Helium is een chemisch element met het symbool He en atoomnummer 2. Het is een zeldzaam atmosferisch gas, kleurloos, smaakloos, smaakloos, niet-giftig, niet-ontvlambaar, slechts in geringe mate oplosbaar in water. De heliumconcentratie in de atmosfeer is 5,24 x 10-4 per volumepercentage. Het heeft de laagste kook- en smeltpunten van alle elementen en bestaat alleen als gas, behalve onder extreem koude omstandigheden.

Helium wordt voornamelijk getransporteerd als gasvormig of vloeibaar helium en wordt gebruikt in kernreactoren, halfgeleiders, lasers, gloeilampen, supergeleiding, instrumentatie, halfgeleiders en glasvezel, cryogeen onderzoek, MRI en R&D-laboratoriumonderzoek.

De koudebron op lage temperatuur

Helium wordt gebruikt als cryogeen koelmiddel voor cryogene koelbronnen, zoals magnetische resonantie beeldvorming (MRI), nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie, supergeleidende kwantumdeeltjesversneller, de grote hadronbotser, interferometer (SQUID), elektronenspinresonantie (ESR) en supergeleidende magnetische energieopslag (SMES), MHD-supergeleidende generatoren, supergeleidende sensoren, krachtoverbrenging, maglev-transport, massaspectrometer, supergeleidende magneet, sterke magnetische veldscheiders, supergeleidende magneten met ringvormig veld voor fusiereactoren en ander cryogeen onderzoek. Helium koelt cryogene supergeleidende materialen en magneten af ​​tot bijna het absolute nulpunt, waarna de weerstand van de supergeleider plotseling tot nul daalt. De zeer lage weerstand van een supergeleider zorgt voor een krachtiger magnetisch veld. Bij MRI-apparatuur die in ziekenhuizen wordt gebruikt, produceren sterkere magnetische velden meer details in radiografische beelden.

Helium wordt gebruikt als superkoelmiddel omdat helium de laagste smelt- en kookpunten heeft, niet stolt bij atmosferische druk en 0 K, en helium chemisch inert is, waardoor het vrijwel onmogelijk is om met andere stoffen te reageren. Bovendien wordt helium supervloeibaar onder de 2,2 Kelvin. Tot nu toe is de unieke ultramobiliteit in geen enkele industriële toepassing benut. Bij temperaturen onder de 17 Kelvin is er geen vervanging voor helium als koelmiddel in de cryogene bron.

Luchtvaart en Ruimtevaart

Helium wordt ook gebruikt in ballonnen en luchtschepen. Omdat helium lichter is dan lucht, zijn luchtschepen en ballonnen gevuld met helium. Helium heeft het voordeel dat het niet ontvlambaar is, hoewel waterstof meer drijft en minder snel uit het membraan ontsnapt. Een ander secundair gebruik vindt plaats in de rakettechnologie, waarbij helium wordt gebruikt als verliesmedium om brandstof en oxidatiemiddel in opslagtanks te verplaatsen en waterstof en zuurstof te condenseren om raketbrandstof te maken. Het zou ook kunnen worden gebruikt om vóór de lancering brandstof en oxidatiemiddel uit grondondersteuningsapparatuur te verwijderen, en zou vloeibare waterstof in het ruimtevaartuig kunnen voorkoelen. In de Saturn V-raket die in het Apollo-programma werd gebruikt, was ongeveer 370.000 kubieke meter (13 miljoen kubieke voet) helium nodig om te lanceren.

Lekdetectie en detectieanalyse van pijpleidingen

Een ander industrieel gebruik van helium is lekdetectie. Lekdetectie wordt gebruikt om lekken op te sporen in systemen die vloeistoffen en gassen bevatten. Omdat helium drie keer sneller door vaste stoffen diffundeert dan lucht, wordt het gebruikt als tracergas om lekken in hoogvacuümapparatuur (zoals cryogene tanks) en hogedrukvaten op te sporen. Het object wordt in een kamer geplaatst, die vervolgens wordt geëvacueerd en gevuld met helium. Zelfs bij lekkagesnelheden van slechts 10-9 mbar·L/s (10-10 Pa·m3/s) kan helium dat door het lek ontsnapt, worden gedetecteerd door een gevoelig apparaat (een heliummassaspectrometer). De meetprocedure is meestal geautomatiseerd en wordt de heliumintegratietest genoemd. Een andere, eenvoudigere methode is om het betreffende object met helium te vullen en handmatig met een handapparaat naar lekken te zoeken.

Helium wordt gebruikt voor lekdetectie omdat het het kleinste molecuul is en een mono-atomair molecuul is, waardoor helium gemakkelijk lekt. Tijdens de lekdetectie wordt heliumgas in het object gevuld en als er een lek optreedt, kan de heliummassaspectrometer de locatie van het lek detecteren. Helium kan worden gebruikt om lekken in raketten, brandstoftanks, warmtewisselaars, gasleidingen, elektronica, TELEVISIEbuizen en andere productiecomponenten op te sporen. Lekdetectie met behulp van helium werd voor het eerst gebruikt tijdens het Manhattan-project om lekken bij uraniumverrijkingsfabrieken op te sporen. Lekdetectiehelium kan worden vervangen door waterstof, stikstof of een mengsel van waterstof en stikstof.

Lassen en metaalbewerking

Heliumgas wordt gebruikt als beschermend gas bij booglassen en plasmabooglassen vanwege de hogere potentiële ionisatie-energie dan andere atomen. Heliumgas rond de las voorkomt dat het metaal in gesmolten toestand oxideert. De hoge potentiële ionisatie-energie van helium maakt plasmabooglassen mogelijk van ongelijksoortige metalen die worden gebruikt in de bouw, scheepsbouw en ruimtevaart, zoals titanium-, zirkonium-, magnesium- en aluminiumlegeringen. Hoewel het helium in het beschermgas kan worden vervangen door argon of waterstof, kunnen sommige materialen (zoals titaniumhelium) niet worden vervangen voor plasmabooglassen. Omdat helium het enige gas is dat veilig is bij hoge temperaturen.

Een van de meest actieve ontwikkelingsgebieden is het lassen van roestvrij staal. Helium is een inert gas, wat betekent dat het geen chemische reacties ondergaat bij blootstelling aan andere stoffen. Deze eigenschap is vooral belangrijk bij lasbeschermingsgassen.

Helium geleidt ook warmte goed. Dit is de reden waarom het vaak wordt gebruikt bij lassen waarbij een hogere warmte-inbreng nodig is om de bevochtigbaarheid van de las te verbeteren. Helium is ook nuttig bij te hard rijden.

Helium wordt gewoonlijk in verschillende hoeveelheden met argon in het beschermende gasmengsel gemengd om de goede eigenschappen van beide gassen ten volle te benutten. Helium werkt bijvoorbeeld als een beschermend gas en zorgt voor een bredere en ondiepere penetratie tijdens het lassen. Maar helium biedt niet de reiniging die argon biedt.

Als gevolg hiervan overwegen metaalfabrikanten vaak het mengen van argon met helium als onderdeel van hun werkproces. Voor gasbeschermd metaalbooglassen kan helium 25% tot 75% van het gasmengsel in het helium/argonmengsel uitmaken. Door de samenstelling van het beschermgasmengsel aan te passen, kan de lasser de warmteverdeling van de las beïnvloeden, wat op zijn beurt de vorm van de dwarsdoorsnede van het lasmetaal en de lassnelheid beïnvloedt.

Elektronische halfgeleiderindustrie

Als inert gas is helium zo stabiel dat het nauwelijks met andere elementen reageert. Door deze eigenschap wordt het gebruikt als schild bij booglassen (om verontreiniging van zuurstof in de lucht te voorkomen). Helium heeft ook andere kritische toepassingen, zoals de productie van halfgeleiders en optische vezels. Bovendien kan het bij diep duiken stikstof vervangen om de vorming van stikstofbellen in de bloedbaan te voorkomen en zo duikziekte te voorkomen.

Wereldwijd verkoopvolume van helium (2016-2027)

De mondiale heliummarkt bereikte in 2020 $1825,37 miljoen en zal naar verwachting in 2027 $2742,04 miljoen bereiken, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage (CAGR) van 5,65% (2021-2027). De sector kent de komende jaren grote onzekerheid. De voorspellingsgegevens voor 2021-2027 in dit document zijn gebaseerd op de historische ontwikkeling van de afgelopen jaren, de meningen van experts uit de sector en de meningen van analisten in dit document.

De heliumindustrie is zeer geconcentreerd, afkomstig uit natuurlijke hulpbronnen, en heeft een beperkt aantal producenten wereldwijd, voornamelijk in de Verenigde Staten, Rusland, Qatar en Algerije. In de wereld is de consumentensector geconcentreerd in de Verenigde Staten, China, Europa, enzovoort. De Verenigde Staten hebben een lange geschiedenis en een onwrikbare positie in de industrie.

Veel bedrijven hebben meerdere fabrieken, maar deze bevinden zich doorgaans niet in de buurt van hun doelgroep. Daarom heeft het product hoge transportkosten.

Sinds de eerste vijf jaar is de productie zeer langzaam gegroeid. Helium is een niet-hernieuwbare energiebron en in de producerende landen bestaat beleid om het voortgezette gebruik ervan te garanderen. Sommigen voorspellen dat het helium in de toekomst op zal raken.

De industrie heeft een groot deel van de import en export. Bijna alle landen gebruiken helium, maar slechts enkele hebben heliumreserves.

Helium heeft een breed scala aan toepassingen en zal op steeds meer gebieden beschikbaar zijn. Gezien de schaarste aan natuurlijke hulpbronnen zal de vraag naar helium in de toekomst waarschijnlijk toenemen, waardoor passende alternatieven nodig zijn. De verwachting is dat de heliumprijs tussen 2021 en 2026 zal blijven stijgen, van $13,53/m3 (2020) naar $19,09/m3 (2027).

De industrie wordt beïnvloed door economie en beleid. Naarmate de wereldeconomie zich herstelt, maken steeds meer mensen zich zorgen over het verbeteren van de milieunormen, vooral in onderontwikkelde regio's met een grote bevolking en snelle economische groei zal de vraag naar helium toenemen.

Op dit moment omvatten de belangrijkste mondiale fabrikanten Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) en Gazprom (Ru), enz. In 2020 zal het verkoopaandeel van de top 6-fabrikanten meer dan 74% bedragen. Verwacht wordt dat de concurrentie in de sector de komende jaren heviger zal worden.

HL cryogene apparatuur

Vanwege de schaarste aan hulpbronnen voor vloeibaar helium en de stijgende prijs is het belangrijk om het verlies en de terugwinning van vloeibaar helium tijdens het gebruik en transportproces ervan te verminderen.

HL Cryogenic Equipment, opgericht in 1992, is een merk dat is aangesloten bij HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment zet zich in voor het ontwerp en de productie van het hoogvacuüm geïsoleerde cryogene leidingsysteem en aanverwante ondersteunende apparatuur om aan de verschillende behoeften van klanten te voldoen. De vacuümgeïsoleerde buis en flexibele slang zijn gemaakt van speciaal geïsoleerd hoogvacuüm- en meerlaags multi-schermmateriaal en ondergaan een reeks extreem strikte technische behandelingen en hoogvacuümbehandeling, die wordt gebruikt voor het overbrengen van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof , vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, vloeibaar ethyleengas LEG en vloeibaar aardgas LNG.

De productseries Vacuümmantelpijpen, Vacuümmantelslangen, Vacuümmantelkleppen en Fasescheiders van HL Cryogenic Equipment Company, die een reeks uiterst strikte technische behandelingen hebben ondergaan, worden gebruikt voor het overbrengen van vloeibare zuurstof, vloeibare stikstof, vloeibaar argon, vloeibare waterstof, vloeibaar helium, LEG en LNG, en deze producten worden onderhouden voor cryogene apparatuur (bijv. cryogene tanks, dewars en coldboxen enz.) in industrieën van luchtscheiding, gassen, luchtvaart, elektronica, supergeleider, chips, automatiseringsassemblage, voedsel- en drank, apotheek, ziekenhuis, biobank, rubber, productie van nieuwe materialen, chemische technologie, ijzer en staal, en wetenschappelijk onderzoek enz.

HL Cryogenic Equipment Company is de gekwalificeerde leverancier/verkoper geworden van Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani en Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) enz.