Helyum, sembolü He ve atom numarası 2 olan kimyasal bir elementtir. Nadir bir atmosferik gazdır, renksiz, tatsız, tatsız, toksik olmayan, yanıcı olmayan, suda çok az çözünür. Atmosferdeki helyum konsantrasyonu hacimce yüzde 5,24 x 10-4'tür. Herhangi bir element arasında en düşük kaynama ve erime noktalarına sahiptir ve aşırı soğuk koşullar dışında yalnızca gaz halinde bulunur.

Helyum öncelikle gaz halinde veya sıvı helyum olarak taşınır ve nükleer reaktörlerde, yarı iletkenlerde, lazerlerde, ampullerde, süper iletkenlikte, enstrümantasyonda, yarı iletkenlerde ve fiber optiklerde, kriyojenik, MRI ve Ar-Ge laboratuvar araştırmalarında kullanılır.

Düşük Sıcaklık Soğuk Kaynağı

Helyum, manyetik rezonans görüntüleme (MRI), nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, süper iletken kuantum parçacık hızlandırıcı, büyük hadron çarpıştırıcısı, interferometre (SQUID), elektron spin rezonansı (ESR) gibi kriyojenik soğutma kaynakları için kriyojenik soğutucu olarak kullanılır. ve süper iletken manyetik enerji depolama (SMES), MHD süper iletken jeneratörler, süper iletken sensör, güç iletimi, maglev taşıma, kütle spektrometresi, süper iletken mıknatıs, güçlü manyetik alan ayırıcılar, füzyon reaktörleri için halka şeklinde alan süper iletken mıknatıslar ve diğer kriyojenik araştırmalar. Helyum, kriyojenik süper iletken malzemeleri ve mıknatısları neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutur; bu noktada süper iletkenin direnci aniden sıfıra düşer. Bir süperiletkenin çok düşük direnci daha güçlü bir manyetik alan yaratır. Hastanelerde kullanılan MRI ekipmanı durumunda, daha güçlü manyetik alanlar radyografik görüntülerde daha fazla ayrıntı üretir.

Helyum süper soğutucu olarak kullanılır çünkü helyum en düşük erime ve kaynama noktalarına sahiptir, atmosferik basınçta ve 0 K'de katılaşmaz ve helyum kimyasal olarak inert olduğundan diğer maddelerle reaksiyona girmesi neredeyse imkansızdır. Ayrıca helyum 2,2 Kelvin'in altında süperakışkan hale gelir. Şimdiye kadar benzersiz ultra mobilite hiçbir endüstriyel uygulamada kullanılmadı. 17 Kelvin'in altındaki sıcaklıklarda, kriyojenik kaynakta soğutucu olarak helyumun yerini alacak başka bir madde yoktur.

Havacılık ve Uzay Bilimleri

Helyum ayrıca balonlarda ve hava gemilerinde de kullanılır. Helyum havadan hafif olduğu için hava gemileri ve balonlar helyumla doldurulur. Helyum yanıcı olmama avantajına sahiptir, ancak hidrojen daha yüzerdir ve zardan daha düşük bir kaçış oranına sahiptir. Diğer bir ikincil kullanım ise helyumun, depolama tanklarındaki yakıt ve oksitleyicinin yerini almak ve roket yakıtı yapmak için hidrojen ve oksijeni yoğunlaştırmak için bir kayıp ortamı olarak kullanıldığı roket teknolojisidir. Ayrıca fırlatmadan önce yer destek ekipmanından yakıt ve oksitleyiciyi çıkarmak için de kullanılabilir ve uzay aracındaki sıvı hidrojeni önceden soğutabilir. Apollo programında kullanılan Satürn V roketinin fırlatılması için yaklaşık 370.000 metreküp (13 milyon fit küp) helyuma ihtiyaç vardı.

Boru Hattı Sızıntı Tespiti ve Tespit Analizi

Helyumun bir başka endüstriyel kullanımı da sızıntı tespitidir. Sızıntı tespiti, sıvı ve gaz içeren sistemlerde sızıntıların tespit edilmesi amacıyla kullanılır. Helyum, katı maddeler arasında havadan üç kat daha hızlı yayıldığı için, yüksek vakumlu ekipmanlarda (kriyojenik tanklar gibi) ve yüksek basınçlı kaplarda sızıntıları tespit etmek için izleyici gaz olarak kullanılır. Nesne daha sonra boşaltılan ve helyumla doldurulan bir odaya yerleştirilir. 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s) kadar düşük sızıntı hızlarında bile sızıntıdan kaçan helyum, hassas bir cihaz (helyum kütle spektrometresi) tarafından tespit edilebilir. Ölçüm prosedürü genellikle otomatiktir ve helyum entegrasyon testi olarak adlandırılır. Daha basit bir başka yöntem ise, söz konusu nesneyi helyumla doldurmak ve el tipi bir cihaz kullanarak sızıntıları manuel olarak aramaktır.

Helyum, en küçük molekül olduğundan ve tek atomlu bir molekül olduğundan sızıntı tespiti için kullanılır, bu nedenle helyum kolayca sızar. Sızıntı tespiti sırasında nesnenin içine helyum gazı doldurulur ve bir sızıntı meydana gelmesi durumunda helyum kütle spektrometresi sızıntının yerini tespit edebilecektir. Helyum, roketler, yakıt depoları, ısı eşanjörleri, gaz hatları, elektronik cihazlar, TELEVİZYON tüpleri ve diğer imalat bileşenlerindeki sızıntıları tespit etmek için kullanılabilir. Helyum kullanarak sızıntı tespiti ilk kez Manhattan projesi sırasında uranyum zenginleştirme tesislerinde sızıntıları tespit etmek için kullanıldı. Kaçak tespiti helyum, hidrojen, nitrojen veya hidrojen ve nitrojen karışımı ile değiştirilebilir.

Kaynak ve Metal İşleme

Helyum gazı, iyonlaşma potansiyeli enerjisinin diğer atomlara göre daha yüksek olması nedeniyle ark kaynağı ve plazma ark kaynağında koruyucu gaz olarak kullanılır. Kaynağın etrafındaki helyum gazı, metalin erimiş halde oksitlenmesini önler. Helyumun yüksek iyonizasyon potansiyeli enerjisi, titanyum, zirkonyum, magnezyum ve alüminyum alaşımları gibi inşaat, gemi yapımı ve havacılıkta kullanılan farklı metallerin plazma ark kaynağına izin verir. Koruyucu gazdaki helyum argon veya hidrojen ile değiştirilebilse de, bazı malzemeler (titanyum helyum gibi) plazma ark kaynağı için değiştirilemez. Çünkü helyum yüksek sıcaklıklarda güvenli olan tek gazdır.

En aktif gelişim alanlarından biri paslanmaz çelik kaynağıdır. Helyum inert bir gazdır, yani diğer maddelere maruz kaldığında herhangi bir kimyasal reaksiyona girmez. Bu özellik özellikle kaynak koruma gazlarında önemlidir.

Helyum ayrıca ısıyı iyi iletir. Kaynağın ıslanabilirliğini arttırmak için daha yüksek ısı girişinin gerekli olduğu kaynaklarda yaygın olarak kullanılmasının nedeni budur. Helyum aynı zamanda hızlanma için de faydalıdır.

Her iki gazın da iyi özelliklerinden tam olarak yararlanmak için, koruyucu gaz karışımında helyum genellikle değişen miktarlarda argon ile karıştırılır. Örneğin helyum, kaynak sırasında daha geniş ve daha sığ nüfuz modlarının sağlanmasına yardımcı olmak için koruyucu bir gaz görevi görür. Ancak helyum argonun sağladığı temizliği sağlamaz.

Sonuç olarak, metal üreticileri genellikle argonu helyumla karıştırmayı çalışma süreçlerinin bir parçası olarak düşünürler. Gaz korumalı metal ark kaynağı için helyum, helyum/argon karışımındaki gaz karışımının %25 ila %75'ini oluşturabilir. Kaynakçı, koruyucu gaz karışımının bileşimini ayarlayarak kaynağın ısı dağılımını etkileyebilir, bu da kaynak metalinin kesit şeklini ve kaynak hızını etkileyebilir.

Elektronik Yarı İletken Endüstrisi

İnert bir gaz olarak helyum o kadar kararlıdır ki diğer elementlerle neredeyse hiç reaksiyona girmez. Bu özelliği ark kaynağında kalkan olarak (havadaki oksijenin kirlenmesini önlemek için) kullanılmasını sağlar. Helyumun ayrıca yarı iletkenler ve optik fiber üretimi gibi başka kritik uygulamaları da vardır. Ayrıca derin dalışlarda nitrojenin yerini alarak kan dolaşımında nitrojen kabarcıklarının oluşmasını önleyebilir, böylece dalış hastalığını önleyebilir.

Küresel Helyum Satış Hacmi (2016-2027)

Küresel helyum pazarı 2020'de 1825,37 milyon ABD Dolarına ulaştı ve %5,65 (2021-2027) bileşik yıllık büyüme oranıyla (CAGR) 2027'de 2742,04 milyon ABD Dolarına ulaşması bekleniyor. Sektörün önümüzdeki yıllarda büyük belirsizlikleri var. Bu makaledeki 2021-2027 tahmin verileri, son birkaç yılın tarihsel gelişimine, sektör uzmanlarının görüşlerine ve bu makaledeki analistlerin görüşlerine dayanmaktadır.

Helyum endüstrisi oldukça yoğundur, doğal kaynaklardan elde edilir ve başta ABD, Rusya, Katar ve Cezayir olmak üzere sınırlı sayıda küresel üreticiye sahiptir. Dünyada tüketici sektörü Amerika Birleşik Devletleri, Çin, Avrupa vb. ülkelerde yoğunlaşmıştır. Amerika Birleşik Devletleri'nin sektörde uzun bir geçmişi ve sarsılmaz bir konumu var.

Birçok şirketin birden fazla fabrikası vardır ancak bunlar genellikle hedef tüketici pazarlarına yakın değildir. Bu nedenle ürünün nakliye maliyeti yüksektir.

İlk beş yıldan bu yana üretim çok yavaş arttı. Helyum yenilenemeyen bir enerji kaynağıdır ve üretici ülkelerde onun sürekli kullanımını sağlamak için politikalar mevcuttur. Bazıları gelecekte helyumun tükeneceğini öngörüyor.

Sektörde ithalat ve ihracat oranı yüksektir. Hemen hemen tüm ülkeler helyum kullanıyor ancak yalnızca birkaçının helyum rezervi var.

Helyumun geniş bir kullanım alanı vardır ve giderek daha fazla alanda mevcut olacaktır. Doğal kaynakların kıtlığı göz önüne alındığında, helyuma olan talebin gelecekte artması muhtemeldir ve bu da uygun alternatifler gerektirecektir. Helyum fiyatlarının 2021'den 2026'ya kadar 13,53 $ / m3'ten (2020) 19,09 $ / m3'e (2027) yükselmeye devam etmesi bekleniyor.

Sektör ekonomiden ve politikadan etkilenir. Küresel ekonomi toparlandıkça, giderek daha fazla insan çevre standartlarının iyileştirilmesi konusunda endişe duyuyor; özellikle de büyük nüfuslu ve hızlı ekonomik büyümeye sahip az gelişmiş bölgelerde, helyuma olan talep artacak.

Şu anda başlıca küresel üreticiler arasında Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) ve Gazprom (Ru) yer alıyor. 2020'de ilk 6 üreticinin satış payı %74'ü aşacak. Önümüzdeki birkaç yılda sektördeki rekabetin daha da yoğunlaşması bekleniyor.

HL Kriyojenik Ekipman

Sıvı helyum kaynaklarının kıtlığı ve artan fiyat nedeniyle, sıvı helyumun kullanım ve taşıma sürecindeki kaybının ve geri kazanımının azaltılması önemlidir.

HL Cryogenic Equipment 1992 yılında kurulan HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.'ye bağlı bir markadır. HL Kriyojenik Ekipman, müşterilerin çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak için Yüksek Vakum Yalıtımlı Kriyojenik Boru Sistemi ve ilgili Destek Ekipmanlarının tasarımı ve üretimine kendini adamıştır. Vakum Yalıtımlı Boru ve Esnek Hortum, yüksek vakum ve çok katmanlı, çok ekranlı özel yalıtımlı malzemelerden yapılmıştır ve sıvı oksijen, sıvı nitrojenin aktarılması için kullanılan bir dizi son derece sıkı teknik işlemlerden ve yüksek vakum işleminden geçer. , sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, sıvılaştırılmış etilen gazı LEG ve sıvılaştırılmış doğa gazı LNG'dir.

HL Cryogenic Equipment Company'nin bir dizi son derece sıkı teknik işlemlerden geçen Vakum Ceketli Boru, Vakum Ceketli Hortum, Vakum Ceketli Vana ve Faz Ayırıcı ürün serisi, sıvı oksijen, sıvı nitrojen, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, LEG ve LNG olup, bu ürünlerin servisi hava ayırma, gazlar, havacılık, elektronik, süper iletken, çipler, otomasyon montajı, gıda ve endüstrilerdeki kriyojenik ekipmanlar (örn. kriyojenik tanklar, dewarlar ve soğuk kutular vb.) için yapılmaktadır. içecek, eczane, hastane, biyobanka, kauçuk, yeni malzeme imalatı, kimya mühendisliği, demir-çelik ve bilimsel araştırma vb.

HL Kriyojenik Ekipman Şirketi, Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani ve Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) vb. şirketlerin nitelikli tedarikçisi/satıcısı oldu.