Helium ist ein chemisches Element mit dem Symbol He und der Ordnungszahl 2. Es ist ein seltenes atmosphärisches Gas, farblos, geschmacklos, geschmacklos, ungiftig, nicht brennbar, nur wenig wasserlöslich.Die Heliumkonzentration in der Atmosphäre beträgt 5,24 x 10-4 in Volumenprozent.Es hat die niedrigsten Siede- und Schmelzpunkte aller Elemente und existiert nur als Gas, außer unter extrem kalten Bedingungen.

Helium wird hauptsächlich als gasförmiges oder flüssiges Helium transportiert und in Kernreaktoren, Halbleitern, Lasern, Glühbirnen, Supraleitung, Instrumenten, Halbleitern und Faseroptik, Kryotechnik, MRI und F&E-Laborforschung verwendet.

Die Kältequelle niedriger Temperatur

Helium wird als kryogenes Kühlmittel für kryogene Kühlquellen verwendet, wie z. B. Magnetresonanztomographie (MRI), Kernspinresonanz (NMR) -Spektroskopie, supraleitender Quantenteilchenbeschleuniger, Large Hadron Collider, Interferometer (SQUID), Elektronenspinresonanz (ESR) und supraleitende magnetische Energiespeicherung (SMES), supraleitende MHD-Generatoren, supraleitende Sensoren, Energieübertragung, Magnetschwebebahnen, Massenspektrometer, supraleitende Magnete, Separatoren für starke Magnetfelder, supraleitende Ringfeldmagnete für Fusionsreaktoren und andere kryogene Forschung.Helium kühlt kryogene supraleitende Materialien und Magnete auf nahezu den absoluten Nullpunkt, an welchem ​​Punkt der Widerstand des Supraleiters plötzlich auf Null abfällt.Der sehr niedrige Widerstand eines Supraleiters erzeugt ein stärkeres Magnetfeld.Bei MRT-Geräten, die in Krankenhäusern verwendet werden, erzeugen stärkere Magnetfelder mehr Details in Röntgenbildern.

Helium wird als Superkühlmittel verwendet, weil Helium die niedrigsten Schmelz- und Siedepunkte hat, bei Atmosphärendruck und 0 K nicht erstarrt und Helium chemisch inert ist, wodurch es fast unmöglich ist, mit anderen Stoffen zu reagieren.Außerdem wird Helium unterhalb von 2,2 Kelvin superflüssig.Bisher wurde die einzigartige Ultramobilität in keiner industriellen Anwendung genutzt.Bei Temperaturen unter 17 Kelvin ist Helium als Kältemittel in der Kryoquelle nicht zu ersetzen.

Luft-und Raumfahrttechnik

Helium wird auch in Ballons und Luftschiffen verwendet.Da Helium leichter als Luft ist, werden Luftschiffe und Ballons mit Helium gefüllt.Helium hat den Vorteil, nicht brennbar zu sein, obwohl Wasserstoff schwimmfähiger ist und eine geringere Austrittsrate aus der Membran hat.Eine weitere sekundäre Verwendung liegt in der Raketentechnologie, wo Helium als Verlustmedium verwendet wird, um Brennstoff und Oxidationsmittel in Lagertanks zu verdrängen und Wasserstoff und Sauerstoff zu kondensieren, um Raketentreibstoff herzustellen.Es könnte auch verwendet werden, um Treibstoff und Oxidationsmittel vor dem Start von Bodenausrüstung zu entfernen, und könnte flüssigen Wasserstoff im Raumfahrzeug vorkühlen.Bei der im Apollo-Programm eingesetzten Saturn-V-Rakete wurden etwa 370.000 Kubikmeter (13 Millionen Kubikfuß) Helium für den Start benötigt.

Pipeline-Leckerkennung und Erkennungsanalyse

Eine weitere industrielle Anwendung von Helium ist die Lecksuche.Die Lecksuche dient zum Aufspüren von Lecks in Systemen, die Flüssigkeiten und Gase enthalten.Da Helium dreimal schneller als Luft durch Feststoffe diffundiert, wird es als Prüfgas zum Aufspüren von Lecks in Hochvakuumgeräten (z. B. Kryotanks) und Hochdruckbehältern verwendet.Das Objekt wird in eine Kammer gelegt, die dann evakuiert und mit Helium gefüllt wird.Bereits bei Leckraten von nur 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3 / s) kann durch das Leck austretendes Helium mit einem empfindlichen Gerät (Helium-Massenspektrometer) nachgewiesen werden.Das Messverfahren ist in der Regel automatisiert und wird als Helium-Integrationstest bezeichnet.Eine andere, einfachere Methode besteht darin, das betreffende Objekt mit Helium zu füllen und manuell mit einem Handgerät nach Lecks zu suchen.

Helium wird zur Lecksuche verwendet, da es das kleinste Molekül und ein einatomiges Molekül ist, sodass Helium leicht austritt.Während der Lecksuche wird Heliumgas in das Objekt gefüllt, und wenn ein Leck auftritt, kann das Helium-Massenspektrometer die Stelle des Lecks erkennen.Helium kann verwendet werden, um Lecks in Raketen, Treibstofftanks, Wärmetauschern, Gasleitungen, Elektronik, Fernsehröhren und anderen Fertigungskomponenten zu erkennen.Die Lecksuche mit Helium wurde erstmals während des Manhattan-Projekts verwendet, um Lecks in Urananreicherungsanlagen zu erkennen.Lecksuchhelium kann durch Wasserstoff, Stickstoff oder eine Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff ersetzt werden.

Schweißen und Metallbearbeitung

Heliumgas wird wegen seiner höheren potentiellen Ionisationsenergie als andere Atome als Schutzgas beim Lichtbogenschweißen und Plasmalichtbogenschweißen verwendet.Heliumgas um die Schweißnaht herum verhindert, dass das Metall im geschmolzenen Zustand oxidiert.Die hohe Energie des Ionisationspotentials von Helium ermöglicht das Plasma-Lichtbogenschweißen von unterschiedlichen Metallen, die im Bauwesen, im Schiffsbau und in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, wie z. B. Titan, Zirkonium, Magnesium und Aluminiumlegierungen.Obwohl das Helium im Schutzgas durch Argon oder Wasserstoff ersetzt werden kann, können einige Materialien (z. B. Titanhelium) beim Plasmalichtbogenschweißen nicht ersetzt werden.Weil Helium das einzige Gas ist, das bei hohen Temperaturen sicher ist.

Einer der aktivsten Entwicklungsbereiche ist das Edelstahlschweißen.Helium ist ein Edelgas, d.h. es geht keine chemischen Reaktionen ein, wenn es anderen Substanzen ausgesetzt wird.Diese Eigenschaft ist besonders wichtig bei Schweißschutzgasen.

Helium leitet auch gut Wärme.Aus diesem Grund wird es häufig in Schweißnähten verwendet, bei denen eine höhere Wärmezufuhr erforderlich ist, um die Benetzbarkeit der Schweißnaht zu verbessern.Helium ist auch zum Beschleunigen nützlich.

Üblicherweise wird Helium mit Argon in unterschiedlichen Mengen in das Schutzgasgemisch gemischt, um die guten Eigenschaften beider Gase voll auszunutzen.Helium zum Beispiel wirkt als Schutzgas, um beim Schweißen breitere und flachere Eindringmodi zu ermöglichen.Aber Helium bietet nicht die Reinigung wie Argon.

Infolgedessen erwägen Metallhersteller oft das Mischen von Argon mit Helium als Teil ihres Arbeitsprozesses.Für das Metall-Lichtbogenschweißen mit Schutzgas kann Helium 25 % bis 75 % der Gasmischung in der Helium/Argon-Mischung umfassen.Durch die Einstellung der Zusammensetzung des Schutzgasgemisches kann der Schweißer die Wärmeverteilung der Schweißnaht beeinflussen, was sich wiederum auf die Querschnittsform des Schweißgutes und die Schweißgeschwindigkeit auswirkt.

Elektronische Halbleiterindustrie

Als Edelgas ist Helium so stabil, dass es kaum mit anderen Elementen reagiert.Aufgrund dieser Eigenschaft wird es als Schutzschild beim Lichtbogenschweißen verwendet (um eine Kontamination mit Sauerstoff in der Luft zu verhindern).Helium hat auch andere kritische Anwendungen, wie Halbleiter und die Herstellung optischer Fasern.Darüber hinaus kann es beim Tieftauchen Stickstoff ersetzen, um die Bildung von Stickstoffblasen im Blutkreislauf zu verhindern und so der Taucherkrankheit vorzubeugen.

Globales Helium-Verkaufsvolumen (2016-2027)

Der globale Heliummarkt erreichte uns 2020 1825,37 Millionen US-Dollar und wird voraussichtlich 2027 2742,04 Millionen US-Dollar erreichen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,65 % (2021-2027).Die Branche ist in den kommenden Jahren mit großer Unsicherheit konfrontiert.Die Prognosedaten für 2021-2027 in diesem Papier basieren auf der historischen Entwicklung der letzten Jahre, den Meinungen von Branchenexperten und den Meinungen von Analysten in diesem Papier.

Die Heliumindustrie ist hoch konzentriert, wird aus natürlichen Ressourcen bezogen und hat nur begrenzte globale Hersteller, hauptsächlich in den Vereinigten Staaten, Russland, Katar und Algerien.In der Welt konzentriert sich der Verbrauchersektor auf die Vereinigten Staaten, China und Europa und so weiter.Die Vereinigten Staaten haben eine lange Geschichte und eine unerschütterliche Position in der Branche.

Viele Unternehmen haben mehrere Fabriken, aber sie sind normalerweise nicht in der Nähe ihrer Zielverbrauchermärkte.Daher hat das Produkt hohe Transportkosten.

Seit den ersten fünf Jahren ist die Produktion sehr langsam gewachsen.Helium ist eine nicht erneuerbare Energiequelle, und in den Erzeugerländern gibt es Richtlinien, um seine fortgesetzte Nutzung sicherzustellen.Einige sagen voraus, dass Helium in Zukunft zur Neige gehen wird.

Die Branche hat einen hohen Im- und Exportanteil.Fast alle Länder verwenden Helium, aber nur wenige haben Heliumreserven.

Helium ist vielseitig einsetzbar und wird in immer mehr Bereichen verfügbar sein.Angesichts der Verknappung natürlicher Ressourcen dürfte die Nachfrage nach Helium in Zukunft weiter steigen und entsprechende Alternativen erfordern.Es wird erwartet, dass die Heliumpreise von 2021 bis 2026 weiter steigen werden, von 13,53 $ / m3 (2020) auf 19,09 $ / m3 (2027).

Die Branche wird von Wirtschaft und Politik beeinflusst.Da sich die Weltwirtschaft erholt, sind immer mehr Menschen besorgt über die Verbesserung der Umweltstandards, insbesondere in unterentwickelten Regionen mit großer Bevölkerung und schnellem Wirtschaftswachstum wird die Nachfrage nach Helium steigen.

Zu den großen globalen Herstellern gehören derzeit Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) und Gazprom (Ru) usw. Im Jahr 2020 wird der Umsatzanteil der Top-6-Hersteller 74 % übersteigen.Es wird erwartet, dass der Wettbewerb in der Branche in den nächsten Jahren noch intensiver wird.

HL Kryotechnik

Aufgrund der Knappheit der Ressourcen an flüssigem Helium und des steigenden Preises ist es wichtig, den Verlust und die Rückgewinnung von flüssigem Helium in seinem Verwendungs- und Transportprozess zu reduzieren.

HL Cryogenic Equipment wurde 1992 gegründet und ist eine Marke der HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd.HL Cryogenic Equipment engagiert sich für die Entwicklung und Herstellung des hochvakuumisolierten kryogenen Rohrleitungssystems und der zugehörigen Hilfsausrüstung, um die verschiedenen Anforderungen der Kunden zu erfüllen.Das vakuumisolierte Rohr und der flexible Schlauch sind aus hochvakuum- und mehrschichtigen, speziell isolierten Materialien hergestellt und durchlaufen eine Reihe extrem strenger technischer Behandlungen und Hochvakuumbehandlungen, die zum Übertragen von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Stickstoff verwendet werden , flüssiges Argon, flüssiger Wasserstoff, flüssiges Helium, verflüssigtes Ethylengas LEG und verflüssigtes Naturgas LNG.

Die Produktreihen Vakuummantelrohre, Vakuummantelschläuche, Vakuummantelventile und Phasentrenner der HL Cryogenic Equipment Company, die eine Reihe äußerst strenger technischer Behandlungen durchlaufen haben, werden zum Übertragen von flüssigem Sauerstoff, flüssigem Stickstoff und flüssigem Argon verwendet. flüssiger Wasserstoff, flüssiges Helium, LEG und LNG, und diese Produkte werden für kryogene Ausrüstung (z. B. kryogene Tanks, Dewars und Coldboxen usw.) in den Branchen Luftzerlegung, Gase, Luftfahrt, Elektronik, Supraleiter, Chips, Automatisierungsmontage, Lebensmittel & Getränke, Apotheke, Krankenhaus, Biobank, Gummi, Herstellung neuer Materialien, chemische Verfahrenstechnik, Eisen und Stahl sowie wissenschaftliche Forschung usw.

HL Cryogenic Equipment Company ist zum qualifizierten Lieferanten/Verkäufer von Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani und der Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) usw. geworden.