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(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(men)、法蘭、墊(dian)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
目前大多數管道(dao)及其元(yuan)件都進(jin)行了標(biao)(biao)準(zhun)化，并有相應(ying)的(de)應(ying)用(yong)標(biao)(biao)準(zhun)作支持。配(pei)管設計管道(dao)材料選(xuan)用(yong)時，首(shou)先要(yao)考慮的(de)就是管道(dao)標(biao)(biao)準(zhun)體系的(de)選(xuan)用(yong)。這些標(biao)(biao)準(zhun)應(ying)包括管子(zi)系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、管件系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、法蘭(lan)及其連(lian)接件系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、閥(fa)門(men)系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)等。其中管子(zi)標(biao)(biao)準(zhun)和法蘭(lan)標(biao)(biao)準(zhun)最具有代表性。
世(shi)界各國應用的管(guan)道(dao)標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)有(you)很多，不(bu)(bu)(bu)同國家有(you)不(bu)(bu)(bu)同的應用標(biao)(biao)準(zhun)和標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)，而在(zai)我(wo)國，不(bu)(bu)(bu)同行業(ye)又各采用不(bu)(bu)(bu)同的應用標(biao)(biao)準(zhun)和標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)。這些(xie)標(biao)(biao)準(zhun)之間(jian)千(qian)差萬別，甚至(zhi)有(you)些(xie)標(biao)(biao)準(zhun)和標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)相(xiang)差甚遠，相(xiang)互之間(jian)無(wu)法(fa)配套(tao)使用和互換(huan)，從而給(gei)使用者帶(dai)來了(le)不(bu)(bu)(bu)少麻煩。配管(guan)設(she)(she)計管(guan)道(dao)材料選用的第一(yi)步就是(shi)選擇標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)，并作為裝置內各專業(ye)設(she)(she)計的統一(yi)規(gui)定，以(yi)避免(mian)各相(xiang)關專業(ye)因采用不(bu)(bu)(bu)能(neng)互換(huan)的其他標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)而導致無(wu)法(fa)開展設(she)(she)計銜接。
有的國(guo)家將(jiang)石化裝置配(pei)管設計管道器材(cai)(cai)規定(ding)了統一的材(cai)(cai)料等級，無論是什么裝置，管道器材(cai)(cai)均(jun)從這個統一的材(cai)(cai)料等級規定(ding)內進行選(xuan)用并拷(kao)貝(bei)使用。
在我(wo)國(guo)，有GB1燃氣管(guan)(guan)(guan)道、GB2熱力(li)管(guan)(guan)(guan)道、GCD動力(li)管(guan)(guan)(guan)道、GA長輸(shu)管(guan)(guan)(guan)道，如果流體介(jie)質種類(lei)較(jiao)單(dan)一(yi)，管(guan)(guan)(guan)道器材選用的(de)種類(lei)相對較(jiao)少，可不單(dan)獨列(lie)材料等(deng)級規定文件。
2. 國際(ji)化
現(xian)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)工程(cheng)項目越來越國(guo)(guo)際化，有(you)的(de)(de)(de)(de)是建設(she)(she)在(zai)(zai)國(guo)(guo)外(wai)，有(you)的(de)(de)(de)(de)是國(guo)(guo)外(wai)投資(zi)建設(she)(she)在(zai)(zai)國(guo)(guo)內，有(you)的(de)(de)(de)(de)是在(zai)(zai)國(guo)(guo)外(wai)采(cai)購(gou)(gou)，有(you)的(de)(de)(de)(de)需要(yao)(yao)同(tong)時在(zai)(zai)幾(ji)個(ge)國(guo)(guo)家采(cai)購(gou)(gou)管(guan)(guan)道(dao)器材(cai)，這就要(yao)(yao)求在(zai)(zai)管(guan)(guan)道(dao)器材(cai)設(she)(she)計時按(an)照工程(cheng)項目的(de)(de)(de)(de)具體(ti)要(yao)(yao)求，選用國(guo)(guo)際化標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)器材(cai)。管(guan)(guan)道(dao)器材(cai)選用設(she)(she)計標(biao)準(zhun)規范也逐漸在(zai)(zai)統一向通用的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)際化標(biao)準(zhun)看齊(qi)。筆(bi)者(zhe)前些年負責的(de)(de)(de)(de)某配管(guan)(guan)設(she)(she)計，按(an)照業主的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求，不同(tong)種類(lei)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)材(cai)料需要(yao)(yao)分別在(zai)(zai)6個(ge)國(guo)(guo)家進行采(cai)購(gou)(gou)。
3. 經濟性
經(jing)濟性是指管道(dao)的(de)一(yi)次投資(zi)費用和(he)操作(zuo)維護費用的(de)綜合(he)指數低(di)。一(yi)般情(qing)況下，如果一(yi)次投資(zi)較(jiao)高的(de)話，其可(ke)靠性好，操作(zuo)、維護費用低(di)；相(xiang)反亦然。另外，在我(wo)國，美標(biao)體系(xi)(xi)管道(dao)材料(liao)價格，與我(wo)國標(biao)準體系(xi)(xi)管道(dao)材料(liao)價格也有差別，應(ying)根據工程(cheng)項目實際情(qing)況確定。對(dui)于特(te)別重大和(he)復雜(za)的(de)決策，可(ke)借助(zhu)計算機分析選取技術(shu)和(he)經(jing)濟的(de)最優化組(zu)合(he)。在設計時，盡(jin)力(li)做到管系(xi)(xi)中各元件具有相(xiang)同的(de)強(qiang)度和(he)壽命。
4. 多學科性
管道(dao)器材(cai)(cai)設(she)(she)(she)計是配管設(she)(she)(she)計的(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)技(ji)(ji)能之一，管道(dao)器材(cai)(cai)設(she)(she)(she)計既要(yao)求從事這項設(she)(she)(she)計的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)程技(ji)(ji)術(shu)人(ren)員具(ju)有材(cai)(cai)料(liao)、力學、機(ji)(ji)械、技(ji)(ji)術(shu)經濟等多學科知(zhi)識，還要(yao)求能夠運用好計算機(ji)(ji)和外語兩個最重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)具(ju)，結(jie)合(he)項目實際的(de)(de)(de)(de)(de)采購(gou)情況，根(gen)據(ju)(ju)工(gong)藝(yi)專(zhuan)業的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)管道(dao)數(shu)據(ju)(ju)表要(yao)求，根(gen)據(ju)(ju)管道(dao)布(bu)置(zhi)(zhi)、設(she)(she)(she)備布(bu)置(zhi)(zhi)和管道(dao)應力分析的(de)(de)(de)(de)(de)特殊要(yao)求，根(gen)據(ju)(ju)甲方提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求，并(bing)遵循相關法規和規定，用計算機(ji)(ji)文本、表格或(huo)者(zhe)數(shu)據(ju)(ju)庫表示出來，成為一個系統的(de)(de)(de)(de)(de)、集體的(de)(de)(de)(de)(de)、創(chuang)造性的(de)(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(gang)材質管道。經分析原因，是流速和硫酸濃度的問題。
某熱(re)水管(guan)道在管(guan)廊上用(yong)普(pu)通(tong)(tong)碳鋼(gang)管(guan)道加普(pu)通(tong)(tong)保溫(wen)管(guan)道，直埋段時改用(yong)高密度(du)聚乙烯(xi)外(wai)保護預制直埋保溫(wen)管(guan)。
5. 復雜(za)性(xing)
管(guan)道(dao)(dao)工程設(she)(she)計過(guo)程中實際應(ying)用(yong)(yong)(yong)的(de)管(guan)道(dao)(dao)器(qi)材(cai)(cai)種類很多，使用(yong)(yong)(yong)工況也千差萬別，影響因素和環節(jie)也比較多。管(guan)道(dao)(dao)是一(yi)(yi)個系統，相互(hu)關聯相互(hu)影響，牽一(yi)(yi)發動全(quan)身，管(guan)道(dao)(dao)組成件(jian)和管(guan)道(dao)(dao)支(zhi)承件(jian)的(de)種類繁多，各種材(cai)(cai)料(liao)各有(you)特(te)點和具體(ti)技術要(yao)求，材(cai)(cai)料(liao)選用(yong)(yong)(yong)復雜。管(guan)道(dao)(dao)長徑(jing)比很大，極易(yi)失穩，受(shou)力情況比壓(ya)(ya)力容(rong)器(qi)更復雜。管(guan)道(dao)(dao)內流(liu)(liu)體(ti)流(liu)(liu)動狀態復雜，緩沖余地小(xiao)，工作條(tiao)件(jian)變化(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)、位移變形、風、雪、地震等都可能(neng)影響管(guan)道(dao)(dao)受(shou)力情況）。在做配管(guan)設(she)(she)計管(guan)道(dao)(dao)器(qi)材(cai)(cai)選用(yong)(yong)(yong)時需要(yao)全(quan)面統一(yi)(yi)考慮。
