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(qi)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(fa)門、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
目前大多數管(guan)道(dao)及(ji)其元件(jian)都進行(xing)了標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)化(hua)，并有相應(ying)的(de)應(ying)用(yong)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)作支(zhi)持。配管(guan)設計(ji)管(guan)道(dao)材料選(xuan)用(yong)時，首先要考慮(lv)的(de)就是管(guan)道(dao)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系的(de)選(xuan)用(yong)。這些標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)應(ying)包(bao)括管(guan)子系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)、管(guan)件(jian)系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)、法蘭及(ji)其連接件(jian)系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)、閥門系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)等。其中管(guan)子標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)和法蘭標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)最具(ju)有代表性。
世界(jie)各國(guo)應(ying)(ying)用的(de)(de)管(guan)道(dao)(dao)標(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)有(you)很多，不同國(guo)家有(you)不同的(de)(de)應(ying)(ying)用標(biao)準(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)，而在我(wo)國(guo)，不同行業(ye)(ye)又各采用不同的(de)(de)應(ying)(ying)用標(biao)準(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)。這些標(biao)準(zhun)(zhun)之(zhi)間千差(cha)萬別，甚至有(you)些標(biao)準(zhun)(zhun)和(he)標(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)相(xiang)差(cha)甚遠，相(xiang)互之(zhi)間無法(fa)配套使用和(he)互換(huan)，從而給使用者帶(dai)來了不少麻煩(fan)。配管(guan)設(she)計管(guan)道(dao)(dao)材料選用的(de)(de)第一步就是選擇(ze)標(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)，并作為裝置內各專業(ye)(ye)設(she)計的(de)(de)統一規定(ding)，以避(bi)免各相(xiang)關專業(ye)(ye)因采用不能互換(huan)的(de)(de)其他標(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)而導致無法(fa)開展設(she)計銜接(jie)。
有的國家(jia)將石化裝置配管(guan)設計(ji)管(guan)道(dao)器材(cai)規(gui)定了統一的材(cai)料(liao)等(deng)級(ji)，無(wu)論是(shi)什么裝置，管(guan)道(dao)器材(cai)均(jun)從這個統一的材(cai)料(liao)等(deng)級(ji)規(gui)定內進(jin)行(xing)選用并(bing)拷貝(bei)使(shi)用。
在我(wo)國，有(you)GB1燃氣管(guan)道(dao)(dao)、GB2熱力管(guan)道(dao)(dao)、GCD動力管(guan)道(dao)(dao)、GA長輸管(guan)道(dao)(dao)，如(ru)果(guo)流體介(jie)質(zhi)種類(lei)較(jiao)單(dan)一(yi)，管(guan)道(dao)(dao)器材選用的種類(lei)相對(dui)較(jiao)少，可(ke)不單(dan)獨(du)列材料等級規(gui)定(ding)文件。
2. 國際化
現在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)工程項目(mu)越來越國際(ji)(ji)化(hua)，有(you)的(de)(de)是建(jian)設在(zai)(zai)(zai)(zai)國外，有(you)的(de)(de)是國外投資(zi)建(jian)設在(zai)(zai)(zai)(zai)國內，有(you)的(de)(de)是在(zai)(zai)(zai)(zai)國外采(cai)購，有(you)的(de)(de)需要(yao)同時(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)幾個(ge)國家采(cai)購管道(dao)器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)，這(zhe)就要(yao)求在(zai)(zai)(zai)(zai)管道(dao)器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)設計(ji)時(shi)按照(zhao)工程項目(mu)的(de)(de)具體要(yao)求，選用(yong)國際(ji)(ji)化(hua)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)的(de)(de)管道(dao)器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)。管道(dao)器(qi)(qi)材(cai)(cai)(cai)選用(yong)設計(ji)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)規范也逐(zhu)漸在(zai)(zai)(zai)(zai)統一向通用(yong)的(de)(de)國際(ji)(ji)化(hua)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)看齊。筆者前些年負責的(de)(de)某配管設計(ji)，按照(zhao)業主(zhu)的(de)(de)要(yao)求，不同種(zhong)類的(de)(de)管道(dao)材(cai)(cai)(cai)料(liao)需要(yao)分別在(zai)(zai)(zai)(zai)6個(ge)國家進行(xing)采(cai)購。
3. 經濟性
經濟(ji)性是指(zhi)管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)一次(ci)(ci)投資費用(yong)和操(cao)作維(wei)護費用(yong)的(de)(de)(de)綜合指(zhi)數低(di)。一般情(qing)況下，如果一次(ci)(ci)投資較高的(de)(de)(de)話，其可(ke)靠性好，操(cao)作、維(wei)護費用(yong)低(di)；相(xiang)反亦(yi)然(ran)。另外(wai)，在(zai)我國，美標(biao)體系(xi)管(guan)道(dao)材料(liao)價(jia)格，與我國標(biao)準體系(xi)管(guan)道(dao)材料(liao)價(jia)格也有差別，應(ying)根據工程項(xiang)目實(shi)際情(qing)況確定。對(dui)于(yu)特別重大和復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)決策，可(ke)借助(zhu)計(ji)算機(ji)分析選(xuan)取技術和經濟(ji)的(de)(de)(de)最優化組合。在(zai)設計(ji)時，盡力(li)做到(dao)管(guan)系(xi)中各(ge)元件(jian)具有相(xiang)同的(de)(de)(de)強度和壽命。
4. 多(duo)學科性
管(guan)道(dao)器材設(she)計(ji)(ji)是配管(guan)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)基礎技能之一，管(guan)道(dao)器材設(she)計(ji)(ji)既要(yao)求(qiu)(qiu)從事(shi)這項(xiang)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)工程技術人員具有(you)材料、力學、機械(xie)、技術經濟等多學科(ke)知識(shi)，還要(yao)求(qiu)(qiu)能夠運用好計(ji)(ji)算機和外語兩(liang)個最重(zhong)要(yao)的(de)(de)工具，結合項(xiang)目實際(ji)的(de)(de)采購情況，根(gen)據工藝(yi)專業的(de)(de)工藝(yi)管(guan)道(dao)數據表要(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據管(guan)道(dao)布(bu)(bu)置(zhi)、設(she)備(bei)布(bu)(bu)置(zhi)和管(guan)道(dao)應力分析的(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據甲方提出的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，并遵循相關法規和規定，用計(ji)(ji)算機文本、表格(ge)或者數據庫(ku)表示出來，成為一個系(xi)統(tong)的(de)(de)、集體(ti)的(de)(de)、創造性的(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(xiu)鋼材質管道。經分析原因，是流速和硫酸濃度的問題。
某熱(re)水管道(dao)在管廊上用(yong)普通(tong)碳鋼(gang)管道(dao)加普通(tong)保溫(wen)管道(dao)，直埋段時改用(yong)高(gao)密度聚乙烯外保護(hu)預制直埋保溫(wen)管。
5. 復雜性(xing)
管道(dao)工(gong)程(cheng)設(she)計過程(cheng)中(zhong)實際應用的(de)管道(dao)器材種類很(hen)多(duo)，使用工(gong)況(kuang)(kuang)也千(qian)差萬(wan)別，影響因(yin)素和(he)環節也比較多(duo)。管道(dao)是(shi)一(yi)個系統(tong)，相互關(guan)聯(lian)相互影響，牽一(yi)發動(dong)全身，管道(dao)組成(cheng)件和(he)管道(dao)支承(cheng)件的(de)種類繁多(duo)，各(ge)(ge)種材料(liao)各(ge)(ge)有特點和(he)具(ju)體技術要(yao)求，材料(liao)選(xuan)用復雜。管道(dao)長(chang)徑比很(hen)大，極易失穩，受(shou)(shou)力(li)情(qing)況(kuang)(kuang)比壓(ya)力(li)容器更復雜。管道(dao)內流體流動(dong)狀態(tai)復雜，緩沖(chong)余地小，工(gong)作條(tiao)件變(bian)化頻率比壓(ya)力(li)容器高(gao)（如高(gao)溫(wen)(wen)、高(gao)壓(ya)、低溫(wen)(wen)、低壓(ya)、位(wei)移變(bian)形、風、雪、地震等都可能影響管道(dao)受(shou)(shou)力(li)情(qing)況(kuang)(kuang)）。在做配管設(she)計管道(dao)器材選(xuan)用時需要(yao)全面統(tong)一(yi)考慮。
