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(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(li)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、法蘭、墊片、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(zhun)化
目前大多數管(guan)道(dao)及(ji)其(qi)元件都進行了標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化，并有(you)相應的應用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)作支持。配管(guan)設計管(guan)道(dao)材(cai)料選(xuan)用(yong)時，首先要考慮(lv)的就是管(guan)道(dao)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)的選(xuan)用(yong)。這些標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)應包(bao)括管(guan)子(zi)系(xi)列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)、管(guan)件系(xi)列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)、法蘭(lan)及(ji)其(qi)連接件系(xi)列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)、閥門(men)系(xi)列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)等。其(qi)中管(guan)子(zi)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)和法蘭(lan)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)最具(ju)有(you)代表性。
世界各(ge)國應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)管(guan)道標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系有很多，不(bu)同(tong)國家有不(bu)同(tong)的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系，而在我國，不(bu)同(tong)行業(ye)又各(ge)采(cai)用(yong)(yong)不(bu)同(tong)的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系。這些(xie)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)之間千差萬別，甚至(zhi)有些(xie)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系相(xiang)差甚遠，相(xiang)互之間無法配套使(shi)用(yong)(yong)和(he)互換，從而給使(shi)用(yong)(yong)者帶來了不(bu)少麻煩。配管(guan)設計(ji)管(guan)道材料選(xuan)用(yong)(yong)的(de)第一步就是選(xuan)擇標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系，并(bing)作為裝置內各(ge)專業(ye)設計(ji)的(de)統(tong)一規定(ding)，以避免各(ge)相(xiang)關(guan)專業(ye)因采(cai)用(yong)(yong)不(bu)能(neng)互換的(de)其他標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體(ti)系而導致無法開展設計(ji)銜(xian)接。
有的國家(jia)將石化(hua)裝置(zhi)(zhi)配(pei)管設計管道(dao)(dao)器材規(gui)定了(le)統一的材料等級，無論是什(shen)么裝置(zhi)(zhi)，管道(dao)(dao)器材均(jun)從(cong)這個統一的材料等級規(gui)定內(nei)進行選用并拷貝(bei)使用。
在我(wo)國，有(you)GB1燃氣(qi)管(guan)道、GB2熱力管(guan)道、GCD動力管(guan)道、GA長輸(shu)管(guan)道，如果流(liu)體介質種類較單一，管(guan)道器(qi)材選用的種類相對較少(shao)，可不單獨(du)列材料(liao)等級規(gui)定(ding)文件。
2. 國際(ji)化
現在的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)項(xiang)目越來(lai)越國際(ji)化，有(you)(you)的(de)(de)(de)是(shi)建設(she)(she)在國外，有(you)(you)的(de)(de)(de)是(shi)國外投資建設(she)(she)在國內，有(you)(you)的(de)(de)(de)是(shi)在國外采購，有(you)(you)的(de)(de)(de)需要(yao)同時(shi)在幾個(ge)國家采購管道(dao)器(qi)材，這就(jiu)要(yao)求在管道(dao)器(qi)材設(she)(she)計(ji)時(shi)按照(zhao)工(gong)程(cheng)項(xiang)目的(de)(de)(de)具(ju)體要(yao)求，選用(yong)國際(ji)化標準的(de)(de)(de)管道(dao)器(qi)材。管道(dao)器(qi)材選用(yong)設(she)(she)計(ji)標準規范(fan)也逐漸在統一向通用(yong)的(de)(de)(de)國際(ji)化標準看(kan)齊。筆者前(qian)些(xie)年(nian)負責的(de)(de)(de)某配管設(she)(she)計(ji)，按照(zhao)業主的(de)(de)(de)要(yao)求，不同種(zhong)類的(de)(de)(de)管道(dao)材料需要(yao)分別在6個(ge)國家進(jin)行采購。
3. 經濟性
經濟性(xing)是指管(guan)道的(de)(de)(de)一次(ci)投(tou)(tou)資費用和操作維護費用的(de)(de)(de)綜合指數低(di)。一般情(qing)況下，如果一次(ci)投(tou)(tou)資較高的(de)(de)(de)話，其可靠性(xing)好，操作、維護費用低(di)；相(xiang)反亦然。另外，在(zai)我國，美標體系(xi)(xi)管(guan)道材(cai)料價格，與我國標準體系(xi)(xi)管(guan)道材(cai)料價格也有差別(bie)，應根據(ju)工程項(xiang)目實際情(qing)況確定。對(dui)于特別(bie)重(zhong)大和復雜的(de)(de)(de)決策，可借(jie)助計算(suan)機(ji)分析(xi)選取技(ji)術和經濟的(de)(de)(de)最優(you)化組合。在(zai)設(she)計時，盡力做(zuo)到管(guan)系(xi)(xi)中各元件具有相(xiang)同的(de)(de)(de)強(qiang)度和壽命。
4. 多(duo)學科性
管道(dao)器材(cai)設(she)計是(shi)配(pei)管設(she)計的(de)基礎技(ji)能之一(yi)，管道(dao)器材(cai)設(she)計既要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)從事這項設(she)計的(de)工(gong)程技(ji)術(shu)人員(yuan)具有材(cai)料、力(li)學、機(ji)械、技(ji)術(shu)經(jing)濟等(deng)多學科(ke)知識，還要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)能夠運用好計算機(ji)和(he)外語兩個最重要(yao)(yao)的(de)工(gong)具，結合項目實際的(de)采購(gou)情況，根(gen)據(ju)工(gong)藝專業(ye)的(de)工(gong)藝管道(dao)數(shu)(shu)據(ju)表(biao)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據(ju)管道(dao)布置、設(she)備布置和(he)管道(dao)應力(li)分析的(de)特殊要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據(ju)甲方提出的(de)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，并(bing)遵循相關法規和(he)規定(ding)，用計算機(ji)文本、表(biao)格(ge)或者數(shu)(shu)據(ju)庫表(biao)示出來(lai)，成為(wei)一(yi)個系統(tong)的(de)、集體(ti)的(de)、創造性(xing)的(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(dao)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。
某熱水管(guan)道(dao)(dao)在管(guan)廊(lang)上用(yong)普(pu)通(tong)碳鋼管(guan)道(dao)(dao)加(jia)普(pu)通(tong)保(bao)(bao)(bao)溫(wen)管(guan)道(dao)(dao)，直埋段時改用(yong)高密度(du)聚乙烯外保(bao)(bao)(bao)護(hu)預(yu)制直埋保(bao)(bao)(bao)溫(wen)管(guan)。
5. 復(fu)雜性
管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)工(gong)程設(she)計(ji)過程中實際(ji)應用(yong)的管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)器材種(zhong)類很(hen)多，使用(yong)工(gong)況(kuang)也千差(cha)萬別(bie)，影響(xiang)因(yin)素和環(huan)節也比較多。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)是(shi)一(yi)個系統(tong)，相(xiang)互關聯相(xiang)互影響(xiang)，牽一(yi)發動(dong)全(quan)身，管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)組成件(jian)和管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)支承件(jian)的種(zhong)類繁多，各(ge)(ge)種(zhong)材料各(ge)(ge)有(you)特點和具體技術要求(qiu)，材料選用(yong)復雜。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)長徑(jing)比很(hen)大，極易(yi)失穩，受(shou)力情(qing)況(kuang)比壓(ya)力容器更復雜。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)內流體流動(dong)狀態復雜，緩(huan)沖(chong)余(yu)地小，工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)變化(hua)頻率比壓(ya)力容器高（如高溫(wen)、高壓(ya)、低(di)溫(wen)、低(di)壓(ya)、位移(yi)變形(xing)、風、雪、地震(zhen)等都可能影響(xiang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)受(shou)力情(qing)況(kuang)）。在做配管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)設(she)計(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)器材選用(yong)時(shi)需要全(quan)面(mian)統(tong)一(yi)考慮。
