氦是具有符號He和原子序數(shù)2的化學(xué)元素。它是一種稀有的大氣氣體，無色，無味，無味，無毒，不易燃，僅微溶于水。?氦氣在大氣中的體積百分比濃度為5.24 x 10-4。?它的沸點和熔點是所有元素中最低的，除了極冷的條件外，它僅以氣體形式存在。
氦氣主要以氣態(tài)或液態(tài)氦形式運輸并用于核反應(yīng)堆，半導(dǎo)體，激光器，燈泡，超導(dǎo)，儀器，半導(dǎo)體和光纖，低溫，MRI和研發(fā)實驗室研究。

按照不同應(yīng)用，主要包括如下幾個方面：

1.1.1?低溫冷源

氦氣用作低溫冷源的超低溫冷卻劑，例如磁共振成像（MRI）、核磁共振（NMR）光譜、粒子加速器、大型強子對撞機、超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）、電子自旋共振光譜（ESR）、超導(dǎo)磁儲能（SMES）、磁流體動力超導(dǎo)發(fā)電機、動力傳輸、磁懸浮運輸、超導(dǎo)傳感器、質(zhì)譜儀、超導(dǎo)磁體、強場磁分離器、用于聚變反應(yīng)堆和其他低溫研究的環(huán)形場超導(dǎo)磁體。氦將低溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)磁體冷卻至接近絕對零的溫度，此時超導(dǎo)體的電阻突然降至零。超導(dǎo)體的極低電阻可產(chǎn)生更強大的磁場。在醫(yī)院使用MRI設(shè)備的情況下，更強大的磁場會在放射圖像掃描中產(chǎn)生更多細節(jié)。

氦氣被用作超級冷卻劑，因為氦氣具有最低的熔點和沸點，并且氦氣在大氣壓和0 K下不會固化，并且氦氣具有化學(xué)惰性，幾乎很難與其他物質(zhì)反應(yīng)。此外，低于2.2開爾文時，氦會成為超流體。直到現(xiàn)在，獨特的超流動性還沒有在任何工業(yè)應(yīng)用中得到利用。在溫度低于17開爾文的情況下，則在低溫冷源中沒有可以替代氦氣作為超級冷卻劑的物質(zhì)。

1.1.2?航空航天

氦氣還會被用于氣球和飛艇等。由于氦氣比空氣輕，因此飛艇和氣球會用氦氣充氣。?盡管氫氣更易浮起且從透過膜的逸出速率較低，但氦氣具有不可燃的優(yōu)點。?另一個次要用途是火箭技術(shù)，其中氦被用作損耗介質(zhì)，以置換儲罐中的燃料和氧化劑并冷凝氫和氧以制成火箭燃料。?它還可用于在發(fā)射前從地面支持設(shè)備中清除燃料和氧化劑，并可以預(yù)先冷卻航天器中的液態(tài)氫。?在用于阿波羅計劃的土星五號火箭中，需要發(fā)射約370,000立方米（1300萬立方英尺）的氦氣。

1.1.3?電子半導(dǎo)體行業(yè)

作為惰性氣體，氦氣非常穩(wěn)定，幾乎不會與任何其他元素發(fā)生反應(yīng)。?該特性使其在電弧焊中用作屏蔽劑（防止空氣中的氧氣被污染）。?此外氦氣還有其他非常關(guān)鍵的應(yīng)用，例如半導(dǎo)體和光纖制造。?此外，它可以代替深水潛水中的氮氣，以防止在血流中形成氮氣氣泡，從而防止?jié)撍　?br>

1.1.4?管道檢漏和檢測分析

氦氣的另一種工業(yè)應(yīng)用是泄漏檢測。泄漏檢測用于檢測含有液體和氣體的系統(tǒng)中是否發(fā)生泄漏。由于氦氣在固體中的擴散速度是空氣的三倍，因此它被用作示蹤氣體，以檢測高真空設(shè)備（例如低溫罐）和高壓容器中的泄漏。將被測物體放置在一個腔室內(nèi)，然后將其抽空并充滿氦氣。即使在泄漏率低至10-9 mbar·L / s（10-10 Pa·m3 / s）的情況下，通過敏感設(shè)備（氦質(zhì)譜儀）也可以檢測出通過泄漏逸出的氦氣。測量程序通常是自動進行的，稱為氦氣積分測試。另一個更簡單的方法是用氦氣填充被測物體，并使用手持設(shè)備手動搜索泄漏。

氦用于泄漏檢測，因為氦具有最小的分子大小并且還是單原子分子，因此氦氣很容易泄露。在檢漏期間將氦氣填充到物體中，如果發(fā)生泄漏，氦質(zhì)譜儀將可以檢測出泄漏的位置。氦氣可用于檢測火箭、燃料箱、熱交換、燃氣管道、電子設(shè)備、電視管和其他制造組件中的泄漏。使用氦氣泄漏檢測最初應(yīng)用在曼哈頓項目期間，目的是在鈾濃縮廠中發(fā)現(xiàn)泄漏。檢漏用氦氣可以用氫氣、氮氣或氫氣和氮氣的混合物代替。

1.1.5?焊接及金屬加工

氦氣由于其最高電離勢能高于其他原子而被用作電弧焊和等離子弧焊的保護氣體。焊接部位周圍的氦氣可防止金屬在熔融狀態(tài)下氧化。氦氣的高電離勢能使得在建筑、造船和航空航天中使用的異種金屬（如鈦，鋯，鎂和鋁合金）可以進行等離子弧焊。雖然保護氣中的氦氣可以被氬氣或氫氣代替，但是對于等離子弧焊而言，某些材料（例如鈦氦氣）不能被替代。因為氦氣是唯一可以在高溫下可以確保安全的氣體。

發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一是不銹鋼的焊接。氦氣是一種惰性氣體，這意味著它在暴露于其他物質(zhì)時不會發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。該特性在焊接保護氣體中尤為重要。

氦氣還具有良好的導(dǎo)熱性。這就是為什么它通常用于需要更高熱量輸入以改善焊縫潤濕性的焊接中原因。氦氣對于提高行駛速度也很有用。

通常在保護氣體混合物中將氦氣與不同數(shù)量的氬氣混合，以充分利用兩種氣體的良好特性。例如，氦氣作為保護氣體可以幫助在焊接過程中提供更寬和更淺的熔深模式。但是，氦氣無法提供氬氣所能提供的清潔作用。

因此，金屬制造商通常會將氬氣與氦氣混合視為其工作程序的一部分。對于氣體保護金屬電弧焊，氦氣可能占氦氣/氬氣混合物中氣體混合物的25％至75％。通過調(diào)節(jié)保護氣體混合物的成分，焊工可以影響到焊縫的熱量分布，進而影響焊縫金屬橫截面的形狀和焊接速度。

全球氦氣總體規(guī)模分析?、現(xiàn)狀及趨勢

全球市場氦氣銷售額（2016-2027）

2020年，全球氦氣市場銷售額達到了1825.37百萬美元，預(yù)計2027年將達到2742.04百萬美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為5.65%（2021-2027）。未來幾年，本行業(yè)具有很大不確定性，本文的2021-2027年的預(yù)測數(shù)據(jù)是基于過去幾年的歷史發(fā)展、行業(yè)專家觀點、以及本文分析師觀點，綜合給出的預(yù)測。

氦氣產(chǎn)業(yè)集中度很高，其來源是自然資源，全球制造商有限，主要集中在美國，俄羅斯，卡塔爾和阿爾及利亞。在世界范圍內(nèi)，消費領(lǐng)域集中于美國，中國，歐洲等。美國在該行業(yè)具有悠久的歷史和不可動搖的地位。

許多公司都有幾家工廠，但它們通常并不接近目標消費市場。因此該產(chǎn)品具有較高的運輸成本。

從前五年開始，產(chǎn)量增長非常緩慢。氦氣是不可再生的能源，生產(chǎn)國制定了相關(guān)政策以確保持續(xù)使用氦氣。有機構(gòu)預(yù)測氦氣資源未來將有可能枯竭。

該行業(yè)的進出口比例很高。因為幾乎所有國家都會使用氦氣，但是只有很少的國家擁有氦氣儲備。

氦氣具有廣泛的用途，將有越來越多的領(lǐng)域可供使用。考慮到自然資源的短缺，未來氦的需求可能會增加，因此需要適當(dāng)?shù)奶娲椒?。預(yù)計從2021年到2026年，氦氣價格將持續(xù)上漲，從13.53美元/立方米（2020年）增加到19.09美元/立方米（2027年）。

該行業(yè)受到經(jīng)濟和政策的影響。隨著全球經(jīng)濟的復(fù)蘇，越來越多的人開始關(guān)注環(huán)境標準的提高，特別是在人口眾多，經(jīng)濟快速增長的不發(fā)達地區(qū)，對氦氣的需求將會增加。

目前全球主要廠商包括Rasgas、林德集團、空氣化工、?？松梨?、Air Liquide (Dz)和Gazprom (Ru)等，2020年Top?6廠商銷售額份額占比超過74%，預(yù)計未來幾年行業(yè)競爭將更加激烈。

氦氣產(chǎn)業(yè)鏈分析

上游原料供給狀況

氦是通過鈾、釷等重元素的放射性衰變而在地下產(chǎn)生的。這些元素的部分輻射由形成氦原子核的α粒子組成。這些氦中的一些會到達地面并進入大氣，然后迅速上升并逸入太空。其余的被困在不透水的巖石層下，并與在那里形成的天然氣混合。在各種天然氣礦床中發(fā)現(xiàn)的氦氣量幾乎從零到高達4％（體積）不等。只有約十分之一的可工作天然氣田在經(jīng)濟上可行的氦氣濃度大于0.4％。液化空氣并分離出組成氣體也可以產(chǎn)生氦氣。該方法的生產(chǎn)成本很高，空氣中的氦氣含量非常低。盡管此方法通常用于產(chǎn)生其他氣體，例如氮氣和氧氣，但很少用于產(chǎn)生氦氣。

當(dāng)前，氦氣的唯一商業(yè)上可行的來源是從天然氣中提取氦氣，然后才能滿足以下條件：1.所討論的天然氣田容積足夠大，以至于預(yù)計要開采的氦氣量足以證明安裝氦氣開采設(shè)施的費用；2.田間的氦氣濃度為0.04％至0.65％；在經(jīng)濟上可行的開采濃度取決于天然氣的處理方式；3.任何將要生產(chǎn)的精制氦氣都將以可承受的價格進入全球市場；4.項目的整體經(jīng)濟效益，而不僅僅是天然氣的量，大于安裝和維護提取設(shè)備所需的資金。

從中提取氦氣的三個最重要的天然氣處理操作是：1.天然氣的加工過程，可以提取丙烷，乙烷，丁烷和苯等天然氣液體（NGL）作為燃料，并作為石油化工生產(chǎn)的原料。這是橫跨堪薩斯州，俄克拉荷馬州和德克薩斯州的Hugoton-Panhandle油田中陸洲氦氣開采的氦氣回收，加工和液化的基礎(chǔ)，也是美國政府通過戰(zhàn)略回收計劃中的粗氦氣回收的基礎(chǔ)。2.提取富含CO2的天然氣流，其中CO2用于提高采收率（EOR），天然氣中的甲烷通過管道輸送到甲烷市場。埃克森美孚公司在懷俄明州賴利里奇油田的大型氦氣生產(chǎn)過程就是基于此過程。3.將天然氣加工成液化天然氣（LNG），然后運往世界許多能源市場。這是阿爾及利亞和卡塔爾進行大量氦氣回收、加工和液化的基礎(chǔ)，并將為這些國家和其他地區(qū)未來的氦氣回收操作提供支持。天然氣和石油氣是產(chǎn)生氦氣的基本來源，其中氦氣含量為0.2-2％?？諝庵械暮舛葮O低，僅為0.00052％。