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(guan)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、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(lan)、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(da)多數管(guan)(guan)(guan)(guan)道及(ji)其(qi)(qi)元件(jian)都進行了標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)，并有(you)相應的應用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)作支(zhi)持。配管(guan)(guan)(guan)(guan)設(she)計管(guan)(guan)(guan)(guan)道材料選(xuan)用(yong)時(shi)，首先要考慮的就是管(guan)(guan)(guan)(guan)道標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)體系的選(xuan)用(yong)。這些標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)應包括管(guan)(guan)(guan)(guan)子(zi)系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)、管(guan)(guan)(guan)(guan)件(jian)系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)、法蘭(lan)及(ji)其(qi)(qi)連(lian)接件(jian)系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)、閥(fa)門系列(lie)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)等。其(qi)(qi)中管(guan)(guan)(guan)(guan)子(zi)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)和法蘭(lan)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)最具有(you)代表性。
世(shi)界(jie)各(ge)國(guo)應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)管(guan)(guan)道標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)有(you)很多(duo)，不同國(guo)家有(you)不同的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)標準(zhun)(zhun)和標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)，而(er)在我國(guo)，不同行業又各(ge)采用(yong)不同的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)標準(zhun)(zhun)和標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)。這些標準(zhun)(zhun)之間千(qian)差萬別(bie)，甚(shen)至(zhi)有(you)些標準(zhun)(zhun)和標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)相(xiang)差甚(shen)遠，相(xiang)互(hu)之間無法(fa)配(pei)套使用(yong)和互(hu)換(huan)，從(cong)而(er)給使用(yong)者帶來了不少麻(ma)煩。配(pei)管(guan)(guan)設(she)計(ji)管(guan)(guan)道材料選用(yong)的(de)(de)第一步就是選擇標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)，并作為裝置內(nei)各(ge)專(zhuan)業設(she)計(ji)的(de)(de)統(tong)一規定，以避免各(ge)相(xiang)關(guan)專(zhuan)業因(yin)采用(yong)不能互(hu)換(huan)的(de)(de)其他標準(zhun)(zhun)體(ti)系(xi)而(er)導致無法(fa)開展設(she)計(ji)銜接。
有的國家將石(shi)化裝置配(pei)管(guan)設計管(guan)道(dao)器材(cai)規定(ding)了統一(yi)的材(cai)料等級，無論是什么裝置，管(guan)道(dao)器材(cai)均從這個統一(yi)的材(cai)料等級規定(ding)內進行(xing)選用(yong)并拷貝(bei)使用(yong)。
在我國，有GB1燃氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)、GB2熱(re)力管(guan)(guan)(guan)道(dao)、GCD動(dong)力管(guan)(guan)(guan)道(dao)、GA長(chang)輸(shu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)，如果流體介質(zhi)種類(lei)較單一，管(guan)(guan)(guan)道(dao)器(qi)材選用的種類(lei)相對較少(shao)，可不(bu)單獨列材料等級規(gui)定文件。
2. 國際化
現在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)項目(mu)越(yue)來(lai)越(yue)國(guo)(guo)際(ji)化(hua)，有的(de)(de)(de)(de)是(shi)建設(she)在(zai)(zai)(zai)國(guo)(guo)外，有的(de)(de)(de)(de)是(shi)國(guo)(guo)外投資建設(she)在(zai)(zai)(zai)國(guo)(guo)內(nei)，有的(de)(de)(de)(de)是(shi)在(zai)(zai)(zai)國(guo)(guo)外采購，有的(de)(de)(de)(de)需要(yao)同(tong)時在(zai)(zai)(zai)幾(ji)個國(guo)(guo)家采購管道(dao)(dao)器材(cai)，這就要(yao)求(qiu)在(zai)(zai)(zai)管道(dao)(dao)器材(cai)設(she)計時按(an)照工(gong)程(cheng)項目(mu)的(de)(de)(de)(de)具體要(yao)求(qiu)，選用(yong)國(guo)(guo)際(ji)化(hua)標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)(de)管道(dao)(dao)器材(cai)。管道(dao)(dao)器材(cai)選用(yong)設(she)計標(biao)準(zhun)規范也逐漸在(zai)(zai)(zai)統一向通(tong)用(yong)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)際(ji)化(hua)標(biao)準(zhun)看(kan)齊。筆(bi)者前些年負責(ze)的(de)(de)(de)(de)某配管設(she)計，按(an)照業主的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，不同(tong)種類的(de)(de)(de)(de)管道(dao)(dao)材(cai)料需要(yao)分別在(zai)(zai)(zai)6個國(guo)(guo)家進行采購。
3. 經濟性
經濟性(xing)是指管道(dao)的(de)(de)(de)一(yi)次(ci)投資費(fei)用和操作(zuo)(zuo)維護(hu)費(fei)用的(de)(de)(de)綜合指數低(di)。一(yi)般情況(kuang)下，如果一(yi)次(ci)投資較(jiao)高的(de)(de)(de)話，其可靠性(xing)好，操作(zuo)(zuo)、維護(hu)費(fei)用低(di)；相反亦然。另(ling)外(wai)，在(zai)我(wo)國，美標體(ti)系管道(dao)材料價(jia)格，與我(wo)國標準體(ti)系管道(dao)材料價(jia)格也(ye)有(you)(you)差(cha)別，應(ying)根據工程項目實際情況(kuang)確(que)定。對于特別重(zhong)大和復雜的(de)(de)(de)決策，可借助計(ji)算(suan)機分(fen)析選取技(ji)術和經濟的(de)(de)(de)最優化組合。在(zai)設計(ji)時，盡力做到管系中(zhong)各(ge)元件具有(you)(you)相同(tong)的(de)(de)(de)強度和壽命。
4. 多學科性
管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)設(she)計(ji)是配管(guan)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)基礎(chu)技能之一(yi)，管(guan)道(dao)器材(cai)(cai)設(she)計(ji)既要求(qiu)(qiu)從事這項(xiang)(xiang)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)工程技術人員具有材(cai)(cai)料(liao)、力學(xue)、機械、技術經濟等多(duo)學(xue)科(ke)知識，還要求(qiu)(qiu)能夠(gou)運用好計(ji)算機和外語兩(liang)個(ge)(ge)最重要的(de)(de)(de)工具，結合(he)項(xiang)(xiang)目(mu)實際的(de)(de)(de)采購情況(kuang)，根(gen)據(ju)(ju)(ju)(ju)工藝專(zhuan)業的(de)(de)(de)工藝管(guan)道(dao)數據(ju)(ju)(ju)(ju)表要求(qiu)(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)(ju)(ju)管(guan)道(dao)布置、設(she)備布置和管(guan)道(dao)應力分(fen)析的(de)(de)(de)特(te)殊要求(qiu)(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)(ju)(ju)甲方提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)，并遵循相關法規(gui)和規(gui)定，用計(ji)算機文本、表格(ge)或者數據(ju)(ju)(ju)(ju)庫表示出(chu)來，成為一(yi)個(ge)(ge)系(xi)統的(de)(de)(de)、集體的(de)(de)(de)、創(chuang)造(zao)性的(de)(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(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(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)(dao)在管(guan)廊上(shang)用普通碳鋼(gang)管(guan)道(dao)(dao)加普通保溫管(guan)道(dao)(dao)，直埋(mai)段時改用高密度(du)聚乙烯外保護(hu)預(yu)制(zhi)直埋(mai)保溫管(guan)。
5. 復雜(za)性
管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)工程設(she)計(ji)過程中實際應用的管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)器材種(zhong)類(lei)很(hen)多，使用工況也(ye)千差萬別，影(ying)(ying)響因素和環節也(ye)比較多。管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)是(shi)一(yi)個(ge)系(xi)統，相(xiang)互關聯相(xiang)互影(ying)(ying)響，牽一(yi)發動全身，管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)組(zu)成件(jian)和管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)支承件(jian)的種(zhong)類(lei)繁多，各種(zhong)材料各有特點和具(ju)體技術(shu)要(yao)(yao)求，材料選用復雜(za)(za)。管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)長徑比很(hen)大，極易(yi)失穩，受力情況比壓(ya)力容(rong)器更(geng)復雜(za)(za)。管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)內流體流動狀態復雜(za)(za)，緩沖(chong)余地小，工作條件(jian)變化頻率比壓(ya)力容(rong)器高(gao)（如高(gao)溫、高(gao)壓(ya)、低溫、低壓(ya)、位移變形、風、雪(xue)、地震等都可能(neng)影(ying)(ying)響管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)受力情況）。在做配管(guan)(guan)(guan)設(she)計(ji)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)器材選用時(shi)需要(yao)(yao)全面統一(yi)考慮。
