L'hélium est un élément chimique avec le symbole que lui et atomique numéro 2. Il s'agit d'un gaz atmosphérique rare, incolore, insipide, insipide, non toxique, non inflammable, uniquement soluble dans l'eau. La concentration en hélium dans l'atmosphère est de 5,24 x 10-4 en pourcentage de volume. Il a les points d'ébullition et de fusion les plus bas de tous les éléments, et n'existe que comme gaz, sauf dans des conditions extrêmement froides.

L'hélium est principalement transporté comme hélium gazeux ou liquide et est utilisé dans les réacteurs nucléaires, les semi-conducteurs, les lasers, les ampoules, la supraconductivité, l'instrumentation, les semi-conducteurs et la fibre optique, la recherche en laboratoire cryogénique, IRM et R&D.

La source froide à basse température

L'hélium est utilisé comme liquide de refroidissement cryogénique pour les sources de refroidissement cryogénique, telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM), la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN), l'accélérateur de particules quantiques supraconductrices, le grand collisionneur de hadrons, l'interféromètre (Squid), la résonance de spin d'électrons (ESR) et le stockage de l'énergie magnétique supraconductrice (PME), les générateurs supraconducteurs MHD, le capteur supraconducteur, la transmission de puissance, le transport maglev, le spectromètre de masse, les aimants supraconducteurs, les séparateurs de champ magnétique puissants, les aimants supraconducteurs de champ annulaires pour les réacteurs de fusion et autres recherches cryogéniques. L'hélium refroidit les matériaux et les aimants supraconducteurs cryogéniques à un zéro presque absolu, à quel point 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, les champs magnétiques plus forts produisent plus de détails dans les images radiographiques.

L'hélium est utilisé comme super liquide de refroidissement car l'hélium 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 de réagir avec d'autres substances. De plus, l'hélium devient superfluide en dessous de 2,2 Kelvin. Jusqu'à présent, l'ultra-mobilité unique n'a été exploitée dans aucune application industrielle. Aux températures inférieures à 17 Kelvin, il n'y a pas de substitut à l'hélium en tant que 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 non flammable, bien que l'hydrogène soit plus dynamique et a un taux d'évasion inférieur de la membrane. Une autre utilisation secondaire est dans la technologie des fusées, où l'hélium est utilisé comme moyen de perte pour déplacer le carburant et l'oxydant dans les réservoirs de stockage et condenser l'hydrogène et l'oxygène pour fabriquer du carburant. Il pourrait également être utilisé pour éliminer le carburant et l'oxydant de l'équipement de support 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 pour être lancés.

Analyse de détection et de détection des fuites de pipeline

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 diffuse à travers les solides trois fois plus rapide que l'air, il est utilisé comme gaz traceur pour détecter les fuites dans des équipements à vacuum élevé (tels que les réservoirs cryogéniques) et des vaisseaux 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 bas que 10-9 MBAR • L / S (10-10 PA • M3 / S), l'hélium s'échappant à travers la fuite peut être détecté par un dispositif sensible (un spectromètre de masse d'hélium). La procédure de mesure est généralement automatisée et est appelée test d'intégration de l'hélium. Une autre méthode plus simple consiste à remplir l'objet en question avec l'hélium et à rechercher manuellement des fuites à l'aide d'un dispositif portable.

L'hélium est utilisé pour la détection des fuites car il s'agit de la plus petite molécule et est une molécule monatomique, donc l'hélium fuit facilement. L'hélium gazeux est rempli dans l'objet lors de la détection des fuites, et si une fuite se produit, le spectromètre de masse d'hélium pourra détecter l'emplacement de la fuite. L'hélium peut être utilisé pour détecter les fuites dans les roquettes, les réservoirs de carburant, les échangeurs de chaleur, les conduites de gaz, l'électronique, les tubes télévisés et autres composants de fabrication. La détection des fuites utilisant l'hélium a d'abord été utilisée pendant le projet de Manhattan pour détecter les fuites dans les usines d'enrichissement d'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 métallique

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

L'une des zones de développement les plus actives est le soudage en 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 de soudage.

L'hélium mène également bien la chaleur. C'est pourquoi il est couramment utilisé dans les soudures où une entrée de chaleur plus élevée est nécessaire pour améliorer la mouillabilité de la soudure. L'hélium est également utile pour excès de vitesse.

L'hélium est généralement mélangé avec de l'argon en différentes quantités dans le mélange de gaz protecteur pour profiter pleinement des bonnes propriétés des deux gaz. L'hélium, par exemple, agit comme un gaz protecteur pour aider à fournir des modes de pénétration plus larges et moins profonds pendant le soudage. Mais l'hélium ne fournit pas le nettoyage que fait Argon.

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

Industrie électronique des semi-conducteurs

En tant que gaz inerte, l'hélium est si stable qu'il réagit à peine avec d'autres éléments. Cette propriété la rend utilisée comme bouclier dans le soudage à l'arc (pour éviter la contamination de l'oxygène dans l'air). L'hélium possède également d'autres applications critiques, telles que les semi-conducteurs et la fabrication de fibres optiques. De plus, il peut remplacer l'azote dans une plongée profonde pour empêcher la formation de bulles d'azote dans la circulation sanguine, empêchant ainsi la maladie de la plongée.

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

Le marché mondial de l'hélium a atteint 1825,37 millions de dollars américains en 2020 et devrait atteindre 2742,04 millions de dollars américains en 2027, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 5,65% (2021-2027). L'industrie a une grande incertitude dans les années à venir. Les données de prévision pour 2021-2027 dans cet article sont basées sur le développement historique des dernières années, les opinions des experts de l'industrie et les opinions des analystes de cet article.

L'industrie de l'hélium est très concentrée, provenant de ressources naturelles, et compte des fabricants mondiaux limités, 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 et en Europe, etc. Les États-Unis ont une longue histoire et une position inébranlable dans l'industrie.

De nombreuses entreprises ont plusieurs usines, mais elles ne sont généralement pas proches de leurs marchés de consommation cibles. Par conséquent, le produit a un coût de transport élevé.

Depuis les cinq premières années, la production s'est développée très lentement. L'hélium est une source d'énergie non renouvelable, et des politiques sont en place dans des pays producteurs pour assurer son utilisation continue. Certains prédisent que l'hélium s'épuisera à l'avenir.

L'industrie possède une forte proportion d'importations et d'exportations. Presque tous les pays utilisent l'hélium, mais seuls quelques-uns ont des réserves d'hélium.

L'hélium a une large gamme d'utilisations et sera disponible dans de plus en plus de champs. Compte tenu de la rareté des ressources naturelles, la demande d'hélium devrait augmenter à l'avenir, nécessitant des alternatives appropriées. Les prix de l'hélium devraient continuer de passer de 2021 à 2026, de 13,53 $ / m3 (2020) à 19,09 $ / m3 (2027).

L'industrie est affectée par l'économie et la politique. Alors que l'économie mondiale se rétablit, de plus en plus de personnes sont préoccupées par l'amélioration des normes environnementales, en particulier dans les régions sous-développées avec de grandes populations et une croissance économique rapide, la demande d'hélium augmentera.

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 l'industrie devienne plus intense au cours des prochaines années.

Équipement cryogénique HL

En raison de la rareté des ressources d'hélium liquide et de la hausse du prix, il est important de réduire la perte et la récupération de l'hélium liquide dans son processus d'utilisation et de transport.

L'équipement cryogénique HL fondé en 1992 est une marque affiliée à HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. L'équipement cryogénique HL s'engage dans la conception et la fabrication du système de tuyauterie cryogénique isolé à vide élevé et un équipement de soutien connexe pour répondre aux différents besoins des clients. Le tuyau isolé sous vide et le tuyau flexible sont construits dans des matériaux isolés spéciaux multicouches élevés et multicouches et traversent une série de traitements techniques extrêmement stricts et un traitement à vide élevé, qui est utilisé pour le transfert d'oxygène liquide, de l'azote liquide , argon liquide, hydrogène liquide, hélium liquide, jambe de gaz d'éthylène liquéfié et gaz liquéfié LNG.

La série de produits de tuyaux à veste sous vide, de tuyau à veste à vide, de soupape à veste à vide et de séparateur de phase dans HL Cryogenic Equipment Company, qui a traversé une série de traitements techniques extrêmement stricts, sont utilisés pour le transfert d'oxygène liquide, d'azote liquide, d'argon liquide, Hydrogène liquide, hélium liquide, jambes et GNL, et ces produits sont entretenus pour des équipements cryogéniques (par exemple les réservoirs cryogéniques, les dewars et les couvertes, etc.) dans les industries de la séparation d'air, des gaz, de l'aviation, de l'électronique, du supraconducteur, des copeaux, de l'automatisation, de la nourriture et boisson, pharmacie, hôpital, biobanque, caoutchouc, génie chimique de fabrication de nouveaux matériaux, fer et acier en fer et scientifique, etc.

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