Հելիումը He-ի նշանով և ատոմային համարով 2 քիմիական տարր է: Այն հազվագյուտ մթնոլորտային գազ է, անգույն, անհամ, անհամ, ոչ թունավոր, ոչ դյուրավառ, միայն մի փոքր լուծելի է ջրում: Հելիումի կոնցենտրացիան մթնոլորտում կազմում է 5,24 x 10-4 ծավալային տոկոս։ Այն ունի ամենացածր եռման և հալման կետը ցանկացած տարրից և գոյություն ունի միայն որպես գազ, բացառությամբ ծայրահեղ ցուրտ պայմաններում:

Հելիումը հիմնականում տեղափոխվում է գազային կամ հեղուկ հելիումի տեսքով և օգտագործվում է միջուկային ռեակտորների, կիսահաղորդիչների, լազերների, լամպերի, գերհաղորդականության, գործիքավորման, կիսահաղորդիչների և օպտիկամանրաթելային, կրիոգեն, MRI և R&D լաբորատոր հետազոտություններում:

Ցածր ջերմաստիճանի սառը աղբյուր

Հելիումն օգտագործվում է որպես կրիոգեն հովացուցիչ նյութ կրիոգեն հովացման աղբյուրների համար, ինչպիսիք են մագնիսական ռեզոնանսային տոմոգրաֆիան (MRI), միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային (NMR) սպեկտրոսկոպիան, գերհաղորդիչ քվանտային մասնիկների արագացուցիչը, մեծ հադրոնային կոլայդերը, ինտերֆերոմետրը (SQUID), էլեկտրոնային սպին ռեզոնանսը (ESR) և գերհաղորդիչ մագնիսական էներգիայի պահեստավորում (SMES), MHD գերհաղորդիչ գեներատորներ, գերհաղորդիչ սենսոր, էներգիայի փոխանցում, մագլևի փոխադրում, զանգվածային սպեկտրոմետր, գերհաղորդիչ մագնիս, ուժեղ մագնիսական դաշտի անջատիչներ, օղակաձև դաշտի գերհաղորդիչ մագնիսներ միաձուլման ռեակտորների համար և այլ կրիոգեն հետազոտություններ: Հելիումը սառեցնում է կրիոգեն գերհաղորդիչ նյութերը և մագնիսները մինչև բացարձակ զրոյի, այդ պահին գերհաղորդիչի դիմադրությունը հանկարծակի իջնում ​​է զրոյի: Գերհաղորդչի շատ ցածր դիմադրությունը ստեղծում է ավելի հզոր մագնիսական դաշտ: Հիվանդանոցներում օգտագործվող MRI սարքավորումների դեպքում, ավելի ուժեղ մագնիսական դաշտերը ավելի շատ մանրամասներ են ստեղծում ռադիոգրաֆիկ պատկերներում:

Հելիումն օգտագործվում է որպես գերհովացուցիչ նյութ, քանի որ հելիումն ունի ամենացածր հալման և եռման կետերը, չի ամրանում մթնոլորտային ճնշման և 0 K-ի դեպքում, իսկ հելիումը քիմիապես իներտ է, ինչը գրեթե անհնար է դարձնում այլ նյութերի հետ արձագանքելը: Բացի այդ, հելիումը դառնում է գերհեղուկ 2,2 Կելվինից ցածր: Մինչ այժմ եզակի գերշարժունակությունը չի օգտագործվել արդյունաբերական որևէ կիրառման մեջ։ 17 Կելվինից ցածր ջերմաստիճանի դեպքում կրիոգեն աղբյուրում հելիումը որպես սառնագենտ չի կարող փոխարինել:

Աերոնագնացություն և տիեզերագնացություն

Հելիումն օգտագործվում է նաև օդապարիկների և օդանավերի մեջ։ Քանի որ հելիումը օդից թեթև է, օդանավերն ու օդապարիկները լցված են հելիումով։ Հելիումն ունի չդյուրավառ լինելու առավելությունը, չնայած ջրածինը ավելի լողացող է և թաղանթից ավելի ցածր արտահոսքի արագություն ունի: Մեկ այլ երկրորդական օգտագործումը հրթիռային տեխնոլոգիան է, որտեղ հելիումն օգտագործվում է որպես կորստի միջոց՝ պահեստավորման տանկերում վառելիքը և օքսիդացնող նյութը տեղափոխելու և ջրածնի և թթվածնի խտացմանը՝ հրթիռային վառելիք ստանալու համար: Այն կարող է օգտագործվել նաև վառելիքի և օքսիդիչի հեռացման համար ցամաքային օժանդակ սարքավորումներից մինչև մեկնարկը, և կարող է նախապես սառեցնել հեղուկ ջրածինը տիեզերանավի մեջ: «Ապոլոն» ծրագրում օգտագործվող «Սատուրն V» հրթիռում արձակման համար անհրաժեշտ էր մոտ 370 հազար խորանարդ մետր հելիում:

Խողովակաշարի արտահոսքի հայտնաբերում և հայտնաբերման վերլուծություն

Հելիումի մեկ այլ արդյունաբերական օգտագործումը արտահոսքի հայտնաբերումն է: Արտահոսքի հայտնաբերումն օգտագործվում է հեղուկներ և գազեր պարունակող համակարգերում արտահոսքի հայտնաբերման համար: Քանի որ հելիումը ցրվում է պինդ մարմինների միջով օդից երեք անգամ ավելի արագ, այն օգտագործվում է որպես գազի հետագծում՝ բարձր վակուումային սարքավորումներում (օրինակ՝ կրիոգեն տանկերում) և բարձր ճնշման անոթներում արտահոսքերը հայտնաբերելու համար: Օբյեկտը տեղադրվում է խցիկում, որն այնուհետև տարհանում են և լցնում հելիումով։ Նույնիսկ 10-9 մբար•լ/վրկ (10-10 Պա•մ3/վրկ) արտահոսքի արագության դեպքում, արտահոսքի միջով արտահոսող հելիումը կարելի է հայտնաբերել զգայուն սարքի միջոցով (հելիումի զանգվածային սպեկտրոմետր): Չափման ընթացակարգը սովորաբար ավտոմատացված է և կոչվում է հելիումի ինտեգրման թեստ: Մեկ այլ, ավելի պարզ մեթոդ է խնդրո առարկա օբյեկտը հելիումով լցնելը և ձեռքով ձեռքով արտահոսքի որոնումը ձեռքի սարքի միջոցով:

Հելիումն օգտագործվում է արտահոսքի հայտնաբերման համար, քանի որ այն ամենափոքր մոլեկուլն է և միատոմային մոլեկուլ է, ուստի հելիումը հեշտությամբ արտահոսում է: Հելիումի գազը լցվում է օբյեկտի մեջ արտահոսքի հայտնաբերման ժամանակ, և եթե արտահոսք տեղի ունենա, հելիումի զանգվածային սպեկտրոմետրը կկարողանա հայտնաբերել արտահոսքի տեղը: Հելիումը կարող է օգտագործվել հրթիռների, վառելիքի տանկերի, ջերմափոխանակիչների, գազատարների, էլեկտրոնիկայի, ՀԵՌՈՒՍՏԱՏԵՍՈՒԹՅԱՆ խողովակների և այլ արտադրական բաղադրիչների արտահոսքի հայտնաբերման համար: Հելիումի միջոցով արտահոսքի հայտնաբերումն առաջին անգամ օգտագործվել է Մանհեթենի նախագծի ժամանակ՝ ուրանի հարստացման գործարաններում արտահոսքի հայտնաբերման նպատակով: Արտահոսքի հայտնաբերման հելիումը կարող է փոխարինվել ջրածնով, ազոտով կամ ջրածնի և ազոտի խառնուրդով:

Եռակցում և մետաղագործություն

Հելիումի գազը օգտագործվում է որպես պաշտպանիչ գազ աղեղային եռակցման և պլազմային եռակցման ժամանակ, քանի որ իր իոնացման պոտենցիալ էներգիան ավելի բարձր է, քան մյուս ատոմները: Եռակցման շուրջ հելիումի գազը կանխում է մետաղի օքսիդացումը հալած վիճակում: Հելիումի բարձր իոնացման պոտենցիալ էներգիան թույլ է տալիս պլազմային աղեղով զոդել շինարարության, նավաշինության և օդատիեզերական ոլորտում օգտագործվող տարբեր մետաղների, ինչպիսիք են տիտանը, ցիրկոնիումը, մագնեզիումը և ալյումինի համաձուլվածքները: Թեև պաշտպանիչ գազում հելիումը կարող է փոխարինվել արգոնով կամ ջրածնով, որոշ նյութեր (օրինակ՝ տիտանի հելիումը) չեն կարող փոխարինվել պլազմային աղեղով եռակցման համար։ Քանի որ հելիումը միակ գազն է, որն անվտանգ է բարձր ջերմաստիճանի դեպքում:

Զարգացման ամենաակտիվ ոլորտներից մեկը չժանգոտվող պողպատի եռակցումն է: Հելիումը իներտ գազ է, ինչը նշանակում է, որ այն չի ենթարկվում որևէ քիմիական ռեակցիա, երբ ենթարկվում է այլ նյութերի: Այս հատկանիշը հատկապես կարևոր է եռակցման պաշտպանիչ գազերում:

Հելիումը նույնպես լավ է փոխանցում ջերմությունը։ Ահա թե ինչու այն սովորաբար օգտագործվում է զոդումներում, որտեղ ավելի բարձր ջերմության ներդրում է պահանջվում եռակցման թրջելիությունը բարելավելու համար: Հելիումը նույնպես օգտակար է արագության գերազանցման համար։

Հելիումը սովորաբար խառնվում է արգոնի հետ տարբեր քանակությամբ պաշտպանիչ գազային խառնուրդում՝ երկու գազերի լավ հատկություններից լիարժեք օգտվելու համար: Հելիումը, օրինակ, գործում է որպես պաշտպանիչ գազ, որն օգնում է ապահովել ներթափանցման ավելի լայն և մակերեսային եղանակներ եռակցման ժամանակ: Բայց հելիումը չի ապահովում այն ​​մաքրումը, ինչ անում է արգոնը:

Արդյունքում, մետաղ արտադրողները հաճախ դիտարկում են արգոնը հելիումի հետ խառնելը որպես իրենց աշխատանքային գործընթացի մաս: Գազով պաշտպանված մետաղական աղեղով եռակցման համար հելիումը կարող է կազմել հելիում/արգոն խառնուրդի գազային խառնուրդի 25%-ից 75%-ը: Կարգավորելով պաշտպանիչ գազային խառնուրդի բաղադրությունը՝ եռակցողը կարող է ազդել եռակցման ջերմության բաշխման վրա, որն իր հերթին ազդում է եռակցման մետաղի խաչմերուկի ձևի և եռակցման արագության վրա։

Էլեկտրոնային կիսահաղորդչային արդյունաբերություն

Որպես իներտ գազ՝ հելիումն այնքան կայուն է, որ գրեթե չի արձագանքում որևէ այլ տարրի հետ։ Այս հատկությունը ստիպում է այն օգտագործել որպես վահան աղեղային եռակցման ժամանակ (օդում թթվածնի աղտոտումը կանխելու համար): Հելիումը ունի նաև այլ կարևոր կիրառություններ, ինչպիսիք են կիսահաղորդիչներն ու օպտիկական մանրաթելերի արտադրությունը: Բացի այդ, այն կարող է փոխարինել ազոտին խորը սուզման ժամանակ՝ կանխելու արյան շրջանառության մեջ ազոտի պղպջակների ձևավորումը՝ այդպիսով կանխելով սուզվելու հիվանդությունը:

Հելիումի վաճառքի համաշխարհային ծավալ (2016-2027)

Հելիումի համաշխարհային շուկան հասել է մեզ 1825,37 միլիոն դոլարի 2020 թվականին և ակնկալվում է, որ այն կհասնի 2742,04 միլիոն ԱՄՆ դոլարի 2027 թվականին՝ 5,65% (2021-2027) համակցված տարեկան աճի տեմպերով (CAGR): Առաջիկա տարիներին արդյունաբերությունը մեծ անորոշություն ունի։ Այս հոդվածում 2021-2027 թվականների կանխատեսման տվյալները հիմնված են վերջին մի քանի տարիների պատմական զարգացման, ոլորտի փորձագետների և այս հոդվածում վերլուծաբանների կարծիքների վրա:

Հելիումի արդյունաբերությունը շատ կենտրոնացված է, ստացվում է բնական ռեսուրսներից և ունի սահմանափակ համաշխարհային արտադրողներ, հիմնականում ԱՄՆ-ում, Ռուսաստանում, Քաթարում և Ալժիրում: Աշխարհում սպառողական հատվածը կենտրոնացած է ԱՄՆ-ում, Չինաստանում, Եվրոպայում և այլն։ Միացյալ Նահանգներն ունի երկար պատմություն և անսասան դիրք արդյունաբերության մեջ։

Շատ ընկերություններ ունեն մի քանի գործարաններ, բայց դրանք սովորաբար մոտ չեն իրենց նպատակային սպառողական շուկաներին: Հետեւաբար, ապրանքը ունի բարձր տրանսպորտային ծախս:

Առաջին հինգ տարիների ընթացքում արտադրությունը շատ դանդաղ է աճել։ Հելիումը էներգիայի չվերականգնվող աղբյուր է, և արտադրող երկրներում գործում են քաղաքականություններ՝ ապահովելու դրա շարունակական օգտագործումը: Ոմանք կանխատեսում են, որ հելիումը կսպառվի ապագայում:

Արդյունաբերությունն ունի ներմուծման և արտահանման մեծ տեսակարար կշիռ։ Գրեթե բոլոր երկրներն օգտագործում են հելիում, բայց միայն մի քանիսն ունեն հելիումի պաշարներ:

Հելիումն ունի օգտագործման լայն շրջանակ և հասանելի կլինի ավելի ու ավելի շատ ոլորտներում: Հաշվի առնելով բնական ռեսուրսների սակավությունը՝ հելիումի պահանջարկը, ամենայն հավանականությամբ, կաճի ապագայում՝ պահանջելով համապատասխան այլընտրանքներ: Ակնկալվում է, որ հելիումի գները կշարունակեն աճել 2021-ից մինչև 2026 թվականը՝ $13,53/մ3-ից (2020) մինչև $19,09/մ3 (2027 թ.):

Արդյունաբերության վրա ազդում են տնտեսությունը և քաղաքականությունը: Քանի որ համաշխարհային տնտեսությունը վերականգնվում է, ավելի ու ավելի շատ մարդիկ մտահոգված են բնապահպանական չափանիշների բարելավմամբ, հատկապես թերզարգացած շրջաններում, որտեղ մեծ բնակչություն կա և արագ տնտեսական աճ կա, հելիումի պահանջարկը կաճի:

Ներկայում համաշխարհային խոշոր արտադրողների թվում են Rasgas-ը, Linde Group-ը, Air Chemical-ը, ExxonMobil-ը, Air Liquide-ը (Dz) և Gazprom-ը (Ru) և այլն: 2020 թվականին 6 լավագույն արտադրողների վաճառքի մասնաբաժինը կգերազանցի 74%-ը: Ակնկալվում է, որ առաջիկա մի քանի տարիներին արդյունաբերության ոլորտում մրցակցությունն ավելի կսրվի։

HL կրիոգեն սարքավորում

Հեղուկ հելիումի ռեսուրսների սակավության և գների աճի պատճառով կարևոր է նվազեցնել հեղուկ հելիումի կորուստը և վերականգնումը դրա օգտագործման և փոխադրման գործընթացում:

HL Cryogenic Equipment-ը, որը հիմնադրվել է 1992 թվականին, ապրանքանիշ է, որը պատկանում է HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd.-ին: HL Cryogenic Equipment-ը պարտավորվում է նախագծել և արտադրել Բարձր վակուումային մեկուսացված կրիոգեն խողովակաշարային համակարգի և հարակից օժանդակ սարքավորումների նախագծում՝ հաճախորդների տարբեր կարիքները բավարարելու համար: Վակուումային մեկուսացված խողովակը և ճկուն գուլպանը կառուցված են բարձր վակուումային և բազմաշերտ բազմաշերտ հատուկ մեկուսացված նյութերից և անցնում են մի շարք խիստ տեխնիկական մշակումների և բարձր վակուումային մշակման միջով, որն օգտագործվում է հեղուկ թթվածնի, հեղուկ ազոտի փոխանցման համար։ , հեղուկ արգոն, հեղուկ ջրածին, հեղուկ հելիում, հեղուկացված էթիլեն գազ LEG և հեղուկ բնական գազ LNG։

HL Cryogenic Equipment ընկերության վակուումային բաճկոնով խողովակի, վակուումային բաճկոնով գուլպաների, վակուումային բաճկոնով փականի և փուլային բաժանարարի արտադրանքի շարքը, որն անցել է մի շարք խիստ տեխնիկական մշակումների միջով, օգտագործվում է հեղուկ թթվածնի, հեղուկ ազոտի, հեղուկ արգոնի տեղափոխման համար: հեղուկ ջրածին, հեղուկ հելիում, LEG և LNG, և այդ արտադրանքները սպասարկվում են կրիոգեն սարքավորումների համար (օրինակ՝ կրիոգեն տանկեր, դեվարներ և սառը տուփեր և այլն) օդի տարանջատման, գազերի, ավիացիայի, էլեկտրոնիկայի, գերհաղորդիչների, չիպերի, ավտոմատ հավաքման, սննդի և ըմպելիքների, դեղագործության, հիվանդանոցի, կենսաբանկի, կաուչուկի, նոր նյութերի արտադրության քիմիական ճարտարագիտության, երկաթի և պողպատի արդյունաբերության մեջ: գիտական ​​հետազոտություն և այլն:

HL Cryogenic Equipment ընկերությունը դարձել է Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani և Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) և այլնի որակավորված մատակարարը/վաճառողը: