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(fa)門、法蘭、墊片(pian)、緊固(gu)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(mu)前大多數管(guan)(guan)道(dao)及其元件(jian)都進行了標(biao)(biao)準(zhun)化，并有(you)相(xiang)應的應用(yong)標(biao)(biao)準(zhun)作支(zhi)持。配管(guan)(guan)設計(ji)管(guan)(guan)道(dao)材料選用(yong)時，首先要考慮的就是管(guan)(guan)道(dao)標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系的選用(yong)。這些標(biao)(biao)準(zhun)應包括管(guan)(guan)子(zi)(zi)系列標(biao)(biao)準(zhun)、管(guan)(guan)件(jian)系列標(biao)(biao)準(zhun)、法蘭(lan)及其連接件(jian)系列標(biao)(biao)準(zhun)、閥門系列標(biao)(biao)準(zhun)等。其中(zhong)管(guan)(guan)子(zi)(zi)標(biao)(biao)準(zhun)和法蘭(lan)標(biao)(biao)準(zhun)最具(ju)有(you)代表性。
世界各國應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)管道標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系有(you)(you)很(hen)多，不同國家有(you)(you)不同的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系，而(er)在我國，不同行業又各采用(yong)(yong)(yong)(yong)不同的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系。這些標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)之間(jian)千差萬別(bie)，甚至有(you)(you)些標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系相(xiang)(xiang)差甚遠，相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)之間(jian)無法(fa)配(pei)套使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)和(he)互(hu)(hu)換，從而(er)給使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)者帶來了不少麻煩。配(pei)管設計(ji)管道材料選用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)第一步(bu)就是選擇(ze)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系，并作為(wei)裝置(zhi)內(nei)各專業設計(ji)的(de)(de)統一規定(ding)，以(yi)避(bi)免各相(xiang)(xiang)關專業因采用(yong)(yong)(yong)(yong)不能互(hu)(hu)換的(de)(de)其他標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系而(er)導致無法(fa)開展設計(ji)銜接。
有(you)的(de)國家(jia)將石化裝置配管(guan)設計(ji)管(guan)道(dao)器材規定了(le)統一的(de)材料等級，無(wu)論(lun)是什(shen)么裝置，管(guan)道(dao)器材均從(cong)這(zhe)個統一的(de)材料等級規定內進行選用并(bing)拷貝使(shi)用。
在我國(guo)，有GB1燃氣管(guan)道、GB2熱力(li)(li)管(guan)道、GCD動力(li)(li)管(guan)道、GA長(chang)輸管(guan)道，如(ru)果流(liu)體介(jie)質種類(lei)較單一，管(guan)道器(qi)材(cai)選用的種類(lei)相對(dui)較少，可不單獨列材(cai)料等(deng)級(ji)規定文件。
2. 國際化(hua)
現在(zai)的(de)工程項目越來越國(guo)(guo)(guo)際(ji)化(hua)，有(you)的(de)是建設(she)在(zai)國(guo)(guo)(guo)外，有(you)的(de)是國(guo)(guo)(guo)外投資建設(she)在(zai)國(guo)(guo)(guo)內(nei)，有(you)的(de)是在(zai)國(guo)(guo)(guo)外采購(gou)，有(you)的(de)需要(yao)(yao)同時(shi)(shi)在(zai)幾個(ge)國(guo)(guo)(guo)家(jia)采購(gou)管道器(qi)材(cai)，這就要(yao)(yao)求在(zai)管道器(qi)材(cai)設(she)計(ji)時(shi)(shi)按(an)照(zhao)工程項目的(de)具體要(yao)(yao)求，選用(yong)(yong)國(guo)(guo)(guo)際(ji)化(hua)標(biao)準的(de)管道器(qi)材(cai)。管道器(qi)材(cai)選用(yong)(yong)設(she)計(ji)標(biao)準規范(fan)也逐(zhu)漸(jian)在(zai)統一向通用(yong)(yong)的(de)國(guo)(guo)(guo)際(ji)化(hua)標(biao)準看齊。筆者前些年(nian)負(fu)責(ze)的(de)某(mou)配管設(she)計(ji)，按(an)照(zhao)業主的(de)要(yao)(yao)求，不同種類的(de)管道材(cai)料需要(yao)(yao)分(fen)別(bie)在(zai)6個(ge)國(guo)(guo)(guo)家(jia)進行采購(gou)。
3. 經(jing)濟性
經(jing)濟性是指(zhi)管(guan)(guan)道的(de)(de)一次投(tou)資(zi)(zi)費(fei)用(yong)和(he)操(cao)作(zuo)維護費(fei)用(yong)的(de)(de)綜(zong)合指(zhi)數低。一般(ban)情況下，如(ru)果(guo)一次投(tou)資(zi)(zi)較高的(de)(de)話，其可(ke)靠性好(hao)，操(cao)作(zuo)、維護費(fei)用(yong)低；相反亦然(ran)。另外，在我國，美標(biao)體系(xi)(xi)管(guan)(guan)道材料價(jia)(jia)格(ge)，與(yu)我國標(biao)準(zhun)體系(xi)(xi)管(guan)(guan)道材料價(jia)(jia)格(ge)也有差別，應(ying)根(gen)據工(gong)程項目實際情況確定。對于特別重大和(he)復雜的(de)(de)決策，可(ke)借助計算機(ji)分析(xi)選(xuan)取技術和(he)經(jing)濟的(de)(de)最優化組合。在設計時，盡力做(zuo)到管(guan)(guan)系(xi)(xi)中各元件具有相同的(de)(de)強度和(he)壽命。
4. 多學科性
管(guan)道(dao)器(qi)材設(she)計(ji)(ji)是(shi)配(pei)管(guan)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)基礎(chu)技(ji)(ji)能之(zhi)一，管(guan)道(dao)器(qi)材設(she)計(ji)(ji)既要(yao)(yao)(yao)求從事這(zhe)項設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)工程技(ji)(ji)術人員具有材料(liao)、力(li)學、機械(xie)、技(ji)(ji)術經濟等(deng)多學科知(zhi)識，還要(yao)(yao)(yao)求能夠運用好(hao)計(ji)(ji)算機和外語兩個最重要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)工具，結(jie)合項目實際的(de)(de)采購情況，根據工藝專業的(de)(de)工藝管(guan)道(dao)數(shu)據表要(yao)(yao)(yao)求，根據管(guan)道(dao)布置、設(she)備(bei)布置和管(guan)道(dao)應(ying)力(li)分析的(de)(de)特殊(shu)要(yao)(yao)(yao)求，根據甲方提出(chu)的(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求，并遵循相關法規(gui)和規(gui)定，用計(ji)(ji)算機文本(ben)、表格或者數(shu)據庫(ku)表示出(chu)來，成為一個系統的(de)(de)、集體(ti)的(de)(de)、創造性的(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(qi)管(guan)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(xiu)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(shui)管道在管廊上用(yong)普通碳鋼管道加普通保(bao)(bao)溫管道，直埋(mai)段時改用(yong)高密度聚(ju)乙烯外保(bao)(bao)護(hu)預(yu)制(zhi)直埋(mai)保(bao)(bao)溫管。
5. 復雜性
管道(dao)工程設計過程中實際應用(yong)的管道(dao)器(qi)材(cai)(cai)種類很多(duo)，使用(yong)工況也千差萬(wan)別，影響(xiang)因素和(he)環節也比(bi)(bi)較(jiao)多(duo)。管道(dao)是一(yi)個(ge)系統，相互關聯(lian)相互影響(xiang)，牽一(yi)發動(dong)全身，管道(dao)組(zu)成件和(he)管道(dao)支承件的種類繁多(duo)，各(ge)種材(cai)(cai)料各(ge)有特點和(he)具(ju)體技術要(yao)求，材(cai)(cai)料選(xuan)用(yong)復雜。管道(dao)長(chang)徑比(bi)(bi)很大，極易失穩(wen)，受力情(qing)況比(bi)(bi)壓力容(rong)(rong)器(qi)更復雜。管道(dao)內流體流動(dong)狀態復雜，緩沖余(yu)地(di)小，工作條(tiao)件變化(hua)頻(pin)率比(bi)(bi)壓力容(rong)(rong)器(qi)高(gao)（如高(gao)溫、高(gao)壓、低溫、低壓、位移變形、風、雪、地(di)震(zhen)等都可能影響(xiang)管道(dao)受力情(qing)況）。在做配(pei)管設計管道(dao)器(qi)材(cai)(cai)選(xuan)用(yong)時需要(yao)全面(mian)統一(yi)考慮。
