הליום הוא יסוד כימי עם הסמל He ומספר אטומי 2. זהו גז אטמוספרי נדיר, חסר צבע, חסר טעם, חסר טעם, לא רעיל, לא דליק, רק מעט מסיס במים. ריכוז הליום באטמוספירה הוא 5.24 x 10-4 באחוז נפח. יש לו את נקודות הרתיחה וההתכה הנמוכות ביותר מכל יסוד, והוא קיים רק כגז, למעט בתנאים קרים במיוחד.

הליום מועבר בעיקר כהליום גז או נוזלי ומשמש בכורים גרעיניים, מוליכים למחצה, לייזרים, נורות, מוליכות-על, מכשור, מוליכים למחצה וסיבים אופטיים, קריוגני, מחקר במעבדות MRI ומחקר ופיתוח.

מקור הקור בטמפרטורה נמוכה

הליום משמש כנוזל קירור קריוגני למקורות קירור קריוגני, כגון הדמיית תהודה מגנטית (MRI), ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית (NMR), מאיץ חלקיקים קוונטי מוליך-על, מתנגש הדרון גדול, אינטרפרומטר (SQUID), תהודה ספין אלקטרוני (ESR) ואחסון אנרגיה מגנטית מוליך-על (SMES), גנרטורים מוליכי-על MHD, חיישן מוליך-על, העברת כוח, הובלת מגלב, ספקטרומטר מסה, מגנט מוליך-על, מפרידי שדות מגנטיים חזקים, מגנטים מוליכים-על-על-שדות טבעתיים לכורי היתוך ומחקר קריוגני אחר. הליום מקרר חומרים ומגנטים מוליכי-על קריוגניים עד לאפס המוחלט, ובשלב זה ההתנגדות של המוליך יורדת לפתע לאפס. ההתנגדות הנמוכה מאוד של מוליך-על יוצרת שדה מגנטי חזק יותר. במקרה של ציוד MRI המשמש בבתי חולים, שדות מגנטיים חזקים יותר מייצרים יותר פרטים בתמונות רדיוגרפיות.

הליום משמש כנוזל סופר קירור מכיוון שלהליום יש את נקודות ההיתוך והרתיחה הנמוכות ביותר, אינו מתמצק בלחץ אטמוספרי ו-0 K, והליום אינרטי מבחינה כימית, מה שהופך אותו כמעט בלתי אפשרי להגיב עם חומרים אחרים. בנוסף, הליום הופך לנוזל-על מתחת ל-2.2 קלווין. עד כה, האולטרה-ניידות הייחודית לא נוצלה באף יישום תעשייתי. בטמפרטורות מתחת ל-17 קלווין, אין תחליף להליום כחומר קירור במקור הקריוגני.

אווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה

הליום משמש גם בבלונים ובספינות אוויר. מכיוון שהליום קל יותר מאוויר, ספינות אוויר ובלונים מלאים בהליום. להליום יש את היתרון שהוא לא דליק, למרות שמימן הוא צף יותר ובעל קצב בריחה נמוך יותר מהממברנה. שימוש משני נוסף הוא בטכנולוגיית רקטות, שבה הליום משמש כתווך אובדן לעקירת דלק ומחמצן במיכלי אגירה ועיבוי מימן וחמצן לייצור דלק רקטי. זה יכול לשמש גם כדי להסיר דלק וחומרי חמצון מציוד תומך קרקע לפני השיגור, ויכול לקרר מראש מימן נוזלי בחללית. ברקטת שבתאי V ששימשה בתוכנית אפולו, נדרשו כ-370,000 מ"ק (13 מיליון רגל מעוקב) של הליום לשיגור.

איתור וניתוח נזילות בצנרת

שימוש תעשייתי נוסף בהליום הוא איתור נזילות. איתור נזילות משמש לאיתור נזילות במערכות המכילות נוזלים וגזים. מכיוון שהליום מתפזר דרך מוצקים פי שלושה מהר יותר מאוויר, הוא משמש כגז מעקב לאיתור דליפות בציוד ואקום גבוה (כגון מכלים קריוגניים) ומכלי לחץ גבוה. החפץ ממוקם בתא, אשר לאחר מכן מפונה וממלאים בהליום. אפילו בשיעורי דליפה נמוכים של 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), ניתן לזהות הליום שבורח דרך הדליפה על ידי מכשיר רגיש (ספקטרומטר מסת הליום). הליך המדידה הוא בדרך כלל אוטומטי ונקרא מבחן שילוב הליום. שיטה נוספת ופשוטה יותר היא למלא את האובייקט המדובר בהליום ולחפש דליפות באופן ידני באמצעות מכשיר כף יד.

הליום משמש לאיתור דליפות מכיוון שזו המולקולה הקטנה ביותר והיא מולקולה מונוטומית, ולכן הליום דולף בקלות. גז הליום מתמלא בחפץ בזמן זיהוי הדליפה, ובמידה ומתרחשת דליפה, ספקטרומטר מסת ההליום יוכל לזהות את מיקום הדליפה. הליום יכול לשמש לאיתור דליפות ברקטות, מכלי דלק, מחליפי חום, קווי גז, אלקטרוניקה, צינורות טלוויזיה ורכיבי ייצור אחרים. איתור נזילות באמצעות הליום שימש לראשונה במהלך פרויקט מנהטן לאיתור דליפות במפעלים להעשרת אורניום. ניתן להחליף הליום לגילוי דליפות במימן, חנקן או תערובת של מימן וחנקן.

ריתוך ועיבוד מתכת

גז הליום משמש כגז מגן בריתוך קשת וריתוך קשת פלזמה בגלל אנרגיית פוטנציאל היינון הגבוהה שלו מאשר אטומים אחרים. גז הליום סביב הריתוך מונע מהמתכת להתחמצן במצב מותך. אנרגיית פוטנציאל היינון הגבוהה של הליום מאפשרת ריתוך בקשת פלזמה של מתכות שונות המשמשות בבנייה, בבניית ספינות ובתעופה וחלל, כגון טיטניום, זירקוניום, מגנזיום וסגסוגות אלומיניום. למרות שניתן להחליף את ההליום בגז המגן על ידי ארגון או מימן, חומרים מסוימים (כגון הליום טיטניום) אינם ניתנים להחלפה עבור ריתוך קשת פלזמה. כי הליום הוא הגז היחיד שבטוח בטמפרטורות גבוהות.

אחד מתחומי הפיתוח הפעילים ביותר הוא ריתוך נירוסטה. הליום הוא גז אינרטי, מה שאומר שהוא אינו עובר תגובות כימיות כלשהן כאשר הוא נחשף לחומרים אחרים. מאפיין זה חשוב במיוחד בגזי הגנה לריתוך.

הליום גם מוליך חום טוב. זו הסיבה שהוא נפוץ בשימוש בריתוכים שבהם נדרשת קלט חום גבוה יותר כדי לשפר את יכולת ההרטבה של הריתוך. הליום שימושי גם למהירות מופרזת.

בדרך כלל מערבבים הליום עם ארגון בכמויות שונות בתערובת הגז המגן כדי לנצל את מלוא התכונות הטובות של שני הגזים. הליום, למשל, פועל כגז מגן המסייע לספק אופני חדירה רחבים ורדודים יותר במהלך הריתוך. אבל הליום לא מספק את הניקוי שעושה ארגון.

כתוצאה מכך, יצרני מתכת שוקלים לעתים קרובות ערבוב של ארגון עם הליום כחלק מתהליך העבודה שלהם. עבור ריתוך קשת מתכת מוגן גז, הליום עשוי להוות 25% עד 75% מתערובת הגז בתערובת ההליום/ארגון. על ידי התאמת הרכב תערובת הגז המגן, הרתך יכול להשפיע על פיזור החום של הריתוך, אשר בתורו משפיע על צורת החתך של מתכת הריתוך ועל מהירות הריתוך.

תעשיית מוליכים למחצה אלקטרוניים

כגז אינרטי, הליום כל כך יציב שהוא כמעט ולא מגיב עם אלמנטים אחרים. תכונה זו הופכת אותו לשמש כמגן בריתוך קשת (כדי למנוע זיהום של חמצן באוויר). להליום יש גם יישומים קריטיים אחרים, כמו מוליכים למחצה וייצור סיבים אופטיים. בנוסף, הוא יכול להחליף חנקן בצלילה עמוקה כדי למנוע היווצרות בועות חנקן בזרם הדם ובכך למנוע מחלת צלילה.

נפח מכירות הליום גלובלי (2016-2027)

שוק ההליום העולמי הגיע אלינו ל-1825.37 מיליון דולר ב-2020 וצפוי להגיע ל-2742.04 מיליון דולר ב-2027, עם קצב צמיחה שנתי מורכב (CAGR) של 5.65% (2021-2027). בענף יש אי ודאות גדולה בשנים הקרובות. נתוני התחזית ל-2021-2027 במאמר זה מבוססים על ההתפתחות ההיסטורית של השנים האחרונות, חוות דעת של מומחים בתעשייה וחוות דעת של אנליסטים במאמר זה.

תעשיית ההליום מרוכזת מאוד, מקורה ממשאבי טבע, ויש לה יצרנים עולמיים מוגבלים, בעיקר בארצות הברית, רוסיה, קטאר ואלג'יריה. בעולם, מגזר הצרכנות מרוכז בארצות הברית, סין ואירופה וכן הלאה. לארצות הברית יש היסטוריה ארוכה ועמדה בלתי מעורערת בתעשייה.

לחברות רבות יש מספר מפעלים, אך בדרך כלל הן אינן קרובות לשווקי היעד שלהן. לכן, למוצר עלות הובלה גבוהה.

מאז חמש השנים הראשונות, הייצור גדל לאט מאוד. הליום הוא מקור אנרגיה שאינו מתחדש, ומדיניות קיימת במדינות המייצרות כדי להבטיח את המשך השימוש בו. יש הצופים שההליום יגמר בעתיד.

בענף יש שיעור גבוה של יבוא ויצוא. כמעט כל המדינות משתמשות בהליום, אך רק למעטות יש מאגרי הליום.

להליום מגוון רחב של שימושים והוא יהיה זמין בעוד ועוד תחומים. לאור המחסור במשאבי טבע, הביקוש להליום צפוי לגדול בעתיד, וידרוש חלופות מתאימות. מחירי ההליום צפויים להמשיך לעלות מ-2021 עד 2026, מ-$13.53/מ"ק (2020) ל-$19.09/מ"ק (2027).

הענף מושפע מכלכלה ומדיניות. ככל שהכלכלה העולמית מתאוששת, יותר ויותר אנשים מודאגים משיפור הסטנדרטים הסביבתיים, במיוחד באזורים לא מפותחים עם אוכלוסיות גדולות וצמיחה כלכלית מהירה, הביקוש להליום יגדל.

נכון לעכשיו, יצרניות עולמיות גדולות כוללות את Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) ו-Gazprom (Ru), וכו'. בשנת 2020, נתח המכירות של 6 היצרנים המובילים יעלה על 74%. צפוי שהתחרות בענף תלך ותגבר בשנים הקרובות.

ציוד קריוגני של HL

בשל המחסור במשאבי הליום נוזלי והמחיר העולה, חשוב לצמצם אובדן והחלמה של הליום נוזלי בתהליך השימוש והשינוע שלו.

HL Cryogenic Equipment אשר נוסד בשנת 1992 הוא מותג המזוהה עם חברת HL Cryogenic Equipment Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment מחויבת לתכנון וייצור של מערכת צנרת קריוגנית מבודדת בוואקום גבוה וציוד תמיכה נלווה כדי לענות על הצרכים השונים של הלקוחות. צינור מבודד ואקום וצינור גמיש בנויים בוואקום גבוה ובחומרים מבודדים רב-שכבתיים מיוחדים, ועוברים סדרת טיפולים טכניים קפדניים במיוחד וטיפול בוואקום גבוה, המשמש להעברת חמצן נוזלי, חנקן נוזלי. , ארגון נוזלי, מימן נוזלי, הליום נוזלי, גז אתילן נוזלי LEG וגז טבע נוזלי LNG.

סדרת המוצרים של צינור ואקום, צינור ואקום, שסתום ואקום ומפריד פאזות בחברת HL Cryogenic Equipment, שעברו סדרה של טיפולים טכניים קפדניים ביותר, משמשים להעברת חמצן נוזלי, חנקן נוזלי, ארגון נוזלי, מימן נוזלי, הליום נוזלי, LEG ו-LNG, ומוצרים אלה ניתנים לשירות עבור ציוד קריוגני (כגון מיכלים קריוגניים, דוארים וקולדבוקס וכו') בתעשיות של הפרדת אוויר, גזים, תעופה, אלקטרוניקה, מוליכי-על, שבבים, הרכבת אוטומציה, מזון & משקאות, בית מרקחת, בית חולים, ביובנק, גומי, ייצור חומרים חדשים הנדסה כימית, ברזל ופלדה, ומחקר מדעי וכו '.

חברת HL Cryogenic Equipment הפכה לספקית/ספקית המוסמכת של Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani ו-Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) וכו'.