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(dao)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)其元件都(dou)進行(xing)了標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化，并有相應的應用標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)作(zuo)支持。配管(guan)(guan)設(she)計管(guan)(guan)道材(cai)料選(xuan)用時，首先要考慮的就是管(guan)(guan)道標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)的選(xuan)用。這(zhe)些標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)應包括(kuo)管(guan)(guan)子(zi)系(xi)列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、管(guan)(guan)件系(xi)列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、法(fa)蘭及(ji)其連接(jie)件系(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(deng)。其中(zhong)管(guan)(guan)子(zi)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和法(fa)蘭標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)最具有代表(biao)性。
世界各(ge)國(guo)(guo)應用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)管道(dao)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)有很多(duo)，不(bu)(bu)同(tong)國(guo)(guo)家(jia)有不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)，而(er)在我(wo)國(guo)(guo)，不(bu)(bu)同(tong)行(xing)業(ye)(ye)又各(ge)采用(yong)(yong)(yong)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)。這(zhe)些(xie)(xie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)之(zhi)間千差(cha)萬別(bie)，甚至(zhi)有些(xie)(xie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)相(xiang)差(cha)甚遠(yuan)，相(xiang)互(hu)之(zhi)間無法(fa)配(pei)套使用(yong)(yong)(yong)和互(hu)換，從而(er)給(gei)使用(yong)(yong)(yong)者帶來了(le)不(bu)(bu)少麻煩。配(pei)管設計(ji)管道(dao)材料選用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)第一步就(jiu)是選擇標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)，并作為裝置(zhi)內各(ge)專業(ye)(ye)設計(ji)的(de)(de)統一規定，以避免各(ge)相(xiang)關(guan)專業(ye)(ye)因采用(yong)(yong)(yong)不(bu)(bu)能互(hu)換的(de)(de)其他(ta)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體系(xi)而(er)導(dao)致無法(fa)開展設計(ji)銜接。
有的(de)國家將石化裝置配管設計管道器材(cai)規(gui)定了統一(yi)的(de)材(cai)料等級，無論是什么裝置，管道器材(cai)均從(cong)這個統一(yi)的(de)材(cai)料等級規(gui)定內進(jin)行選用并拷貝使用。
在我國(guo)，有(you)GB1燃氣管(guan)(guan)道(dao)、GB2熱(re)力管(guan)(guan)道(dao)、GCD動(dong)力管(guan)(guan)道(dao)、GA長輸管(guan)(guan)道(dao)，如果流體(ti)介(jie)質種類(lei)較單(dan)一，管(guan)(guan)道(dao)器材選用的種類(lei)相對較少，可(ke)不單(dan)獨列(lie)材料等級規定文件。
2. 國際(ji)化
現在(zai)的(de)(de)(de)工程(cheng)項(xiang)目(mu)越來越國(guo)際(ji)化，有(you)的(de)(de)(de)是建設(she)在(zai)國(guo)外(wai)，有(you)的(de)(de)(de)是國(guo)外(wai)投資建設(she)在(zai)國(guo)內，有(you)的(de)(de)(de)是在(zai)國(guo)外(wai)采購(gou)，有(you)的(de)(de)(de)需(xu)要(yao)(yao)同(tong)時在(zai)幾(ji)個國(guo)家(jia)采購(gou)管(guan)道(dao)器(qi)(qi)材，這就要(yao)(yao)求在(zai)管(guan)道(dao)器(qi)(qi)材設(she)計(ji)時按(an)照(zhao)工程(cheng)項(xiang)目(mu)的(de)(de)(de)具體要(yao)(yao)求，選用(yong)國(guo)際(ji)化標準的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)器(qi)(qi)材。管(guan)道(dao)器(qi)(qi)材選用(yong)設(she)計(ji)標準規范也逐(zhu)漸在(zai)統(tong)一向通用(yong)的(de)(de)(de)國(guo)際(ji)化標準看(kan)齊(qi)。筆者(zhe)前(qian)些年負責的(de)(de)(de)某配管(guan)設(she)計(ji)，按(an)照(zhao)業主的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求，不(bu)同(tong)種(zhong)類的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)材料需(xu)要(yao)(yao)分別在(zai)6個國(guo)家(jia)進行采購(gou)。
3. 經濟性
經濟(ji)性是(shi)指(zhi)管道的(de)一次投(tou)資費(fei)用和(he)操作(zuo)維(wei)護(hu)費(fei)用的(de)綜合(he)指(zhi)數低(di)。一般情況下，如果一次投(tou)資較高的(de)話，其(qi)可靠性好，操作(zuo)、維(wei)護(hu)費(fei)用低(di)；相(xiang)反亦然。另外，在(zai)我(wo)國(guo)，美標體系(xi)管道材(cai)料價格，與我(wo)國(guo)標準體系(xi)管道材(cai)料價格也有差別(bie)，應根據工程項目實際(ji)情況確定。對于特別(bie)重大(da)和(he)復(fu)雜的(de)決策，可借助計(ji)算機分(fen)析選取技術和(he)經濟(ji)的(de)最優化(hua)組合(he)。在(zai)設(she)計(ji)時，盡力做到管系(xi)中各(ge)元(yuan)件具有相(xiang)同(tong)的(de)強度和(he)壽命。
4. 多學科性
管(guan)(guan)道(dao)器材(cai)設(she)(she)計(ji)是配(pei)管(guan)(guan)設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)基礎技能之一，管(guan)(guan)道(dao)器材(cai)設(she)(she)計(ji)既要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)從事(shi)這(zhe)項設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)工程技術人員具(ju)有材(cai)料、力(li)學(xue)、機(ji)(ji)械(xie)、技術經(jing)濟等多(duo)學(xue)科(ke)知識(shi)，還(huan)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)能夠運用(yong)好計(ji)算機(ji)(ji)和(he)外語兩(liang)個最重要(yao)的(de)(de)(de)工具(ju)，結(jie)合(he)項目實(shi)際的(de)(de)(de)采(cai)購情(qing)況，根(gen)據工藝專業的(de)(de)(de)工藝管(guan)(guan)道(dao)數據表(biao)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)，根(gen)據管(guan)(guan)道(dao)布(bu)置、設(she)(she)備布(bu)置和(he)管(guan)(guan)道(dao)應力(li)分析的(de)(de)(de)特(te)殊要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)，根(gen)據甲方提出的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)，并遵循相(xiang)關法規和(he)規定，用(yong)計(ji)算機(ji)(ji)文本(ben)、表(biao)格或者數據庫表(biao)示出來(lai)，成為一個系統的(de)(de)(de)、集(ji)體的(de)(de)(de)、創(chuang)造性(xing)的(de)(de)(de)智力(li)勞動(dong)。
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(bu)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)道在管(guan)(guan)廊上用(yong)普通碳鋼管(guan)(guan)道加普通保溫(wen)管(guan)(guan)道，直埋段時(shi)改用(yong)高密度聚乙烯(xi)外保護預制直埋保溫(wen)管(guan)(guan)。
5. 復雜性
管(guan)(guan)(guan)道(dao)工程(cheng)設(she)計過(guo)程(cheng)中(zhong)實際應(ying)用(yong)的管(guan)(guan)(guan)道(dao)器(qi)材種(zhong)(zhong)類(lei)很多(duo)，使用(yong)工況也(ye)千差萬別，影(ying)響因素和(he)環節(jie)也(ye)比較多(duo)。管(guan)(guan)(guan)道(dao)是一個系統，相(xiang)互關聯相(xiang)互影(ying)響，牽一發動全身，管(guan)(guan)(guan)道(dao)組(zu)成件和(he)管(guan)(guan)(guan)道(dao)支承件的種(zhong)(zhong)類(lei)繁(fan)多(duo)，各種(zhong)(zhong)材料各有特點和(he)具體技術(shu)要求，材料選用(yong)復(fu)雜。管(guan)(guan)(guan)道(dao)長徑比很大，極易失(shi)穩，受(shou)力情況比壓(ya)(ya)力容(rong)器(qi)更復(fu)雜。管(guan)(guan)(guan)道(dao)內流(liu)體流(liu)動狀(zhuang)態復(fu)雜，緩沖余地(di)小，工作條件變(bian)化(hua)頻率比壓(ya)(ya)力容(rong)器(qi)高（如(ru)高溫(wen)、高壓(ya)(ya)、低溫(wen)、低壓(ya)(ya)、位移變(bian)形(xing)、風(feng)、雪、地(di)震(zhen)等(deng)都可能影(ying)響管(guan)(guan)(guan)道(dao)受(shou)力情況）。在(zai)做配管(guan)(guan)(guan)設(she)計管(guan)(guan)(guan)道(dao)器(qi)材選用(yong)時需要全面統一考慮。
