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(li)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、法蘭、墊(dian)片、緊(jin)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(biao)準化
目(mu)前(qian)大(da)多數(shu)管(guan)道及(ji)其元件(jian)都進行了標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化，并有相應(ying)的(de)應(ying)用標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)作支持(chi)。配管(guan)設計管(guan)道材料選(xuan)用時，首(shou)先(xian)要考(kao)慮的(de)就是管(guan)道標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)(xi)的(de)選(xuan)用。這(zhe)些標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)應(ying)包括(kuo)管(guan)子系(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(ji)其連接(jie)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。其中管(guan)子標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和法蘭標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)最具有代表(biao)性。
世界各國(guo)應用的(de)管道(dao)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)有(you)很多，不(bu)(bu)(bu)同國(guo)家有(you)不(bu)(bu)(bu)同的(de)應用標(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)，而在我國(guo)，不(bu)(bu)(bu)同行(xing)業又各采用不(bu)(bu)(bu)同的(de)應用標(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)。這些標(biao)(biao)(biao)準(zhun)之(zhi)間(jian)千(qian)差萬別，甚至有(you)些標(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)相差甚遠(yuan)，相互之(zhi)間(jian)無法(fa)配套(tao)使(shi)用和(he)互換(huan)，從而給使(shi)用者帶(dai)來了不(bu)(bu)(bu)少麻煩。配管設(she)(she)計管道(dao)材料選用的(de)第一步就(jiu)是選擇標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)，并作為裝(zhuang)置內各專業設(she)(she)計的(de)統一規定(ding)，以避免各相關專業因采用不(bu)(bu)(bu)能互換(huan)的(de)其他標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)而導致無法(fa)開展設(she)(she)計銜接。
有的(de)(de)國家將石化裝置配管設計管道(dao)器(qi)材(cai)規定了統一(yi)的(de)(de)材(cai)料等(deng)級(ji)，無論是什么裝置，管道(dao)器(qi)材(cai)均(jun)從這個統一(yi)的(de)(de)材(cai)料等(deng)級(ji)規定內進行選用(yong)并拷貝使用(yong)。
在我國，有GB1燃氣管(guan)道、GB2熱(re)力管(guan)道、GCD動力管(guan)道、GA長輸管(guan)道，如果流體介(jie)質種類(lei)(lei)較(jiao)單(dan)一，管(guan)道器材選用的種類(lei)(lei)相對(dui)較(jiao)少(shao)，可不(bu)單(dan)獨列材料等級規定文件。
2. 國(guo)際化
現在(zai)(zai)的(de)(de)(de)工程項(xiang)目(mu)越來越國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)化(hua)，有(you)的(de)(de)(de)是建設在(zai)(zai)國(guo)(guo)(guo)外(wai)(wai)，有(you)的(de)(de)(de)是國(guo)(guo)(guo)外(wai)(wai)投資建設在(zai)(zai)國(guo)(guo)(guo)內(nei)，有(you)的(de)(de)(de)是在(zai)(zai)國(guo)(guo)(guo)外(wai)(wai)采(cai)購(gou)，有(you)的(de)(de)(de)需要(yao)(yao)(yao)(yao)同時在(zai)(zai)幾個國(guo)(guo)(guo)家(jia)采(cai)購(gou)管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)，這就要(yao)(yao)(yao)(yao)求在(zai)(zai)管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)設計時按照(zhao)工程項(xiang)目(mu)的(de)(de)(de)具體要(yao)(yao)(yao)(yao)求，選(xuan)用國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)化(hua)標(biao)準的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)。管(guan)道(dao)器(qi)材(cai)選(xuan)用設計標(biao)準規范(fan)也逐漸(jian)在(zai)(zai)統一向(xiang)通用的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)化(hua)標(biao)準看齊。筆者(zhe)前些年(nian)負責(ze)的(de)(de)(de)某配(pei)管(guan)設計，按照(zhao)業主的(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)(yao)求，不同種類的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)材(cai)料需要(yao)(yao)(yao)(yao)分別在(zai)(zai)6個國(guo)(guo)(guo)家(jia)進行采(cai)購(gou)。
3. 經濟性
經濟(ji)性是(shi)指管(guan)道的一次(ci)投(tou)(tou)資費用和(he)操作維護費用的綜合指數低(di)。一般情況下，如(ru)果一次(ci)投(tou)(tou)資較高的話，其(qi)可靠性好(hao)，操作、維護費用低(di)；相(xiang)反亦然。另外，在我國(guo)，美標體系管(guan)道材料價(jia)格，與(yu)我國(guo)標準體系管(guan)道材料價(jia)格也有(you)差別，應根據工(gong)程項目(mu)實際情況確(que)定(ding)。對于特別重大和(he)復(fu)雜的決(jue)策，可借(jie)助計算(suan)機(ji)分析選取(qu)技術和(he)經濟(ji)的最優化組合。在設(she)計時，盡力做到管(guan)系中各元(yuan)件具(ju)有(you)相(xiang)同的強度和(he)壽命。
4. 多學科(ke)性
管(guan)(guan)道(dao)器材設(she)計是配管(guan)(guan)設(she)計的(de)(de)(de)基礎技(ji)能之一，管(guan)(guan)道(dao)器材設(she)計既(ji)要(yao)(yao)求(qiu)從事這項(xiang)(xiang)設(she)計的(de)(de)(de)工程技(ji)術人員具有(you)材料、力(li)學、機械、技(ji)術經濟等多學科知識，還要(yao)(yao)求(qiu)能夠運用(yong)好計算機和外語兩個最重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)工具，結合項(xiang)(xiang)目實際的(de)(de)(de)采購情況，根(gen)據(ju)工藝專(zhuan)業的(de)(de)(de)工藝管(guan)(guan)道(dao)數(shu)據(ju)表(biao)要(yao)(yao)求(qiu)，根(gen)據(ju)管(guan)(guan)道(dao)布置(zhi)、設(she)備布置(zhi)和管(guan)(guan)道(dao)應力(li)分(fen)析的(de)(de)(de)特(te)殊要(yao)(yao)求(qiu)，根(gen)據(ju)甲(jia)方提出(chu)的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)，并(bing)遵循相關法規和規定，用(yong)計算機文本(ben)、表(biao)格或(huo)者數(shu)據(ju)庫表(biao)示出(chu)來(lai)，成為(wei)一個系統(tong)的(de)(de)(de)、集體(ti)的(de)(de)(de)、創造(zao)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(guan)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。
某熱水管道(dao)在(zai)管廊(lang)上用普通(tong)碳(tan)鋼管道(dao)加(jia)普通(tong)保(bao)溫(wen)管道(dao)，直(zhi)埋(mai)段時改用高密度聚乙烯外保(bao)護預制(zhi)直(zhi)埋(mai)保(bao)溫(wen)管。
5. 復雜性
管(guan)道(dao)工(gong)程設(she)計(ji)過程中實際應用(yong)(yong)的管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)種類很多(duo)，使用(yong)(yong)工(gong)況也千(qian)差(cha)萬別(bie)，影響因素和環節也比(bi)較(jiao)多(duo)。管(guan)道(dao)是一(yi)(yi)個系統，相(xiang)(xiang)互關聯相(xiang)(xiang)互影響，牽一(yi)(yi)發(fa)動全(quan)身，管(guan)道(dao)組(zu)成(cheng)件(jian)和管(guan)道(dao)支(zhi)承件(jian)的種類繁多(duo)，各(ge)種材(cai)(cai)料各(ge)有特點和具(ju)體(ti)技術要求，材(cai)(cai)料選(xuan)用(yong)(yong)復雜(za)。管(guan)道(dao)長徑比(bi)很大，極易失穩，受(shou)力(li)(li)情(qing)況比(bi)壓(ya)力(li)(li)容器更(geng)復雜(za)。管(guan)道(dao)內流體(ti)流動狀態復雜(za)，緩(huan)沖余(yu)地(di)小，工(gong)作條件(jian)變化頻率比(bi)壓(ya)力(li)(li)容器高（如(ru)高溫、高壓(ya)、低(di)溫、低(di)壓(ya)、位(wei)移變形、風(feng)、雪、地(di)震等都可能影響管(guan)道(dao)受(shou)力(li)(li)情(qing)況）。在做配管(guan)設(she)計(ji)管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)選(xuan)用(yong)(yong)時(shi)需要全(quan)面統一(yi)(yi)考慮。
