L’heli és un element químic amb el símbol HE i el número atòmic 2. És un gas atmosfèric rar, incolor, insípit, insípit, no tòxic, no inflamable, només lleugerament soluble en aigua. La concentració d’heli a l’atmosfera és de 5,24 x 10-4 per percentatge de volum. Té els punts més baixos d’ebullició i fusió de qualsevol element i només existeix com a gas, excepte en condicions extremadament fredes.

L’heli es transporta principalment com a heli gasós o líquid i s’utilitza en reactors nuclears, semiconductors, làsers, bombetes, superconductivitat, instrumentació, semiconductors i fibra òptica, investigació de laboratori criogènica, RM i R + D.

La font de fred a baixa temperatura

L’heli s’utilitza com a refrigerant criogènic per a fonts de refrigeració criogènica, com ara la ressonància magnètica (IRM), l’espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear (RMN), l’accelerador de partícules quàntiques superconductors, el gran col·leccionista d’hadrons, l’interferòmetre (calamars), la resonància de l’espina d’electrons (ESR) i emmagatzematge energètic magnètic superconductor (pimes), generadors de superconductors de MHD, sensor de superconducció, transmissió de potència, transport de Maglev, espectròmetre de masses, imant superconductor, separadors de camp magnètic forts, imants de superconductors de camp anular per a la fusió i altres investigacions criogèniques. L’heli refreda els materials i imants de superconductors criogènics fins a zero absoluts absoluts, moment en què la resistència del superconductor cau de sobte a zero. La resistència molt baixa d’un superconductor crea un camp magnètic més potent. En el cas dels equips de ressonància magnètica utilitzats als hospitals, els camps magnètics més forts produeixen més detalls en imatges radiogràfiques.

L’heli s’utilitza com a súper refrigerant perquè l’heli té els punts més baixos de fusió i bullir, no es solidifica a la pressió atmosfèrica i 0 k, i l’heli és químicament inert, cosa que fa gairebé impossible reaccionar amb altres substàncies. A més, l’heli es converteix en superfluid per sota de 2,2 kelvin. Fins ara, la ultra-mobilitat única no s’ha explotat en cap aplicació industrial. A temperatures inferiors a 17 Kelvin, no hi ha cap substitut de l’heli com a refrigerant a la font criogènica.

Aeronàutica i astronautica

L’heli també s’utilitza en globus i aeronaus. Com que l’heli és més lleuger que l’aire, els avions i els globus s’omplen d’heli. L’heli té l’avantatge de no ser flamible, tot i que l’hidrogen és més flotant i té una taxa d’escapament més baixa de la membrana. Un altre ús secundari és en la tecnologia de coets, on s’utilitza l’heli com a medi de pèrdua per desplaçar el combustible i l’oxiditzador en els dipòsits d’emmagatzematge i condensar l’hidrogen i l’oxigen per fer combustible de coets. També es pot utilitzar per eliminar el combustible i l’oxiditzador dels equips de suport a terra abans del llançament i podia refredar l’hidrogen líquid a la nau espacial. Al coet de Saturn V utilitzat al programa Apollo, es necessitaven uns 370.000 metres cúbics (13 milions de peus cúbics) d’heli.

Anàlisi de detecció i detecció de fuites de canonades

Un altre ús industrial de l’heli és la detecció de fuites. La detecció de fuites s’utilitza per detectar fuites en sistemes que contenen líquids i gasos. Com que l’heli es difon a través de sòlids tres vegades més ràpid que l’aire, s’utilitza com a gas traçador per detectar fuites en equips de gran vacú (com els dipòsits criogènics) i els vaixells d’alta pressió. L’objecte es col·loca en una cambra, que després s’evacua i s’omple d’heli. Fins i tot a taxes de fuita fins a 10-9 mbar • L / s (10-10 pa • m3 / s), l’heli que s’escapa a través de la fuga es pot detectar mitjançant un dispositiu sensible (un espectròmetre de massa d’heli). El procediment de mesurament sol automatitzar i s’anomena prova d’integració d’heli. Un altre mètode més senzill és omplir l'objecte en qüestió amb l'heli i cercar manualment fuites mitjançant un dispositiu de mà.

L’heli s’utilitza per a la detecció de fuites perquè és la molècula més petita i és una molècula monatòmica, de manera que l’heli es filtra fàcilment. El gas d’heli s’omple a l’objecte durant la detecció de fuites i, si es produeix una filtració, l’espectròmetre de massa d’heli podrà detectar la ubicació de la fuga. L’heli es pot utilitzar per detectar fuites en coets, dipòsits de combustible, intercanviadors de calor, línies de gas, electrònica, tubs de televisió i altres components de fabricació. La detecció de fuites amb heli es va utilitzar per primera vegada durant el projecte de Manhattan per detectar fuites a les plantes d’enriquiment d’urani. L’heli de detecció de fuites es pot substituir per hidrogen, nitrogen o una barreja d’hidrogen i nitrogen.

Soldadura i treball de metall

El gas d’heli s’utilitza com a gas protector en soldadura d’arc i soldadura d’arc plasmàtic a causa de la seva major energia potencial d’ionització que altres àtoms. El gas d’heli al voltant de la soldadura impedeix que el metall s’oxidi en estat fos. L’elevada energia potencial d’ionització d’Heli permet la soldadura d’arc plasmàtic de metalls diferents que s’utilitzen en la construcció, la construcció naval i l’aeroespacial, com el titani, el zirconi, el magnesi i els aliatges d’alumini. Tot i que l’heli del gas blindant es pot substituir per argó o hidrogen, alguns materials (com l’heli de titani) no es poden substituir per soldadura d’arc plasmàtic. Perquè l’heli és l’únic gas que és segur a temperatures elevades.

Una de les àrees més actives de desenvolupament és la soldadura d’acer inoxidable. L’heli és un gas inert, cosa que significa que no pateix reaccions químiques quan s’exposa a altres substàncies. Aquesta característica és particularment important en els gasos de protecció de soldadura.

L’heli també condueix bé la calor. És per això que s’utilitza habitualment en soldadures on es necessita una entrada de calor més elevada per millorar la humectació de la soldadura. L’heli també és útil per a la velocitat.

L’heli sol barrejar -se amb argó en quantitats diferents en la barreja de gas protector per aprofitar al màxim les bones propietats dels dos gasos. L’heli, per exemple, actua com a gas protector per ajudar a proporcionar modes de penetració més àmplies i més baixes durant la soldadura. Però l’heli no proporciona la neteja que fa l’argó.

Com a resultat, els fabricants de metalls solen considerar la barreja de l'argó amb l'heli com a part del seu procés de treball. Per a la soldadura d’arc metàl·lic blindat de gas, l’heli pot incloure del 25% al ​​75% de la barreja de gas a la barreja d’heli/argó. Ajustant la composició de la barreja de gas protector, el soldador pot influir en la distribució de calor de la soldadura, que al seu torn afecta la forma de la secció transversal del metall de soldadura i la velocitat de soldadura.

Indústria de semiconductors electrònics

Com a gas inert, l’heli és tan estable que gairebé no reacciona amb altres elements. Aquesta propietat la fa servir com a escut en la soldadura d’arc (per evitar la contaminació d’oxigen a l’aire). L’heli també té altres aplicacions crítiques, com ara semiconductors i fabricació de fibra òptica. A més, pot substituir el nitrogen en el busseig profund per evitar la formació de bombolles de nitrogen al torrent sanguini, evitant així la malaltia del busseig.

Volum de vendes globals d’heli (2016-2027)

El mercat global d’heli va arribar a 1825,37 milions de dòlars americans el 2020 i s’espera que arribi a 2742,04 milions de dòlars americans el 2027, amb una taxa de creixement anual composta (CAGR) del 5,65% (2021-2027). La indústria té una gran incertesa en els propers anys. Les dades de previsió del 2021-2027 en aquest treball es basen en el desenvolupament històric dels últims anys, les opinions dels experts de la indústria i les opinions dels analistes en aquest treball.

La indústria de l’heli està molt concentrada, provinent de recursos naturals i ha limitat els fabricants mundials, principalment als Estats Units, Rússia, Qatar i Algèria. Al món, el sector del consum es concentra als Estats Units, la Xina i Europa, etc. Els Estats Units tenen una llarga història i una posició inquebrantable a la indústria.

Moltes empreses tenen diverses fàbriques, però normalment no estan a prop dels seus mercats de consum objectiu. Per tant, el producte té un elevat cost de transport.

Des dels primers cinc anys, la producció ha crescut molt lentament. L’heli és una font d’energia no renovable i hi ha polítiques en els països productors per assegurar el seu ús continuat. Alguns prediuen que l’heli s’acabarà en el futur.

La indústria té una elevada proporció d’importacions i exportacions. Gairebé tots els països utilitzen heli, però només uns quants tenen reserves d’heli.

L’heli té una àmplia gamma d’usos i estarà disponible en camps cada cop més. Tenint en compte l’escassetat de recursos naturals, és probable que la demanda d’heli augmenti en el futur, requerint alternatives adequades. Es preveu que els preus de l’heli continuïn augmentant de 2021 a 2026, passant de 13,53 dòlars / m3 (2020) a 19,09 dòlars / m3 (2027).

La indústria està afectada per l’economia i la política. A mesura que l’economia global es recupera, cada cop són més els preocupats la millora dels estàndards mediambientals, especialment en les regions subdesenvolupades amb grans poblacions i un ràpid creixement econòmic, la demanda d’heli augmentarà.

Actualment, els principals fabricants mundials inclouen Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (DZ) i Gazprom (Ru), etc. El 2020, la quota de vendes dels 6 principals fabricants superarà el 74%. Es preveu que la competència a la indústria es faci més intensa en els propers anys.

Equipament criogènic HL

A causa de l'escassetat de recursos d'heli líquid i de l'augment del preu, és important reduir la pèrdua i la recuperació de l'heli líquid en el seu procés d'ús i transport.

L’equip criogènic HL que es va fundar el 1992 és una marca afiliada a la companyia d’equips criogènics HL, Cryogenic Equipment Co., Ltd. L’equip criogènic HL aposta pel disseny i la fabricació del sistema de canonades criogèniques aïllades de buit i equips de suport relacionats per satisfer les diverses necessitats dels clients. La canonada aïllada de buit i la mànega flexible es construeixen en un alt buit i de diverses capes de diversos materials especials aïllats, i passa a través d’una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes i un alt tractament de buit, que s’utilitza per a la transferència d’oxigen líquid, nitrogen líquid , Argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, cama liquada de gas d’etilè i gamma de gas a nivell liquat.

La sèrie de productes de canonada jaqueta de buit, mànega jaqueta de buit, vàlvula jaqueta de buit i separador de fase a HL Clyogenic Equipment Company, que va passar per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes, s'utilitzen per transferir oxigen líquid, nitrogen líquid, argó líquid, Hidrogen líquid, heli líquid, cama i GNL, i aquests productes tenen servei per a equips criogènics (per exemple, dipòsits criogènics, rosques i caixes fredes, etc.) a les indústries de separació de l’aire, gasos, aviació, electrònica, superconductor, xips, muntatge d’automatització, aliments i aliments i begudes, farmàcia, hospital, biobank, cautxú, nou material de fabricació de materials Enginyeria química, ferro i acer i investigació científica, etc.

HL CRYOGENIC Equipment Company s’ha convertit en el proveïdor/venedor qualificat de Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani i Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang), etc.