Гелий – He таңбасымен және атомдық нөмірі 2 болатын химиялық элемент. Бұл сирек кездесетін атмосфералық газ, түссіз, дәмсіз, дәмсіз, улы емес, жанғыш емес, суда аз ғана ериді. Атмосферадағы гелий концентрациясы көлемдік пайызбен 5,24 х 10-4 құрайды. Ол кез келген элементтің ең төменгі қайнау және балқу нүктелеріне ие және өте суық жағдайларды қоспағанда, тек газ түрінде болады.

Гелий негізінен газ немесе сұйық гелий түрінде тасымалданады және ядролық реакторларда, жартылай өткізгіштерде, лазерлерде, электр шамдарында, асқын өткізгіштікте, аспаптарда, жартылай өткізгіштерде және оптикалық талшықтарда, криогендік, МРТ және ҒЗТКЖ зертханалық зерттеулерде қолданылады.

Төмен температурадағы суық көзі

Гелий криогенді салқындату көздері үшін криогенді салқындатқыш ретінде пайдаланылады, мысалы, магниттік резонансты бейнелеу (МРТ), ядролық магниттік-резонанстық (ЯМР) спектроскопия, асқын өткізгіш кванттық бөлшектердің үдеткіші, үлкен адрондық коллайдер, интерферометр (SQUID), электронды спиндік резонанс (ESR) және асқын өткізгіш магниттік энергияны сақтау (SMES), MHD асқын өткізгіш генераторлар, асқын өткізгіш датчик, қуат беру, маглевтік тасымалдау, масс-спектрометр, асқын өткізгіш магнит, күшті магнит өрісінің сепараторлары, термоядролық реакторларға арналған сақиналы өріс асқын өткізгіш магниттер және басқа криогендік зерттеулер. Гелий криогенді асқын өткізгіш материалдар мен магниттерді абсолютті нөлге дейін салқындатады, бұл кезде асқын өткізгіштің кедергісі кенет нөлге дейін төмендейді. Асқын өткізгіштің өте төмен кедергісі күштірек магнит өрісін жасайды. Ауруханаларда қолданылатын МРТ жабдығы жағдайында күшті магнит өрістері радиографиялық кескіндерде көбірек мәліметтер береді.

Гелий суперсалқындатқыш ретінде пайдаланылады, өйткені гелий ең төмен балқу және қайнау температурасына ие, атмосфералық қысымда және 0 К қатып қалмайды, ал гелий химиялық инертті, сондықтан басқа заттармен әрекеттесу мүмкін емес. Сонымен қатар, гелий 2,2 Кельвиннен төмен артық сұйықтыққа айналады. Осы уақытқа дейін бірегей ультра ұтқырлық өнеркәсіптік қолданбаларда пайдаланылмаған. 17 Кельвиннен төмен температурада криогендік көзде тоңазытқыш ретінде гелийді алмастыра алмайды.

Аэронавтика және астронавтика

Гелий әуе шарлары мен дирижабльдерде де қолданылады. Гелий ауадан жеңіл болғандықтан, дирижабльдер мен шарлар гелиймен толтырылған. Гелийдің артықшылығы жанбайтындығымен ерекшеленеді, дегенмен сутегі неғұрлым қалқымалы және мембранадан төмен шығу жылдамдығына ие. Тағы бір екінші реттік қолдану зымырандық технологияда болып табылады, мұнда гелий сақтау цистерналарында отын мен тотықтырғышты ығыстыру және зымыран отынын жасау үшін сутегі мен оттегін конденсациялау үшін шығын ортасы ретінде пайдаланылады. Ол сондай-ақ ұшырылғанға дейін жерүсті қолдау жабдығынан отын мен тотықтырғышты алып тастау үшін пайдаланылуы мүмкін және ғарыш кемесіндегі сұйық сутекті алдын ала суыта алады. Аполлон бағдарламасында қолданылған Saturn V зымыранында ұшыру үшін шамамен 370 000 текше метр (13 миллион текше фут) гелий қажет болды.

Құбырдың ағып кетуін анықтау және анықтау талдауы

Гелийдің тағы бір өнеркәсіптік қолданылуы ағып кетуді анықтау болып табылады. Ағып кетуді анықтау сұйықтар мен газдар бар жүйелердегі ағып кетуді анықтау үшін қолданылады. Гелий қатты заттар арқылы ауаға қарағанда үш есе жылдам таралатындықтан, ол жоғары вакуумды жабдықта (мысалы, криогендік цистерналар) және жоғары қысымды ыдыстардағы ағып кетуді анықтау үшін бақылаушы газ ретінде пайдаланылады. Нысан камераға орналастырылады, содан кейін ол эвакуацияланады және гелиймен толтырылады. Тіпті 10-9 мбар•Л/с (10-10 Па•м3/с) төмен ағып кету жылдамдығының өзінде ағып кету арқылы ағып жатқан гелийді сезімтал құрылғы (гелий масс-спектрометрі) арқылы анықтауға болады. Өлшеу процедурасы әдетте автоматтандырылған және гелийді біріктіру сынағы деп аталады. Тағы бір қарапайым әдіс - қарастырылып отырған нысанды гелиймен толтыру және қол құрылғысы арқылы ағып кетуді қолмен іздеу.

Гелий ағып кетуді анықтау үшін қолданылады, себебі ол ең кішкентай молекула және бір атомды молекула, сондықтан гелий оңай ағып кетеді. Ағып кетуді анықтау кезінде объектіге гелий газы толтырылады, егер ағып кету орын алса, гелий масс-спектрометрі ағып кету орнын анықтай алады. Гелий зымырандардағы, отын цистерналарындағы, жылу алмастырғыштардағы, газ желілеріндегі, электроникадағы, ТЕЛЕВИДЕНИЕ түтіктеріндегі және басқа да өндірістік компоненттердегі ағып кетуді анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Гелий арқылы ағып кетуді анықтау алғаш рет Манхэттен жобасы кезінде уранды байыту зауыттарындағы ағып кетуді анықтау үшін қолданылған. Ағып кетуді анықтайтын гелийді сутегімен, азотпен немесе сутегі мен азот қоспасымен ауыстыруға болады.

Дәнекерлеу және металл өңдеу

Гелий газы басқа атомдарға қарағанда иондану потенциалдық энергиясы жоғары болғандықтан доғалық дәнекерлеуде және плазмалық доғалық дәнекерлеуде қорғаныс газы ретінде пайдаланылады. Дәнекерленген жердің айналасындағы гелий газы металдың балқыған күйінде тотығуына жол бермейді. Гелийдің жоғары иондану потенциалдық энергиясы құрылыста, кеме жасауда және аэроғарыш өнеркәсібінде қолданылатын титан, цирконий, магний және алюминий қорытпалары сияқты әртүрлі металдарды плазмалық доғамен дәнекерлеуге мүмкіндік береді. Қорғаушы газдағы гелийді аргонмен немесе сутегімен ауыстыруға болатынына қарамастан, кейбір материалдарды (мысалы, титан гелийі) плазмалық доғалық дәнекерлеу үшін ауыстыру мүмкін емес. Өйткені гелий - жоғары температурада қауіпсіз жалғыз газ.

Дамудың ең белсенді бағыттарының бірі тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеу болып табылады. Гелий - инертті газ, яғни ол басқа заттармен әсер еткенде ешқандай химиялық реакцияларға түспейді. Бұл сипаттама әсіресе дәнекерлеуден қорғау газдарында маңызды.

Гелий де жылуды жақсы өткізеді. Сондықтан ол әдетте дәнекерленген тігістің ылғалдануын жақсарту үшін жоғары жылуды қажет ететін дәнекерлеулерде қолданылады. Гелий жылдамдықты арттыру үшін де пайдалы.

Гелий әдетте екі газдың жақсы қасиеттерін толық пайдалану үшін қорғаныс газ қоспасында әртүрлі мөлшерде аргонмен араласады. Мысалы, гелий дәнекерлеу кезінде енудің кеңірек және таяз режимдерін қамтамасыз етуге көмектесетін қорғаныс газы ретінде әрекет етеді. Бірақ гелий аргон сияқты тазартуды қамтамасыз етпейді.

Нәтижесінде металл өндірушілер көбінесе аргонды гелиймен араластыруды өздерінің жұмыс процесінің бөлігі ретінде қарастырады. Газдан қорғалған металды доғалық дәнекерлеу үшін гелий гелий/аргон қоспасындағы газ қоспасының 25%-дан 75%-ға дейін болуы мүмкін. Қорғаныс газ қоспасының құрамын реттей отырып, дәнекерлеуші ​​дәнекерлеудің жылу таралуына әсер ете алады, бұл өз кезегінде дәнекерленген металдың көлденең қимасының пішініне және дәнекерлеу жылдамдығына әсер етеді.

Электрондық жартылай өткізгіштер өнеркәсібі

Инертті газ ретінде гелийдің тұрақтылығы сонша, ол басқа элементтермен әрең әрекеттеседі. Бұл қасиет оны доғалық дәнекерлеуде (ауадағы оттегінің ластануын болдырмау үшін) қалқан ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Гелийдің жартылай өткізгіштер және оптикалық талшық өндірісі сияқты басқа да маңызды қосымшалары бар. Сонымен қатар, ол қандағы азот көпіршіктерінің пайда болуына жол бермеу үшін терең сүңгу кезінде азотты алмастыра алады, осылайша сүңгуір ауруының алдын алады.

Жаһандық гелий сату көлемі (2016-2027)

Жаһандық гелий нарығы 2020 жылы бізге 1825,37 миллион долларға жетті және 2027 жылы 2742,04 миллион АҚШ долларына жетеді деп күтілуде, күрделі жылдық өсу қарқыны (CAGR) 5,65% (2021-2027). Өнеркәсіпте алдағы жылдарда үлкен белгісіздік бар. Бұл мақаладағы 2021-2027 жылдарға арналған болжам деректері соңғы бірнеше жылдағы тарихи дамуға, сала мамандарының пікірлеріне және осы мақаладағы талдаушылардың пікірлеріне негізделген.

Гелий өнеркәсібі жоғары шоғырланған, табиғи ресурстардан алынған және негізінен АҚШ, Ресей, Катар және Алжирде шектеулі жаһандық өндірушілерге ие. Әлемде тұтыну секторы АҚШ-та, Қытайда, Еуропада және т.б. шоғырланған. Америка Құрама Штаттарының ұзақ тарихы және саладағы мызғымас ұстанымы бар.

Көптеген компаниялардың бірнеше зауыттары бар, бірақ олар әдетте мақсатты тұтыну нарықтарына жақын емес. Сондықтан өнімнің тасымалдау құны жоғары.

Алғашқы бесжылдықтан бастап өндіріс өте баяу өсті. Гелий қалпына келмейтін энергия көзі болып табылады және оны үздіксіз пайдалануды қамтамасыз ету үшін өндіруші елдерде саясат бар. Кейбіреулер гелий болашақта таусылады деп болжайды.

Өнеркәсіп импорт пен экспортта жоғары үлеске ие. Барлық дерлік елдер гелийді пайдаланады, бірақ тек кейбір елдерде гелий қоры бар.

Гелийдің қолдану аясы кең және барған сайын көбірек салаларда қол жетімді болады. Табиғи ресурстардың тапшылығын ескере отырып, гелийге сұраныс болашақта артып, сәйкес баламаларды қажет етеді. Гелий бағасы 2021 жылдан 2026 жылға дейін $13,53/м3 (2020)-дан $19,09/м3 (2027) дейін өсуін жалғастырады деп күтілуде.

Салаға экономика мен саясат әсер етеді. Жаһандық экономиканың қалпына келуіне қарай, қоршаған ортаны қорғау стандарттарын жақсартуға көбірек адамдар алаңдаушылық білдіруде, әсіресе халқы көп және экономикасы тез өсетін дамымаған аймақтарда гелийге сұраныс артады.

Қазіргі уақытта әлемдік ірі өндірушілердің қатарында Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) және Gazprom (Ru) және т.б. бар. 2020 жылы үздік 6 өндірушілердің сатылымдағы үлесі 74%-дан асады. Алдағы бірнеше жылда саладағы бәсекелестік күшейе түседі деп күтілуде.

HL криогендік жабдық

Сұйық гелий ресурстарының тапшылығына және бағасының өсуіне байланысты оны пайдалану және тасымалдау процесінде сұйық гелийдің жоғалуын және қалпына келуін азайту маңызды.

1992 жылы негізі қаланған HL Cryogenic Equipment - бұл HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. серіктестігінің бренді. HL криогендік жабдық тұтынушылардың әртүрлі қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жоғары вакуумды оқшауланған криогендік құбырлар жүйесін және тиісті қолдау жабдығын жобалауға және өндіруге міндеттенеді. Вакуумды оқшауланған құбыр және икемді шланг жоғары вакуумды және көп қабатты көп экранды арнайы оқшауланған материалдардан жасалған және сұйық оттегін, сұйық азотты тасымалдау үшін қолданылатын өте қатаң техникалық өңдеулер мен жоғары вакуумды өңдеуден өтеді. , сұйық аргон, сұйық сутегі, сұйық гелий, сұйытылған этилен газы LEG және сұйытылған табиғи газ СТГ.

HL Cryogenic Equipment компаниясында өте қатаң техникалық өңдеулерден өткен вакуумды қапталған құбыр, вакуумдық қапталған шланг, вакуумды қапталған клапан және фазалық сепаратор өнімдер сериясы сұйық оттегі, сұйық азот, сұйық аргон, сұйық сутегі, сұйық гелий, LEG және СТГ және бұл өнімдер ауа бөлу, газдар, авиация, электроника, суперөткізгіштер, чиптер, автоматика құрастыру, тамақ және т. сусын, дәріхана, аурухана, биобанк, резеңке, химиялық инженерия, темір және болат және ғылыми зерттеулер т.б.

HL Cryogenic Equipment компаниясы Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani және Ханчжоу оттегі зауыты тобының (Хангян) білікті жеткізушісі/жеткізушісі болды.