdelavi visokega vakuumskega izoliranega kriogenega cevovoda in s tem povezane podpore za izpolnjevanje različnih potreb kupcev. Vakuumska izolirana cev in prožna cev sta zgrajena v visokih in večplastnih večkratnih posebnih izoliranih materialih in prehaja skozi vrsto izjemno strogih tehničnih obdelav in visokega vakuumskega obdelave, ki se uporablja za prenos tekočega kisika, tekočega dušika , tekoči argon, tekoči vodik, tekoči helij, utekočinjeni etilen plin in utekočinjeni plin.

Serija izdelkov vakuumske cevi, vakuumske cevi za cev, vakuumski ventil in fazni separator v podjetju HL Cryogenic Equipment, ki je potekalo skozi vrsto izjemno strogih tehničnih obdelav, se uporablja za prenos tekočega kisika, tekočega dušika, tekočega argona, tekočega argona, Tekoči vodik, tekoči helij, noga in utekočinjenje in te izdelke servisirajo za kriogeno opremo (npr. Kriogeni rezervoarji, Dewars in hladni nabori itd.) pijača, lekarna, bolnišnica, biobanka, guma, nov materialni proizvodnja kemijskega inženirstva, železo in jeklo ter znanstvene raziskave itd.

Podjetje HL Cryogenic Equipment je postalo usposobljeni dobavitelj/prodajalec Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani in Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) itd.