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(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(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、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(duo)數管(guan)道及其元件都進行了標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準化，并(bing)有相應(ying)的應(ying)用(yong)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準作(zuo)支持(chi)。配(pei)管(guan)設計管(guan)道材料選用(yong)時，首先要考慮的就(jiu)是(shi)管(guan)道標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準體系的選用(yong)。這些標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準應(ying)包括管(guan)子系列標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準、管(guan)件系列標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準、法(fa)蘭及其連接件系列標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準、閥門系列標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準等(deng)。其中(zhong)管(guan)子標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準和法(fa)蘭標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準最(zui)具有代表性。
世界(jie)各(ge)國(guo)應(ying)用(yong)(yong)的(de)管(guan)道(dao)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)體系有很多，不(bu)同(tong)國(guo)家有不(bu)同(tong)的(de)應(ying)用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)體系，而(er)在我(wo)國(guo)，不(bu)同(tong)行業又各(ge)采用(yong)(yong)不(bu)同(tong)的(de)應(ying)用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)體系。這些(xie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)之間千差萬別，甚(shen)至有些(xie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)體系相差甚(shen)遠(yuan)，相互之間無(wu)法配(pei)套使用(yong)(yong)和(he)互換(huan)，從而(er)給使用(yong)(yong)者帶來(lai)了(le)不(bu)少麻煩。配(pei)管(guan)設(she)計管(guan)道(dao)材(cai)料選(xuan)用(yong)(yong)的(de)第一步(bu)就是選(xuan)擇標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)體系，并作為裝置內各(ge)專(zhuan)業設(she)計的(de)統一規定(ding)，以(yi)避免各(ge)相關專(zhuan)業因采用(yong)(yong)不(bu)能互換(huan)的(de)其(qi)他標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)體系而(er)導致無(wu)法開展設(she)計銜接。
有(you)的(de)國家將石化裝置配管設計管道器材(cai)規定(ding)了統(tong)一的(de)材(cai)料(liao)等(deng)級，無論是什(shen)么裝置，管道器材(cai)均從這個統(tong)一的(de)材(cai)料(liao)等(deng)級規定(ding)內進行選用并拷貝(bei)使用。
在我國(guo)，有GB1燃氣管(guan)道、GB2熱力(li)管(guan)道、GCD動力(li)管(guan)道、GA長輸管(guan)道，如果(guo)流體介質種類(lei)較(jiao)單(dan)一(yi)，管(guan)道器材選用的種類(lei)相對較(jiao)少，可不單(dan)獨列材料等(deng)級規定文件。
2. 國際化
現在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)(cheng)項目越(yue)來越(yue)國(guo)際(ji)化，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)建設(she)在(zai)(zai)國(guo)外，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)國(guo)外投資建設(she)在(zai)(zai)國(guo)內，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)在(zai)(zai)國(guo)外采(cai)購(gou)，有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)要(yao)同時在(zai)(zai)幾個國(guo)家采(cai)購(gou)管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)，這就(jiu)要(yao)求(qiu)在(zai)(zai)管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)設(she)計(ji)時按(an)照(zhao)工(gong)程(cheng)(cheng)項目的(de)(de)(de)(de)(de)具體要(yao)求(qiu)，選(xuan)用(yong)國(guo)際(ji)化標準(zhun)的(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(she)計(ji)標準(zhun)規(gui)范也逐漸在(zai)(zai)統一向通用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)國(guo)際(ji)化標準(zhun)看齊。筆者(zhe)前些年負責(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)某配管(guan)設(she)計(ji)，按(an)照(zhao)業主的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，不(bu)同種類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)道材(cai)料需(xu)要(yao)分別在(zai)(zai)6個國(guo)家進行(xing)采(cai)購(gou)。
3. 經(jing)濟性(xing)
經濟(ji)性是指(zhi)(zhi)管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)一(yi)(yi)次投資(zi)費(fei)用和操(cao)作維(wei)護費(fei)用的(de)(de)綜合指(zhi)(zhi)數低。一(yi)(yi)般情(qing)況下，如果一(yi)(yi)次投資(zi)較高的(de)(de)話，其(qi)可(ke)靠性好，操(cao)作、維(wei)護費(fei)用低；相反亦然(ran)。另外，在我國(guo)，美(mei)標(biao)體(ti)系管(guan)(guan)道(dao)材料(liao)價格，與我國(guo)標(biao)準體(ti)系管(guan)(guan)道(dao)材料(liao)價格也有(you)差別，應根據工程項目實(shi)際情(qing)況確定。對于(yu)特(te)別重大(da)和復雜(za)的(de)(de)決策，可(ke)借助計算機(ji)分析選取技(ji)術和經濟(ji)的(de)(de)最優化(hua)組(zu)合。在設(she)計時，盡力(li)做(zuo)到管(guan)(guan)系中各元件具有(you)相同(tong)的(de)(de)強度和壽命。
4. 多學科(ke)性
管(guan)(guan)道(dao)(dao)器材設(she)計(ji)(ji)是(shi)配管(guan)(guan)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)基礎技能之一(yi)，管(guan)(guan)道(dao)(dao)器材設(she)計(ji)(ji)既要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)從事這項設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)工(gong)程技術(shu)人員具(ju)有材料、力學、機(ji)械、技術(shu)經濟等多學科知識，還要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)能夠運用好計(ji)(ji)算(suan)機(ji)和(he)外語(yu)兩個(ge)最(zui)重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)工(gong)具(ju)，結合項目實(shi)際的(de)(de)采購(gou)情(qing)況(kuang)，根據工(gong)藝(yi)專業(ye)的(de)(de)工(gong)藝(yi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)數(shu)據表(biao)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)，根據管(guan)(guan)道(dao)(dao)布置、設(she)備(bei)布置和(he)管(guan)(guan)道(dao)(dao)應力分(fen)析(xi)的(de)(de)特(te)殊要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)，根據甲方(fang)提出的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)，并遵循(xun)相關法規和(he)規定，用計(ji)(ji)算(suan)機(ji)文本、表(biao)格(ge)或(huo)者(zhe)數(shu)據庫表(biao)示(shi)出來，成為一(yi)個(ge)系統(tong)的(de)(de)、集體的(de)(de)、創(chuang)造性(xing)的(de)(de)智力勞(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(xiu)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(re)水管(guan)道在管(guan)廊上用普通碳鋼管(guan)道加普通保溫(wen)管(guan)道，直埋段時改用高密(mi)度聚乙烯外(wai)保護預制直埋保溫(wen)管(guan)。
5. 復雜(za)性
管(guan)(guan)(guan)道(dao)工程設計過程中實際應(ying)用(yong)(yong)的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)器(qi)材種(zhong)(zhong)類很多，使用(yong)(yong)工況也千差萬別，影響因(yin)素和(he)(he)環節也比(bi)較多。管(guan)(guan)(guan)道(dao)是一個系統(tong)(tong)，相互(hu)關聯相互(hu)影響，牽一發動全身，管(guan)(guan)(guan)道(dao)組成件(jian)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)道(dao)支承件(jian)的(de)種(zhong)(zhong)類繁多，各種(zhong)(zhong)材料各有特點(dian)和(he)(he)具體(ti)技術要(yao)求，材料選(xuan)用(yong)(yong)復雜(za)(za)。管(guan)(guan)(guan)道(dao)長(chang)徑比(bi)很大，極易失(shi)穩，受力(li)情況比(bi)壓(ya)力(li)容器(qi)更復雜(za)(za)。管(guan)(guan)(guan)道(dao)內(nei)流體(ti)流動狀態(tai)復雜(za)(za)，緩沖余地(di)小，工作(zuo)條(tiao)件(jian)變化頻率比(bi)壓(ya)力(li)容器(qi)高(gao)(gao)（如高(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)壓(ya)、低溫(wen)、低壓(ya)、位移(yi)變形、風、雪、地(di)震等都可能影響管(guan)(guan)(guan)道(dao)受力(li)情況）。在(zai)做配管(guan)(guan)(guan)設計管(guan)(guan)(guan)道(dao)器(qi)材選(xuan)用(yong)(yong)時需要(yao)全面(mian)統(tong)(tong)一考慮。
