L'hélium est un élément chimique de symbole He et de numéro atomique 2. C'est un gaz atmosphérique rare, incolore, insipide, insipide, non toxique, ininflammable, peu soluble dans l'eau. La concentration d'hélium dans l'atmosphère est de 5,24 x 10-4 en pourcentage volumique. Il a les points d'ébullition et de fusion les plus bas de tous les éléments et n'existe que sous forme de gaz, sauf dans des conditions extrêmement froides.

L'hélium est principalement transporté sous forme gazeuse ou liquide et est utilisé dans les réacteurs nucléaires, les semi-conducteurs, les lasers, les ampoules, la supraconductivité, l'instrumentation, les semi-conducteurs et les fibres optiques, la cryogénie, l'IRM et la recherche en laboratoire de R&D.

La source froide à basse température

L'hélium est utilisé comme liquide de refroidissement cryogénique pour les sources de refroidissement cryogéniques, telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM), la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN), l'accélérateur de particules quantiques supraconducteurs, le grand collisionneur de hadrons, l'interféromètre (SQUID), la résonance de spin électronique (ESR). et stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES), générateurs supraconducteurs MHD, capteur supraconducteur, transmission de puissance, transport maglev, spectromètre de masse, aimant supraconducteur, séparateurs de champ magnétique puissant, aimants supraconducteurs à champ annulaire pour réacteurs à fusion et autres recherches cryogéniques. L'hélium refroidit les matériaux supraconducteurs cryogéniques et les aimants jusqu'à un niveau proche du zéro absolu, auquel cas la résistance du supraconducteur tombe soudainement à zéro. La très faible résistance d’un supraconducteur crée un champ magnétique plus puissant. Dans le cas des équipements IRM utilisés dans les hôpitaux, des champs magnétiques plus puissants produisent plus de détails dans les images radiographiques.

L'hélium est utilisé comme super liquide de refroidissement car il a les points de fusion et d'ébullition les plus bas, ne se solidifie pas à la pression atmosphérique et à 0 K, et l'hélium est chimiquement inerte, ce qui rend presque impossible la réaction avec d'autres substances. De plus, l’hélium devient superfluide en dessous de 2,2 Kelvin. Jusqu’à présent, cette ultra-mobilité unique n’a été exploitée dans aucune application industrielle. À des températures inférieures à 17 Kelvin, rien ne peut remplacer l'hélium comme réfrigérant dans la source cryogénique.

Aéronautique et Astronautique

L'hélium est également utilisé dans les ballons et les dirigeables. Parce que l’hélium est plus léger que l’air, les dirigeables et les ballons sont remplis d’hélium. L'hélium a l'avantage d'être ininflammable, bien que l'hydrogène soit plus flottant et ait un taux d'échappement plus faible de la membrane. Une autre utilisation secondaire concerne la technologie des fusées, où l'hélium est utilisé comme moyen de perte pour déplacer le carburant et le comburant dans les réservoirs de stockage et condenser l'hydrogène et l'oxygène pour fabriquer du carburant pour fusée. Il pourrait également être utilisé pour éliminer le carburant et le comburant des équipements de soutien au sol avant le lancement, et pourrait pré-refroidir l'hydrogène liquide dans le vaisseau spatial. Dans la fusée Saturn V utilisée dans le programme Apollo, environ 370 000 mètres cubes (13 millions de pieds cubes) d'hélium étaient nécessaires au lancement.

Détection et analyse de détection de fuites de pipelines

Une autre utilisation industrielle de l’hélium est la détection des fuites. La détection des fuites est utilisée pour détecter les fuites dans les systèmes contenant des liquides et des gaz. Étant donné que l’hélium se diffuse à travers les solides trois fois plus rapidement que l’air, il est utilisé comme gaz traceur pour détecter les fuites dans les équipements sous vide poussé (tels que les réservoirs cryogéniques) et les récipients à haute pression. L'objet est placé dans une chambre qui est ensuite évacuée et remplie d'hélium. Même à des taux de fuite aussi faibles que 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3 / s), l'hélium s'échappant par la fuite peut être détecté par un appareil sensible (un spectromètre de masse à hélium). La procédure de mesure est généralement automatisée et est appelée test d'intégration à l'hélium. Une autre méthode, plus simple, consiste à remplir l’objet en question d’hélium et à rechercher manuellement les fuites à l’aide d’un appareil portable.

L'hélium est utilisé pour la détection des fuites car il s'agit de la plus petite molécule et d'une molécule monoatomique, donc l'hélium fuit facilement. De l'hélium gazeux est introduit dans l'objet lors de la détection d'une fuite, et si une fuite se produit, le spectromètre de masse à l'hélium sera capable de détecter l'emplacement de la fuite. L'hélium peut être utilisé pour détecter les fuites dans les fusées, les réservoirs de carburant, les échangeurs de chaleur, les conduites de gaz, les composants électroniques, les tubes de TÉLÉVISION et d'autres composants de fabrication. La détection des fuites à l'hélium a été utilisée pour la première fois lors du projet Manhattan pour détecter les fuites dans les usines d'enrichissement de l'uranium. L'hélium de détection des fuites peut être remplacé par de l'hydrogène, de l'azote ou un mélange d'hydrogène et d'azote.

Soudage et travail des métaux

L'hélium gazeux est utilisé comme gaz protecteur dans le soudage à l'arc et le soudage à l'arc plasma en raison de son énergie potentielle d'ionisation plus élevée que celle des autres atomes. L'hélium gazeux autour de la soudure empêche le métal de s'oxyder à l'état fondu. L'énergie potentielle d'ionisation élevée de l'hélium permet le soudage à l'arc plasma de métaux différents utilisés dans la construction, la construction navale et l'aérospatiale, tels que les alliages de titane, de zirconium, de magnésium et d'aluminium. Bien que l'hélium présent dans le gaz de protection puisse être remplacé par de l'argon ou de l'hydrogène, certains matériaux (tels que l'hélium titane) ne peuvent pas être remplacés pour le soudage à l'arc plasma. Parce que l’hélium est le seul gaz sûr à haute température.

L’un des domaines de développement les plus actifs est le soudage de l’acier inoxydable. L'hélium est un gaz inerte, ce qui signifie qu'il ne subit aucune réaction chimique lorsqu'il est exposé à d'autres substances. Cette caractéristique est particulièrement importante dans les gaz de protection pour le soudage.

L'hélium conduit également bien la chaleur. C'est pourquoi il est couramment utilisé dans les soudures où un apport thermique plus élevé est nécessaire pour améliorer la mouillabilité de la soudure. L'hélium est également utile en cas d'excès de vitesse.

L'hélium est généralement mélangé à de l'argon en quantités variables dans le mélange de gaz protecteur pour tirer pleinement parti des bonnes propriétés des deux gaz. L'hélium, par exemple, agit comme un gaz protecteur pour permettre des modes de pénétration plus larges et moins profonds pendant le soudage. Mais l’hélium ne nettoie pas aussi bien que l’argon.

En conséquence, les fabricants de métaux envisagent souvent de mélanger de l’argon avec de l’hélium dans le cadre de leur processus de travail. Pour le soudage à l'arc métallique sous protection gazeuse, l'hélium peut représenter 25 % à 75 % du mélange gazeux dans le mélange hélium/argon. En ajustant la composition du mélange de gaz protecteur, le soudeur peut influencer la répartition de la chaleur de la soudure, ce qui à son tour affecte la forme de la section transversale du métal soudé et la vitesse de soudage.

Industrie des semi-conducteurs électroniques

En tant que gaz inerte, l’hélium est si stable qu’il ne réagit pratiquement pas avec d’autres éléments. Cette propriété le rend utilisé comme bouclier lors du soudage à l'arc (pour éviter la contamination de l'oxygène de l'air). L'hélium a également d'autres applications critiques, telles que la fabrication de semi-conducteurs et de fibres optiques. De plus, il peut remplacer l'azote en plongée profonde pour empêcher la formation de bulles d'azote dans le sang, prévenant ainsi le mal de la plongée.

Volume mondial des ventes d’hélium (2016-2027)

Le marché mondial de l’hélium a atteint 1 825,37 millions de dollars américains en 2020 et devrait atteindre 2 742,04 millions de dollars américains en 2027, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 5,65 % (2021-2027). L’industrie est confrontée à une grande incertitude dans les années à venir. Les données prévisionnelles pour 2021-2027 présentées dans ce document sont basées sur l'évolution historique des dernières années, les opinions des experts du secteur et les opinions des analystes contenus dans ce document.

L’industrie de l’hélium est très concentrée, provient de ressources naturelles et compte un nombre limité de fabricants mondiaux, principalement aux États-Unis, en Russie, au Qatar et en Algérie. Dans le monde, le secteur de la consommation est concentré aux États-Unis, en Chine, en Europe, etc. Les États-Unis ont une longue histoire et une position inébranlable dans l’industrie.

De nombreuses entreprises possèdent plusieurs usines, mais celles-ci ne sont généralement pas proches de leurs marchés de consommation cibles. Le produit présente donc un coût de transport élevé.

Depuis les cinq premières années, la production a augmenté très lentement. L'hélium est une source d'énergie non renouvelable et des politiques sont en place dans les pays producteurs pour garantir son utilisation continue. Certains prédisent que l’hélium va bientôt s’épuiser.

L'industrie a une forte proportion d'importations et d'exportations. Presque tous les pays utilisent de l’hélium, mais seuls quelques-uns disposent de réserves d’hélium.

L'hélium a un large éventail d'utilisations et sera disponible dans de plus en plus de domaines. Compte tenu de la rareté des ressources naturelles, la demande d’hélium est susceptible d’augmenter à l’avenir, ce qui nécessitera des alternatives appropriées. Les prix de l’hélium devraient continuer d’augmenter de 2021 à 2026, passant de 13,53 $/m3 (2020) à 19,09 $/m3 (2027).

L’industrie est affectée par l’économie et la politique. À mesure que l'économie mondiale se redresse, de plus en plus de personnes s'inquiètent de l'amélioration des normes environnementales, en particulier dans les régions sous-développées à forte population et à croissance économique rapide, la demande d'hélium va augmenter.

À l'heure actuelle, les principaux fabricants mondiaux comprennent Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) et Gazprom (Ru), etc. En 2020, la part des ventes des 6 principaux fabricants dépassera 74 %. On s’attend à ce que la concurrence dans le secteur devienne plus intense au cours des prochaines années.

Équipement cryogénique HL

En raison de la rareté des ressources en hélium liquide et de la hausse des prix, il est important de réduire les pertes et la récupération d’hélium liquide lors de son utilisation et de son processus de transport.

HL Cryogenic Equipment, fondée en 1992, est une marque affiliée à HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment s'engage dans la conception et la fabrication du système de tuyauterie cryogénique isolé sous vide poussé et des équipements de support associés pour répondre aux différents besoins des clients. Le tuyau isolé sous vide et le tuyau flexible sont construits dans un vide poussé et des matériaux isolés spéciaux multicouches multi-écrans, et passent par une série de traitements techniques extrêmement stricts et de traitement sous vide poussé, qui sont utilisés pour le transfert d'oxygène liquide, d'azote liquide. , argon liquide, hydrogène liquide, hélium liquide, gaz éthylène liquéfié LEG et gaz naturel liquéfié GNL.

La série de produits de tuyaux à gaine sous vide, de tuyaux à gaine sous vide, de vannes à gaine sous vide et de séparateurs de phases de HL Cryogenic Equipment Company, qui ont subi une série de traitements techniques extrêmement stricts, sont utilisées pour le transfert d'oxygène liquide, d'azote liquide, d'argon liquide, l'hydrogène liquide, l'hélium liquide, le LEG et le GNL, et ces produits sont utilisés pour les équipements cryogéniques (par exemple, réservoirs cryogéniques, dewars et boîtes froides, etc.) dans les industries de la séparation de l'air, des gaz, de l'aviation, de l'électronique, des supraconducteurs, des puces, de l'assemblage d'automatisation, de l'alimentation et boissons, pharmacie, hôpital, biobanque, caoutchouc, fabrication de nouveaux matériaux, génie chimique, fer et acier, recherche scientifique, etc.

HL Cryogenic Equipment Company est devenue le fournisseur/vendeur qualifié de Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani et Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang), etc.