Helium ialah unsur kimia dengan simbol He dan nombor atom 2. Ia merupakan gas atmosfera yang jarang ditemui, tidak berwarna, tawar, tawar, tidak toksik, tidak mudah terbakar, hanya sedikit larut dalam air. Kepekatan helium di atmosfera ialah 5.24 x 10-4 mengikut peratusan isipadu. Ia mempunyai takat didih dan takat lebur terendah berbanding mana-mana unsur, dan hanya wujud sebagai gas, kecuali dalam keadaan yang sangat sejuk.

Helium terutamanya diangkut sebagai helium gas atau cecair dan digunakan dalam reaktor nuklear, semikonduktor, laser, mentol lampu, superkonduktiviti, instrumentasi, semikonduktor dan gentian optik, kriogenik, MRI dan penyelidikan makmal R&D.

Sumber Sejuk Suhu Rendah

Helium digunakan sebagai penyejuk kriogenik untuk sumber penyejukan kriogenik, seperti pengimejan resonans magnetik (MRI), spektroskopi resonans magnetik nuklear (NMR), pemecut zarah kuantum superkonduktor, pelanggar hadron besar, interferometer (SQUID), resonans spin elektron (ESR) dan penyimpanan tenaga magnetik superkonduktor (SMES), penjana superkonduktor MHD, sensor superkonduktor, penghantaran kuasa, pengangkutan maglev, spektrometer jisim, magnet superkonduktor, pemisah medan magnet yang kuat, magnet superkonduktor medan anulus untuk reaktor pelakuran dan penyelidikan kriogenik yang lain. Helium menyejukkan bahan superkonduktor kriogenik dan magnet kepada hampir sifar mutlak, di mana rintangan superkonduktor tiba-tiba jatuh kepada sifar. Rintangan superkonduktor yang sangat rendah menghasilkan medan magnet yang lebih kuat. Dalam kes peralatan MRI yang digunakan di hospital, medan magnet yang lebih kuat menghasilkan lebih terperinci dalam imej radiografi.

Helium digunakan sebagai penyejuk super kerana helium mempunyai takat lebur dan takat didih yang paling rendah, tidak memejal pada tekanan atmosfera dan 0 K, dan helium secara kimianya lengai, menjadikannya hampir mustahil untuk bertindak balas dengan bahan lain. Di samping itu, helium menjadi bendalir super di bawah 2.2 Kelvin. Sehingga kini, ultra-mobiliti yang unik ini belum dieksploitasi dalam sebarang aplikasi perindustrian. Pada suhu di bawah 17 Kelvin, tiada pengganti helium sebagai penyejuk dalam sumber kriogenik.

Aeronautik dan Astronautik

Helium juga digunakan dalam belon dan kapal udara. Oleh kerana helium lebih ringan daripada udara, kapal udara dan belon diisi dengan helium. Helium mempunyai kelebihan kerana tidak mudah terbakar, walaupun hidrogen lebih terapung dan mempunyai kadar pelepasan yang lebih rendah dari membran. Satu lagi kegunaan sekunder adalah dalam teknologi roket, di mana helium digunakan sebagai medium kehilangan untuk menggantikan bahan api dan pengoksida dalam tangki simpanan dan memeluwap hidrogen dan oksigen untuk membuat bahan api roket. Ia juga boleh digunakan untuk mengeluarkan bahan api dan pengoksida daripada peralatan sokongan darat sebelum pelancaran, dan boleh menyejukkan hidrogen cecair dalam kapal angkasa. Dalam roket Saturn V yang digunakan dalam program Apollo, kira-kira 370,000 meter padu (13 juta kaki padu) helium diperlukan untuk dilancarkan.

Pengesanan dan Analisis Pengesanan Kebocoran Paip

Satu lagi kegunaan industri helium ialah pengesanan kebocoran. Pengesanan kebocoran digunakan untuk mengesan kebocoran dalam sistem yang mengandungi cecair dan gas. Oleh kerana helium meresap melalui pepejal tiga kali lebih pantas daripada udara, ia digunakan sebagai gas pengesan untuk mengesan kebocoran dalam peralatan vakum tinggi (seperti tangki kriogenik) dan bekas tekanan tinggi. Objek diletakkan di dalam ruang, yang kemudiannya dikosongkan dan diisi dengan helium. Walaupun pada kadar kebocoran serendah 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), helium yang keluar melalui kebocoran boleh dikesan oleh peranti sensitif (spektrometer jisim helium). Prosedur pengukuran biasanya automatik dan dipanggil ujian integrasi helium. Kaedah lain yang lebih mudah ialah mengisi objek yang dimaksudkan dengan helium dan mencari kebocoran secara manual menggunakan peranti pegang tangan.

Helium digunakan untuk pengesanan kebocoran kerana ia merupakan molekul terkecil dan merupakan molekul monoatom, jadi helium mudah bocor. Gas helium diisi ke dalam objek semasa pengesanan kebocoran, dan jika kebocoran berlaku, spektrometer jisim helium akan dapat mengesan lokasi kebocoran. Helium boleh digunakan untuk mengesan kebocoran dalam roket, tangki bahan api, penukar haba, saluran gas, elektronik, tiub TELEVISYEN dan komponen pembuatan lain. Pengesanan kebocoran menggunakan helium pertama kali digunakan semasa projek Manhattan untuk mengesan kebocoran di loji pengayaan uranium. Pengesanan kebocoran helium boleh digantikan dengan hidrogen, nitrogen, atau campuran hidrogen dan nitrogen.

Kimpalan dan Kerja Logam

Gas helium digunakan sebagai gas pelindung dalam kimpalan arka dan kimpalan arka plasma kerana tenaga keupayaan pengionannya yang lebih tinggi berbanding atom lain. Gas helium di sekeliling kimpalan menghalang logam daripada teroksida dalam keadaan lebur. Tenaga keupayaan pengionan helium yang tinggi membolehkan kimpalan arka plasma logam yang berbeza digunakan dalam pembinaan, pembinaan kapal dan aeroangkasa, seperti titanium, zirkonium, magnesium dan aloi aluminium. Walaupun helium dalam gas pelindung boleh digantikan dengan argon atau hidrogen, sesetengah bahan (seperti titanium helium) tidak boleh digantikan untuk kimpalan arka plasma. Kerana helium adalah satu-satunya gas yang selamat pada suhu tinggi.

Salah satu bidang pembangunan yang paling aktif ialah kimpalan keluli tahan karat. Helium ialah gas lengai, yang bermaksud ia tidak mengalami sebarang tindak balas kimia apabila terdedah kepada bahan lain. Ciri ini amat penting dalam gas perlindungan kimpalan.

Helium juga mengalirkan haba dengan baik. Inilah sebabnya ia biasanya digunakan dalam kimpalan di mana input haba yang lebih tinggi diperlukan untuk meningkatkan kebolehbasahan kimpalan. Helium juga berguna untuk mempercepatkan proses kimpalan.

Helium biasanya dicampurkan dengan argon dalam jumlah yang berbeza-beza dalam campuran gas pelindung untuk memanfaatkan sepenuhnya sifat-sifat baik kedua-dua gas tersebut. Helium, sebagai contoh, bertindak sebagai gas pelindung untuk membantu memberikan mod penembusan yang lebih luas dan cetek semasa kimpalan. Tetapi helium tidak memberikan pembersihan seperti yang dilakukan oleh argon.

Akibatnya, pengeluar logam sering mempertimbangkan untuk mencampurkan argon dengan helium sebagai sebahagian daripada proses kerja mereka. Bagi kimpalan arka logam berpelindung gas, helium mungkin terdiri daripada 25% hingga 75% daripada campuran gas dalam campuran helium/argon. Dengan melaraskan komposisi campuran gas pelindung, pengimpal boleh mempengaruhi pengagihan haba kimpalan, yang seterusnya mempengaruhi bentuk keratan rentas logam kimpal dan kelajuan kimpalan.

Industri Semikonduktor Elektronik

Sebagai gas lengai, helium sangat stabil sehingga ia hampir tidak bertindak balas dengan unsur lain. Sifat ini menjadikannya digunakan sebagai perisai dalam kimpalan arka (untuk mencegah pencemaran oksigen di udara). Helium juga mempunyai aplikasi kritikal lain, seperti semikonduktor dan pembuatan gentian optik. Di samping itu, ia boleh menggantikan nitrogen dalam menyelam dalam untuk mencegah pembentukan gelembung nitrogen dalam aliran darah, sekali gus mencegah mabuk menyelam.

Jumlah Jualan Helium Global (2016-2027)

Pasaran helium global mencecah AS $1825.37 juta pada tahun 2020 dan dijangka mencecah AS $2742.04 juta pada tahun 2027, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun (CAGR) sebanyak 5.65% (2021-2027). Industri ini mempunyai ketidakpastian yang besar pada tahun-tahun akan datang. Data ramalan untuk 2021-2027 dalam kertas kerja ini adalah berdasarkan perkembangan sejarah beberapa tahun kebelakangan ini, pendapat pakar industri dan pendapat penganalisis dalam kertas kerja ini.

Industri helium sangat tertumpu, diperoleh daripada sumber asli, dan mempunyai pengeluar global yang terhad, terutamanya di Amerika Syarikat, Rusia, Qatar dan Algeria. Di dunia, sektor pengguna tertumpu di Amerika Syarikat, China, dan Eropah dan sebagainya. Amerika Syarikat mempunyai sejarah yang panjang dan kedudukan yang tidak tergoyahkan dalam industri ini.

Banyak syarikat mempunyai beberapa kilang, tetapi biasanya kilang tersebut tidak mendekati pasaran pengguna sasaran mereka. Oleh itu, produk tersebut mempunyai kos pengangkutan yang tinggi.

Sejak lima tahun pertama, pengeluaran telah berkembang dengan sangat perlahan. Helium merupakan sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui, dan dasar-dasar telah dilaksanakan di negara-negara pengeluar bagi memastikan penggunaannya yang berterusan. Ada yang meramalkan bahawa helium akan kehabisan pada masa hadapan.

Industri ini mempunyai kadar import dan eksport yang tinggi. Hampir semua negara menggunakan helium, tetapi hanya segelintir sahaja yang mempunyai rizab helium.

Helium mempunyai pelbagai kegunaan dan akan tersedia dalam lebih banyak bidang. Memandangkan kekurangan sumber asli, permintaan untuk helium berkemungkinan akan meningkat pada masa hadapan, memerlukan alternatif yang sesuai. Harga helium dijangka terus meningkat dari 2021 hingga 2026, daripada $13.53/m3 (2020) kepada $19.09/m3 (2027).

Industri ini terjejas oleh ekonomi dan dasar. Apabila ekonomi global pulih, semakin ramai orang mengambil berat tentang peningkatan piawaian alam sekitar, terutamanya di kawasan kurang membangun dengan populasi yang besar dan pertumbuhan ekonomi yang pesat, permintaan untuk helium akan meningkat.

Pada masa ini, pengeluar global utama termasuk Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) dan Gazprom (Ru), dan sebagainya. Pada tahun 2020, bahagian jualan 6 pengeluar Teratas akan melebihi 74%. Dijangkakan persaingan dalam industri akan menjadi lebih sengit dalam beberapa tahun akan datang.

Peralatan Kriogenik HL

Disebabkan kekurangan sumber helium cecair dan kenaikan harga, adalah penting untuk mengurangkan kehilangan dan pemulihan helium cecair dalam proses penggunaan dan pengangkutannya.

HL Cryogenic Equipment yang ditubuhkan pada tahun 1992 merupakan jenama yang bergabung dengan HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment komited terhadap reka bentuk dan pembuatan Sistem Paip Kriogenik Bertebat Vakum Tinggi dan Peralatan Sokongan berkaitan untuk memenuhi pelbagai keperluan pelanggan. Paip Bertebat Vakum dan Hos Fleksibel dibina daripada bahan bertebat khas bertebat vakum tinggi dan berbilang lapisan berbilang skrin, dan melalui satu siri rawatan teknikal dan rawatan vakum tinggi yang sangat ketat, yang digunakan untuk memindahkan oksigen cecair, nitrogen cecair, argon cecair, hidrogen cecair, helium cecair, gas etilena cecair LEG dan gas alam cecair LNG.

Siri produk Paip Berjaket Vakum, Hos Berjaket Vakum, Injap Berjaket Vakum dan Pemisah Fasa di HL Cryogenic Equipment Company, yang telah melalui beberapa rawatan teknikal yang sangat ketat, digunakan untuk memindahkan oksigen cecair, nitrogen cecair, argon cecair, hidrogen cecair, helium cecair, LEG dan LNG, dan produk ini diservis untuk peralatan kriogenik (cth. tangki kriogenik, dewars dan peti sejuk dll.) dalam industri pemisahan udara, gas, penerbangan, elektronik, superkonduktor, cip, pemasangan automasi, makanan & minuman, farmasi, hospital, biobank, getah, pembuatan bahan baharu kejuruteraan kimia, besi & keluli, dan penyelidikan saintifik dll.

Syarikat Peralatan Kriogenik HL telah menjadi pembekal/penjual yang berkelayakan bagi Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani dan Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) dan sebagainya.