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
目前大多數管(guan)道(dao)及其元件都進行了標(biao)(biao)準(zhun)化，并有相應的應用(yong)(yong)標(biao)(biao)準(zhun)作支持。配管(guan)設計管(guan)道(dao)材(cai)料選用(yong)(yong)時，首先要考(kao)慮的就是管(guan)道(dao)標(biao)(biao)準(zhun)體系的選用(yong)(yong)。這些標(biao)(biao)準(zhun)應包括管(guan)子系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、管(guan)件系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、法蘭及其連接件系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、閥門系列(lie)(lie)標(biao)(biao)準(zhun)等。其中管(guan)子標(biao)(biao)準(zhun)和法蘭標(biao)(biao)準(zhun)最具有代表性。
世界各國應用的(de)(de)管(guan)(guan)道標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系(xi)有很多，不同國家有不同的(de)(de)應用標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系(xi)，而(er)在(zai)我國，不同行業又各采用不同的(de)(de)應用標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系(xi)。這些(xie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)之(zhi)間千差萬別，甚(shen)至有些(xie)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和(he)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系(xi)相(xiang)差甚(shen)遠，相(xiang)互(hu)之(zhi)間無(wu)法配套使(shi)用和(he)互(hu)換，從而(er)給使(shi)用者帶來(lai)了不少麻煩。配管(guan)(guan)設計管(guan)(guan)道材料(liao)選用的(de)(de)第一步就是選擇標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系(xi)，并作(zuo)為(wei)裝置內各專業設計的(de)(de)統一規(gui)定，以避免各相(xiang)關專業因采用不能(neng)互(hu)換的(de)(de)其他標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體系(xi)而(er)導致無(wu)法開展設計銜接。
有的(de)國家將石化裝置(zhi)配管設計管道(dao)器(qi)材(cai)規(gui)定(ding)了(le)統一的(de)材(cai)料(liao)等級(ji)，無論(lun)是什(shen)么裝置(zhi)，管道(dao)器(qi)材(cai)均從這個統一的(de)材(cai)料(liao)等級(ji)規(gui)定(ding)內進行選用(yong)并拷貝(bei)使用(yong)。
在(zai)我(wo)國，有GB1燃(ran)氣管道(dao)、GB2熱力管道(dao)、GCD動力管道(dao)、GA長(chang)輸管道(dao)，如果(guo)流(liu)體介質(zhi)種(zhong)類較單一，管道(dao)器材選用的(de)種(zhong)類相對較少，可不單獨列材料等級規定文(wen)件(jian)。
2. 國際化
現(xian)在的(de)(de)(de)工(gong)程項(xiang)目(mu)越(yue)來越(yue)國(guo)際(ji)化，有(you)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)建設在國(guo)外(wai)，有(you)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)國(guo)外(wai)投(tou)資(zi)建設在國(guo)內，有(you)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)在國(guo)外(wai)采購，有(you)的(de)(de)(de)需要(yao)同時在幾個國(guo)家采購管(guan)道器(qi)材，這就要(yao)求在管(guan)道器(qi)材設計時按照工(gong)程項(xiang)目(mu)的(de)(de)(de)具體要(yao)求，選用(yong)國(guo)際(ji)化標(biao)準的(de)(de)(de)管(guan)道器(qi)材。管(guan)道器(qi)材選用(yong)設計標(biao)準規范也(ye)逐(zhu)漸在統一向通用(yong)的(de)(de)(de)國(guo)際(ji)化標(biao)準看齊(qi)。筆者前些年負責的(de)(de)(de)某配管(guan)設計，按照業主(zhu)的(de)(de)(de)要(yao)求，不同種類的(de)(de)(de)管(guan)道材料(liao)需要(yao)分別在6個國(guo)家進(jin)行采購。
3. 經濟性
經濟性是指(zhi)管道的(de)(de)一(yi)次投資費(fei)用(yong)(yong)和(he)操(cao)作維護(hu)費(fei)用(yong)(yong)的(de)(de)綜合指(zhi)數低。一(yi)般情況下，如果(guo)一(yi)次投資較高的(de)(de)話(hua)，其可靠性好(hao)，操(cao)作、維護(hu)費(fei)用(yong)(yong)低；相反亦(yi)然。另外，在(zai)我國，美標(biao)(biao)體系管道材(cai)料價格(ge)，與我國標(biao)(biao)準體系管道材(cai)料價格(ge)也有(you)(you)差別(bie)，應根據工(gong)程項目(mu)實際情況確定。對于特(te)別(bie)重大和(he)復雜的(de)(de)決策，可借(jie)助(zhu)計算機分析(xi)選取技術和(he)經濟的(de)(de)最優化組合。在(zai)設計時，盡(jin)力(li)做到管系中(zhong)各元件具有(you)(you)相同的(de)(de)強度和(he)壽命。
4. 多學科性(xing)
管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)器(qi)材(cai)(cai)設(she)計(ji)(ji)(ji)是配管(guan)(guan)(guan)(guan)設(she)計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎技(ji)能之一，管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)器(qi)材(cai)(cai)設(she)計(ji)(ji)(ji)既要(yao)求(qiu)(qiu)從(cong)事這項(xiang)設(she)計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)工程技(ji)術(shu)人員具(ju)(ju)有(you)材(cai)(cai)料(liao)、力(li)學(xue)、機械(xie)、技(ji)術(shu)經濟等多(duo)學(xue)科(ke)知識，還要(yao)求(qiu)(qiu)能夠運用好計(ji)(ji)(ji)算機和外語兩(liang)個(ge)最重要(yao)的(de)(de)(de)(de)工具(ju)(ju)，結合項(xiang)目實際的(de)(de)(de)(de)采(cai)購情況(kuang)，根(gen)據(ju)(ju)工藝專業的(de)(de)(de)(de)工藝管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)數據(ju)(ju)表要(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)布(bu)置(zhi)(zhi)、設(she)備布(bu)置(zhi)(zhi)和管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)應力(li)分析的(de)(de)(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)(qiu)，根(gen)據(ju)(ju)甲(jia)方(fang)提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，并遵循相關法規(gui)和規(gui)定，用計(ji)(ji)(ji)算機文本、表格(ge)或者(zhe)數據(ju)(ju)庫表示出(chu)來，成為一個(ge)系統的(de)(de)(de)(de)、集(ji)體的(de)(de)(de)(de)、創造(zao)性的(de)(de)(de)(de)智力(li)勞(lao)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(yang)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(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(shui)管道在管廊上用(yong)普(pu)通碳鋼管道加普(pu)通保溫管道，直埋(mai)段(duan)時(shi)改用(yong)高密度聚乙烯外(wai)保護(hu)預制直埋(mai)保溫管。
5. 復雜性(xing)
管道(dao)工(gong)程設計過程中實際應用(yong)的(de)管道(dao)器材(cai)種類(lei)很多，使用(yong)工(gong)況(kuang)也(ye)千(qian)差萬(wan)別，影響(xiang)因(yin)素和(he)環節也(ye)比較多。管道(dao)是一個系統(tong)，相(xiang)互關(guan)聯相(xiang)互影響(xiang)，牽一發(fa)動全身，管道(dao)組成件和(he)管道(dao)支承件的(de)種類(lei)繁多，各種材(cai)料各有特點(dian)和(he)具體技(ji)術要求，材(cai)料選用(yong)復雜(za)。管道(dao)長徑比很大，極易失穩，受(shou)力情況(kuang)比壓(ya)力容(rong)器更復雜(za)。管道(dao)內(nei)流體流動狀態復雜(za)，緩沖余(yu)地(di)小，工(gong)作(zuo)條件變(bian)化頻(pin)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(yi)變(bian)形、風、雪、地(di)震等都可(ke)能影響(xiang)管道(dao)受(shou)力情況(kuang)）。在做配(pei)管設計管道(dao)器材(cai)選用(yong)時需(xu)要全面(mian)統(tong)一考慮(lv)。
