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、閥門、法蘭、墊片、緊固元件、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
目前大多數管(guan)(guan)道及(ji)(ji)其(qi)元(yuan)件(jian)(jian)都(dou)進行(xing)了標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化(hua)，并有相應的(de)應用標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)作支持。配管(guan)(guan)設計管(guan)(guan)道材料選用時，首先要考慮的(de)就是管(guan)(guan)道標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)的(de)選用。這(zhe)些(xie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)應包括(kuo)管(guan)(guan)子系(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、管(guan)(guan)件(jian)(jian)系(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、法(fa)(fa)蘭及(ji)(ji)其(qi)連接件(jian)(jian)系(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、閥門系(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)等(deng)。其(qi)中(zhong)管(guan)(guan)子標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和法(fa)(fa)蘭標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)最具有代(dai)表性(xing)。
世界各(ge)(ge)國應用(yong)的(de)(de)管(guan)(guan)道標準(zhun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)有很多，不(bu)(bu)(bu)同國家(jia)有不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)應用(yong)標準(zhun)和標準(zhun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)，而(er)在我國，不(bu)(bu)(bu)同行業(ye)又(you)各(ge)(ge)采用(yong)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)應用(yong)標準(zhun)和標準(zhun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)。這些標準(zhun)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)千(qian)差萬別(bie)，甚至有些標準(zhun)和標準(zhun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)相(xiang)差甚遠，相(xiang)互之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)無(wu)法配套(tao)使用(yong)和互換(huan)，從而(er)給使用(yong)者(zhe)帶來了不(bu)(bu)(bu)少麻(ma)煩(fan)。配管(guan)(guan)設(she)計(ji)管(guan)(guan)道材(cai)料選用(yong)的(de)(de)第一步就是(shi)選擇標準(zhun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)，并作為(wei)裝置內(nei)各(ge)(ge)專業(ye)設(she)計(ji)的(de)(de)統一規定，以避(bi)免各(ge)(ge)相(xiang)關專業(ye)因采用(yong)不(bu)(bu)(bu)能互換(huan)的(de)(de)其他標準(zhun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)而(er)導致無(wu)法開展設(she)計(ji)銜(xian)接(jie)。
有的(de)(de)(de)國家將石化裝置(zhi)配管(guan)設計管(guan)道器材(cai)(cai)規(gui)定(ding)了統(tong)一的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料等級(ji)，無論是什么裝置(zhi)，管(guan)道器材(cai)(cai)均從這個(ge)統(tong)一的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料等級(ji)規(gui)定(ding)內進行選(xuan)用(yong)并拷(kao)貝使(shi)用(yong)。
在(zai)我國(guo)，有(you)GB1燃氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)、GB2熱力(li)(li)管(guan)(guan)道(dao)(dao)、GCD動力(li)(li)管(guan)(guan)道(dao)(dao)、GA長輸(shu)管(guan)(guan)道(dao)(dao)，如果流體介質種(zhong)類(lei)(lei)較單一，管(guan)(guan)道(dao)(dao)器材選(xuan)用的種(zhong)類(lei)(lei)相對較少(shao)，可不單獨列材料等級規定文件(jian)。
2. 國際(ji)化
現在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工程項目越來越國際化(hua)(hua)，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)建設在(zai)國外，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)國外投資建設在(zai)國內，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)在(zai)國外采(cai)購，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)要(yao)(yao)(yao)同(tong)時(shi)在(zai)幾個國家(jia)采(cai)購管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)，這就要(yao)(yao)(yao)求在(zai)管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)設計(ji)時(shi)按照(zhao)工程項目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)體要(yao)(yao)(yao)求，選(xuan)用(yong)國際化(hua)(hua)標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)。管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)選(xuan)用(yong)設計(ji)標(biao)準(zhun)規范也逐(zhu)漸在(zai)統一向通用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)國際化(hua)(hua)標(biao)準(zhun)看齊。筆者前些(xie)年負責的(de)(de)(de)(de)(de)(de)某配管(guan)設計(ji)，按照(zhao)業主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求，不同(tong)種類的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)道材(cai)料需(xu)要(yao)(yao)(yao)分別在(zai)6個國家(jia)進行(xing)采(cai)購。
3. 經濟性
經濟(ji)性(xing)(xing)是指管道的(de)一次(ci)投(tou)(tou)資(zi)費用和(he)操作(zuo)(zuo)維護費用的(de)綜合(he)指數低(di)。一般情(qing)況(kuang)下，如果一次(ci)投(tou)(tou)資(zi)較高的(de)話(hua)，其可靠性(xing)(xing)好(hao)，操作(zuo)(zuo)、維護費用低(di)；相(xiang)反亦然。另外，在我國(guo)，美標體(ti)系管道材料(liao)價(jia)格，與我國(guo)標準體(ti)系管道材料(liao)價(jia)格也有差別(bie)，應(ying)根據工程項目實際情(qing)況(kuang)確定。對于特別(bie)重(zhong)大和(he)復雜的(de)決策，可借助(zhu)計算機分(fen)析選(xuan)取技術和(he)經濟(ji)的(de)最優化組合(he)。在設計時，盡力做到(dao)管系中各元件具有相(xiang)同的(de)強(qiang)度和(he)壽命。
4. 多學科(ke)性
管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)器(qi)材(cai)設計是配管(guan)(guan)設計的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)技(ji)能(neng)之一(yi)，管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)器(qi)材(cai)設計既(ji)要(yao)求(qiu)從事這項(xiang)設計的(de)(de)(de)(de)工程技(ji)術人員具有材(cai)料、力(li)學、機(ji)械、技(ji)術經(jing)濟等多學科知識，還要(yao)求(qiu)能(neng)夠運用好計算機(ji)和外語兩個最重要(yao)的(de)(de)(de)(de)工具，結合項(xiang)目實際(ji)的(de)(de)(de)(de)采購情況(kuang)，根(gen)據工藝專(zhuan)業的(de)(de)(de)(de)工藝管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)數(shu)據表要(yao)求(qiu)，根(gen)據管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)布置、設備布置和管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)應力(li)分析的(de)(de)(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)，根(gen)據甲方(fang)提出的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，并遵循相(xiang)關(guan)法規和規定，用計算機(ji)文本、表格或者數(shu)據庫表示(shi)出來，成為(wei)一(yi)個系統(tong)的(de)(de)(de)(de)、集體的(de)(de)(de)(de)、創造性的(de)(de)(de)(de)智力(li)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(shui)管(guan)(guan)道在管(guan)(guan)廊上(shang)用普通碳鋼管(guan)(guan)道加普通保(bao)(bao)溫(wen)管(guan)(guan)道，直(zhi)埋(mai)段時改用高(gao)密(mi)度(du)聚(ju)乙烯外保(bao)(bao)護(hu)預制直(zhi)埋(mai)保(bao)(bao)溫(wen)管(guan)(guan)。
5. 復(fu)雜(za)性
管(guan)(guan)道(dao)(dao)工程(cheng)設(she)計(ji)過程(cheng)中實際應用(yong)的管(guan)(guan)道(dao)(dao)器(qi)材(cai)種類(lei)很多，使用(yong)工況也千差萬(wan)別，影(ying)響(xiang)(xiang)因素和環節(jie)也比較多。管(guan)(guan)道(dao)(dao)是一個(ge)系統，相(xiang)互關聯相(xiang)互影(ying)響(xiang)(xiang)，牽(qian)一發動全(quan)身，管(guan)(guan)道(dao)(dao)組成件(jian)和管(guan)(guan)道(dao)(dao)支承件(jian)的種類(lei)繁多，各種材(cai)料各有特(te)點和具體(ti)技術要求，材(cai)料選用(yong)復雜。管(guan)(guan)道(dao)(dao)長(chang)徑比很大，極易失穩(wen)，受(shou)力情況比壓力容(rong)器(qi)更復雜。管(guan)(guan)道(dao)(dao)內流體(ti)流動狀態復雜，緩沖余地小(xiao)，工作條件(jian)變(bian)化頻率(lv)比壓力容(rong)器(qi)高(gao)（如高(gao)溫、高(gao)壓、低(di)溫、低(di)壓、位移變(bian)形(xing)、風(feng)、雪(xue)、地震等(deng)都可能影(ying)響(xiang)(xiang)管(guan)(guan)道(dao)(dao)受(shou)力情況）。在做配管(guan)(guan)設(she)計(ji)管(guan)(guan)道(dao)(dao)器(qi)材(cai)選用(yong)時需要全(quan)面統一考(kao)慮。
