管道器材是管道（配管）設計基礎，它直接影響管道系統乃至整個工程裝置的質量、安全和經濟性。管道器材在石油、化工、輕工、食品、制藥、冶金、電力等工程裝置中成本占比較大，管道器材的費用約占整個EPC總承包工程總投資的20％（其中，管件費用約占7.5％，閥門費用約占53％，法蘭費用約占12％，螺栓、螺母及墊片費用約占3％，管道其他費用約占2.5％）；管道專業設計工作量約占整個工程總設計工作量的30％～40％；管道施工安裝工作量約占整個工程總工作量的50％。以上比例如圖1.1.1所示。
全球管道安全生產形勢嚴峻，火災爆炸的頻率和造成的經濟損失，一直呈增長趨勢。據資料統計：石油化工裝置統計事故中35％是由于管道系統引發的，這足以引起人們對管道安全屏障作用的關注。管道器材防護失效造成泄漏的原因，不外乎機械破壞、腐蝕和密封失效，這正是管道設計安全的要害。了解并處理好這些問題是管道設計者的責任。《中華人民共和國特種設備安全法》規定特種設備是指對人身及財產安全有較大危險性的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓(ya)力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車輛以及法律、行政法規規定適用本法的其他特種設備。壓力管道作為特種設備納入監管范圍。
管道器材（piping material）選用是根據工程設計的總體條件、工藝條件及采購特點等因素，對管子、管道施工所占比例管件、閥(fa)門、法蘭、墊(dian)片、緊(jin)固元件、特殊管道器材、隔熱材料、涂漆材料等的選用，包括管道材料的標準、材質、規格、結構形式、連接形式等內容的選定。國內外有的設計單位還包括計算管道口徑，計算管道壁厚及強度，匯總管道材料數量，向采購提出請購單，編制管道材料的采購技術要求文件（material requirement），對管道材料提供商文件的評閱（technical bid evaluation）、施工現場管道器材的檢驗和試驗等內容。管道器材選用的工作貫穿前端設計（FEED）、工程詢價（inquiry）、設計（design）、采購（procure）、施工（construct）等階段，具有以下特點。
1. 標準化
目前大多數(shu)管道(dao)及其元件(jian)都進行了標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化，并有(you)相應的(de)應用(yong)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)作支持(chi)。配管設計管道(dao)材(cai)料選用(yong)時(shi)，首先要考慮的(de)就是管道(dao)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)的(de)選用(yong)。這些標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)應包括管子系(xi)列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、管件(jian)系(xi)列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、法蘭及其連接件(jian)系(xi)列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、閥門系(xi)列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)等。其中管子標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和法蘭標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)最具有(you)代表性(xing)。
世(shi)界各國(guo)應用(yong)(yong)的(de)(de)管道(dao)標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)有很(hen)多，不(bu)同國(guo)家(jia)有不(bu)同的(de)(de)應用(yong)(yong)標準(zhun)(zhun)和標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)，而在我國(guo)，不(bu)同行業又各采用(yong)(yong)不(bu)同的(de)(de)應用(yong)(yong)標準(zhun)(zhun)和標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)。這些標準(zhun)(zhun)之間千差(cha)萬別，甚(shen)至有些標準(zhun)(zhun)和標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)相(xiang)差(cha)甚(shen)遠，相(xiang)互之間無法(fa)配(pei)套使(shi)用(yong)(yong)和互換(huan)，從(cong)而給使(shi)用(yong)(yong)者(zhe)帶來(lai)了不(bu)少麻(ma)煩。配(pei)管設(she)計(ji)(ji)管道(dao)材料選(xuan)用(yong)(yong)的(de)(de)第一步(bu)就是選(xuan)擇標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)，并(bing)作(zuo)為裝(zhuang)置(zhi)內各專業設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)統(tong)一規定，以避(bi)免各相(xiang)關專業因(yin)采用(yong)(yong)不(bu)能(neng)互換(huan)的(de)(de)其(qi)他標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)而導致無法(fa)開(kai)展設(she)計(ji)(ji)銜接。
有的(de)國家將(jiang)石化裝置(zhi)配(pei)管(guan)設(she)計管(guan)道(dao)器材規(gui)定了(le)統一的(de)材料(liao)(liao)等(deng)級(ji)，無論是什么裝置(zhi)，管(guan)道(dao)器材均從這(zhe)個統一的(de)材料(liao)(liao)等(deng)級(ji)規(gui)定內進行選(xuan)用并拷(kao)貝使(shi)用。
在我國，有GB1燃(ran)氣管道(dao)(dao)(dao)、GB2熱(re)力管道(dao)(dao)(dao)、GCD動力管道(dao)(dao)(dao)、GA長輸管道(dao)(dao)(dao)，如(ru)果流(liu)體介質種類較單一，管道(dao)(dao)(dao)器材(cai)選用的(de)種類相對(dui)較少，可(ke)不單獨列材(cai)料等(deng)級(ji)規定文件。
2. 國際化
現在(zai)的(de)(de)(de)工程項(xiang)目越來越國(guo)際化(hua)，有的(de)(de)(de)是(shi)建設(she)在(zai)國(guo)外(wai)(wai)，有的(de)(de)(de)是(shi)國(guo)外(wai)(wai)投資建設(she)在(zai)國(guo)內，有的(de)(de)(de)是(shi)在(zai)國(guo)外(wai)(wai)采(cai)(cai)購(gou)，有的(de)(de)(de)需要(yao)(yao)同時(shi)在(zai)幾個國(guo)家采(cai)(cai)購(gou)管(guan)道(dao)器材(cai)，這就要(yao)(yao)求在(zai)管(guan)道(dao)器材(cai)設(she)計時(shi)按照工程項(xiang)目的(de)(de)(de)具體要(yao)(yao)求，選用國(guo)際化(hua)標準(zhun)的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)器材(cai)。管(guan)道(dao)器材(cai)選用設(she)計標準(zhun)規范也逐漸(jian)在(zai)統(tong)一向通用的(de)(de)(de)國(guo)際化(hua)標準(zhun)看齊。筆者前些(xie)年負(fu)責(ze)的(de)(de)(de)某配管(guan)設(she)計，按照業主的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求，不同種類的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)材(cai)料需要(yao)(yao)分別在(zai)6個國(guo)家進行(xing)采(cai)(cai)購(gou)。
3. 經濟(ji)性
經濟性是指管(guan)道的(de)(de)一次投(tou)資費用(yong)(yong)和操作(zuo)維護(hu)費用(yong)(yong)的(de)(de)綜合(he)(he)指數低(di)。一般(ban)情況(kuang)(kuang)下，如果一次投(tou)資較(jiao)高的(de)(de)話(hua)，其可靠性好，操作(zuo)、維護(hu)費用(yong)(yong)低(di)；相反亦然。另外，在我(wo)國(guo)，美標(biao)(biao)體(ti)系(xi)管(guan)道材料價格(ge)，與我(wo)國(guo)標(biao)(biao)準體(ti)系(xi)管(guan)道材料價格(ge)也有(you)差別，應根據工程項(xiang)目實(shi)際情況(kuang)(kuang)確(que)定。對(dui)于特別重大和復雜的(de)(de)決策(ce)，可借助計算機分(fen)析選取技(ji)術和經濟的(de)(de)最(zui)優化組(zu)合(he)(he)。在設計時，盡力做到管(guan)系(xi)中各元件具有(you)相同的(de)(de)強(qiang)度和壽命。
4. 多學科性
管道器(qi)材設(she)計(ji)(ji)(ji)是(shi)配管設(she)計(ji)(ji)(ji)的基礎技(ji)能之一，管道器(qi)材設(she)計(ji)(ji)(ji)既要(yao)求(qiu)從事這項設(she)計(ji)(ji)(ji)的工程(cheng)技(ji)術人員具有材料(liao)、力學、機械、技(ji)術經濟等(deng)多學科知(zhi)識，還要(yao)求(qiu)能夠運用好計(ji)(ji)(ji)算機和(he)外語兩個最重要(yao)的工具，結合項目實際的采購情況，根(gen)據(ju)(ju)工藝(yi)(yi)專業的工藝(yi)(yi)管道數據(ju)(ju)表(biao)要(yao)求(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)管道布置、設(she)備(bei)布置和(he)管道應力分析的特殊要(yao)求(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)甲方提出(chu)的要(yao)求(qiu)，并遵(zun)循相關法(fa)規和(he)規定(ding)，用計(ji)(ji)(ji)算機文本、表(biao)格或(huo)者數據(ju)(ju)庫表(biao)示出(chu)來，成為一個系統(tong)的、集體的、創造性的智力勞(lao)動。
氧氣、硫酸等介質配管設計管道器材的選用，需要考慮流體的流速，還需要考慮配管設計的布置情況進行選材。有時候氧氣管道主管與分支旁路管的管道材質不應相同，因分支旁路管道內氧氣流速快，例如，p=2.0MPa 的氧氣管道，氧氣最高流速15m/s時可選用碳鋼管道材料，當氧氣最高流速達到25m/s時需選用不銹鋼(gang)管道材料。
某工程濃硫酸管道用普通碳鋼管道材料，運行后發現腐蝕破壞，多處開始泄漏，后來換成了316L不銹鋼材質管道。經分析原因，是流速和硫酸濃度的問題。
某熱水管(guan)道在管(guan)廊上用(yong)普(pu)通(tong)碳鋼管(guan)道加普(pu)通(tong)保溫管(guan)道，直埋段(duan)時改用(yong)高密度(du)聚乙烯(xi)外保護預制直埋保溫管(guan)。
5. 復雜(za)性
管(guan)(guan)(guan)道(dao)工程(cheng)設計過(guo)程(cheng)中實際應用(yong)(yong)的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)器材種(zhong)類很(hen)多，使用(yong)(yong)工況也千(qian)差萬別，影響因(yin)素和環節(jie)也比(bi)較多。管(guan)(guan)(guan)道(dao)是一(yi)個系統(tong)，相(xiang)互(hu)關聯相(xiang)互(hu)影響，牽一(yi)發動全(quan)身，管(guan)(guan)(guan)道(dao)組成件(jian)和管(guan)(guan)(guan)道(dao)支承(cheng)件(jian)的(de)種(zhong)類繁多，各種(zhong)材料各有特點和具體技術要求(qiu)，材料選用(yong)(yong)復雜。管(guan)(guan)(guan)道(dao)長徑比(bi)很(hen)大，極易失穩，受力(li)情況比(bi)壓(ya)(ya)力(li)容器更(geng)復雜。管(guan)(guan)(guan)道(dao)內流體流動狀態復雜，緩沖余地小(xiao)，工作條(tiao)件(jian)變(bian)化頻率比(bi)壓(ya)(ya)力(li)容器高（如(ru)高溫(wen)、高壓(ya)(ya)、低(di)溫(wen)、低(di)壓(ya)(ya)、位移變(bian)形、風、雪、地震(zhen)等都可能影響管(guan)(guan)(guan)道(dao)受力(li)情況）。在做配管(guan)(guan)(guan)設計管(guan)(guan)(guan)道(dao)器材選用(yong)(yong)時需要全(quan)面統(tong)一(yi)考(kao)慮。
