Гелий — химический элемент с символом Не и атомным номером 2. Это редкий атмосферный газ, бесцветный, безвкусный, безвкусный, нетоксичный, негорючий, мало растворимый в воде.Концентрация гелия в атмосфере составляет 5,24 х 10-4 объемных процентов.У него самые низкие температуры кипения и плавления среди всех элементов, и он существует только в виде газа, за исключением очень холодных условий.

Гелий в основном транспортируется в виде газообразного или жидкого гелия и используется в ядерных реакторах, полупроводниках, лазерах, лампочках, сверхпроводимости, приборостроении, полупроводниках и волоконной оптике, криогенных, МРТ и научно-исследовательских лабораторных исследованиях.

Низкотемпературный источник холода

Гелий используется в качестве криогенного хладагента для криогенных источников охлаждения, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ), спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), сверхпроводящий ускоритель квантовых частиц, большой адронный коллайдер, интерферометр (СКВИД), электронный спиновой резонанс (ЭПР). и сверхпроводящий магнитный накопитель энергии (SMES), сверхпроводящие генераторы MHD, сверхпроводящий датчик, передача энергии, транспортировка на магнитной подвеске, масс-спектрометр, сверхпроводящий магнит, сепараторы сильного магнитного поля, сверхпроводящие магниты кольцевого поля для термоядерных реакторов и другие криогенные исследования.Гелий охлаждает криогенные сверхпроводящие материалы и магниты почти до абсолютного нуля, после чего сопротивление сверхпроводника внезапно падает до нуля.Очень низкое сопротивление сверхпроводника создает более мощное магнитное поле.В случае с оборудованием МРТ, используемым в больницах, более сильные магнитные поля дают больше деталей на рентгенографических изображениях.

Гелий используется в качестве суперхладагента, потому что гелий имеет самые низкие температуры плавления и кипения, не затвердевает при атмосферном давлении и 0 К, а гелий химически инертен, что делает практически невозможным взаимодействие с другими веществами.Кроме того, гелий становится сверхтекучим ниже 2,2 Кельвина.До сих пор уникальная сверхмобильность не использовалась ни в одном промышленном приложении.При температурах ниже 17 Кельвинов нет замены гелию в качестве хладагента в криогенном источнике.

Аэронавтика и космонавтика

Гелий также используется в воздушных шарах и дирижаблях.Поскольку гелий легче воздуха, гелием наполняют дирижабли и воздушные шары.Преимущество гелия в том, что он негорюч, хотя водород более плавучий и имеет меньшую скорость выхода из мембраны.Другое вторичное использование - в ракетной технике, где гелий используется в качестве среды потерь для вытеснения топлива и окислителя в резервуарах для хранения и конденсации водорода и кислорода для производства ракетного топлива.Его также можно использовать для удаления топлива и окислителя из наземного вспомогательного оборудования перед запуском и для предварительного охлаждения жидкого водорода в космическом корабле.В ракете «Сатурн-5», используемой в программе «Аполлон», для запуска требовалось около 370 000 кубических метров (13 миллионов кубических футов) гелия.

Обнаружение утечек в трубопроводе и анализ обнаружения

Еще одно промышленное применение гелия — обнаружение утечек.Обнаружение утечек используется для обнаружения утечек в системах, содержащих жидкости и газы.Поскольку гелий диффундирует через твердые тела в три раза быстрее, чем воздух, его используют в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек в высоковакуумном оборудовании (например, в криогенных резервуарах) и сосудах высокого давления.Объект помещается в камеру, которая затем вакуумируется и заполняется гелием.Даже при таких низких скоростях течи, как 10-9 мбар•л/с (10-10 Па•м3/с), вытекающий через течь гелий может быть обнаружен чувствительным прибором (гелиевый масс-спектрометр).Процедура измерения обычно автоматизирована и называется испытанием на интеграцию гелия.Другой, более простой метод — наполнение рассматриваемого объекта гелием и поиск утечек вручную с помощью портативного устройства.

Гелий используется для обнаружения утечек, потому что это самая маленькая молекула и одноатомная молекула, поэтому гелий легко протекает.Газообразный гелий наполняет объект во время обнаружения утечек, и в случае утечки гелиевый масс-спектрометр сможет определить место утечки.Гелий можно использовать для обнаружения утечек в ракетах, топливных баках, теплообменниках, газопроводах, электронике, ТЕЛЕВИЗИОННЫХ трубках и других производственных компонентах.Обнаружение утечек с использованием гелия впервые было использовано во время Манхэттенского проекта для обнаружения утечек на заводах по обогащению урана.Гелий для обнаружения утечек можно заменить водородом, азотом или смесью водорода и азота.

Сварка и металлообработка

Газообразный гелий используется в качестве защитного газа при дуговой сварке и плазменной дуговой сварке из-за его более высокой потенциальной энергии ионизации, чем у других атомов.Газообразный гелий вокруг сварного шва предотвращает окисление металла в расплавленном состоянии.Высокая потенциальная энергия ионизации гелия позволяет проводить плазменно-дуговую сварку разнородных металлов, используемых в строительстве, судостроении и аэрокосмической отрасли, таких как сплавы титана, циркония, магния и алюминия.Хотя гелий в защитном газе можно заменить аргоном или водородом, некоторые материалы (например, титановый гелий) нельзя заменить при плазменной дуговой сварке.Потому что гелий — единственный газ, который безопасен при высоких температурах.

Одним из наиболее активных направлений развития является сварка нержавеющей стали.Гелий — инертный газ, а это значит, что он не вступает в химические реакции при контакте с другими веществами.Эта характеристика особенно важна для сварочных защитных газов.

Гелий также хорошо проводит тепло.Вот почему он обычно используется в сварных швах, где требуется более высокая тепловая энергия для улучшения смачиваемости сварного шва.Гелий также полезен для ускорения.

Гелий обычно смешивают с аргоном в различных количествах в смеси защитного газа, чтобы в полной мере использовать хорошие свойства обоих газов.Гелий, например, действует как защитный газ, помогая обеспечить более широкий и более мелкий режимы проплавления во время сварки.Но гелий не обеспечивает такой очистки, как аргон.

В результате производители металлов часто рассматривают смешивание аргона с гелием как часть своего рабочего процесса.При дуговой сварке металлическим электродом в среде защитного газа гелий может составлять от 25% до 75% газовой смеси в смеси гелия/аргона.Регулируя состав защитной газовой смеси, сварщик может влиять на распределение тепла в шве, что, в свою очередь, влияет на форму поперечного сечения металла шва и скорость сварки.

Электронная полупроводниковая промышленность

Как инертный газ гелий настолько стабилен, что почти не реагирует ни с какими другими элементами.Это свойство позволяет использовать его в качестве экрана при дуговой сварке (для предотвращения загрязнения воздуха кислородом).Гелий также имеет другие важные применения, такие как производство полупроводников и оптического волокна.Кроме того, он может заменить азот при глубоком погружении, чтобы предотвратить образование пузырьков азота в кровотоке, тем самым предотвращая ныряльную болезнь.

Мировой объем продаж гелия (2016-2027 гг.)

Мировой рынок гелия достиг 1825,37 млн ​​долларов США в 2020 году и, как ожидается, достигнет 2742,04 млн долларов США в 2027 году при среднегодовом темпе роста (CAGR) 5,65% (2021-2027 годы).В ближайшие годы отрасль испытывает большую неопределенность.Прогнозные данные на 2021–2027 годы в этой статье основаны на историческом развитии за последние несколько лет, мнениях отраслевых экспертов и мнениях аналитиков в этой статье.

Гелиевая промышленность отличается высокой концентрацией, источником сырья являются природные ресурсы, а гелиевая промышленность имеет ограниченное количество мировых производителей, в основном в США, России, Катаре и Алжире.В мире потребительский сектор сосредоточен в США, Китае, Европе и так далее.Соединенные Штаты имеют долгую историю и непоколебимую позицию в отрасли.

Многие компании имеют несколько заводов, но обычно они не близки к своим целевым потребительским рынкам.Таким образом, продукт имеет высокую стоимость транспортировки.

С первых пяти лет производство росло очень медленно.Гелий является невозобновляемым источником энергии, и в странах-производителях действует политика, направленная на обеспечение его постоянного использования.Некоторые предсказывают, что в будущем гелий закончится.

Промышленность имеет высокую долю импорта и экспорта.Почти все страны используют гелий, но лишь немногие имеют запасы гелия.

Гелий имеет широкий спектр применения и будет доступен во все большем количестве областей.Учитывая нехватку природных ресурсов, спрос на гелий, вероятно, возрастет в будущем, что потребует соответствующих альтернатив.Ожидается, что цены на гелий будут продолжать расти с 2021 по 2026 год с 13,53 долл. США/м3 (2020 г.) до 19,09 долл. США/м3 (2027 г.).

Отрасль зависит от экономики и политики.По мере восстановления мировой экономики все больше и больше людей заботятся об улучшении экологических стандартов, особенно в слаборазвитых регионах с большим населением и быстрым экономическим ростом спрос на гелий будет увеличиваться.

В настоящее время основными мировыми производителями являются Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) и Газпром (Ru) и др. В 2020 году доля продаж Топ-6 производителей превысит 74%.Ожидается, что в ближайшие несколько лет конкуренция в отрасли станет более острой.

HL Криогенное оборудование

Из-за нехватки ресурсов жидкого гелия и роста цен важно уменьшить потери и восстановление жидкого гелия в процессе его использования и транспортировки.

Компания HL Cryogenic Equipment, основанная в 1992 году, является дочерней компанией HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd.Компания HL Cryogenic Equipment занимается проектированием и производством систем криогенных трубопроводов с изоляцией высокого вакуума и сопутствующего вспомогательного оборудования для удовлетворения различных потребностей клиентов.Труба с вакуумной изоляцией и гибкий шланг изготовлены из материалов с высоким вакуумом и многослойных многоэкранных специальных изоляционных материалов и проходят ряд чрезвычайно строгих технических обработок и обработку в высоком вакууме, которая используется для передачи жидкого кислорода, жидкого азота. , жидкий аргон, жидкий водород, жидкий гелий, сжиженный этиленовый газ LEG и сжиженный природный газ LNG.

Трубы с вакуумной оболочкой, шланги с вакуумной оболочкой, клапаны с вакуумной рубашкой и фазовые сепараторы компании HL Cryogenic Equipment Company, прошедшие серию чрезвычайно строгих технических обработок, используются для передачи жидкого кислорода, жидкого азота, жидкого аргона, жидкий водород, жидкий гелий, LEG и LNG, и эти продукты обслуживаются для криогенного оборудования (например, криогенные резервуары, дьюары и холодильные камеры и т. д.) в отраслях разделения воздуха, газа, авиации, электроники, сверхпроводников, чипов, сборки автоматики, пищевой и напитки, аптека, больница, биобанк, резина, производство новых материалов, химическое машиностроение, железо и сталь, научные исследования и т. д.

Компания HL Cryogenic Equipment Company стала квалифицированным поставщиком таких компаний, как Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani, Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) и т. д.