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、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、墊片、緊固元件(jian)、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(hua)
目前大多數管(guan)道及其(qi)元件(jian)都進行了標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化，并有相應的應用標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)作支(zhi)持。配管(guan)設計(ji)管(guan)道材料選(xuan)用時，首先(xian)要考(kao)慮的就是管(guan)道標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)的選(xuan)用。這些標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)應包括管(guan)子(zi)系(xi)(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、管(guan)件(jian)系(xi)(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、法蘭及其(qi)連(lian)接件(jian)系(xi)(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、閥門系(xi)(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)等。其(qi)中管(guan)子(zi)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和法蘭標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)最(zui)具(ju)有代表性。
世界各(ge)國(guo)應用(yong)的(de)(de)(de)(de)管道標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)有很多，不(bu)同(tong)國(guo)家有不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)，而(er)(er)在我國(guo)，不(bu)同(tong)行業又各(ge)采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)。這(zhe)些(xie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)之間千(qian)差萬(wan)別，甚至有些(xie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)相差甚遠(yuan)，相互(hu)(hu)之間無法(fa)配套使(shi)用(yong)和(he)互(hu)(hu)換，從而(er)(er)給使(shi)用(yong)者帶來了不(bu)少麻煩。配管設計管道材(cai)料選用(yong)的(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)步(bu)就(jiu)是選擇標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)，并作為(wei)裝(zhuang)置內各(ge)專業設計的(de)(de)(de)(de)統一(yi)規定，以避免各(ge)相關專業因采(cai)用(yong)不(bu)能互(hu)(hu)換的(de)(de)(de)(de)其(qi)他標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)(ti)系(xi)(xi)而(er)(er)導致(zhi)無法(fa)開展(zhan)設計銜接。
有的國(guo)家將石(shi)化裝置(zhi)配管(guan)設(she)計管(guan)道器材(cai)規定了統一(yi)的材(cai)料等級(ji)，無論是什么裝置(zhi)，管(guan)道器材(cai)均從這(zhe)個統一(yi)的材(cai)料等級(ji)規定內進行選用并拷貝使用。
在(zai)我國(guo)，有GB1燃(ran)氣管道(dao)(dao)、GB2熱力管道(dao)(dao)、GCD動(dong)力管道(dao)(dao)、GA長(chang)輸管道(dao)(dao)，如果流(liu)體介(jie)質種類較單一，管道(dao)(dao)器材(cai)(cai)選用的種類相對較少(shao)，可不單獨列材(cai)(cai)料等級(ji)規定文件。
2. 國(guo)際化(hua)
現在的(de)(de)(de)工程項目越來越國(guo)際(ji)化(hua)，有的(de)(de)(de)是建(jian)設(she)(she)在國(guo)外(wai)，有的(de)(de)(de)是國(guo)外(wai)投資建(jian)設(she)(she)在國(guo)內，有的(de)(de)(de)是在國(guo)外(wai)采(cai)購，有的(de)(de)(de)需(xu)要(yao)同時(shi)在幾個國(guo)家(jia)采(cai)購管道(dao)器材(cai)，這就要(yao)求(qiu)在管道(dao)器材(cai)設(she)(she)計(ji)(ji)時(shi)按照工程項目的(de)(de)(de)具體要(yao)求(qiu)，選用國(guo)際(ji)化(hua)標準的(de)(de)(de)管道(dao)器材(cai)。管道(dao)器材(cai)選用設(she)(she)計(ji)(ji)標準規(gui)范(fan)也(ye)逐(zhu)漸在統(tong)一向通(tong)用的(de)(de)(de)國(guo)際(ji)化(hua)標準看齊(qi)。筆(bi)者前些(xie)年(nian)負(fu)責的(de)(de)(de)某配管設(she)(she)計(ji)(ji)，按照業主的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，不同種類的(de)(de)(de)管道(dao)材(cai)料需(xu)要(yao)分別在6個國(guo)家(jia)進(jin)行(xing)采(cai)購。
3. 經(jing)濟性
經濟性(xing)是指(zhi)管道的(de)一(yi)次投資費用(yong)(yong)和操作維護(hu)費用(yong)(yong)的(de)綜合指(zhi)數低。一(yi)般情(qing)況下，如果一(yi)次投資較高的(de)話，其可靠性(xing)好，操作、維護(hu)費用(yong)(yong)低；相反亦然。另外，在我(wo)國，美(mei)標體(ti)系(xi)管道材(cai)料價格(ge)，與我(wo)國標準體(ti)系(xi)管道材(cai)料價格(ge)也有差(cha)別，應根(gen)據工程項目實際情(qing)況確定(ding)。對于特別重大和復雜的(de)決策，可借(jie)助計算機分(fen)析選取(qu)技術和經濟的(de)最優化(hua)組(zu)合。在設(she)計時，盡(jin)力做到管系(xi)中(zhong)各(ge)元件具有相同的(de)強度和壽命。
4. 多學科性
管(guan)道(dao)(dao)器(qi)材設(she)計(ji)是配管(guan)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)基礎技(ji)能之一，管(guan)道(dao)(dao)器(qi)材設(she)計(ji)既要求(qiu)從事這項(xiang)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)工(gong)程技(ji)術人員具有材料、力(li)學(xue)、機(ji)(ji)械、技(ji)術經濟等多學(xue)科(ke)知識，還要求(qiu)能夠運(yun)用(yong)(yong)好計(ji)算(suan)機(ji)(ji)和外語(yu)兩個最重(zhong)要的(de)(de)(de)工(gong)具，結(jie)合(he)項(xiang)目(mu)實(shi)際(ji)的(de)(de)(de)采購情況(kuang)，根(gen)據(ju)(ju)工(gong)藝專業的(de)(de)(de)工(gong)藝管(guan)道(dao)(dao)數據(ju)(ju)表(biao)(biao)要求(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)管(guan)道(dao)(dao)布置、設(she)備布置和管(guan)道(dao)(dao)應力(li)分析的(de)(de)(de)特殊要求(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)甲方提出(chu)的(de)(de)(de)要求(qiu)，并(bing)遵循相(xiang)關法規(gui)和規(gui)定，用(yong)(yong)計(ji)算(suan)機(ji)(ji)文本、表(biao)(biao)格或者(zhe)數據(ju)(ju)庫表(biao)(biao)示出(chu)來(lai)，成為(wei)一個系統的(de)(de)(de)、集體的(de)(de)(de)、創造性的(de)(de)(de)智力(li)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(yang)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(gang)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。
某熱水管道在管廊上(shang)用(yong)普通碳鋼管道加普通保溫(wen)管道，直埋(mai)段時改用(yong)高密度(du)聚(ju)乙烯外保護預(yu)制直埋(mai)保溫(wen)管。
5. 復雜性(xing)
管(guan)道(dao)工程(cheng)設(she)計過程(cheng)中實際應用(yong)的(de)管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)種(zhong)類(lei)很多(duo)，使用(yong)工況(kuang)也千差萬別，影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)因素(su)和環節也比(bi)較(jiao)多(duo)。管(guan)道(dao)是一個系統(tong)，相互(hu)(hu)關聯相互(hu)(hu)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)，牽一發(fa)動(dong)全身，管(guan)道(dao)組成件和管(guan)道(dao)支承件的(de)種(zhong)類(lei)繁(fan)多(duo)，各種(zhong)材(cai)料各有特點和具體(ti)技術要(yao)求(qiu)，材(cai)料選用(yong)復雜。管(guan)道(dao)長徑比(bi)很大，極易失穩，受(shou)力(li)情況(kuang)比(bi)壓(ya)(ya)力(li)容器(qi)更(geng)復雜。管(guan)道(dao)內流(liu)體(ti)流(liu)動(dong)狀態復雜，緩沖余(yu)地小，工作條件變化頻(pin)率比(bi)壓(ya)(ya)力(li)容器(qi)高（如高溫、高壓(ya)(ya)、低溫、低壓(ya)(ya)、位移變形、風、雪、地震等都可能(neng)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)管(guan)道(dao)受(shou)力(li)情況(kuang)）。在(zai)做配管(guan)設(she)計管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)選用(yong)時需要(yao)全面統(tong)一考慮。
