Hēlijs ir ķīmisks elements ar simbolu He un atomskaitli 2. Tā ir reta atmosfēras gāze, bezkrāsaina, bezgaršīga, bezgaršīga, netoksiska, nedegoša, tikai nedaudz šķīst ūdenī. Hēlija koncentrācija atmosfērā ir 5,24 x 10-4 pēc tilpuma procentiem. Tam ir zemākā viršanas un kušanas temperatūra no jebkura elementa, un tā pastāv tikai kā gāze, izņemot ārkārtīgi aukstos apstākļos.

Hēliju galvenokārt transportē kā gāzveida vai šķidru hēliju, un to izmanto kodolreaktoros, pusvadītājos, lāzeros, spuldzēs, supravadītspējas, instrumentu, pusvadītāju un šķiedru optikas, kriogēnos, MRI un pētniecības un attīstības laboratorijas pētījumos.

Zemas temperatūras aukstuma avots

Hēliju izmanto kā kriogēno dzesēšanas šķidrumu kriogēnās dzesēšanas avotos, piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošanā (MRI), kodolmagnētiskās rezonanses (NMR) spektroskopijā, supravadītāja kvantu daļiņu paātrinātājā, lielajā hadronu paātrinātājā, interferometrā (SQUID), elektronu griešanās rezonanse (ESR) un supravadošas magnētiskās enerģijas uzglabāšanas (SMES), MHD supravadīšanas ģeneratori, supravadīšanas sensors, jaudas pārvade, maglev transportēšana, masas spektrometrs, supravadošs magnēts, spēcīga magnētiskā lauka separatori, gredzenveida lauka supravadošie magnēti kodolsintēzes reaktoriem un citi kriogēnie pētījumi. Hēlijs atdzesē kriogēnos supravadošos materiālus un magnētus līdz gandrīz absolūtai nullei, un šajā brīdī supravadītāja pretestība pēkšņi nokrītas līdz nullei. Supravadītāja ļoti zemā pretestība rada jaudīgāku magnētisko lauku. Slimnīcās izmantoto MRI iekārtu gadījumā spēcīgāki magnētiskie lauki rada sīkāku informāciju radiogrāfiskajos attēlos.

Hēliju izmanto kā superdzesēšanas šķidrumu, jo hēlijam ir viszemākās kušanas un viršanas temperatūras, tas nesastingst atmosfēras spiedienā un 0 K temperatūrā, un hēlijs ir ķīmiski inerts, tāpēc gandrīz neiespējami reaģēt ar citām vielām. Turklāt hēlijs kļūst superšķidrs zem 2,2 kelviniem. Līdz šim unikālā īpaši mobilitāte nav izmantota nevienā rūpnieciskā lietojumā. Temperatūrā, kas zemāka par 17 kelviniem, nevar aizstāt hēliju kā aukstumaģentu kriogēnajā avotā.

Aeronautika un astronautika

Hēliju izmanto arī gaisa balonos un dirižabļos. Tā kā hēlijs ir vieglāks par gaisu, dirižabļi un baloni ir piepildīti ar hēliju. Hēlija priekšrocība ir tā, ka tas nav uzliesmojošs, lai gan ūdeņradis ir peldošāks un tam ir mazāks izplūdes ātrums no membrānas. Vēl viens sekundārs lietojums ir raķešu tehnoloģijā, kur hēliju izmanto kā zudumu vidi, lai izspiestu degvielu un oksidētāju uzglabāšanas tvertnēs un kondensētu ūdeņradi un skābekli, lai iegūtu raķešu degvielu. To varētu arī izmantot, lai pirms palaišanas noņemtu degvielu un oksidētāju no zemes atbalsta iekārtām, kā arī varētu iepriekš atdzesēt šķidro ūdeņradi kosmosa kuģī. Apollo programmā izmantotās raķetes Saturn V palaišanai bija nepieciešami aptuveni 370 000 kubikmetru (13 miljoni kubikpēdu) hēlija.

Cauruļvada noplūdes noteikšana un noteikšanas analīze

Vēl viens rūpniecisks hēlija lietojums ir noplūdes noteikšana. Noplūdes noteikšana tiek izmantota, lai noteiktu noplūdes sistēmās, kurās ir šķidrumi un gāzes. Tā kā hēlijs izkliedējas caur cietām vielām trīs reizes ātrāk nekā gaiss, to izmanto kā marķiergāzi, lai atklātu noplūdes augsta vakuuma iekārtās (piemēram, kriogēnajās tvertnēs) un augstspiediena tvertnēs. Objekts tiek ievietots kamerā, kas pēc tam tiek evakuēts un piepildīts ar hēliju. Pat pie tik zema noplūdes ātruma kā 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), hēliju, kas izplūst caur noplūdi, var noteikt ar jutīgu ierīci (hēlija masas spektrometru). Mērīšanas procedūra parasti ir automatizēta, un to sauc par hēlija integrācijas testu. Vēl viena vienkāršāka metode ir attiecīgā objekta piepildīšana ar hēliju un manuāla noplūžu meklēšana, izmantojot rokas ierīci.

Hēliju izmanto noplūžu noteikšanai, jo tā ir mazākā molekula un ir monatomiska molekula, tāpēc hēlijs viegli noplūst. Noplūdes noteikšanas laikā objektā tiek iepildīta hēlija gāze, un, ja notiek noplūde, hēlija masas spektrometrs spēs noteikt noplūdes vietu. Hēliju var izmantot, lai atklātu noplūdes raķetēs, degvielas tvertnēs, siltummaiņos, gāzes vados, elektronikā, TELEVĪZIJAS lampās un citos ražošanas komponentos. Noplūdes noteikšana, izmantojot hēliju, pirmo reizi tika izmantota Manhetenas projekta laikā, lai atklātu noplūdes urāna bagātināšanas rūpnīcās. Noplūdes noteikšanas hēliju var aizstāt ar ūdeņradi, slāpekli vai ūdeņraža un slāpekļa maisījumu.

Metināšana un metālapstrāde

Hēlija gāzi izmanto kā aizsarggāzi loka metināšanā un plazmas loka metināšanā, jo tai ir augstāka jonizācijas potenciālā enerģija nekā citiem atomiem. Hēlija gāze ap metinājuma šuvi neļauj metālam oksidēties kausētā stāvoklī. Augstā hēlija jonizācijas potenciālā enerģija ļauj plazmas loka metināšanai atšķirīgus metālus, ko izmanto būvniecībā, kuģu būvē un kosmosā, piemēram, titānu, cirkoniju, magniju un alumīnija sakausējumus. Lai gan hēliju aizsarggāzē var aizstāt ar argonu vai ūdeņradi, dažus materiālus (piemēram, titāna hēliju) nevar aizstāt plazmas loka metināšanai. 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, saskaroties ar citām vielām, tajā netiek veiktas nekādas ķīmiskas reakcijas. Šis raksturlielums ir īpaši svarīgs metināšanas aizsarggāzēs.

Hēlijs arī labi vada siltumu. Tāpēc to parasti izmanto metinātās šuvēs, kur nepieciešama lielāka siltuma padeve, lai uzlabotu metinājuma šuves mitrināmību. Hēlijs noder arī ātruma pārsniegšanai.

Hēliju parasti sajauc ar argonu dažādos daudzumos aizsarggāzu maisījumā, lai pilnībā izmantotu abu gāzu labās īpašības. Piemēram, hēlijs darbojas kā aizsarggāze, kas palīdz nodrošināt plašākus un seklākus iespiešanās veidus metināšanas laikā. Bet hēlijs nenodrošina tādu tīrīšanu kā argons.

Rezultātā metālu ražotāji savā darba procesā bieži uzskata argona sajaukšanu ar hēliju. Metināšanai ar gāzi aizsargātu metālu loka metināšanai hēlijs var saturēt 25% līdz 75% no gāzes maisījuma hēlija/argona maisījumā. Pielāgojot aizsarggāzu maisījuma sastāvu, metinātājs var ietekmēt metinājuma šuves siltuma sadalījumu, kas savukārt ietekmē metinātā metāla šķērsgriezuma formu un metināšanas ātrumu.

Elektronisko pusvadītāju rūpniecība

Kā inerta gāze hēlijs ir tik stabils, ka gandrīz nereaģē ar citiem elementiem. Šī īpašība ļauj to izmantot kā vairogu loka metināšanā (lai novērstu skābekļa piesārņojumu gaisā). Hēlijam ir arī citi svarīgi pielietojumi, piemēram, pusvadītāji un optisko šķiedru ražošana. Turklāt tas var aizstāt slāpekli dziļajā niršanā, lai novērstu slāpekļa burbuļu veidošanos asinsritē, tādējādi novēršot niršanas slimību.

Globālais hēlija pārdošanas apjoms (2016-2027)

Globālais hēlija tirgus 2020. gadā sasniedza 1825,37 miljonus ASV dolāru, un sagaidāms, ka 2027. gadā tas sasniegs 2742,04 ASV dolārus ar salikto gada pieauguma tempu (CAGR) 5,65% (2021.–2027. gadā). Nākamajos gados nozarē valda liela nenoteiktība. Prognožu dati 2021.-2027. gadam šajā rakstā ir balstīti uz pēdējo dažu gadu vēsturisko attīstību, nozares ekspertu viedokļiem un analītiķu viedokļiem šajā rakstā.

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

Daudziem uzņēmumiem ir vairākas rūpnīcas, taču tās parasti neatrodas tuvu mērķa patēriņa tirgiem. Tāpēc produktam ir augstas transportēšanas izmaksas.

Kopš pirmajiem pieciem gadiem ražošana ir augusi ļoti lēni. Hēlijs ir neatjaunojams enerģijas avots, un ražotājvalstīs tiek īstenota politika, lai nodrošinātu tā turpmāku izmantošanu. Daži prognozē, ka hēlijs nākotnē beigsies.

Nozarei ir augsts importa un eksporta īpatsvars. Gandrīz visas valstis izmanto hēliju, bet tikai dažās valstīs ir hēlija rezerves.

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

Nozari ietekmē ekonomika un politika. Pasaules ekonomikai atveseļojoties, arvien vairāk cilvēku uztraucas par vides standartu uzlabošanu, jo īpaši mazattīstītajos reģionos ar lielu iedzīvotāju skaitu un strauju ekonomikas izaugsmi, palielināsies pieprasījums pēc hēlija.

Šobrīd starp lielākajiem pasaules ražotājiem ir Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) un Gazprom (Ru) uc 2020. gadā Top 6 ražotāju pārdošanas daļa pārsniegs 74%. Paredzams, ka tuvāko gadu laikā konkurence nozarē kļūs arvien intensīvāka.

HL kriogēnās iekārtas

Šķidrā hēlija resursu trūkuma un pieaugošās cenas dēļ ir svarīgi samazināt šķidrā hēlija zudumus un atgūšanu tā lietošanas un transportēšanas procesā.

HL Cryogenic Equipment, kas tika dibināts 1992. gadā, ir zīmols, kas ir saistīts ar HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment ir apņēmusies izstrādāt un ražot augsta vakuuma izolēto kriogēno cauruļvadu sistēmu un saistīto atbalsta aprīkojumu, lai apmierinātu dažādas klientu vajadzības. Vakuuma izolētā caurule un elastīgā šļūtene ir izgatavotas no augsta vakuuma un daudzslāņu daudzslāņu īpašiem izolācijas materiāliem, un tām tiek veikta ļoti stingra tehniskā apstrāde un augsta vakuuma apstrāde, ko izmanto šķidrā skābekļa, šķidrā slāpekļa pārnešanai. , šķidrais argons, šķidrais ūdeņradis, šķidrais hēlijs, sašķidrinātā etilēna gāze LEG un sašķidrinātā dabasgāze LNG.

HL Cryogenic Equipment Company vakuumcaurules, vakuuma apvalka šļūtenes, vakuuma apvalka vārsta un fāzes separatora produktu sērija, kas ir izgājusi virkni ārkārtīgi stingru tehnisko apstrādi, tiek izmantota šķidrā skābekļa, šķidrā slāpekļa, šķidrā argona, šķidrais ūdeņradis, šķidrais hēlijs, LEG un SDG, un šie produkti tiek apkalpoti kriogēnajām iekārtām (piemēram, kriogēnajām tvertnēm, devāriem un aukstumkastes utt.) gaisa atdalīšanas, gāzu, aviācijas, elektronikas, supravadītāju, mikroshēmu, automatizācijas montāžas, pārtikas un dzērieni, aptieka, slimnīca, biobanka, gumija, jaunu materiālu ražošanas ķīmijas inženierija, dzelzs un tērauds, zinātniskie pētījumi utt.

HL Cryogenic Equipment Company ir kļuvis par kvalificētu Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani un Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) piegādātāju/pārdevēju.