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、閥門、法蘭、墊片(pian)、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
目前大多(duo)數管(guan)(guan)(guan)道(dao)及其(qi)元件都進行(xing)了標(biao)準化(hua)，并有相應(ying)的應(ying)用標(biao)準作支(zhi)持(chi)。配(pei)管(guan)(guan)(guan)設計管(guan)(guan)(guan)道(dao)材料選用時，首(shou)先要考慮的就(jiu)是管(guan)(guan)(guan)道(dao)標(biao)準體系(xi)(xi)(xi)的選用。這些(xie)標(biao)準應(ying)包括管(guan)(guan)(guan)子系(xi)(xi)(xi)列(lie)標(biao)準、管(guan)(guan)(guan)件系(xi)(xi)(xi)列(lie)標(biao)準、法蘭及其(qi)連接件系(xi)(xi)(xi)列(lie)標(biao)準、閥門系(xi)(xi)(xi)列(lie)標(biao)準等。其(qi)中管(guan)(guan)(guan)子標(biao)準和法蘭標(biao)準最具有代表性。
世界各(ge)(ge)國應用(yong)(yong)的(de)管道標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系有很多，不(bu)同(tong)國家有不(bu)同(tong)的(de)應用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系，而在(zai)我國，不(bu)同(tong)行(xing)業又各(ge)(ge)采用(yong)(yong)不(bu)同(tong)的(de)應用(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系。這些標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)之(zhi)間千差(cha)萬別，甚至有些標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)和(he)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系相(xiang)(xiang)差(cha)甚遠，相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)(hu)之(zhi)間無(wu)法配套使用(yong)(yong)和(he)互(hu)(hu)(hu)換，從而給使用(yong)(yong)者帶來了不(bu)少(shao)麻煩。配管設計(ji)管道材料選用(yong)(yong)的(de)第一步就是(shi)選擇標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系，并作為(wei)裝置(zhi)內各(ge)(ge)專(zhuan)(zhuan)業設計(ji)的(de)統一規定，以避免各(ge)(ge)相(xiang)(xiang)關(guan)專(zhuan)(zhuan)業因采用(yong)(yong)不(bu)能(neng)互(hu)(hu)(hu)換的(de)其他標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)體(ti)系而導致無(wu)法開展設計(ji)銜接。
有的(de)國家將石化裝置配管(guan)設(she)計管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)(cai)規定(ding)了統(tong)(tong)一的(de)材(cai)(cai)料等(deng)級(ji)，無論是什(shen)么裝置，管(guan)道器(qi)(qi)材(cai)(cai)均從(cong)這個統(tong)(tong)一的(de)材(cai)(cai)料等(deng)級(ji)規定(ding)內進(jin)行(xing)選用(yong)并拷(kao)貝使(shi)用(yong)。
在(zai)我(wo)國(guo)，有GB1燃(ran)氣管(guan)道(dao)(dao)、GB2熱力(li)管(guan)道(dao)(dao)、GCD動力(li)管(guan)道(dao)(dao)、GA長輸(shu)管(guan)道(dao)(dao)，如(ru)果(guo)流(liu)體介質種(zhong)類較單(dan)一，管(guan)道(dao)(dao)器材選用(yong)的種(zhong)類相對較少，可(ke)不(bu)單(dan)獨列材料等(deng)級規定(ding)文(wen)件。
2. 國際(ji)化
現在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)工程項(xiang)目越來越國際(ji)化，有的(de)(de)是(shi)(shi)建設(she)(she)在(zai)(zai)(zai)國外，有的(de)(de)是(shi)(shi)國外投資建設(she)(she)在(zai)(zai)(zai)國內，有的(de)(de)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)國外采(cai)購，有的(de)(de)需要同(tong)時(shi)在(zai)(zai)(zai)幾(ji)個(ge)國家采(cai)購管道(dao)(dao)器材(cai)，這就(jiu)要求在(zai)(zai)(zai)管道(dao)(dao)器材(cai)設(she)(she)計時(shi)按(an)照(zhao)工程項(xiang)目的(de)(de)具(ju)體要求，選(xuan)用國際(ji)化標準(zhun)的(de)(de)管道(dao)(dao)器材(cai)。管道(dao)(dao)器材(cai)選(xuan)用設(she)(she)計標準(zhun)規范也逐漸在(zai)(zai)(zai)統一向通用的(de)(de)國際(ji)化標準(zhun)看齊。筆者前些(xie)年負責的(de)(de)某配管設(she)(she)計，按(an)照(zhao)業主(zhu)的(de)(de)要求，不同(tong)種類的(de)(de)管道(dao)(dao)材(cai)料需要分別在(zai)(zai)(zai)6個(ge)國家進行采(cai)購。
3. 經(jing)濟性
經濟(ji)性(xing)是(shi)指(zhi)管道(dao)的(de)一(yi)次投資費(fei)(fei)用和操作維護費(fei)(fei)用的(de)綜合(he)指(zhi)數低(di)。一(yi)般情(qing)況下，如果(guo)一(yi)次投資較高的(de)話，其可靠性(xing)好，操作、維護費(fei)(fei)用低(di)；相反亦然。另外，在(zai)我國(guo)，美標(biao)體(ti)系管道(dao)材料(liao)價格，與我國(guo)標(biao)準體(ti)系管道(dao)材料(liao)價格也有差(cha)別(bie)，應(ying)根據(ju)工程項目實際(ji)情(qing)況確定。對于特別(bie)重大和復雜的(de)決(jue)策，可借助計(ji)算機(ji)分析選取技術和經濟(ji)的(de)最優化組(zu)合(he)。在(zai)設計(ji)時，盡力做到管系中各(ge)元件(jian)具有相同的(de)強度(du)和壽命。
4. 多學科性
管(guan)(guan)道(dao)器材設(she)(she)計是配管(guan)(guan)設(she)(she)計的(de)(de)基(ji)礎技能之一，管(guan)(guan)道(dao)器材設(she)(she)計既(ji)要(yao)求(qiu)(qiu)從(cong)事這項設(she)(she)計的(de)(de)工程(cheng)技術人員具有材料、力(li)學(xue)、機(ji)械、技術經濟等多學(xue)科(ke)知識(shi)，還要(yao)求(qiu)(qiu)能夠運用好計算(suan)機(ji)和外語兩個最重(zhong)要(yao)的(de)(de)工具，結合(he)項目實際的(de)(de)采(cai)購(gou)情況，根(gen)據工藝專業的(de)(de)工藝管(guan)(guan)道(dao)數據表(biao)要(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據管(guan)(guan)道(dao)布置、設(she)(she)備布置和管(guan)(guan)道(dao)應力(li)分析(xi)的(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據甲方提出(chu)的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，并遵循相關法規(gui)和規(gui)定，用計算(suan)機(ji)文本、表(biao)格或者數據庫表(biao)示出(chu)來，成為一個系統的(de)(de)、集體的(de)(de)、創造性的(de)(de)智力(li)勞動(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(yang)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(bu)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(bu)銹(xiu)鋼材質管道。經分析原因，是流速和硫酸濃度的問題。
某熱水管(guan)道在管(guan)廊上用(yong)普通(tong)碳鋼管(guan)道加普通(tong)保溫管(guan)道，直埋段(duan)時改用(yong)高(gao)密度聚乙烯外保護預制(zhi)直埋保溫管(guan)。
5. 復(fu)雜性(xing)
管(guan)道工程設(she)計過程中(zhong)實際應用的管(guan)道器(qi)(qi)材種(zhong)類很(hen)多(duo)，使用工況(kuang)也千差萬別，影響(xiang)因素和環節也比(bi)(bi)較多(duo)。管(guan)道是(shi)一(yi)個系統(tong)，相(xiang)互關聯相(xiang)互影響(xiang)，牽一(yi)發動全身，管(guan)道組成件和管(guan)道支承件的種(zhong)類繁多(duo)，各(ge)種(zhong)材料(liao)各(ge)有特點和具體技術要(yao)求，材料(liao)選用復(fu)雜。管(guan)道長徑比(bi)(bi)很(hen)大(da)，極易失穩，受力(li)(li)情況(kuang)比(bi)(bi)壓(ya)力(li)(li)容器(qi)(qi)更復(fu)雜。管(guan)道內流體流動狀態復(fu)雜，緩沖余(yu)地小(xiao)，工作條件變化(hua)頻率(lv)比(bi)(bi)壓(ya)力(li)(li)容器(qi)(qi)高（如(ru)高溫、高壓(ya)、低溫、低壓(ya)、位移變形、風(feng)、雪(xue)、地震(zhen)等都可能影響(xiang)管(guan)道受力(li)(li)情況(kuang)）。在(zai)做配管(guan)設(she)計管(guan)道器(qi)(qi)材選用時需要(yao)全面(mian)統(tong)一(yi)考慮。
