Helium är ett kemiskt grundämne med symbolen He och atomnummer 2. Det är en sällsynt atmosfärisk gas, färglös, smaklös, smaklös, ogiftig, ej brandfarlig, endast svagt löslig i vatten. Heliumkoncentrationen i atmosfären är 5,24 x 10-4 volymprocent. Den har de lägsta kok- och smältpunkterna av något element och existerar bara som en gas, förutom under extremt kalla förhållanden.

Helium transporteras främst som gasformigt eller flytande helium och används i kärnreaktorer, halvledare, lasrar, glödlampor, supraledning, instrumentering, halvledare och fiberoptik, kryogen, MRT och FoU laboratorieforskning.

Lågtemperaturkylkällan

Helium används som ett kryogent kylmedel för kryogena kylkällor, såsom magnetisk resonanstomografi (MRI), kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, supraledande kvantpartikelaccelerator, den stora hadronkollideren, interferometer (SQUID), elektronspinresonans (ESR) och supraledande magnetisk energilagring (SMES), MHD supraledande generatorer, supraledande sensor, kraftöverföring, maglevtransport, masspektrometer, supraledande magnet, starka magnetfältsseparatorer, ringformade supraledande magneter för fusionsreaktorer och annan kryogen forskning. Helium kyler kryogena supraledande material och magneter till nära absolut noll, vid vilken punkt supraledarens resistans plötsligt sjunker till noll. Det mycket låga motståndet hos en supraledare skapar ett kraftfullare magnetfält. När det gäller MRT-utrustning som används på sjukhus ger starkare magnetfält mer detaljer i röntgenbilder.

Helium används som superkylvätska eftersom helium har de lägsta smält- och kokpunkterna, inte stelnar vid atmosfärstryck och 0 K, och helium är kemiskt inert, vilket gör det nästan omöjligt att reagera med andra ämnen. Dessutom blir helium superfluid under 2,2 Kelvin. Hittills har den unika ultramobiliteten inte utnyttjats i någon industriell tillämpning. Vid temperaturer under 17 Kelvin finns det ingen ersättning för helium som köldmedium i den kryogena källan.

Flygteknik och astronautik

Helium används också i ballonger och luftskepp. Eftersom helium är lättare än luft, är luftskepp och ballonger fyllda med helium. Helium har fördelen av att vara obrännbart, även om väte är mer flytande och har en lägre utsläppshastighet från membranet. En annan sekundär användning är i raketteknik, där helium används som ett förlustmedium för att tränga undan bränsle och oxidationsmedel i lagringstankar och kondensera väte och syre för att göra raketbränsle. Det kan också användas för att ta bort bränsle och oxidationsmedel från markstödsutrustning före uppskjutning och kan förkyla flytande väte i rymdfarkosten. I Saturn V-raketen som användes i Apollo-programmet behövdes cirka 370 000 kubikmeter (13 miljoner kubikfot) helium för att avfyra.

Rörledningsläckagedetektering och detektionsanalys

En annan industriell användning av helium är läckagedetektion. Läcksökning används för att upptäcka läckor i system som innehåller vätskor och gaser. Eftersom helium diffunderar genom fasta ämnen tre gånger snabbare än luft, används det som spårgas för att upptäcka läckor i högvakuumutrustning (som kryogentankar) och högtryckskärl. Föremålet placeras i en kammare som sedan evakueras och fylls med helium. Även vid så låga läckagehastigheter som 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s) kan helium som läcker ut genom läckan detekteras av en känslig enhet (en heliummasspektrometer). Mätproceduren är vanligtvis automatiserad och kallas heliumintegrationstestet. En annan, enklare metod är att fylla föremålet i fråga med helium och manuellt söka efter läckor med hjälp av en handhållen enhet.

Helium används för läcksökning eftersom det är den minsta molekylen och är en monoatomisk molekyl, så helium läcker lätt. Heliumgas fylls i föremålet under läckagedetektering, och om en läcka uppstår kommer heliummasspektrometern att kunna detektera platsen för läckan. Helium kan användas för att upptäcka läckor i raketer, bränsletankar, värmeväxlare, gasledningar, elektronik, TV-rör och andra tillverkningskomponenter. Läcksökning med helium användes först under Manhattan-projektet för att upptäcka läckor vid anrikningsanläggningar för uran. Helium för läcksökning kan ersättas med väte, kväve eller en blandning av väte och kväve.

Svetsning och metallbearbetning

Heliumgas används som skyddsgas vid bågsvetsning och plasmabågsvetsning på grund av dess högre joniseringspotentialenergi än andra atomer. Heliumgas runt svetsen hindrar metallen från att oxidera i smält tillstånd. Heliums höga joniseringspotentialenergi tillåter plasmabågsvetsning av olika metaller som används inom konstruktion, skeppsbyggnad och flyg, såsom titan, zirkonium, magnesium och aluminiumlegeringar. Även om heliumet i skyddsgasen kan ersättas med argon eller väte, kan vissa material (som titanhelium) inte ersättas för plasmabågsvetsning. Eftersom helium är den enda gasen som är säker vid höga temperaturer.

Ett av de mest aktiva utvecklingsområdena är svetsning av rostfritt stål. Helium är en inert gas, vilket innebär att den inte genomgår några kemiska reaktioner när den utsätts för andra ämnen. Denna egenskap är särskilt viktig vid svetsskyddsgaser.

Helium leder också värme bra. Det är därför det ofta används i svetsar där högre värmetillförsel krävs för att förbättra svetsens vätbarhet. Helium är också användbart för fortkörning.

Helium blandas vanligtvis med argon i varierande mängd i skyddsgasblandningen för att dra full nytta av båda gasernas goda egenskaper. Helium, till exempel, fungerar som en skyddsgas för att ge bredare och grundare penetrationssätt under svetsning. Men helium ger inte den rengöring som argon gör.

Som ett resultat överväger metalltillverkare ofta att blanda argon med helium som en del av sin arbetsprocess. För gasskärmad metallbågsvetsning kan helium utgöra 25 % till 75 % av gasblandningen i helium/argonblandningen. Genom att justera sammansättningen av den skyddande gasblandningen kan svetsaren påverka svetsens värmefördelning, vilket i sin tur påverkar formen på svetsmetallens tvärsnitt och svetshastigheten.

Elektronisk halvledarindustri

Som en inert gas är helium så stabilt att det knappt reagerar med några andra grundämnen. Denna egenskap gör att den används som en sköld vid bågsvetsning (för att förhindra kontaminering av syre i luften). Helium har även andra kritiska tillämpningar, såsom halvledare och tillverkning av optiska fibrer. Dessutom kan den ersätta kväve vid djupdykning för att förhindra bildandet av kvävebubblor i blodomloppet och på så sätt förhindra dyksjuka.

Global heliumförsäljningsvolym (2016–2027)

Den globala heliummarknaden nådde oss 1825,37 miljoner USD 2020 och förväntas nå 2742,04 miljoner USD 2027, med en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på 5,65% (2021-2027). Branschen har stor osäkerhet de kommande åren. Prognosdata för 2021-2027 i detta dokument är baserade på den historiska utvecklingen under de senaste åren, åsikter från branschexperter och åsikter från analytiker i detta dokument.

Heliumindustrin är mycket koncentrerad, hämtad från naturresurser och har begränsade globala tillverkare, främst i USA, Ryssland, Qatar och Algeriet. I världen är konsumentsektorn koncentrerad till USA, Kina och Europa och så vidare. USA har en lång historia och orubblig position i branschen.

Många företag har flera fabriker, men de är vanligtvis inte i närheten av sina målmarknader. Därför har produkten en hög transportkostnad.

Sedan de första fem åren har produktionen vuxit mycket långsamt. Helium är en icke-förnybar energikälla, och policyer finns på plats i producerande länder för att säkerställa fortsatt användning. Vissa förutspår att helium kommer att ta slut i framtiden.

Industrin har en hög andel import och export. Nästan alla länder använder helium, men bara ett fåtal har heliumreserver.

Helium har ett brett användningsområde och kommer att finnas tillgängligt inom allt fler områden. Med tanke på knappheten på naturresurser kommer efterfrågan på helium sannolikt att öka i framtiden, vilket kräver lämpliga alternativ. Heliumpriserna förväntas fortsätta stiga från 2021 till 2026, från 13,53 USD/m3 (2020) till 19,09 USD/m3 (2027).

Branschen påverkas av ekonomi och politik. När den globala ekonomin återhämtar sig oroar sig fler och fler människor över att förbättra miljöstandarderna, särskilt i underutvecklade regioner med stora befolkningar och snabb ekonomisk tillväxt, kommer efterfrågan på helium att öka.

För närvarande inkluderar stora globala tillverkare Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) och Gazprom (Ru), etc. År 2020 kommer försäljningsandelen för Top 6-tillverkarna att överstiga 74 %. Konkurrensen i branschen förväntas bli hårdare de närmaste åren.

HL kryogen utrustning

På grund av bristen på flytande heliumresurser och det stigande priset är det viktigt att minska förlusten och återvinningen av flytande helium i dess användning och transportprocess.

HL Cryogenic Equipment som grundades 1992 är ett varumärke som är anslutet till HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment har åtagit sig att designa och tillverka det högvakuumisolerade kryogena rörsystemet och tillhörande stödutrustning för att möta kundernas olika behov. Det vakuumisolerade röret och den flexibla slangen är konstruerade i ett högvakuum och flerskikts multi-screen specialisolerade material, och passerar genom en serie extremt strikta tekniska behandlingar och högvakuumbehandling, som används för överföring av flytande syre, flytande kväve , flytande argon, flytande väte, flytande helium, flytande etylengas LEG och flytande naturgas LNG.

Produktserien Vacuum Jacketed Pipe, Vacuum Jacketed Hose, Vacuum Jacketed Valve och Phase Separator i HL Cryogenic Equipment Company, som genomgick en serie extremt strikta tekniska behandlingar, används för överföring av flytande syre, flytande kväve, flytande argon, flytande väte, flytande helium, LEG och LNG, och dessa produkter servas för kryogen utrustning (t.ex. kryogena tankar, dewars och coldboxar etc.) inom industrier av luftseparation, gaser, flyg, elektronik, supraledare, chips, automationsmontering, livsmedel & dryck, apotek, sjukhus, biobank, gummi, ny materialtillverkning kemiteknik, järn & stål, och vetenskaplig forskning mm.

HL Cryogenic Equipment Company har blivit den kvalificerade leverantören/leverantören av Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani och Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) etc.