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

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

Källan för låg temperatur

Helium används som ett kryogent kylmedel för kryogena kylkällor, såsom magnetisk resonanstomografi (MRI), kärnmagnetisk resonansspektroskopi (NMR), supraledande kvantpartikelacceleratorer, den stora hadronkollideraren, interferometer (SQUID), elektronspinnresonans (ESR) och supraledande magnetisk energilagring (SMES), MHD-supraledande generatorer, supraledande sensorer, kraftöverföring, maglev-transport, masspektrometer, supraledande magnet, starka magnetfältseparatorer, ringformiga supraledande magneter för fusionsreaktorer och annan kryogen forskning. Helium kyler kryogena supraledande material och magneter till nära absoluta nollpunkten, varvid supraledarens resistans plötsligt sjunker till noll. Den mycket låga resistansen hos en supraledare skapar ett kraftfullare magnetfält. När det gäller MRI-utrustning som används på sjukhus producerar starkare magnetfält mer detaljer i radiografiska bilder.

Helium används som superkylmedel 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 superfluidt 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 kryogena källor.

Flygteknik och rymdfart

Helium används också i ballonger och luftskepp. Eftersom helium är lättare än luft fylls luftskepp och ballonger med helium. Helium har fördelen att det är icke-brandfarligt, även om väte är mer flytande och har en lägre flykthastighet från membranet. En annan sekundär användning är inom raketteknik, där helium används som ett förlustmedium för att förtränga bränsle och oxidationsmedel i lagringstankar och kondensera väte och syre för att tillverka raketbränsle. Det skulle också kunna användas för att avlägsna bränsle och oxidationsmedel från markstödutrustning före uppskjutning, och skulle kunna förkyla flytande väte i rymdfarkosten. I Saturn V-raketen som användes i Apolloprogrammet behövdes cirka 370 000 kubikmeter (13 miljoner kubikfot) helium för uppskjutningen.

Läckagedetektering och analys av rörledningar

En annan industriell användning av helium är läckagedetektering. Läckagedetektering 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 (såsom kryogena tankar) och högtryckskärl. Objektet placeras i en kammare, som sedan evakueras och fylls med helium. Även vid läckagehastigheter så låga som 10⁻⁹ mbar•L/s (10⁻⁹ Pa•m3/s) kan helium som läcker ut genom läckan detekteras med en känslig anordning (en heliummasspektrometer). Mätproceduren är vanligtvis automatiserad och kallas heliumintegrationstest. En annan, enklare metod är att fylla objektet i fråga med helium och manuellt söka efter läckor med en handhållen enhet.

Helium används för läckdetektering eftersom det är den minsta molekylen och en monoatomig molekyl, så helium läcker lätt. Heliumgas fylls i objektet under läckdetektering, och om en läcka uppstår kommer heliummasspektrometern att kunna detektera läckans plats. Helium kan användas för att detektera läckor i raketer, bränsletankar, värmeväxlare, gasledningar, elektronik, TV-rör och andra tillverkningskomponenter. Läckdetektering med helium användes först under Manhattanprojektet för att detektera läckor vid urananrikningsanläggningar. Läckdetekteringshelium kan ersättas med väte, kväve eller en blandning av väte och kväve.

Svetsning och metallbearbetning

Heliumgas används som skyddsgas vid bågsvetsning och plasmasvetsning på grund av dess högre joniseringspotentialenergi än andra atomer. Heliumgas runt svetsen förhindrar att metallen oxiderar i smält tillstånd. Heliumets höga joniseringspotentialenergi möjliggör plasmasvetsning av olika metaller som används inom bygg, varvsindustri och flygindustri, såsom titan, zirkonium, magnesium och aluminiumlegeringar. Även om heliumet i skyddsgasen kan ersättas med argon eller väte, kan vissa material (såsom titanhelium) inte ersättas vid plasmasvetsning. 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 i 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 snabbare svetsning.

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

Därför överväger metalltillverkare ofta att blanda argon med helium som en del av sin arbetsprocess. Vid gasskyddad metallbågsvetsning kan helium utgöra 25 % till 75 % av gasblandningen i helium/argonblandningen. Genom att justera sammansättningen av skyddsgasblandningen kan svetsaren påverka svetsfogens värmefördelning, vilket i sin tur påverkar formen på svetsgodsets tvärsnitt och svetshastigheten.

Elektronisk halvledarindustri

Som en inert gas är helium så stabilt att det knappast reagerar med andra element. Denna egenskap gör att det används som ett skydd vid bågsvetsning (för att förhindra kontaminering av syre i luften). Helium har också andra kritiska tillämpningar, såsom tillverkning av halvledare och optiska fibrer. Dessutom kan det ersätta kväve vid djupdykning för att förhindra bildandet av kvävebubblor i blodomloppet och därmed förhindra dyksjuka.

Global heliumförsäljningsvolym (2016–2027)

Den globala heliummarknaden nådde 1 825,37 miljoner USD år 2020 och förväntas nå 2 742,04 miljoner USD år 2027, med en genomsnittlig årlig tillväxttakt (CAGR) på 5,65 % (2021–2027). Branschen råder stor osäkerhet under de kommande åren. Prognosdata för 2021–2027 i denna rapport baseras på den historiska utvecklingen under de senaste åren, branschexperters åsikter och analytikernas åsikter i denna rapport.

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

Många företag har flera fabriker, men de ligger oftast inte nära sina målmarknader. Därför har produkten en hög transportkostnad.

Sedan de första fem åren har produktionen ökat mycket långsamt. Helium är en icke-förnybar energikälla, och det finns policyer i producentländerna för att säkerställa dess fortsatta 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 endast ett fåtal har heliumreserver.

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

Industrin påverkas av ekonomi och politik. I takt med att den globala ekonomin återhämtar sig är fler och fler människor oroade över att förbättra miljöstandarderna, särskilt i underutvecklade regioner med stora befolkningar och snabb ekonomisk tillväxt, vilket innebär att efterfrågan på helium kommer 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 de 6 största tillverkarna att överstiga 74 %. Det förväntas att konkurrensen i branschen kommer att bli mer intensiv under 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 användnings- 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 är engagerade i design och tillverkning av högvakuumisolerade kryogena rörsystem och relaterad supportutrustning för att möta kundernas olika behov. De vakuumisolerade rören och den flexibla slangen är konstruerade i ett högvakuum- och flerskiktsmaterial med specialisolerande nät, och genomgår 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 med vakuummantlade rör, vakuummantlade slangar, vakuummantlade ventiler och fasseparatorer från HL Cryogenic Equipment Company, som har genomgått en serie extremt strikta tekniska behandlingar, används för överföring av flytande syre, flytande kväve, flytande argon, flytande väte, flytande helium, LEG och LNG. Dessa produkter används för kryogen utrustning (t.ex. kryogena tankar, dewar-kylboxar och kylboxar etc.) inom industrier inom luftseparation, gaser, flyg, elektronik, supraledare, chips, automationsmontering, livsmedel och drycker, apotek, sjukhus, biobanker, gummi, tillverkning av nya material, kemiteknik, järn och stål samt vetenskaplig forskning etc.

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