L'elio è un elemento chimico con il simbolo He e numero atomico 2. È un gas atmosferico raro, incolore, insapore, insapore, non tossico, non infiammabile, solo leggermente solubile in acqua.La concentrazione di elio nell'atmosfera è 5,24 x 10-4 in percentuale in volume.Ha i punti di ebollizione e di fusione più bassi di qualsiasi elemento ed esiste solo come gas, tranne che in condizioni estremamente fredde.

L'elio viene trasportato principalmente come elio gassoso o liquido e viene utilizzato in reattori nucleari, semiconduttori, laser, lampadine, superconduttività, strumentazione, semiconduttori e fibre ottiche, criogenica, risonanza magnetica e ricerca di laboratorio di ricerca e sviluppo.

La sorgente fredda a bassa temperatura

L'elio viene utilizzato come refrigerante criogenico per sorgenti di raffreddamento criogeniche, come la risonanza magnetica (MRI), la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), l'acceleratore di particelle quantistiche superconduttore, il grande collisore di adroni, l'interferometro (SQUID), la risonanza di spin elettronico (ESR) e accumulo di energia magnetica superconduttore (SMES), generatori superconduttori MHD, sensore superconduttore, trasmissione di potenza, trasporto maglev, spettrometro di massa, magnete superconduttore, forti separatori di campo magnetico, magneti superconduttori di campo anulare per reattori a fusione e altre ricerche criogeniche.L'elio raffredda i materiali criogenici superconduttori e i magneti quasi allo zero assoluto, a quel punto la resistenza del superconduttore scende improvvisamente a zero.La bassissima resistenza di un superconduttore crea un campo magnetico più potente.Nel caso delle apparecchiature per la risonanza magnetica utilizzate negli ospedali, i campi magnetici più forti producono maggiori dettagli nelle immagini radiografiche.

L'elio viene utilizzato come superrefrigerante perché l'elio ha i punti di fusione e di ebollizione più bassi, non solidifica a pressione atmosferica e 0 K ed è chimicamente inerte, rendendo quasi impossibile reagire con altre sostanze.Inoltre, l'elio diventa superfluido al di sotto di 2,2 Kelvin.Finora, l'esclusiva ultra-mobilità non è stata sfruttata in nessuna applicazione industriale.A temperature inferiori a 17 Kelvin, non vi è alcun sostituto dell'elio come refrigerante nella sorgente criogenica.

Aeronautica e Astronautica

L'elio è anche usato in palloncini e dirigibili.Poiché l'elio è più leggero dell'aria, i dirigibili e i palloncini sono pieni di elio.L'elio ha il vantaggio di non essere infiammabile, sebbene l'idrogeno sia più galleggiante e abbia una velocità di fuga inferiore dalla membrana.Un altro uso secondario è nella tecnologia dei razzi, dove l'elio viene utilizzato come mezzo di perdita per spostare il carburante e l'ossidante nei serbatoi di stoccaggio e condensare idrogeno e ossigeno per produrre carburante per razzi.Potrebbe anche essere utilizzato per rimuovere carburante e ossidante dalle apparecchiature di supporto a terra prima del lancio e potrebbe pre-raffreddare l'idrogeno liquido nel veicolo spaziale.Nel razzo Saturn V utilizzato nel programma Apollo, per il lancio erano necessari circa 370.000 metri cubi (13 milioni di piedi cubi) di elio.

Rilevamento e analisi del rilevamento di perdite di tubazioni

Un altro uso industriale dell'elio è il rilevamento delle perdite.Il rilevamento delle perdite viene utilizzato per rilevare le perdite nei sistemi contenenti liquidi e gas.Poiché l'elio si diffonde attraverso i solidi tre volte più velocemente dell'aria, viene utilizzato come gas tracciante per rilevare le perdite nelle apparecchiature ad alto vuoto (come i serbatoi criogenici) e nei recipienti ad alta pressione.L'oggetto viene posto in una camera, che viene quindi evacuata e riempita di elio.Anche a tassi di perdita di soli 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3 / s), l'elio che fuoriesce attraverso la perdita può essere rilevato da un dispositivo sensibile (uno spettrometro di massa dell'elio).La procedura di misurazione è solitamente automatizzata ed è chiamata test di integrazione dell'elio.Un altro metodo più semplice consiste nel riempire l'oggetto in questione con elio e cercare manualmente le perdite utilizzando un dispositivo portatile.

L'elio viene utilizzato per il rilevamento delle perdite perché è la molecola più piccola ed è una molecola monoatomica, quindi l'elio perde facilmente.Il gas elio viene riempito nell'oggetto durante il rilevamento delle perdite e, se si verifica una perdita, lo spettrometro di massa dell'elio sarà in grado di rilevare la posizione della perdita.L'elio può essere utilizzato per rilevare perdite in razzi, serbatoi di carburante, scambiatori di calore, linee del gas, elettronica, tubi TELEVISIVI e altri componenti di produzione.Il rilevamento delle perdite mediante elio è stato utilizzato per la prima volta durante il progetto Manhattan per rilevare le perdite negli impianti di arricchimento dell'uranio.L'elio per il rilevamento delle perdite può essere sostituito con idrogeno, azoto o una miscela di idrogeno e azoto.

Saldatura e lavorazione dei metalli

Il gas elio viene utilizzato come gas protettivo nella saldatura ad arco e nella saldatura ad arco al plasma a causa della sua maggiore energia potenziale di ionizzazione rispetto ad altri atomi.Il gas di elio attorno alla saldatura impedisce al metallo di ossidarsi allo stato fuso.L'elevata energia potenziale di ionizzazione dell'elio consente la saldatura ad arco plasma di metalli dissimili utilizzati nell'edilizia, nella costruzione navale e nell'aerospaziale, come titanio, zirconio, magnesio e leghe di alluminio.Sebbene l'elio nel gas di protezione possa essere sostituito da argon o idrogeno, alcuni materiali (come l'elio di titanio) non possono essere sostituiti per la saldatura ad arco al plasma.Perché l'elio è l'unico gas sicuro alle alte temperature.

Una delle aree di sviluppo più attive è la saldatura dell'acciaio inossidabile.L'elio è un gas inerte, il che significa che non subisce reazioni chimiche se esposto ad altre sostanze.Questa caratteristica è particolarmente importante nei gas di protezione della saldatura.

Anche l'elio conduce bene il calore.Questo è il motivo per cui è comunemente usato nelle saldature dove è richiesto un apporto di calore maggiore per migliorare la bagnabilità della saldatura.L'elio è utile anche per accelerare.

L'elio viene solitamente miscelato con argon in quantità variabili nella miscela di gas protettivo per sfruttare appieno le buone proprietà di entrambi i gas.L'elio, ad esempio, funge da gas protettivo per aiutare a fornire modalità di penetrazione più ampie e meno profonde durante la saldatura.Ma l'elio non fornisce la pulizia che fa l'argon.

Di conseguenza, i produttori di metalli spesso considerano la miscelazione di argon con elio come parte del loro processo di lavoro.Per la saldatura ad arco metallico con protezione da gas, l'elio può comprendere dal 25% al ​​75% della miscela di gas nella miscela di elio/argon.Regolando la composizione della miscela di gas protettivo, il saldatore può influenzare la distribuzione del calore della saldatura, che a sua volta influisce sulla forma della sezione trasversale del metallo di saldatura e sulla velocità di saldatura.

Industria dei semiconduttori elettronici

Essendo un gas inerte, l'elio è così stabile che difficilmente reagisce con nessun altro elemento.Questa proprietà lo rende utilizzato come scudo nella saldatura ad arco (per prevenire la contaminazione dell'ossigeno nell'aria).L'elio ha anche altre applicazioni critiche, come la produzione di semiconduttori e fibra ottica.Inoltre, può sostituire l'azoto nelle immersioni profonde per prevenire la formazione di bolle di azoto nel flusso sanguigno, prevenendo così la malattia da immersione.

Volume delle vendite globali di elio (2016-2027)

Il mercato globale dell'elio ha raggiunto i 1825,37 milioni di dollari nel 2020 e si prevede che raggiungerà i 2742,04 milioni di dollari nel 2027, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 5,65% (2021-2027).Il settore ha una grande incertezza nei prossimi anni.I dati di previsione per il 2021-2027 in questo documento si basano sull'evoluzione storica degli ultimi anni, sulle opinioni degli esperti del settore e sulle opinioni degli analisti in questo documento.

L'industria dell'elio è altamente concentrata, proviene da risorse naturali e ha produttori globali limitati, principalmente negli Stati Uniti, in Russia, in Qatar e in Algeria.Nel mondo, il settore dei consumi è concentrato negli Stati Uniti, in Cina, in Europa e così via.Gli Stati Uniti hanno una lunga storia e una posizione incrollabile nel settore.

Molte aziende hanno diversi stabilimenti, ma di solito non sono vicini ai loro mercati di consumo target.Pertanto, il prodotto ha un costo di trasporto elevato.

Dai primi cinque anni la produzione è cresciuta molto lentamente.L'elio è una fonte di energia non rinnovabile e nei paesi produttori sono in atto politiche per garantirne l'uso continuato.Alcuni prevedono che l'elio si esaurirà in futuro.

L'industria ha un'alta percentuale di importazioni ed esportazioni.Quasi tutti i paesi usano l'elio, ma solo pochi hanno riserve di elio.

L'elio ha una vasta gamma di usi e sarà disponibile in sempre più campi.Data la scarsità di risorse naturali, è probabile che la domanda di elio aumenterà in futuro, richiedendo alternative adeguate.Si prevede che i prezzi dell'elio continueranno ad aumentare dal 2021 al 2026, da 13,53 $/m3 (2020) a 19,09 $/m3 (2027).

Il settore è influenzato dall'economia e dalla politica.Con la ripresa dell'economia globale, sempre più persone sono preoccupate per il miglioramento degli standard ambientali, specialmente nelle regioni sottosviluppate con una grande popolazione e una rapida crescita economica, la domanda di elio aumenterà.

Attualmente, i principali produttori globali includono Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) e Gazprom (Ru), ecc. Nel 2020, la quota di vendita dei primi 6 produttori supererà il 74%.Si prevede che la concorrenza nel settore diventerà più intensa nei prossimi anni.

Apparecchiatura criogenica HL

A causa della scarsità di risorse di elio liquido e dell'aumento del prezzo, è importante ridurre la perdita e il recupero di elio liquido nel suo processo di utilizzo e trasporto.

HL Cryogenic Equipment, fondata nel 1992, è un marchio affiliato a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.HL Cryogenic Equipment è impegnata nella progettazione e produzione del sistema di tubazioni criogeniche con isolamento ad alto vuoto e delle relative apparecchiature di supporto per soddisfare le varie esigenze dei clienti.Il tubo con isolamento sottovuoto e il tubo flessibile sono costruiti con materiali isolanti speciali per alto vuoto e multistrato multischermo e passano attraverso una serie di trattamenti tecnici estremamente severi e un trattamento in alto vuoto, che viene utilizzato per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido , argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, gas etilene liquefatto LEG e gas naturale liquefatto LNG.

La serie di prodotti di tubo con rivestimento sottovuoto, tubo con rivestimento sottovuoto, valvola con rivestimento sottovuoto e separatore di fase in HL Cryogenic Equipment Company, che ha subito una serie di trattamenti tecnici estremamente severi, viene utilizzata per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido, argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, LEG e GNL, e questi prodotti sono serviti per apparecchiature criogeniche (ad es. serbatoi criogenici, dewar e coldbox, ecc.) nei settori della separazione dell'aria, dei gas, dell'aviazione, dell'elettronica, dei superconduttori, dei chip, dell'assemblaggio dell'automazione, degli alimenti e bevande, farmacia, ospedale, biobanca, gomma, ingegneria chimica per la produzione di nuovi materiali, ferro e acciaio e ricerca scientifica ecc.

HL Cryogenic Equipment Company è diventata il fornitore/fornitore qualificato di Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani e Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) ecc.