Гелій - хімічны элемент з сімвалам He і атамным нумарам 2. Гэта рэдкі атмасферны газ, бясколерны, безгустоўны, безгустоўны, нетоксичный, негаручы, толькі слаба растваральны ў вадзе. Канцэнтрацыя гелія ў атмасферы складае 5,24 х 10-4 аб'ёмных працэнтаў. Ён мае самыя нізкія тэмпературы кіпення і плаўлення з усіх элементаў і існуе толькі ў выглядзе газу, за выключэннем вельмі халодных умоў.

Гелій у асноўным транспартуецца ў выглядзе газападобнага або вадкага гелія і выкарыстоўваецца ў ядзерных рэактарах, паўправадніках, лазерах, электрычных лямпачках, звышправоднасці, прыборах, паўправадніках і валаконнай оптыцы, крыягенных, МРТ і лабараторных даследаваннях.

Крыніца холаду з нізкімі тэмпературамі

Гелій выкарыстоўваецца ў якасці крыягеннага цепланосбіта для крыягенных крыніц астуджэння, такіх як магнітна-рэзанансная тамаграфія (МРТ), спектраскапія ядзернага магнітнага рэзанансу (ЯМР), звышправодны паскаральнік квантавых часціц, вялікі адронны калайдэр, інтэрферометр (SQUID), электронны спінавы рэзананс (ESR) і звышправодны магнітны назапашвальнік энергіі (SMES), МГД-звышправодныя генератары, звышправодны датчык, перадача электраэнергіі, транспарціроўка на магнітнай падвесцы, мас-спектрометр, звышправодны магніт, сепаратары моцнага магнітнага поля, звышправодныя магніты кальцавога поля для тэрмаядзерных рэактараў і іншых крыягенных даследаванняў. Гелій астуджае крыягенныя звышправодныя матэрыялы і магніты амаль да абсалютнага нуля, у гэты момант супраціўленне звышправадніка раптам падае да нуля. Вельмі нізкае супраціўленне звышправадніка стварае больш магутнае магнітнае поле. У выпадку абсталявання МРТ, якое выкарыстоўваецца ў бальніцах, больш моцныя магнітныя палі ствараюць больш дэталяў на рэнтгенаграфічных малюнках.

Гелій выкарыстоўваецца ў якасці суперастуджальнай вадкасці, таму што гелій мае самыя нізкія тэмпературы плаўлення і кіпення, не застывае пры атмасферным ціску і 0 К, а гелій хімічна інэртны, што робіць яго практычна немагчымым рэакцыю з іншымі рэчывамі. Акрамя таго, гелій становіцца звышцякучым пры тэмпературы ніжэй за 2,2 кельвіна. Дагэтуль унікальная звышмабільнасць не выкарыстоўвалася ні ў адным прамысловым прымяненні. Пры тэмпературах ніжэй за 17 Кельвін гелій у якасці холадагенту ў крыягеннай крыніцы не можа замяніць гелій.

Аэранаўтыка і касманаўтыка

Гелій таксама выкарыстоўваецца ў паветраных шарах і дырыжаблях. Паколькі гелій лягчэйшы за паветра, дырыжаблі і паветраныя шары напоўнены геліем. Гелій мае перавагу ў тым, што ён не гаручы, хоць вадарод больш плавучы і мае меншую хуткасць выхаду з мембраны. Яшчэ адно другаснае прымяненне - у ракетнай тэхніцы, дзе гелій выкарыстоўваецца ў якасці асяроддзя для выцяснення паліва і акісляльніка ў рэзервуарах для захоўвання і кандэнсацыі вадароду і кіслароду для вытворчасці ракетнага паліва. Ён таксама можа выкарыстоўвацца для выдалення паліва і акісляльніка з наземнага дапаможнага абсталявання перад запускам, а таксама для папярэдняга астуджэння вадкага вадароду ў касмічным караблі. У ракеце "Сатурн V", якая выкарыстоўвалася ў праграме "Апалон", для запуску патрабавалася каля 370 000 кубічных метраў (13 мільёнаў кубічных футаў) гелія.

Выяўленне ўцечак у трубаправодзе і аналіз выяўлення

Яшчэ адно прамысловае выкарыстанне гелія - ​​выяўленне ўцечак. Выяўленне ўцечак выкарыстоўваецца для выяўлення ўцечак у сістэмах, якія змяшчаюць вадкасці і газы. Паколькі гелій дыфузіюе праз цвёрдыя рэчывы ў тры разы хутчэй, чым паветра, ён выкарыстоўваецца ў якасці трасіруючага газу для выяўлення ўцечак у абсталяванні з высокім вакуумам (напрыклад, крыягенных рэзервуарах) і сасудах высокага ціску. Аб'ект змяшчаецца ў камеру, якая затым вакуумуецца і напаўняецца геліем. Нават пры такіх нізкіх хуткасцях уцечкі, як 10-9 мбар•л/с (10-10 Па•м3/с), адчувальная прылада (геліевы мас-спектрометр) можа выявіць выхад гелія праз уцечку. Працэдура вымярэння звычайна аўтаматызаваная і называецца тэстам інтэграцыі гелія. Іншы, больш просты спосаб - напоўніць разгляданы аб'ект геліем і ўручную шукаць уцечкі з дапамогай партатыўнага прылады.

Гелій выкарыстоўваецца для выяўлення ўцечак, таму што гэта самая маленькая малекула і з'яўляецца аднаатамнай малекулай, таму гелій лёгка выцякае. Газападобны гелій запаўняецца ў аб'ект падчас выяўлення ўцечкі, і калі ўцечка адбудзецца, геліевы мас-спектрометр зможа выявіць месца ўцечкі. Гелій можна выкарыстоўваць для выяўлення ўцечак у ракетах, паліўных баках, цеплаабменніках, газаправодах, электроніцы, ТЭЛЕВІЗІЙНЫХ трубках і іншых кампанентах вытворчасці. Выяўленне ўцечак з выкарыстаннем гелія 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

Газападобны гелій выкарыстоўваецца ў якасці ахоўнага газу пры дуговой зварцы і плазменна-дугавой зварцы з-за яго больш высокай патэнцыяльнай энергіі іянізацыі, чым у іншых атамаў. Газападобны гелій вакол шва прадухіляе акісленне металу ў расплаўленым стане. Высокая патэнцыяльная энергія іянізацыі гелія дазваляе вырабляць плазменна-дугавую зварку разнародных металаў, якія выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве, суднабудаванні і аэракасмічнай прамысловасці, такіх як тытан, цырконій, магній і алюмініевыя сплавы. Хоць гелій у ахоўным газе можна замяніць аргонам або вадародам, некаторыя матэрыялы (напрыклад, тытанавы гелій) нельга замяніць для плазменна-дугавой зваркі. Таму што гелій - адзіны газ, бяспечны пры высокіх тэмпературах.

Адным з найбольш актыўных напрамкаў развіцця з'яўляецца зварка нержавеючай сталі. Гелій - гэта інэртны газ, што азначае, што ён не ўступае ў хімічныя рэакцыі пры ўздзеянні іншых рэчываў. Гэтая характарыстыка асабліва важная для зварачных ахоўных газаў.

Гелій таксама добра праводзіць цяпло. Вось чаму ён звычайна выкарыстоўваецца ў зварных швах, дзе для паляпшэння змочваемасці зварнога шва патрабуецца больш высокая цеплавая нагрузка. Гелій таксама карысны для перавышэння хуткасці.

Гелій звычайна змешваюць з аргонам у розных колькасцях у ахоўнай газавай сумесі, каб у поўнай меры скарыстацца добрымі ўласцівасцямі абодвух газаў. Гелій, напрыклад, дзейнічае як ахоўны газ, каб дапамагчы забяспечыць больш шырокі і меншы рэжым пранікнення падчас зваркі. Але гелій не забяспечвае ачыстку, якую робіць аргон.

У выніку вытворцы металаў часта разглядаюць змешванне аргону з геліем як частку свайго працоўнага працэсу. Для дугавой зваркі металу ў абароненым газе гелій можа складаць ад 25% да 75% сумесі газаў у сумесі гелій/аргон. Рэгулюючы склад ахоўнай газавай сумесі, зваршчык можа ўплываць на размеркаванне цяпла шва, што, у сваю чаргу, уплывае на форму перасеку металу шва і хуткасць зваркі.

Электронная паўправадніковая прамысловасць

Як інэртны газ, гелій настолькі стабільны, што амаль не рэагуе з іншымі элементамі. Гэта ўласцівасць дазваляе выкарыстоўваць яго ў якасці экрана пры дуговой зварцы (для прадухілення забруджвання кіслароду ў паветры). Гелій таксама мае іншыя важныя сферы прымянення, такія як вытворчасць паўправаднікоў і аптычных валокнаў. Акрамя таго, ён можа замяніць азот пры глыбокім апусканні, каб прадухіліць адукацыю азотных бурбалак у крывацёку, тым самым прадухіляючы дайверскую хваробу.

Сусветны аб'ём продажаў гелія (2016-2027)

Сусветны рынак гелія дасягнуў 1825,37 мільёна долараў ЗША ў 2020 годзе і, як чакаецца, дасягне 2742,04 мільёна долараў ЗША ў 2027 годзе з сукупным гадавым тэмпам росту (CAGR) 5,65% (2021-2027). Галіна мае вялікую нявызначанасць у бліжэйшыя гады. Прагнозныя даныя на 2021-2027 гады ў гэтай працы грунтуюцца на гістарычным развіцці за апошнія некалькі гадоў, меркаваннях галіновых экспертаў і меркаваннях аналітыкаў у гэтай працы.

Геліевая прамысловасць высокаканцэнтраваная, здабываецца з прыродных рэсурсаў і мае абмежаваныя глабальныя вытворцы, галоўным чынам у ЗША, Расіі, Катары і Алжыры. У свеце спажывецкі сектар сканцэнтраваны ў ЗША, Кітаі, Еўропе і гэтак далей. Злучаныя Штаты маюць доўгую гісторыю і непахісныя пазіцыі ў гэтай галіне.

Многія кампаніі маюць некалькі заводаў, але звычайна яны не блізкія да мэтавых спажывецкіх рынкаў. Такім чынам, прадукт мае высокі кошт транспарціроўкі.

З першай пяцігодкі вытворчасць расла вельмі павольна. Гелій з'яўляецца неаднаўляльнай крыніцай энергіі, і ў краінах-вытворцах дзейнічае палітыка, каб забяспечыць яго далейшае выкарыстанне. Некаторыя прагназуюць, што ў будучыні гелій скончыцца.

Галіна мае высокую долю імпарту і экспарту. Амаль усе краіны выкарыстоўваюць гелій, але толькі некаторыя з іх маюць запасы гелія.

Гелій мае шырокі спектр прымянення і будзе даступны ва ўсё большай колькасці абласцей. Улічваючы дэфіцыт прыродных рэсурсаў, попыт на гелій, верагодна, узрасце ў будучыні, што патрабуе адпаведных альтэрнатыў. Чакаецца, што цэны на гелій працягнуць расці з 2021 па 2026 гады з 13,53 $/м3 (2020) да 19,09 $/м3 (2027).

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

У цяперашні час буйныя сусветныя вытворцы ўключаюць Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) і Газпром (Ru) і інш. У 2020 годзе доля продажаў топ-6 вытворцаў перавысіць 74%. Чакаецца, што ў бліжэйшыя некалькі гадоў канкурэнцыя ў галіны стане больш жорсткай.

Крыягеннае абсталяванне HL

З-за дэфіцыту рэсурсаў вадкага гелія і росту коштаў важна паменшыць страты і аднаўленне вадкага гелія ў працэсе яго выкарыстання і транспарціроўкі.

HL Cryogenic Equipment, заснаваная ў 1992 годзе, з'яўляецца брэндам, звязаным з HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. Кампанія HL Cryogenic Equipment займаецца распрацоўкай і вытворчасцю сістэмы крыягенных трубаправодаў з высокай вакуумнай ізаляцыяй і адпаведнага дапаможнага абсталявання для задавальнення розных патрэб кліентаў. Труба з вакуумнай ізаляцыяй і гнуткі шланг выраблены з высокага вакууму і шматслойных шматэкранных спецыяльных ізаляцыйных матэрыялаў і праходзяць серыю надзвычай строгіх тэхнічных апрацовак і высокавакуумнай апрацоўкі, якая выкарыстоўваецца для перадачы вадкага кіслароду, вадкага азоту , вадкі аргон, вадкі вадарод, вадкі гелій, звадкаваны газ этылен LEG і звадкаваны прыродны газ СПГ.

Прадукты серыі труб з вакуумнай рубашкай, шланга з вакуумнай рубашкой, клапана з вакуумнай рубашкай і фазавага сепаратара ў HL Cryogenic Equipment Company, якія прайшлі серыю надзвычай строгіх тэхнічных апрацовак, выкарыстоўваюцца для перадачы вадкага кіслароду, вадкага азоту, вадкага аргону, вадкі вадарод, вадкі гелій, LEG і СПГ, і гэтыя прадукты абслугоўваюцца для крыягеннага абсталявання (напрыклад, крыягеннага рэзервуары, камеры Дьюара і халодныя скрыні і г.д.) у галінах падзелу паветра, газаў, авіяцыі, электронікі, звышправаднікоў, чыпаў, аўтаматызаванай зборкі, прадуктаў харчавання і напояў, фармацыі, бальніц, біябанкаў, гумы, вытворчасці новых матэрыялаў, хімічнага машынабудавання, жалеза і сталі і навуковыя даследаванні і інш.

HL Cryogenic Equipment Company стала кваліфікаваным пастаўшчыком/прадаўцом Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani і Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) і інш.