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(cai)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(ya)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(fa)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. 標準化(hua)
目前大多(duo)數管道及(ji)其元件都進行(xing)了標(biao)(biao)(biao)準(zhun)化，并有(you)相應的應用(yong)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)作(zuo)支持(chi)。配管設計管道材料(liao)選用(yong)時，首先要考(kao)慮的就是管道標(biao)(biao)(biao)準(zhun)體系(xi)(xi)的選用(yong)。這些標(biao)(biao)(biao)準(zhun)應包括(kuo)管子(zi)系(xi)(xi)列標(biao)(biao)(biao)準(zhun)、管件系(xi)(xi)列標(biao)(biao)(biao)準(zhun)、法蘭及(ji)其連(lian)接件系(xi)(xi)列標(biao)(biao)(biao)準(zhun)、閥(fa)門系(xi)(xi)列標(biao)(biao)(biao)準(zhun)等。其中管子(zi)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)和法蘭標(biao)(biao)(biao)準(zhun)最具有(you)代表(biao)性。
世界各(ge)國應用(yong)(yong)的(de)(de)管道(dao)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)有(you)很多，不(bu)(bu)(bu)同國家有(you)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)應用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)，而(er)在我(wo)國，不(bu)(bu)(bu)同行業(ye)又(you)各(ge)采用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)應用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)。這些(xie)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)之(zhi)間千差萬(wan)別(bie)，甚至有(you)些(xie)標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)相(xiang)(xiang)差甚遠，相(xiang)(xiang)互(hu)之(zhi)間無法配(pei)套使(shi)用(yong)(yong)和互(hu)換(huan)，從而(er)給使(shi)用(yong)(yong)者帶來了不(bu)(bu)(bu)少麻煩。配(pei)管設(she)計管道(dao)材料選用(yong)(yong)的(de)(de)第一(yi)步就是選擇標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)，并作為裝(zhuang)置內各(ge)專業(ye)設(she)計的(de)(de)統(tong)一(yi)規定，以(yi)避免各(ge)相(xiang)(xiang)關專業(ye)因采用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)能互(hu)換(huan)的(de)(de)其他標(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)而(er)導致無法開展設(she)計銜接。
有的(de)國家(jia)將石化裝置配管(guan)(guan)設(she)計管(guan)(guan)道器(qi)材(cai)(cai)規定(ding)了統一(yi)的(de)材(cai)(cai)料(liao)等級，無論(lun)是什(shen)么裝置，管(guan)(guan)道器(qi)材(cai)(cai)均從這個統一(yi)的(de)材(cai)(cai)料(liao)等級規定(ding)內(nei)進行選用(yong)并拷貝使用(yong)。
在我國，有(you)GB1燃氣管(guan)道(dao)、GB2熱力管(guan)道(dao)、GCD動力管(guan)道(dao)、GA長輸管(guan)道(dao)，如果流(liu)體(ti)介(jie)質種類(lei)較單(dan)一，管(guan)道(dao)器材選(xuan)用的種類(lei)相對較少，可不單(dan)獨列材料等級規定(ding)文件(jian)。
2. 國際(ji)化
現在(zai)(zai)的(de)(de)工程項目(mu)(mu)越(yue)來越(yue)國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)化，有(you)的(de)(de)是建(jian)設(she)在(zai)(zai)國(guo)(guo)(guo)(guo)外，有(you)的(de)(de)是國(guo)(guo)(guo)(guo)外投資建(jian)設(she)在(zai)(zai)國(guo)(guo)(guo)(guo)內，有(you)的(de)(de)是在(zai)(zai)國(guo)(guo)(guo)(guo)外采購(gou)，有(you)的(de)(de)需要(yao)(yao)同(tong)時(shi)在(zai)(zai)幾個國(guo)(guo)(guo)(guo)家采購(gou)管(guan)(guan)(guan)道器材，這就要(yao)(yao)求在(zai)(zai)管(guan)(guan)(guan)道器材設(she)計(ji)時(shi)按(an)(an)照工程項目(mu)(mu)的(de)(de)具體要(yao)(yao)求，選(xuan)用(yong)國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)化標準(zhun)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道器材。管(guan)(guan)(guan)道器材選(xuan)用(yong)設(she)計(ji)標準(zhun)規范也逐(zhu)漸在(zai)(zai)統一向通用(yong)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)化標準(zhun)看齊(qi)。筆(bi)者(zhe)前些年負(fu)責的(de)(de)某配管(guan)(guan)(guan)設(she)計(ji)，按(an)(an)照業(ye)主(zhu)的(de)(de)要(yao)(yao)求，不(bu)同(tong)種(zhong)類的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道材料需要(yao)(yao)分別在(zai)(zai)6個國(guo)(guo)(guo)(guo)家進行采購(gou)。
3. 經(jing)濟性
經(jing)濟性是指(zhi)管道的(de)一(yi)次投資(zi)費(fei)(fei)用(yong)和操作維護(hu)(hu)費(fei)(fei)用(yong)的(de)綜合指(zhi)數低。一(yi)般情況下，如果(guo)一(yi)次投資(zi)較高(gao)的(de)話，其可(ke)靠性好，操作、維護(hu)(hu)費(fei)(fei)用(yong)低；相反亦然。另外，在我(wo)國(guo)，美標體系管道材料(liao)價格(ge)，與(yu)我(wo)國(guo)標準體系管道材料(liao)價格(ge)也(ye)有(you)差別(bie)，應(ying)根據工程項(xiang)目(mu)實際(ji)情況確定。對于特(te)別(bie)重大和復(fu)雜(za)的(de)決(jue)策，可(ke)借助計(ji)算(suan)機分析(xi)選取技術和經(jing)濟的(de)最優化組(zu)合。在設計(ji)時，盡力做到管系中各元件具有(you)相同(tong)的(de)強度和壽命。
4. 多學科性
管道(dao)(dao)(dao)器(qi)材設計是配管設計的基(ji)礎技能(neng)之一(yi)，管道(dao)(dao)(dao)器(qi)材設計既要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)從事(shi)這項(xiang)設計的工程技術(shu)人員具(ju)有(you)材料、力學、機械、技術(shu)經濟等多(duo)學科知識，還要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)能(neng)夠運用好計算機和(he)外語(yu)兩個(ge)最(zui)重要(yao)(yao)的工具(ju)，結合項(xiang)目實(shi)際的采購(gou)情(qing)況，根據(ju)工藝專(zhuan)業的工藝管道(dao)(dao)(dao)數據(ju)表(biao)(biao)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，根據(ju)管道(dao)(dao)(dao)布置、設備布置和(he)管道(dao)(dao)(dao)應力分析的特殊要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，根據(ju)甲(jia)方提出(chu)的要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，并遵循相關法規(gui)和(he)規(gui)定，用計算機文(wen)本(ben)、表(biao)(biao)格或(huo)者數據(ju)庫表(biao)(biao)示(shi)出(chu)來，成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)系統的、集體的、創造性(xing)的智力勞(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(xiu)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(gang)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)在管(guan)廊上用(yong)普(pu)通碳鋼管(guan)道(dao)加普(pu)通保溫管(guan)道(dao)，直埋段時(shi)改用(yong)高密(mi)度聚乙烯(xi)外保護預(yu)制(zhi)直埋保溫管(guan)。
5. 復雜性
管(guan)道(dao)工程設計(ji)過程中實際應用的管(guan)道(dao)器材(cai)種類很多，使用工況(kuang)也千差萬(wan)別(bie)，影(ying)響因素和(he)(he)環節也比(bi)較多。管(guan)道(dao)是一個(ge)系統，相(xiang)互關聯(lian)相(xiang)互影(ying)響，牽一發動全身，管(guan)道(dao)組成(cheng)件(jian)和(he)(he)管(guan)道(dao)支承件(jian)的種類繁多，各(ge)種材(cai)料(liao)各(ge)有特點和(he)(he)具體技術(shu)要求(qiu)，材(cai)料(liao)選用復雜(za)。管(guan)道(dao)長徑(jing)比(bi)很大，極(ji)易失穩(wen)，受力情況(kuang)比(bi)壓力容器更復雜(za)。管(guan)道(dao)內流體流動狀(zhuang)態復雜(za)，緩沖余地(di)(di)小，工作(zuo)條件(jian)變(bian)化頻(pin)率(lv)比(bi)壓力容器高(gao)（如高(gao)溫、高(gao)壓、低(di)溫、低(di)壓、位移變(bian)形、風(feng)、雪(xue)、地(di)(di)震(zhen)等(deng)都可能(neng)影(ying)響管(guan)道(dao)受力情況(kuang)）。在(zai)做配管(guan)設計(ji)管(guan)道(dao)器材(cai)選用時需要全面(mian)統一考慮。
