Hēlijs ir ķīmisks elements ar simbolu HE un atomu numuru 2. Tas ir reta atmosfēras gāze, bezkrāsains, bez garšas, bez garšas, netoksisks, neuzliesmojošs, tikai nedaudz šķīst ūdenī. Hēlija koncentrācija atmosfērā ir 5,24 x 10-4 pēc tilpuma procentuālās daļas. Tam ir viszemākie jebkura elementa vārīšanās un kausēšanas punkti, un tā pastāv tikai kā gāze, izņemot ārkārtīgi aukstos apstākļos.

Hēliju galvenokārt pārvadā kā gāzveida vai šķidru hēliju, un to izmanto kodolreaktoros, pusvadītājos, lāzeros, spuldzēs, supervadītībā, instrumentos, pusvadītājos un optikā, kriogēnā, MRI un R&D laboratorijā.

Zemas temperatūras aukstuma avots

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, Supervadīšanas sensors, jaudas pārraide, maglev transports, masas spektrometrs, supervadītājs magnēts, spēcīga magnētiskā lauka atdalītāji, gredzenveida lauka supravadošie magnēti saplūšanas reaktoriem un citi kriogēnie pētījumi. Hēlijs atdzesē kriogēnus supravadošus materiālus un magnētus līdz gandrīz absolūtai nullei, un tajā brīdī supravadītāja izturība pēkšņi pazeminās līdz nullei. Ļoti zema supravadītāja izturība rada jaudīgāku magnētisko lauku. Slimnīcās izmantoto MRI aprīkojuma gadījumā spēcīgāki magnētiskie lauki rada sīkāku informāciju radiogrāfiskos attēlos.

Hēlijs tiek izmantots kā super dzesēšanas šķidrums, jo hēlijam ir viszemākie kausēšanas un viršanas punkti, tas nesaskrājas atmosfēras spiedienā un 0 K, un hēlijs ir ķīmiski inerts, padarot gandrīz neiespējamu reaģēt ar citām vielām. Turklāt hēlijs kļūst par superfluid zem 2,2 kelvina. Līdz šim unikālā ultra-mobilitāte nav izmantota nevienā rūpnieciskā lietojumā. Temperatūrā, kas zemāka par 17 Kelvinu, hēlija kā aukstumaģenta aizstājējs nav kriogēnā avotā.

Aeronautika un astronautika

Hēlijs tiek izmantots arī balonos un dirižetros. Tā kā hēlijs ir vieglāks par gaisu, gaisa kuģi un baloni ir piepildīti ar hēliju. Hēlija priekšrocība ir tas, ka tas nav uzliesmojošs, lai gan ūdeņradis ir daudz straujāks un tam ir zemāks bēgšanas ātrums no membrānas. Vēl viena sekundāra izmantošana ir raķešu tehnoloģijā, kur hēlijs tiek izmantots kā zaudējumu vide un kase, lai izspiestu degvielu un oksidētāju uzglabāšanas tvertnēs un kondensē ūdeņradi un skābekli, lai iegūtu raķešu degvielu. To varētu izmantot arī, lai pirms palaišanas noņemtu degvielu un oksidētāju no zemes atbalsta aprīkojuma, un kosmosa kuģī varētu iepriekš atdzesēt šķidru ūdeņradi. Apollo programmā izmantotajā Saturna V raķetē bija nepieciešami apmēram 370 000 kubikmetru (13 miljoni kubikpēdu) hēlija.

Cauruļvada noplūdes noteikšanas un noteikšanas analīze

Vēl viena hēlija rūpnieciska izmantošana ir noplūdes noteikšana. Noplūdes noteikšanu izmanto, lai noteiktu noplūdes sistēmās, kas satur šķidrumus un gāzes. Tā kā hēlijs izkliedējas cauri cietām vielām trīs reizes ātrāk nekā gaiss, to izmanto kā marķiera gāzi, lai noteiktu noplūdes ar augstu vakuuma aprīkojumu (piemēram, kriogēnām tvertnēm) un augsta spiediena traukos. Objekts tiek ievietots kamerā, kuru pēc tam evakuē un piepilda ar hēliju. Pat ar noplūdes ātrumu līdz 10-9 mbar • L / s (10-10 Pa • M3 / s), hēlija izkļūšanu caur noplūdi var noteikt ar jutīgu ierīci (hēlija masas spektrometrs). Mērīšanas procedūra parasti tiek automatizēta, un to sauc par hēlija integrācijas testu. Vēl viena, vienkāršāka metode ir attiecīgā objekta aizpildīšana ar hēliju un manuāli meklēt noplūdes, izmantojot rokas ierīci.

Hēliju izmanto noplūdes noteikšanai, jo tā ir mazākā molekula un ir monatomiska molekula, tāpēc hēlija noplūde viegli. Hēlija gāzi noplūdes noteikšanas laikā tiek aizpildīta objektā, un, ja rodas noplūde, hēlija masas spektrometrs varēs noteikt noplūdes atrašanās vietu. Hēliju var izmantot, lai noteiktu noplūdes raķetēs, degvielas tvertnēs, siltummaiņos, gāzes līnijās, elektronikā, televīzijas caurulēs un citās ražošanas sastāvdaļās. Noplūdes noteikšana, izmantojot hēliju, vispirms tika izmantota Manhetenas projekta laikā, lai noteiktu noplūdes urāna bagātināšanas rūpnīcās. Noplūdes noteikšanas hēliju var aizstāt ar ūdeņradi, slāpekli vai ūdeņraža un slāpekļa maisījumu.

Metināšana un metāla darbība

Hēlija gāzi izmanto kā aizsargājošu gāzi loka metināšanā un plazmas loka metināšanā, jo tai ir augstāka jonizācijas potenciāla enerģija nekā citiem atomiem. Hēlija gāze ap metinājumu neļauj metālam oksidēt izkusušā stāvoklī. Hēlija augstā jonizācijas potenciāla enerģija ļauj plazmas loka metināšanai ar atšķirīgiem metāliem, ko izmanto būvniecībā, kuģu būvē un kosmosā, piemēram, titāns, cirkonijs, magnijs un alumīnija sakausējumi. Lai arī hēliju ekranēšanas gāzē var aizstāt ar argonu vai ūdeņradi, dažus materiālus (piemēram, titāna hēliju) nevar aizstāt attiecībā uz plazmas loka metināšanu. Tā kā hēlijs ir vienīgā gāze, kas ir droša augstā temperatūrā.

Viena no aktīvākajām attīstības jomām ir nerūsējošā tērauda metināšana. Hēlijs ir inerta gāze, kas nozīmē, ka, pakļaujoties citām vielām, tai nav ķīmiskas reakcijas. Šī īpašība ir īpaši svarīga, metinot aizsardzību.

Hēlijs arī labi vada siltumu. Tāpēc to parasti izmanto metinājumos, kur ir nepieciešama augstāka siltuma ieeja, lai uzlabotu metināšanas mitrumu. Hēlijs ir noderīgs arī ātruma pārsniegšanai.

Hēliju parasti sajauc ar argonu dažādos daudzumos aizsargājošās gāzes maisījumā, lai pilnībā izmantotu abu gāzu labo īpašību priekšrocības. Piemēram, hēlijs darbojas kā aizsargājoša gāze, lai palīdzētu nodrošināt plašākus un seklākus iespiešanās veidus metināšanas laikā. Bet hēlijs nenodrošina tīrīšanu, ko veic argons.

Tā rezultātā metāla ražotāji bieži uzskata par daļu no hēlija sajaukšanu ar hēliju kā daļu no darba procesa. Gāzes ekranētā metāla loka metināšanai hēlijs var sastāvēt no 25% līdz 75% no gāzes maisījuma hēlija/argona maisījumā. Pielāgojot aizsargājošās gāzes maisījuma sastāvu, metinātājs var ietekmēt metināšanas siltuma sadalījumu, kas savukārt ietekmē metinātā metāla šķērsgriezuma un metināšanas ātruma formu.

Elektroniskā pusvadītāju nozare

Kā inerta gāze, hēlijs ir tik stabils, ka tas diez vai reaģē ar citiem elementiem. Šis īpašums liek to izmantot kā vairogu loka metināšanā (lai novērstu skābekļa piesārņojumu gaisā). Hēlijam ir arī citi kritiski lietojumi, piemēram, pusvadītāji un optisko šķiedru ražošana. Turklāt tas var aizstāt slāpekli dziļā niršanā, lai novērstu slāpekļa burbuļu veidošanos asinsritē, tādējādi novēršot niršanas slimības.

Globālais hēlija pārdošanas apjoms (2016-2027)

Globālais hēlija tirgus 2020. gadā sasniedza USD 1825,37 miljonus, un paredzams, ka 2027. gadā tas sasniegs USD 2742,04 miljonus ar salikto gada pieauguma tempu (CAGR) 5,65% (2021–2027). Nozarei nākamajos gados ir liela nenoteiktība. Prognozes dati par 2021.-2027. Gadu šajā dokumentā ir balstīti uz pēdējo gadu vēsturisko attīstību, nozares ekspertu viedokļiem un analītiķu viedokļiem šajā dokumentā.

Hēlija rūpniecība ir ļoti koncentrēta, iegūst no dabas resursiem, un tai ir ierobežoti globālie ražotāji, galvenokārt Amerikas Savienotajās Valstīs, Krievijā, Katarā un Alžīrijā. Pasaulē patērētāju sektors ir koncentrēts Amerikas Savienotajās Valstīs, Ķīnā un Eiropā utt. Amerikas Savienotajām Valstīm ir sena vēsture un nesatricināma pozīcija nozarē.

Daudziem uzņēmumiem ir vairākas rūpnīcas, taču tās parasti nav tuvu saviem mērķa patērētāju tirgiem. Tāpēc produktam ir augstas pārvadāšanas izmaksas.

Kopš pirmajiem pieciem gadiem ražošana ir augusi ļoti lēni. Hēlijs ir neatjaunojams enerģijas avots, un ražošanas valstīs ir ieviesta politika, lai nodrošinātu tā turpmāko lietošanu. Daži prognozē, ka hēlijs nākotnē beigsies.

Nozarei ir liela daļa importa un eksporta. Gandrīz visās valstīs izmanto hēliju, bet tikai dažām ir hēlija rezerves.

Hēlijam ir plašs lietojumu klāsts, un tas būs pieejams arvien vairāk lauku. Ņemot vērā dabas resursu trūkumu, nākotnē, iespējams, palielināsies pieprasījums pēc hēlija, pieprasot atbilstošas ​​alternatīvas. Paredzams, ka hēlija cenas turpinās pieaugt no 2021. līdz 2026. gadam no USD 13,53 / m3 (2020) līdz USD 19,09 / m3 (2027).

Rūpniecību ietekmē ekonomika un politika. Atjaunojoties globālajai ekonomikai, arvien vairāk cilvēku uztraucas par vides standartu uzlabošanu, īpaši nepietiekami attīstītos reģionos ar lielu iedzīvotāju skaitu un ātru ekonomisko izaugsmi, hēlija pieprasījums palielināsies.

Pašlaik lielākie globālie ražotāji ir Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (DZ) un Gazprom (RU) utt. 2020. gadā 2020. gadā top 6 ražotāju pārdošanas daļa pārsniegs 74%. Paredzams, ka konkurence nozarē tuvākajos gados kļūs intensīvāka.

HL kriogēnā iekārta

Sakarā ar šķidro hēlija resursu trūkumu un pieaugošo cenu, ir svarīgi samazināt šķidruma hēlija zaudēšanu un atjaunošanos tā lietošanas un transporta procesā.

HL Cryogenic Equipment, kas tika dibināta 1992. gadā, ir zīmols, kas saistīts ar HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment ir apņēmies izstrādāt un ražot augstā vakuuma izolētās kriogēno cauruļvadu sistēmas un ar to saistīto atbalsta aprīkojumu, lai apmierinātu dažādās klientu vajadzības. Vakuuma izolēta caurule un elastīgā šļūtene ir veidoti ar augstu vakuuma un daudzslāņu daudzu ekrānu īpašiem izolētiem materiāliem un iziet cauri virknei ārkārtīgi stingru tehnisku ārstēšanu un augstu vakuuma apstrādi, ko izmanto šķidras skābekļa, šķidras slāpekļa, šķidrā argona, šķidrā helogēna, šķidrā helium, šķidrā dabas, likizēta etilēnā gāzes argonai, liqufied dabai.

Vakuuma apvalka caurules, vakuuma apvalka šļūtenes, vakuuma apvalka vārsta un fāžu separatora produktu sērija HL kriogēno iekārtu uzņēmumā, kas izietu cauri virknei īpaši stingras tehniskas ārstēšanas, tiek izmantota šķidru skābekļa, šķidru slāpekļa, šķidrā argona, šķidrā ūdeņraža, šķidra helium, kājas un lng, un šai produktu, un šo produktu pārsūtīšanai. utt.) Gaisa atdalīšanas, gāzu, aviācijas, elektronikas, supravadītāja, mikroshēmu, automatizācijas montāžas, pārtikas un dzēriena, aptiekas, slimnīcas, biobankas, gumijas, jaunas materiālu ražošanas ķīmiskās inženierijas, dzelzs un tērauda nozarēs nozarēs.

HL kriogēno aprīkojuma uzņēmums ir kļuvis par kvalificētu Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani un Hangzhou skābekļa augu grupas (Hangyang) piegādātāju/pārdevēju.