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(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(pian)、緊(jin)固元(yuan)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)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)及其(qi)元(yuan)件都進行了(le)標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)，并有相應的應用標(biao)(biao)準(zhun)作支持。配管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)設計管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)材料選(xuan)用時，首先要考(kao)慮的就是管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)標(biao)(biao)準(zhun)體系(xi)(xi)的選(xuan)用。這些標(biao)(biao)準(zhun)應包(bao)括管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)子系(xi)(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)件系(xi)(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、法蘭及其(qi)連接件系(xi)(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)、閥(fa)門系(xi)(xi)列(lie)標(biao)(biao)準(zhun)等。其(qi)中管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)子標(biao)(biao)準(zhun)和(he)法蘭標(biao)(biao)準(zhun)最(zui)具有代表性。
世界(jie)各國(guo)應(ying)用的(de)(de)(de)管(guan)道標(biao)(biao)準體(ti)系有很多(duo)，不(bu)(bu)同(tong)(tong)國(guo)家有不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)應(ying)用標(biao)(biao)準和標(biao)(biao)準體(ti)系，而在我國(guo)，不(bu)(bu)同(tong)(tong)行業(ye)又各采(cai)用不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)應(ying)用標(biao)(biao)準和標(biao)(biao)準體(ti)系。這些(xie)標(biao)(biao)準之間千差萬別，甚至有些(xie)標(biao)(biao)準和標(biao)(biao)準體(ti)系相差甚遠(yuan)，相互(hu)之間無法配套使(shi)用和互(hu)換，從而給使(shi)用者帶來了不(bu)(bu)少麻煩。配管(guan)設計(ji)管(guan)道材料選用的(de)(de)(de)第一(yi)步就是選擇標(biao)(biao)準體(ti)系，并作(zuo)為(wei)裝置內(nei)各專(zhuan)業(ye)設計(ji)的(de)(de)(de)統一(yi)規定，以避免各相關(guan)專(zhuan)業(ye)因采(cai)用不(bu)(bu)能(neng)互(hu)換的(de)(de)(de)其他標(biao)(biao)準體(ti)系而導致無法開(kai)展設計(ji)銜接。
有(you)的(de)國家將石化裝(zhuang)置(zhi)配管設計管道器(qi)(qi)材規(gui)定(ding)了(le)統一的(de)材料等級，無論是什么(me)裝(zhuang)置(zhi)，管道器(qi)(qi)材均從這個統一的(de)材料等級規(gui)定(ding)內進行選用(yong)并拷貝使(shi)用(yong)。
在我(wo)國(guo)，有GB1燃氣管道(dao)、GB2熱(re)力管道(dao)、GCD動力管道(dao)、GA長(chang)輸(shu)管道(dao)，如(ru)果流體介(jie)質種類(lei)較單一，管道(dao)器材選用的種類(lei)相對較少，可(ke)不單獨(du)列材料等級(ji)規定文(wen)件。
2. 國際化
現在(zai)的工程(cheng)項(xiang)目(mu)越(yue)來越(yue)國(guo)(guo)際(ji)(ji)化(hua)，有(you)的是(shi)建設在(zai)國(guo)(guo)外(wai)，有(you)的是(shi)國(guo)(guo)外(wai)投資建設在(zai)國(guo)(guo)內，有(you)的是(shi)在(zai)國(guo)(guo)外(wai)采(cai)(cai)購(gou)，有(you)的需要(yao)同時在(zai)幾個國(guo)(guo)家采(cai)(cai)購(gou)管道器材(cai)(cai)(cai)(cai)，這就要(yao)求在(zai)管道器材(cai)(cai)(cai)(cai)設計(ji)時按照(zhao)工程(cheng)項(xiang)目(mu)的具體(ti)要(yao)求，選(xuan)用國(guo)(guo)際(ji)(ji)化(hua)標準(zhun)(zhun)的管道器材(cai)(cai)(cai)(cai)。管道器材(cai)(cai)(cai)(cai)選(xuan)用設計(ji)標準(zhun)(zhun)規(gui)范(fan)也(ye)逐漸在(zai)統一向通用的國(guo)(guo)際(ji)(ji)化(hua)標準(zhun)(zhun)看(kan)齊。筆者(zhe)前(qian)些年負責的某配管設計(ji)，按照(zhao)業主的要(yao)求，不同種(zhong)類的管道材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)需要(yao)分別在(zai)6個國(guo)(guo)家進(jin)行采(cai)(cai)購(gou)。
3. 經濟性(xing)
經(jing)(jing)濟性是指管(guan)(guan)道的(de)(de)一次(ci)投資費(fei)(fei)用(yong)和(he)(he)操作(zuo)維護(hu)費(fei)(fei)用(yong)的(de)(de)綜合指數(shu)低。一般情況(kuang)下(xia)，如果一次(ci)投資較高的(de)(de)話(hua)，其(qi)可靠性好，操作(zuo)、維護(hu)費(fei)(fei)用(yong)低；相(xiang)反亦然。另(ling)外(wai)，在我(wo)國，美標(biao)體(ti)系(xi)管(guan)(guan)道材料價(jia)格(ge)，與我(wo)國標(biao)準(zhun)體(ti)系(xi)管(guan)(guan)道材料價(jia)格(ge)也有差別，應根據工程項目實際情況(kuang)確定(ding)。對于特別重大和(he)(he)復雜的(de)(de)決(jue)策(ce)，可借助計算機分析(xi)選取技術和(he)(he)經(jing)(jing)濟的(de)(de)最優化組合。在設計時，盡(jin)力做到管(guan)(guan)系(xi)中(zhong)各元件(jian)具有相(xiang)同的(de)(de)強(qiang)度和(he)(he)壽命。
4. 多學科性
管(guan)(guan)道器材(cai)(cai)設(she)計是配管(guan)(guan)設(she)計的(de)基(ji)礎技能之一(yi)(yi)，管(guan)(guan)道器材(cai)(cai)設(she)計既要(yao)求(qiu)(qiu)從事這項(xiang)設(she)計的(de)工程技術(shu)人員具有材(cai)(cai)料、力(li)學(xue)、機(ji)械、技術(shu)經(jing)濟等多學(xue)科知識，還要(yao)求(qiu)(qiu)能夠運用好計算(suan)機(ji)和(he)外(wai)語兩個(ge)最重要(yao)的(de)工具，結合項(xiang)目實際的(de)采購情(qing)況，根據(ju)(ju)工藝專(zhuan)業的(de)工藝管(guan)(guan)道數(shu)(shu)據(ju)(ju)表(biao)要(yao)求(qiu)(qiu)，根據(ju)(ju)管(guan)(guan)道布置、設(she)備布置和(he)管(guan)(guan)道應力(li)分析的(de)特殊要(yao)求(qiu)(qiu)，根據(ju)(ju)甲方提出的(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，并遵循相(xiang)關法規(gui)和(he)規(gui)定，用計算(suan)機(ji)文(wen)本、表(biao)格或者數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫表(biao)示出來，成為一(yi)(yi)個(ge)系統的(de)、集體的(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(qi)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(mou)熱水管(guan)道在管(guan)廊上用普通(tong)碳鋼管(guan)道加普通(tong)保溫管(guan)道，直(zhi)埋段時(shi)改用高密度聚乙烯外保護預制直(zhi)埋保溫管(guan)。
5. 復(fu)雜(za)性
管(guan)(guan)(guan)(guan)道工(gong)(gong)程(cheng)設計過程(cheng)中實際(ji)應用(yong)(yong)的管(guan)(guan)(guan)(guan)道器材種類很多，使用(yong)(yong)工(gong)(gong)況也(ye)千差萬別，影響因素和(he)(he)環節也(ye)比(bi)較多。管(guan)(guan)(guan)(guan)道是一個(ge)系統，相(xiang)互關聯相(xiang)互影響，牽一發(fa)動全身，管(guan)(guan)(guan)(guan)道組成件和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)道支承件的種類繁多，各種材料(liao)各有特點和(he)(he)具體(ti)技術(shu)要求(qiu)，材料(liao)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)復雜。管(guan)(guan)(guan)(guan)道長徑比(bi)很大，極(ji)易(yi)失穩，受(shou)力情(qing)況比(bi)壓力容(rong)器更(geng)復雜。管(guan)(guan)(guan)(guan)道內流(liu)體(ti)流(liu)動狀態復雜，緩沖余(yu)地小，工(gong)(gong)作(zuo)條件變(bian)(bian)化頻率比(bi)壓力容(rong)器高(gao)（如高(gao)溫(wen)、高(gao)壓、低溫(wen)、低壓、位移變(bian)(bian)形、風、雪(xue)、地震等都(dou)可能影響管(guan)(guan)(guan)(guan)道受(shou)力情(qing)況）。在做(zuo)配管(guan)(guan)(guan)(guan)設計管(guan)(guan)(guan)(guan)道器材選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)時需要全面(mian)統一考慮。
