Helium er et kjemisk grunnstoff med symbolet He og atomnummer 2. Det er en sjelden atmosfærisk gass, fargeløs, smakløs, smakløs, ikke-giftig, ikke brennbar, bare lite løselig i vann. Heliumkonsentrasjonen i atmosfæren er 5,24 x 10-4 volumprosent. Den har de laveste koke- og smeltepunktene av noe grunnstoff, og eksisterer bare som en gass, bortsett fra under ekstremt kalde forhold.

Helium transporteres primært som gassformig eller flytende helium og brukes i atomreaktorer, halvledere, lasere, lyspærer, superledning, instrumentering, halvledere og fiberoptikk, kryogen, MR og FoU laboratorieforskning.

Lavtemperaturkuldekilden

Helium brukes som et kryogent kjølemiddel for kryogene kjølekilder, slik som magnetisk resonansavbildning (MRI), kjernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, superledende kvantepartikkelakselerator, den store hadronkollideren, interferometer (SQUID), elektronspinnresonans (ESR) og superledende magnetisk energilagring (SMES), MHD superledende generatorer, superledende sensor, kraftoverføring, maglevtransport, massespektrometer, superledende magnet, sterke magnetfeltseparatorer, ringformede superledende magneter for fusjonsreaktorer og annen kryogen forskning. Helium kjøler ned kryogene superledende materialer og magneter til nær absolutt null, hvor motstanden til superlederen plutselig faller til null. Den svært lave motstanden til en superleder skaper et kraftigere magnetfelt. Når det gjelder MR-utstyr som brukes på sykehus, gir sterkere magnetiske felt flere detaljer i røntgenbilder.

Helium brukes som superkjølevæske fordi helium har de laveste smelte- og kokepunktene, ikke størkner ved atmosfærisk trykk og 0 K, og helium er kjemisk inert, noe som gjør det nesten umulig å reagere med andre stoffer. I tillegg blir helium superflytende under 2,2 Kelvin. Til nå har den unike ultramobiliteten ikke blitt utnyttet i noen industriell applikasjon. Ved temperaturer under 17 Kelvin er det ingen erstatning for helium som kjølemiddel i den kryogene kilden.

Luftfart og astronautikk

Helium brukes også i ballonger og luftskip. Fordi helium er lettere enn luft, er luftskip og ballonger fylt med helium. Helium har fordelen av å være ikke-brennbart, selv om hydrogen er mer flytende og har en lavere rømningshastighet fra membranen. En annen sekundær bruk er i rakettteknologi, der helium brukes som et tapsmedium for å fortrenge drivstoff og oksidasjonsmiddel i lagertanker og kondensere hydrogen og oksygen for å lage rakettdrivstoff. Den kan også brukes til å fjerne drivstoff og oksidasjonsmiddel fra bakkestøtteutstyr før oppskyting, og kan forhåndskjøle flytende hydrogen i romfartøyet. I Saturn V-raketten som ble brukt i Apollo-programmet, var det nødvendig med rundt 370 000 kubikkmeter (13 millioner kubikkfot) helium for å skyte opp.

Rørledningslekkasjedeteksjon og deteksjonsanalyse

En annen industriell bruk av helium er lekkasjedeteksjon. Lekkasjedeteksjon brukes til å oppdage lekkasjer i systemer som inneholder væsker og gasser. Fordi helium diffunderer gjennom faste stoffer tre ganger raskere enn luft, brukes det som sporgass for å oppdage lekkasjer i høyvakuumutstyr (som kryogene tanker) og høytrykksbeholdere. Gjenstanden plasseres i et kammer, som deretter evakueres og fylles med helium. Selv ved lekkasjehastigheter så lave som 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), kan helium som slipper ut gjennom lekkasjen oppdages av en sensitiv enhet (et heliummassespektrometer). Måleprosedyren er vanligvis automatisert og kalles heliumintegrasjonstesten. En annen, enklere metode er å fylle det aktuelle objektet med helium og manuelt søke etter lekkasjer ved hjelp av en håndholdt enhet.

Helium brukes til lekkasjedeteksjon fordi det er det minste molekylet og er et monoatomisk molekyl, så helium lekker lett. Heliumgass fylles inn i gjenstanden under lekkasjedeteksjon, og dersom det oppstår en lekkasje vil heliummassespektrometeret kunne oppdage hvor lekkasjen er. Helium kan brukes til å oppdage lekkasjer i raketter, drivstofftanker, varmevekslere, gassledninger, elektronikk, TV-rør og andre produksjonskomponenter. Lekkasjedeteksjon ved bruk av helium ble først brukt under Manhattan-prosjektet for å oppdage lekkasjer ved urananrikningsanlegg. Lekkasjesøkende helium kan erstattes med hydrogen, nitrogen eller en blanding av hydrogen og nitrogen.

Sveising og metallbearbeiding

Heliumgass brukes som en beskyttende gass i lysbuesveising og plasmabuesveising på grunn av dens høyere ioniseringspotensialenergi enn andre atomer. Heliumgass rundt sveisen hindrer metallet i å oksidere i smeltet tilstand. Den høye ioniseringspotensiale energien til helium tillater plasmabuesveising av forskjellige metaller som brukes i konstruksjon, skipsbygging og romfart, som titan, zirkonium, magnesium og aluminiumslegeringer. Selv om heliumet i dekkgassen kan erstattes av argon eller hydrogen, kan enkelte materialer (som titanhelium) ikke erstattes for plasmabuesveising. Fordi helium er den eneste gassen som er trygg ved høye temperaturer.

Et av de mest aktive utviklingsområdene er sveising av rustfritt stål. Helium er en inert gass, noe som betyr at den ikke gjennomgår noen kjemiske reaksjoner når den utsettes for andre stoffer. Denne egenskapen er spesielt viktig i sveisebeskyttelsesgasser.

Helium leder også varme godt. Dette er grunnen til at det ofte brukes i sveiser der det kreves høyere varmetilførsel for å forbedre fuktbarheten til sveisen. Helium er også nyttig for fartsovertredelse.

Helium blandes vanligvis med argon i varierende mengder i den beskyttende gassblandingen for å utnytte de gode egenskapene til begge gassene fullt ut. Helium, for eksempel, fungerer som en beskyttende gass for å bidra til å gi bredere og grunnere penetreringsmåter under sveising. Men helium gir ikke den rengjøringen som argon gjør.

Som et resultat vurderer metallprodusenter ofte å blande argon med helium som en del av arbeidsprosessen. For gassskjermet metallbuesveising kan helium utgjøre 25 % til 75 % av gassblandingen i helium/argonblandingen. Ved å justere sammensetningen av den beskyttende gassblandingen kan sveiseren påvirke varmefordelingen til sveisen, som igjen påvirker formen på tverrsnittet til sveisemetallet og sveisehastigheten.

Elektronisk halvlederindustri

Som en inert gass er helium så stabilt at det nesten ikke reagerer med andre grunnstoffer. Denne egenskapen gjør at den brukes som et skjold ved buesveising (for å forhindre forurensning av oksygen i luften). Helium har også andre kritiske bruksområder, som halvledere og produksjon av optiske fibre. I tillegg kan den erstatte nitrogen ved dypdykking for å hindre dannelse av nitrogenbobler i blodet, og dermed forhindre dykkersyke.

Globalt helium-salgsvolum (2016–2027)

Det globale heliummarkedet nådde oss 1825,37 millioner dollar i 2020 og forventes å nå 2742,04 millioner dollar i 2027, med en sammensatt årlig vekstrate (CAGR) på 5,65 % (2021-2027). Bransjen har stor usikkerhet de neste årene. Prognosedataene for 2021-2027 i denne artikkelen er basert på den historiske utviklingen de siste årene, meningene til bransjeeksperter og meningene til analytikere i denne artikkelen.

Heliumindustrien er svært konsentrert, hentet fra naturressurser og har begrensede globale produsenter, hovedsakelig i USA, Russland, Qatar og Algerie. I verden er forbrukersektoren konsentrert i USA, Kina og Europa og så videre. USA har en lang historie og urokkelig posisjon i bransjen.

Mange bedrifter har flere fabrikker, men de er vanligvis ikke i nærheten av sine målmarkeder. Derfor har produktet høye transportkostnader.

Siden de første fem årene har produksjonen vokst veldig sakte. Helium er en ikke-fornybar energikilde, og retningslinjer er på plass i produserende land for å sikre fortsatt bruk. Noen spår at helium vil gå tom i fremtiden.

Næringen har en høy andel import og eksport. Nesten alle land bruker helium, men bare noen få har heliumreserver.

Helium har et bredt bruksområde og vil være tilgjengelig på stadig flere felt. Gitt knappheten på naturressurser, vil etterspørselen etter helium sannsynligvis øke i fremtiden, noe som krever passende alternativer. Heliumprisene forventes å fortsette å stige fra 2021 til 2026, fra $13,53/m3 (2020) til $19,09/m3 (2027).

Næringen påvirkes av økonomi og politikk. Etter hvert som den globale økonomien kommer seg, er flere og flere bekymret for å forbedre miljøstandardene, spesielt i underutviklede regioner med store befolkninger og rask økonomisk vekst, vil etterspørselen etter helium øke.

For tiden inkluderer store globale produsenter Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) og Gazprom (Ru), etc. I 2020 vil salgsandelen til Topp 6 produsenter overstige 74 %. Det er ventet at konkurransen i bransjen vil bli sterkere de neste årene.

HL kryogent utstyr

På grunn av knappheten på flytende heliumressurser og den stigende prisen, er det viktig å redusere tapet og gjenvinningen av flytende helium i bruks- og transportprosessen.

HL Cryogenic Equipment som ble grunnlagt i 1992 er en merkevare tilknyttet HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment er forpliktet til å designe og produsere det høyvakuumisolerte kryogene rørsystemet og relatert støtteutstyr for å møte de ulike behovene til kundene. Det vakuumisolerte røret og den fleksible slangen er konstruert i et høyvakuum og flerlags multi-screen spesialisolerte materialer, og passerer gjennom en serie ekstremt strenge tekniske behandlinger og høyvakuumbehandling, som brukes til overføring av flytende oksygen, flytende nitrogen , flytende argon, flytende hydrogen, flytende helium, flytende etylengass LEG og flytende naturgass LNG.

Produktserien med vakuummantelrør, vakuumkappet slange, vakuumkappet ventil og faseseparator i HL Cryogenic Equipment Company, som gikk gjennom en rekke ekstremt strenge tekniske behandlinger, brukes til overføring av flytende oksygen, flytende nitrogen, flytende argon, flytende hydrogen, flytende helium, LEG og LNG, og disse produktene betjenes for kryogent utstyr (f.eks. kryogene tanker, dewars og coldboxes etc.) i industrier av luftseparasjon, gasser, luftfart, elektronikk, superleder, brikker, automasjonsmontering, mat & drikke, apotek, sykehus, biobank, gummi, ny materialproduksjon kjemiteknikk, jern og stål, og vitenskapelig forskning etc.

HL Cryogenic Equipment Company har blitt den kvalifiserte leverandøren/leverandøren av Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani og Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) etc.