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(li)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(gu)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(guan)道(dao)及(ji)其(qi)元(yuan)件(jian)都進行了(le)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化，并有(you)相應的應用(yong)(yong)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)作支持。配(pei)管(guan)設計管(guan)道(dao)材料選(xuan)用(yong)(yong)時，首(shou)先要考慮的就是(shi)管(guan)道(dao)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)的選(xuan)用(yong)(yong)。這些標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)應包(bao)括(kuo)管(guan)子系(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、管(guan)件(jian)系(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、法(fa)蘭及(ji)其(qi)連接件(jian)系(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、閥門(men)系(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)等(deng)。其(qi)中管(guan)子標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和法(fa)蘭標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)最(zui)具有(you)代表性。
世界各國(guo)應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)管(guan)(guan)道標(biao)準(zhun)體(ti)系有很多，不(bu)(bu)同國(guo)家有不(bu)(bu)同的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)標(biao)準(zhun)和標(biao)準(zhun)體(ti)系，而在我國(guo)，不(bu)(bu)同行業又各采用(yong)(yong)不(bu)(bu)同的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)標(biao)準(zhun)和標(biao)準(zhun)體(ti)系。這些標(biao)準(zhun)之間(jian)千差萬別，甚至有些標(biao)準(zhun)和標(biao)準(zhun)體(ti)系相(xiang)差甚遠(yuan)，相(xiang)互之間(jian)無(wu)法配(pei)套使用(yong)(yong)和互換，從而給(gei)使用(yong)(yong)者(zhe)帶來了不(bu)(bu)少麻(ma)煩。配(pei)管(guan)(guan)設計管(guan)(guan)道材料選(xuan)用(yong)(yong)的(de)第一步(bu)就是選(xuan)擇標(biao)準(zhun)體(ti)系，并作為裝置(zhi)內各專業設計的(de)統一規定，以避(bi)免各相(xiang)關(guan)專業因采用(yong)(yong)不(bu)(bu)能互換的(de)其他標(biao)準(zhun)體(ti)系而導致(zhi)無(wu)法開展設計銜(xian)接。
有的(de)(de)國家將石(shi)化裝置配管(guan)(guan)設計(ji)管(guan)(guan)道(dao)器(qi)材規(gui)定(ding)了統一(yi)的(de)(de)材料等級，無論(lun)是(shi)什么裝置，管(guan)(guan)道(dao)器(qi)材均從這個(ge)統一(yi)的(de)(de)材料等級規(gui)定(ding)內進(jin)行選用(yong)并(bing)拷貝(bei)使用(yong)。
在我國，有(you)GB1燃氣管(guan)(guan)道、GB2熱力(li)管(guan)(guan)道、GCD動力(li)管(guan)(guan)道、GA長輸管(guan)(guan)道，如果流體(ti)介(jie)質種類較(jiao)單(dan)一，管(guan)(guan)道器材(cai)選用(yong)的(de)種類相(xiang)對較(jiao)少，可(ke)不單(dan)獨列材(cai)料等級規定文(wen)件。
2. 國(guo)際(ji)化(hua)
現在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)工程(cheng)(cheng)項(xiang)目越來越國(guo)(guo)際化(hua)，有(you)(you)的(de)是建設(she)(she)在(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)(guo)外，有(you)(you)的(de)是國(guo)(guo)外投資建設(she)(she)在(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)(guo)內(nei)，有(you)(you)的(de)是在(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)(guo)外采(cai)(cai)購(gou)，有(you)(you)的(de)需(xu)要(yao)同時(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)幾(ji)個國(guo)(guo)家(jia)(jia)采(cai)(cai)購(gou)管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)，這就要(yao)求(qiu)在(zai)(zai)(zai)(zai)管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)設(she)(she)計(ji)(ji)時(shi)按照(zhao)工程(cheng)(cheng)項(xiang)目的(de)具體(ti)要(yao)求(qiu)，選用(yong)(yong)國(guo)(guo)際化(hua)標(biao)準的(de)管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)。管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)選用(yong)(yong)設(she)(she)計(ji)(ji)標(biao)準規(gui)范也逐(zhu)漸在(zai)(zai)(zai)(zai)統一向通(tong)用(yong)(yong)的(de)國(guo)(guo)際化(hua)標(biao)準看齊。筆者(zhe)前(qian)些年負(fu)責的(de)某配(pei)管(guan)設(she)(she)計(ji)(ji)，按照(zhao)業主的(de)要(yao)求(qiu)，不同種類的(de)管(guan)道(dao)材(cai)(cai)料需(xu)要(yao)分別在(zai)(zai)(zai)(zai)6個國(guo)(guo)家(jia)(jia)進行采(cai)(cai)購(gou)。
3. 經濟性
經(jing)濟性是(shi)指管(guan)(guan)道的(de)(de)一(yi)(yi)次(ci)投資(zi)費(fei)用和(he)操作維護(hu)費(fei)用的(de)(de)綜(zong)合(he)指數(shu)低。一(yi)(yi)般情(qing)況(kuang)下，如果一(yi)(yi)次(ci)投資(zi)較(jiao)高的(de)(de)話，其(qi)可靠(kao)性好，操作、維護(hu)費(fei)用低；相反(fan)亦(yi)然。另外，在我國，美標(biao)體系管(guan)(guan)道材料價格，與我國標(biao)準體系管(guan)(guan)道材料價格也(ye)有(you)差別(bie)，應根據工程(cheng)項目(mu)實際情(qing)況(kuang)確定。對于特別(bie)重大和(he)復雜的(de)(de)決(jue)策，可借助計算機分析選取技術(shu)和(he)經(jing)濟的(de)(de)最優(you)化(hua)組合(he)。在設計時，盡力做到管(guan)(guan)系中(zhong)各元件(jian)具有(you)相同的(de)(de)強度(du)和(he)壽(shou)命(ming)。
4. 多學科性(xing)
管(guan)道(dao)器(qi)材設(she)計(ji)是配(pei)管(guan)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)基礎技(ji)(ji)能之一，管(guan)道(dao)器(qi)材設(she)計(ji)既要求(qiu)從事(shi)這項(xiang)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)工(gong)程技(ji)(ji)術人員具有(you)材料、力學、機(ji)械、技(ji)(ji)術經濟等多(duo)學科知識(shi)，還(huan)要求(qiu)能夠(gou)運用好(hao)計(ji)算機(ji)和外語兩個最重要的(de)(de)(de)(de)工(gong)具，結合項(xiang)目實際的(de)(de)(de)(de)采購情況，根據(ju)(ju)工(gong)藝專業(ye)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝管(guan)道(dao)數(shu)據(ju)(ju)表要求(qiu)，根據(ju)(ju)管(guan)道(dao)布(bu)置、設(she)備布(bu)置和管(guan)道(dao)應力分析(xi)的(de)(de)(de)(de)特殊(shu)要求(qiu)，根據(ju)(ju)甲方(fang)提出的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)，并遵(zun)循相關法規和規定，用計(ji)算機(ji)文本(ben)、表格或(huo)者(zhe)數(shu)據(ju)(ju)庫(ku)表示出來，成為(wei)一個系統的(de)(de)(de)(de)、集體的(de)(de)(de)(de)、創造(zao)性的(de)(de)(de)(de)智力勞動。
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(dao)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)銹鋼管(guan)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(bu)銹鋼材質管道。經分析原因，是流速和硫酸濃度的問題。
某(mou)熱水管道(dao)在管廊上用(yong)普(pu)通碳(tan)鋼(gang)管道(dao)加普(pu)通保溫(wen)管道(dao)，直(zhi)埋段時改用(yong)高密度聚乙烯外保護預制直(zhi)埋保溫(wen)管。
5. 復雜性
管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)工(gong)程(cheng)設(she)(she)計(ji)過程(cheng)中實際應用的(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)器材種類(lei)很多，使用工(gong)況也千差萬別，影(ying)響(xiang)因素(su)和環節也比(bi)較多。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)是一(yi)個(ge)系統，相互(hu)關(guan)聯相互(hu)影(ying)響(xiang)，牽(qian)一(yi)發動全身，管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)組成(cheng)件(jian)和管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)支承(cheng)件(jian)的(de)種類(lei)繁(fan)多，各種材料各有特點和具(ju)體技術要求，材料選用復(fu)雜。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)長(chang)徑比(bi)很大(da)，極易失穩，受力情況比(bi)壓力容(rong)器更復(fu)雜。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)內流(liu)體流(liu)動狀態復(fu)雜，緩沖余地(di)小，工(gong)作條件(jian)變化(hua)頻(pin)率比(bi)壓力容(rong)器高(gao)（如高(gao)溫、高(gao)壓、低(di)溫、低(di)壓、位移變形、風、雪、地(di)震(zhen)等(deng)都可能(neng)影(ying)響(xiang)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)受力情況）。在做配管(guan)(guan)設(she)(she)計(ji)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)器材選用時(shi)需(xu)要全面統一(yi)考(kao)慮。
