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(guan)道器(qi)材(cai)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）、壓力(li)管(guan)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、閥門、法(fa)蘭、墊片、緊(jin)固元(yuan)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(qian)大多(duo)數管(guan)道及(ji)其(qi)元(yuan)件都進行了標(biao)準(zhun)(zhun)化，并(bing)有相(xiang)應的(de)應用標(biao)準(zhun)(zhun)作支(zhi)持。配(pei)管(guan)設計管(guan)道材料選(xuan)(xuan)用時，首先要考(kao)慮的(de)就是管(guan)道標(biao)準(zhun)(zhun)體系的(de)選(xuan)(xuan)用。這些標(biao)準(zhun)(zhun)應包(bao)括(kuo)管(guan)子系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)、管(guan)件系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)、法蘭(lan)(lan)及(ji)其(qi)連接(jie)件系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)、閥門系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)等。其(qi)中(zhong)管(guan)子標(biao)準(zhun)(zhun)和法蘭(lan)(lan)標(biao)準(zhun)(zhun)最具有代(dai)表性。
世界各國(guo)應用(yong)的(de)管(guan)道標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)有(you)很多(duo)，不同(tong)國(guo)家有(you)不同(tong)的(de)應用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)和標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)，而在(zai)我國(guo)，不同(tong)行業又各采用(yong)不同(tong)的(de)應用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)和標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)。這些標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)之間千差(cha)(cha)萬別，甚至有(you)些標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)和標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)相差(cha)(cha)甚遠，相互(hu)之間無法配套使(shi)用(yong)和互(hu)換(huan)，從(cong)而給使(shi)用(yong)者帶(dai)來了不少麻煩。配管(guan)設(she)計管(guan)道材料選用(yong)的(de)第一步就是(shi)選擇標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)，并(bing)作為裝置內各專(zhuan)業設(she)計的(de)統(tong)一規定，以避免各相關專(zhuan)業因采用(yong)不能互(hu)換(huan)的(de)其(qi)他(ta)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)而導致無法開展設(she)計銜接。
有的國家將(jiang)石化裝置配管(guan)(guan)設計(ji)管(guan)(guan)道器(qi)材規(gui)(gui)定(ding)了統一(yi)(yi)的材料等級，無論是什么(me)裝置，管(guan)(guan)道器(qi)材均從這(zhe)個統一(yi)(yi)的材料等級規(gui)(gui)定(ding)內進行(xing)選用并拷(kao)貝使用。
在我國，有GB1燃(ran)氣管(guan)(guan)道(dao)(dao)、GB2熱力管(guan)(guan)道(dao)(dao)、GCD動力管(guan)(guan)道(dao)(dao)、GA長輸管(guan)(guan)道(dao)(dao)，如果(guo)流體介質種類較單一，管(guan)(guan)道(dao)(dao)器材(cai)選用的種類相對較少，可(ke)不單獨列材(cai)料等級規定文(wen)件。
2. 國際化
現在(zai)(zai)(zai)的(de)工程(cheng)項目越來越國際化(hua)，有的(de)是建設(she)在(zai)(zai)(zai)國外(wai)，有的(de)是國外(wai)投資建設(she)在(zai)(zai)(zai)國內，有的(de)是在(zai)(zai)(zai)國外(wai)采購(gou)，有的(de)需(xu)要同(tong)時在(zai)(zai)(zai)幾個國家采購(gou)管道(dao)器(qi)材(cai)，這就要求(qiu)在(zai)(zai)(zai)管道(dao)器(qi)材(cai)設(she)計時按(an)照工程(cheng)項目的(de)具體要求(qiu)，選用(yong)國際化(hua)標準(zhun)的(de)管道(dao)器(qi)材(cai)。管道(dao)器(qi)材(cai)選用(yong)設(she)計標準(zhun)規范也(ye)逐漸在(zai)(zai)(zai)統一向通用(yong)的(de)國際化(hua)標準(zhun)看齊。筆者(zhe)前些年(nian)負責的(de)某配(pei)管設(she)計，按(an)照業主的(de)要求(qiu)，不(bu)同(tong)種類的(de)管道(dao)材(cai)料需(xu)要分(fen)別在(zai)(zai)(zai)6個國家進行(xing)采購(gou)。
3. 經濟性
經濟性是指(zhi)(zhi)管道(dao)的一(yi)次投資費用和(he)操(cao)作維護費用的綜合指(zhi)(zhi)數低。一(yi)般情況下，如果(guo)一(yi)次投資較(jiao)高的話，其可(ke)靠性好(hao)，操(cao)作、維護費用低；相(xiang)反亦然。另外，在(zai)我國(guo)(guo)，美標體(ti)系(xi)管道(dao)材(cai)(cai)料價格，與我國(guo)(guo)標準體(ti)系(xi)管道(dao)材(cai)(cai)料價格也(ye)有差(cha)別，應根據工程(cheng)項目實際情況確定(ding)。對于(yu)特別重大和(he)復雜的決策，可(ke)借助(zhu)計(ji)算(suan)機分析選取技術和(he)經濟的最優(you)化(hua)組合。在(zai)設計(ji)時(shi)，盡力做到管系(xi)中各(ge)元(yuan)件具有相(xiang)同(tong)的強度(du)和(he)壽命。
4. 多學科性(xing)
管道(dao)器材(cai)設(she)計(ji)是配管設(she)計(ji)的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)技(ji)(ji)能之一，管道(dao)器材(cai)設(she)計(ji)既要(yao)(yao)求(qiu)從事這(zhe)項設(she)計(ji)的(de)(de)(de)工程技(ji)(ji)術人員具有材(cai)料、力(li)學(xue)、機(ji)械(xie)、技(ji)(ji)術經濟(ji)等多學(xue)科(ke)知識(shi)，還要(yao)(yao)求(qiu)能夠運(yun)用好計(ji)算機(ji)和(he)(he)外(wai)語兩(liang)個(ge)最重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)工具，結合項目實際的(de)(de)(de)采(cai)購情況，根(gen)據(ju)(ju)工藝專業的(de)(de)(de)工藝管道(dao)數據(ju)(ju)表要(yao)(yao)求(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)管道(dao)布置、設(she)備布置和(he)(he)管道(dao)應(ying)力(li)分析的(de)(de)(de)特殊要(yao)(yao)求(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)甲(jia)方提出的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)，并遵循相關法(fa)規(gui)和(he)(he)規(gui)定，用計(ji)算機(ji)文本、表格或者數據(ju)(ju)庫表示出來，成為一個(ge)系統的(de)(de)(de)、集體(ti)的(de)(de)(de)、創(chuang)造(zao)性的(de)(de)(de)智力(li)勞動。
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(bu)銹(xiu)鋼管道材料。
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)(guan)道(dao)(dao)在管(guan)(guan)廊上(shang)用普通碳鋼管(guan)(guan)道(dao)(dao)加普通保溫(wen)管(guan)(guan)道(dao)(dao)，直埋段時改用高密度聚乙烯外保護(hu)預制直埋保溫(wen)管(guan)(guan)。
5. 復雜(za)性
管(guan)(guan)道(dao)(dao)工(gong)程(cheng)(cheng)設計過程(cheng)(cheng)中實際應用(yong)的(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)器(qi)(qi)材(cai)(cai)種類很(hen)多，使用(yong)工(gong)況也(ye)千(qian)差(cha)萬別，影(ying)響因素和環節也(ye)比(bi)較多。管(guan)(guan)道(dao)(dao)是一(yi)個系統(tong)，相互關聯(lian)相互影(ying)響，牽一(yi)發動全身(shen)，管(guan)(guan)道(dao)(dao)組成(cheng)件和管(guan)(guan)道(dao)(dao)支(zhi)承件的(de)種類繁(fan)多，各種材(cai)(cai)料各有(you)特點和具體技術要(yao)(yao)求(qiu)，材(cai)(cai)料選用(yong)復雜(za)(za)。管(guan)(guan)道(dao)(dao)長徑(jing)比(bi)很(hen)大，極易(yi)失穩，受(shou)力情(qing)況比(bi)壓力容器(qi)(qi)更復雜(za)(za)。管(guan)(guan)道(dao)(dao)內流體流動狀(zhuang)態復雜(za)(za)，緩沖余地小，工(gong)作條件變化頻率比(bi)壓力容器(qi)(qi)高（如高溫(wen)、高壓、低溫(wen)、低壓、位移變形、風、雪、地震(zhen)等都可能(neng)影(ying)響管(guan)(guan)道(dao)(dao)受(shou)力情(qing)況）。在(zai)做配管(guan)(guan)設計管(guan)(guan)道(dao)(dao)器(qi)(qi)材(cai)(cai)選用(yong)時需(xu)要(yao)(yao)全面統(tong)一(yi)考慮。
