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）、壓力管道(dao)、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(fa)蘭、墊片、緊(jin)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(mu)前大多數管(guan)道及其元件都進(jin)行了標準(zhun)(zhun)化，并有相應的(de)應用標準(zhun)(zhun)作支持(chi)。配管(guan)設計管(guan)道材料(liao)選(xuan)用時，首先(xian)要考慮的(de)就是管(guan)道標準(zhun)(zhun)體(ti)系的(de)選(xuan)用。這些標準(zhun)(zhun)應包括管(guan)子系列(lie)(lie)標準(zhun)(zhun)、管(guan)件系列(lie)(lie)標準(zhun)(zhun)、法蘭(lan)(lan)及其連接件系列(lie)(lie)標準(zhun)(zhun)、閥門系列(lie)(lie)標準(zhun)(zhun)等。其中管(guan)子標準(zhun)(zhun)和法蘭(lan)(lan)標準(zhun)(zhun)最(zui)具有代表性。
世界(jie)各(ge)(ge)(ge)國(guo)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)管(guan)道標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)有很多，不(bu)(bu)(bu)同國(guo)家(jia)有不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)標(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)，而在我國(guo)，不(bu)(bu)(bu)同行業又各(ge)(ge)(ge)采用(yong)(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)標(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)。這(zhe)些標(biao)(biao)準(zhun)之間千(qian)差(cha)萬別(bie)，甚(shen)至(zhi)有些標(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)相差(cha)甚(shen)遠，相互之間無法配套使用(yong)(yong)(yong)和(he)互換(huan)，從(cong)而給使用(yong)(yong)(yong)者帶來了不(bu)(bu)(bu)少麻煩。配管(guan)設計管(guan)道材料選(xuan)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)第一步就是選(xuan)擇標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)，并作為裝置內各(ge)(ge)(ge)專業設計的(de)(de)(de)統一規定，以避(bi)免各(ge)(ge)(ge)相關專業因采用(yong)(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)能互換(huan)的(de)(de)(de)其他標(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)而導致無法開展(zhan)設計銜接。
有的國家將石化(hua)裝置配管(guan)設計(ji)管(guan)道器材規(gui)定了統(tong)一(yi)的材料等級，無(wu)論是什么(me)裝置，管(guan)道器材均(jun)從這個統(tong)一(yi)的材料等級規(gui)定內進行選用(yong)并拷貝使(shi)用(yong)。
在(zai)我國(guo)，有GB1燃氣管道(dao)(dao)、GB2熱(re)力(li)管道(dao)(dao)、GCD動力(li)管道(dao)(dao)、GA長輸管道(dao)(dao)，如(ru)果(guo)流體介質種類較單(dan)一，管道(dao)(dao)器材(cai)選(xuan)用的(de)種類相對(dui)較少，可不單(dan)獨(du)列材(cai)料等級規定文件。
2. 國(guo)際化
現(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)工(gong)程(cheng)項目越來越國(guo)際化，有(you)的(de)是建設(she)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)外，有(you)的(de)是國(guo)外投資建設(she)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)內，有(you)的(de)是在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)外采(cai)(cai)購(gou)(gou)，有(you)的(de)需要(yao)(yao)同(tong)時(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)幾(ji)個(ge)國(guo)家采(cai)(cai)購(gou)(gou)管(guan)(guan)(guan)道器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)，這就要(yao)(yao)求(qiu)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)管(guan)(guan)(guan)道器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)設(she)計(ji)時(shi)按(an)照工(gong)程(cheng)項目的(de)具體要(yao)(yao)求(qiu)，選用國(guo)際化標準(zhun)的(de)管(guan)(guan)(guan)道器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)。管(guan)(guan)(guan)道器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)選用設(she)計(ji)標準(zhun)規(gui)范也逐漸在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)統一向通用的(de)國(guo)際化標準(zhun)看齊(qi)。筆者前些年負責的(de)某配管(guan)(guan)(guan)設(she)計(ji)，按(an)照業主的(de)要(yao)(yao)求(qiu)，不同(tong)種(zhong)類的(de)管(guan)(guan)(guan)道材(cai)(cai)(cai)料需要(yao)(yao)分別(bie)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)6個(ge)國(guo)家進行采(cai)(cai)購(gou)(gou)。
3. 經濟性
經濟(ji)性是指(zhi)(zhi)管(guan)道(dao)的(de)一(yi)次投資(zi)費(fei)用和操作(zuo)維護(hu)費(fei)用的(de)綜合指(zhi)(zhi)數低。一(yi)般情況下(xia)，如果一(yi)次投資(zi)較(jiao)高的(de)話，其可靠性好，操作(zuo)、維護(hu)費(fei)用低；相(xiang)反亦然(ran)。另外，在我國(guo)，美標體系(xi)管(guan)道(dao)材料(liao)(liao)價(jia)格(ge)，與我國(guo)標準體系(xi)管(guan)道(dao)材料(liao)(liao)價(jia)格(ge)也(ye)有(you)差別，應根據工程項(xiang)目實(shi)際(ji)情況確定。對于特別重(zhong)大和復(fu)雜(za)的(de)決(jue)策，可借助計算機分(fen)析選(xuan)取技術和經濟(ji)的(de)最優化組(zu)合。在設計時，盡(jin)力做到管(guan)系(xi)中各元件具有(you)相(xiang)同的(de)強度和壽命。
4. 多(duo)學科性
管(guan)道器材設(she)(she)計(ji)是(shi)配管(guan)設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)基礎技能(neng)之一，管(guan)道器材設(she)(she)計(ji)既要(yao)求從(cong)事這(zhe)項設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)工程技術(shu)人員具(ju)有(you)材料、力學、機(ji)械、技術(shu)經(jing)濟等多學科知(zhi)識(shi)，還(huan)要(yao)求能(neng)夠運(yun)用好計(ji)算(suan)機(ji)和外語兩(liang)個(ge)最重要(yao)的(de)(de)(de)工具(ju)，結合(he)項目實(shi)際的(de)(de)(de)采(cai)購情況，根(gen)據(ju)(ju)工藝(yi)專(zhuan)業的(de)(de)(de)工藝(yi)管(guan)道數(shu)據(ju)(ju)表(biao)(biao)要(yao)求，根(gen)據(ju)(ju)管(guan)道布置、設(she)(she)備布置和管(guan)道應力分析的(de)(de)(de)特殊要(yao)求，根(gen)據(ju)(ju)甲方提出的(de)(de)(de)要(yao)求，并遵循相關(guan)法規(gui)(gui)和規(gui)(gui)定，用計(ji)算(suan)機(ji)文(wen)本、表(biao)(biao)格或者數(shu)據(ju)(ju)庫表(biao)(biao)示出來，成為(wei)一個(ge)系統的(de)(de)(de)、集體的(de)(de)(de)、創造性的(de)(de)(de)智力勞(lao)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(dao)在管廊上用(yong)(yong)普(pu)通碳鋼管道(dao)加普(pu)通保溫(wen)管道(dao)，直埋段時改用(yong)(yong)高密度聚乙烯外(wai)保護預制直埋保溫(wen)管。
5. 復雜性
管(guan)道(dao)(dao)工程設計過程中實際應用的(de)(de)管(guan)道(dao)(dao)器材(cai)(cai)種類(lei)很多(duo)，使用工況(kuang)也千差(cha)萬別，影(ying)響因素和(he)環節也比較(jiao)多(duo)。管(guan)道(dao)(dao)是一(yi)個系統，相(xiang)互(hu)關聯相(xiang)互(hu)影(ying)響，牽一(yi)發動(dong)全身，管(guan)道(dao)(dao)組(zu)成件和(he)管(guan)道(dao)(dao)支承件的(de)(de)種類(lei)繁多(duo)，各種材(cai)(cai)料各有特(te)點和(he)具體技術要(yao)求(qiu)，材(cai)(cai)料選(xuan)用復雜。管(guan)道(dao)(dao)長徑比很大，極易失(shi)穩，受力(li)(li)情況(kuang)比壓力(li)(li)容器更復雜。管(guan)道(dao)(dao)內流(liu)體流(liu)動(dong)狀態復雜，緩沖余地(di)小(xiao)，工作條件變化頻率比壓力(li)(li)容器高（如(ru)高溫(wen)、高壓、低溫(wen)、低壓、位移變形(xing)、風、雪(xue)、地(di)震(zhen)等(deng)都可能影(ying)響管(guan)道(dao)(dao)受力(li)(li)情況(kuang)）。在做配(pei)管(guan)設計管(guan)道(dao)(dao)器材(cai)(cai)選(xuan)用時需要(yao)全面統一(yi)考慮。
