Гелій — хімічны элемент з сімвалам He і атамным нумарам 2. Гэта рэдкі атмасферны газ, бясколерны, безгустоўны, нетаксічны, неўзгаральны, толькі мала растваральны ў вадзе. Канцэнтрацыя гелія ў атмасферы складае 5,24 х 10-4 па аб'ёме. Ён мае самыя нізкія тэмпературы кіпення і плаўлення сярод усіх элементаў і існуе толькі ў выглядзе газу, за выключэннем надзвычай нізкіх умоў.

Гелій у асноўным транспартуецца ў газападобным або вадкім выглядзе і выкарыстоўваецца ў ядзерных рэактарах, паўправадніках, лазерах, лямпачках, звышправоднасці, прыборах, паўправадніках і валаконнай оптыцы, крыягенных даследаваннях, МРТ і навукова-даследчых лабараторыях.

Крыніца нізкатэмпературнага холаду

Гелій выкарыстоўваецца ў якасці крыягеннага астуджальнай вадкасці для крыягенных крыніц астуджэння, такіх як магнітна-рэзанансная тамаграфія (МРТ), ядзерна-магнітна-рэзанансная (ЯМР) спектраскапія, паскаральнік звышправодных квантавых часціц, вялікі адронны калайдэр, інтэрферометр (SQUID), электронны спінавы рэзананс (ESR) і звышправодныя магнітныя назапашвальнікі энергіі (SMES), МГД-генератары звышправодных матэрыялаў, звышправодныя датчыкі, перадача энергіі, транспарт на магнітнай падвеске, мас-спектрометр, звышправодны магніт, сепаратары моцнага магнітнага поля, кальцавыя звышправодныя магніты для тэрмаядзерных рэактараў і іншых крыягенных даследаванняў. Гелій астуджае крыягенныя звышправодныя матэрыялы і магніты амаль да абсалютнага нуля, прычым супраціўленне звышправодніка раптоўна падае да нуля. Вельмі нізкае супраціўленне звышправодніка стварае больш магутнае магнітнае поле. У выпадку абсталявання МРТ, якое выкарыстоўваецца ў бальніцах, больш моцныя магнітныя палі даюць больш дэталізацыю на рэнтгеналагічных выявах.

Гелій выкарыстоўваецца ў якасці звышцякучага агента, таму што ён мае самыя нізкія тэмпературы плаўлення і кіпення, не зацвярдзее пры атмасферным ціску і 0 К, а таксама хімічна інертны, што робіць яго рэакцыю з іншымі рэчывамі практычна немагчымай. Акрамя таго, гелій становіцца звышцякучым пры тэмпературы ніжэй за 2,2 Кельвіна. Да гэтага часу гэтая ўнікальная звышмабільнасць не выкарыстоўвалася ні ў адным прамысловым ужыванні. Пры тэмпературах ніжэй за 17 Кельвінаў няма замены гелію ў якасці холадагенту ў крыягеннай крыніцы.

Аэранаўтыка і касманаўтыка

Гелій таксама выкарыстоўваецца ў паветраных шарах і дырыжаблях. Паколькі гелій лягчэйшы за паветра, дырыжаблі і паветраныя шары напаўняюцца геліем. Гелій мае перавагу ў тым, што ён неўзгаральны, хоць вадарод лепш плыве і мае меншую хуткасць выкіду з мембраны. Яшчэ адно другаснае прымяненне - у ракетнай тэхніцы, дзе гелій выкарыстоўваецца ў якасці асяроддзя, якое страчвае паліва і акісляльнік у рэзервуарах для захоўвання, а таксама кандэнсуе вадарод і кісларод для атрымання ракетнага паліва. Яго таксама можна выкарыстоўваць для выдалення паліва і акісляльніка з наземнага абсталявання перад запускам, а таксама для папярэдняга астуджэння вадкага вадароду ў касмічным караблі. У ракеце "Сатурн-5", якая выкарыстоўвалася ў праграме "Апалон", для запуску патрабавалася каля 370 000 кубічных метраў (13 мільёнаў кубічных футаў) гелію.

Выяўленне і аналіз уцечак у трубаправодах

Яшчэ адно прамысловае прымяненне гелію — выяўленне ўцечак. Выяўленне ўцечак выкарыстоўваецца для выяўлення ўцечак у сістэмах, якія змяшчаюць вадкасці і газы. Паколькі гелій дыфузіруе праз цвёрдыя целы ў тры разы хутчэй, чым паветра, ён выкарыстоўваецца ў якасці індыкатара для выяўлення ўцечак у абсталяванні высокага вакууму (напрыклад, крыягенных рэзервуарах) і сасудах высокага ціску. Аб'ект змяшчаецца ў камеру, якая затым вакуумуецца і запаўняецца геліем. Нават пры хуткасці ўцечкі да 10-9 мбар•л/с (10-10 Па•м3/с) гелій, які выцякае праз уцечку, можа быць выяўлены адчувальнай прыладай (геліевым мас-спектрометрам). Працэдура вымярэння звычайна аўтаматызавана і называецца тэстам інтэграцыі гелія. Іншы, больш просты метад, заключаецца ў тым, каб запоўніць аб'ект геліем і ўручную шукаць уцечкі з дапамогай партатыўнай прылады.

Гелій выкарыстоўваецца для выяўлення ўцечак, таму што гэта самая маленькая малекула і аднаатамная малекула, таму гелій лёгка ўцечае. Газападобны гелій запаўняецца ў аб'ект падчас выяўлення ўцечкі, і калі ўцечка ўзнікае, мас-спектрометр гелію зможа выявіць месцазнаходжанне ўцечкі. Гелій можна выкарыстоўваць для выяўлення ўцечак у ракетах, паліўных баках, цеплаабменніках, газаправодах, электроніцы, тэлевізійных трубках і іншых вытворчых кампанентах. Выяўленне ўцечак з дапамогай гелію ўпершыню было выкарыстана падчас Манхэтэнскага праекта для выяўлення ўцечак на заводах па ўзбагачэнні ўрану. Гелій для выяўлення ўцечак можна замяніць вадародам, азотам або сумессю вадароду і азоту.

Зварка і металаапрацоўка

Гелій выкарыстоўваецца ў якасці ахоўнага газу пры дугавой і плазменна-дугавой зварцы з-за яго больш высокай патэнцыяльнай энергіі іянізацыі ў параўнанні з іншымі атамамі. Гелій вакол зварнога шва прадухіляе акісленне металу ў расплаўленым стане. Высокая патэнцыяльная энергія іянізацыі гелія дазваляе плазменна-дугавую зварку разнастайных металаў, якія выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве, суднабудаванні і аэракасмічнай прамысловасці, такіх як тытан, цырконій, магній і алюмініевыя сплавы. Нягледзячы на ​​тое, што гелій у ахоўным газе можна замяніць аргонам або вадародам, некаторыя матэрыялы (напрыклад, тытан, гелій) нельга замяніць пры плазменна-дугавой зварцы. Таму што гелій — адзіны газ, бяспечны пры высокіх тэмпературах.

Адной з найбольш актыўных галін распрацовак з'яўляецца зварка нержавеючай сталі. Гелій — гэта інэртны газ, гэта значыць, ён не ўступае ў хімічныя рэакцыі пры кантакце з іншымі рэчывамі. Гэтая характарыстыка асабліва важная для ахоўных газаў пры зварцы.

Гелій таксама добра праводзіць цяпло. Вось чаму ён звычайна выкарыстоўваецца ў зварных швах, дзе патрабуецца больш высокая цеплападдача для паляпшэння змочвальнасці шва. Гелій таксама карысны для паскарэння.

Гелій звычайна змешваюць з аргонам у розных колькасцях у ахоўнай газавай сумесі, каб максімальна скарыстацца добрымі ўласцівасцямі абодвух газаў. Напрыклад, гелій дзейнічае як ахоўны газ, дапамагаючы забяспечыць больш шырокае і павярхоўнае пранікненне падчас зваркі. Але гелій не забяспечвае такой ачысткі, як аргон.

У выніку вытворцы металу часта разглядаюць змешванне аргону з геліем як частку свайго працоўнага працэсу. Пры дугавой зварцы металу ў асяроддзі ахоўнага газу гелій можа складаць ад 25% да 75% газавай сумесі ў сумесі гелій/аргон. Рэгулюючы склад ахоўнай газавай сумесі, зваршчык можа ўплываць на размеркаванне цяпла зварнога шва, што, у сваю чаргу, уплывае на форму папярочнага сячэння зварнога металу і хуткасць зваркі.

Электронная паўправадніковая прамысловасць

Як інэртны газ, гелій настолькі стабільны, што амаль не рэагуе з іншымі элементамі. Гэтая ўласцівасць дазваляе выкарыстоўваць яго ў якасці ахоўнага матэрыялу пры дугавой зварцы (для прадухілення забруджвання паветра кіслародам). Гелій таксама мае іншыя важныя сферы прымянення, такія як вытворчасць паўправаднікоў і аптычных валокнаў. Акрамя таго, ён можа замяніць азот пры глыбакаводным апусканні, каб прадухіліць утварэнне бурбалак азоту ў крыві, тым самым прадухіляючы хваробу ад дайвінга.

Сусветны аб'ём продажаў гелія (2016-2027 гг.)

Сусветны рынак гелію дасягнуў 1825,37 мільёна долараў ЗША ў 2020 годзе і, як чакаецца, дасягне 2742,04 мільёна долараў ЗША ў 2027 годзе, са сукупным гадавым тэмпам росту (CAGR) 5,65% (2021-2027). У бліжэйшыя гады галіна сутыкаецца з вялікай нявызначанасцю. Прагнозныя дадзеныя на 2021-2027 гады ў гэтай працы заснаваны на гістарычным развіцці апошніх некалькіх гадоў, меркаваннях экспертаў галіны і меркаваннях аналітыкаў, прадстаўленых у гэтай працы.

Геліевая прамысловасць высокаканцэнтраваная, пастаўляецца з прыродных рэсурсаў і мае абмежаваную колькасць сусветных вытворцаў, галоўным чынам у ЗША, Расіі, Катары і Алжыры. У свеце спажывецкі сектар сканцэнтраваны ў ЗША, Кітаі, Еўропе і гэтак далей. Злучаныя Штаты маюць даўнюю гісторыю і непахісныя пазіцыі ў гэтай галіне.

Многія кампаніі маюць некалькі фабрык, але яны звычайна знаходзяцца недалёка ад сваіх мэтавых спажывецкіх рынкаў. Таму выдаткі на транспарціроўку прадукцыі высокія.

З першых пяці гадоў вытворчасць расла вельмі павольна. Гелій — гэта неаднаўляльная крыніца энергіі, і ў краінах-вытворцах дзейнічае палітыка, накіраваная на забеспячэнне яго далейшага выкарыстання. Некаторыя прагназуюць, што ў будучыні запасы гелію скончацца.

У гэтай галіне высокая доля імпарту і экспарту. Амаль усе краіны выкарыстоўваюць гелій, але толькі некаторыя маюць яго запасы.

Гелій мае шырокі спектр ужывання і будзе даступны ва ўсё большай колькасці галін. Улічваючы абмежаванасць прыродных рэсурсаў, попыт на гелій, верагодна, павялічыцца ў будучыні, што запатрабуе адпаведных альтэрнатыў. Чакаецца, што цэны на гелій будуць працягваць расці з 2021 па 2026 год з 13,53 долараў ЗША за кубічны метр (2020 год) да 19,09 долараў ЗША за кубічны метр (2027 год).

На галіну ўплываюць эканоміка і палітыка. Па меры аднаўлення сусветнай эканомікі ўсё больш людзей занепакоеныя паляпшэннем экалагічных стандартаў, асабліва ў слабаразвітых рэгіёнах з вялікай колькасцю насельніцтва і хуткім эканамічным ростам, таму попыт на гелій будзе расці.

У цяперашні час сярод буйных сусветных вытворцаў ёсць Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) і Gazprom (Ru) і інш. У 2020 годзе доля продажаў 6 вядучых вытворцаў перавысіць 74%. Чакаецца, што канкурэнцыя ў галіне ў бліжэйшыя некалькі гадоў стане больш інтэнсіўнай.

Крыягеннае абсталяванне HL

З-за дэфіцыту рэсурсаў вадкага гелію і росту яго коштаў важна скараціць страты і здабываць вадкі гелій падчас яго выкарыстання і транспарціроўкі.

Кампанія HL Cryogenic Equipment, заснаваная ў 1992 годзе, з'яўляецца брэндам, які ўваходзіць у склад кампаніі HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment займаецца распрацоўкай і вытворчасцю крыягенных трубаправодаў з высокай вакуумнай ізаляцыяй і адпаведнага дапаможнага абсталявання для задавальнення розных патрэб кліентаў. Вакуумна ізаляваныя трубы і гнуткія шлангі вырабляюцца з выкарыстаннем спецыяльных ізаляваных матэрыялаў з высокай вакуумнай і шматслаёвай шматэкраннай ізаляцыяй і праходзяць серыю надзвычай строгіх тэхнічных апрацоўкі і апрацоўкі ў высокай вакуумнай сістэме, якія выкарыстоўваюцца для перадачы вадкага кіслароду, вадкага азоту, вадкага аргону, вадкага вадароду, вадкага гелію, звадкаванага этылену (LEG) і звадкаванага прыроднага газу (СПГ).

Серыя прадуктаў кампаніі HL Cryogenic Equipment Company, якая ўключае вакуумныя трубы з абалонкай, вакуумныя шлангі з абалонкай, вакуумныя клапаны з абалонкай і фазавыя сепаратары, выкарыстоўваецца для перадачы вадкага кіслароду, вадкага азоту, вадкага аргону, вадкага вадароду, вадкага гелію, вадкага газу з нізкім утрыманнем кіслароду і звадкаванага прыроднага газу (LNG) і звадкаванага прыроднага газу (LNG). Гэтыя вырабы абслугоўваюцца для крыягеннага абсталявання (напрыклад, крыягенных рэзервуараў, дзьюаравых ёмістасцяў і халодных скрынь і г.д.) у галінах падзелу паветра, газаў, авіяцыі, электронікі, звышправаднікоў, мікрасхем, зборкі аўтаматызацыі, харчовай прамысловасці і вытворчасці напояў, фармацэўтычнай прамысловасці, бальніц, біябанкаў, гумы, хімічнай прамысловасці, вытворчасці новых матэрыялаў, чорнай металургіі, навуковых даследаванняў і г.д.

Кампанія HL Cryogenic Equipment стала кваліфікаваным пастаўшчыком/прадаўцом такіх кампаній, як Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani, Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) і г.д.