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）、壓力管道(dao)、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(men)、法蘭、墊片、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(hua)
目(mu)前大(da)多數(shu)管(guan)道(dao)及(ji)其元(yuan)件都進(jin)行(xing)了標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化，并有相應(ying)(ying)的(de)應(ying)(ying)用標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)作支持。配管(guan)設(she)計管(guan)道(dao)材(cai)料選(xuan)(xuan)用時，首(shou)先要(yao)考慮的(de)就(jiu)是管(guan)道(dao)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)體(ti)系的(de)選(xuan)(xuan)用。這些(xie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)應(ying)(ying)包括管(guan)子系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、管(guan)件系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、法蘭及(ji)其連接件系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、閥門(men)系列(lie)標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)等。其中管(guan)子標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)和法蘭標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)最具有代表(biao)性。
世界各國應(ying)用(yong)的(de)(de)管道標(biao)準體(ti)系(xi)(xi)有(you)很(hen)多，不(bu)同(tong)國家有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)應(ying)用(yong)標(biao)準和(he)標(biao)準體(ti)系(xi)(xi)，而(er)在我國，不(bu)同(tong)行業又各采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)應(ying)用(yong)標(biao)準和(he)標(biao)準體(ti)系(xi)(xi)。這些標(biao)準之間(jian)(jian)千差萬別，甚至有(you)些標(biao)準和(he)標(biao)準體(ti)系(xi)(xi)相差甚遠，相互(hu)之間(jian)(jian)無法配套使(shi)用(yong)和(he)互(hu)換，從而(er)給使(shi)用(yong)者帶來了不(bu)少麻煩。配管設(she)計管道材料(liao)選(xuan)(xuan)用(yong)的(de)(de)第一步就(jiu)是選(xuan)(xuan)擇(ze)標(biao)準體(ti)系(xi)(xi)，并作為裝置內各專(zhuan)業設(she)計的(de)(de)統一規定，以(yi)避(bi)免各相關專(zhuan)業因采(cai)用(yong)不(bu)能互(hu)換的(de)(de)其(qi)他標(biao)準體(ti)系(xi)(xi)而(er)導致無法開展設(she)計銜接。
有的(de)國家(jia)將石化裝置配管設計管道(dao)器(qi)材(cai)規定了統一(yi)的(de)材(cai)料等(deng)級(ji)，無論是什么裝置，管道(dao)器(qi)材(cai)均(jun)從這個(ge)統一(yi)的(de)材(cai)料等(deng)級(ji)規定內進行選用并拷貝使用。
在我(wo)國，有GB1燃氣管(guan)道(dao)、GB2熱(re)力管(guan)道(dao)、GCD動力管(guan)道(dao)、GA長輸管(guan)道(dao)，如果流體介質種類(lei)較(jiao)單一，管(guan)道(dao)器材選(xuan)用的種類(lei)相對(dui)較(jiao)少(shao)，可不單獨列(lie)材料(liao)等級(ji)規定文件。
2. 國際化
現在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)工程項目越來越國(guo)際化，有(you)(you)的(de)是建設(she)在(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)外(wai)，有(you)(you)的(de)是國(guo)外(wai)投資建設(she)在(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)內，有(you)(you)的(de)是在(zai)(zai)(zai)(zai)國(guo)外(wai)采(cai)購，有(you)(you)的(de)需要同時(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)幾(ji)個國(guo)家(jia)采(cai)購管道(dao)器材(cai)，這就要求在(zai)(zai)(zai)(zai)管道(dao)器材(cai)設(she)計(ji)時(shi)按(an)照(zhao)工程項目的(de)具體要求，選用(yong)國(guo)際化標(biao)準的(de)管道(dao)器材(cai)。管道(dao)器材(cai)選用(yong)設(she)計(ji)標(biao)準規范也逐漸在(zai)(zai)(zai)(zai)統一向(xiang)通(tong)用(yong)的(de)國(guo)際化標(biao)準看齊。筆者前些年(nian)負責的(de)某配管設(she)計(ji)，按(an)照(zhao)業主(zhu)的(de)要求，不同種類的(de)管道(dao)材(cai)料需要分別在(zai)(zai)(zai)(zai)6個國(guo)家(jia)進行采(cai)購。
3. 經濟性(xing)
經(jing)(jing)濟性是指管道的(de)一(yi)次(ci)投資費用(yong)和(he)操作(zuo)維(wei)護費用(yong)的(de)綜合指數低(di)(di)。一(yi)般情(qing)(qing)況下，如果一(yi)次(ci)投資較高的(de)話，其可靠性好，操作(zuo)、維(wei)護費用(yong)低(di)(di)；相(xiang)反亦然(ran)。另外，在我國(guo)，美(mei)標(biao)體系(xi)管道材料(liao)價格，與我國(guo)標(biao)準體系(xi)管道材料(liao)價格也有差別(bie)，應(ying)根據工程項目實際(ji)情(qing)(qing)況確定。對于特(te)別(bie)重大(da)和(he)復雜(za)的(de)決策，可借助計算機分析選取技術和(he)經(jing)(jing)濟的(de)最優化(hua)組合。在設計時，盡力做(zuo)到(dao)管系(xi)中各元件具有相(xiang)同的(de)強(qiang)度和(he)壽命(ming)。
4. 多(duo)學(xue)科性
管(guan)(guan)道器材設(she)(she)計(ji)是(shi)配管(guan)(guan)設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)基(ji)礎技(ji)能之(zhi)一，管(guan)(guan)道器材設(she)(she)計(ji)既(ji)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)從事這項(xiang)設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)工程技(ji)術(shu)(shu)人員具(ju)有材料、力學(xue)、機(ji)械(xie)、技(ji)術(shu)(shu)經(jing)濟等多(duo)學(xue)科知識，還要(yao)(yao)(yao)求(qiu)能夠運用好(hao)計(ji)算機(ji)和(he)(he)外語(yu)兩(liang)個最重要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)工具(ju)，結合項(xiang)目實際的(de)(de)(de)采(cai)購情況(kuang)，根據(ju)(ju)工藝專業的(de)(de)(de)工藝管(guan)(guan)道數(shu)據(ju)(ju)表要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，根據(ju)(ju)管(guan)(guan)道布置(zhi)、設(she)(she)備布置(zhi)和(he)(he)管(guan)(guan)道應力分(fen)析的(de)(de)(de)特(te)殊要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，根據(ju)(ju)甲方提出的(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，并遵循相關法規(gui)和(he)(he)規(gui)定(ding)，用計(ji)算機(ji)文本(ben)、表格或者數(shu)據(ju)(ju)庫表示出來，成為(wei)一個系統的(de)(de)(de)、集體的(de)(de)(de)、創(chuang)造性的(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)鋼材質管道。經分析原因，是流速和硫酸濃度的問題。
某(mou)熱(re)水管(guan)道(dao)在管(guan)廊上用(yong)普通碳鋼管(guan)道(dao)加普通保溫(wen)管(guan)道(dao)，直(zhi)埋(mai)段(duan)時改用(yong)高(gao)密度聚乙烯外保護預制直(zhi)埋(mai)保溫(wen)管(guan)。
5. 復雜性(xing)
管(guan)(guan)道(dao)工(gong)程(cheng)(cheng)設計過程(cheng)(cheng)中實(shi)際應用(yong)的管(guan)(guan)道(dao)器材種(zhong)類很(hen)多(duo)，使(shi)用(yong)工(gong)況(kuang)也千(qian)差(cha)萬別，影響(xiang)因素和(he)(he)環節(jie)也比較多(duo)。管(guan)(guan)道(dao)是一(yi)個系(xi)統(tong)，相互關聯相互影響(xiang)，牽一(yi)發(fa)動全身(shen)，管(guan)(guan)道(dao)組成件(jian)和(he)(he)管(guan)(guan)道(dao)支承(cheng)件(jian)的種(zhong)類繁多(duo)，各種(zhong)材料各有特點和(he)(he)具體技(ji)術要求，材料選(xuan)(xuan)用(yong)復(fu)雜(za)。管(guan)(guan)道(dao)長(chang)徑(jing)比很(hen)大(da)，極易失穩，受力情(qing)況(kuang)比壓力容器更復(fu)雜(za)。管(guan)(guan)道(dao)內流體流動狀態復(fu)雜(za)，緩沖余(yu)地小(xiao)，工(gong)作(zuo)條件(jian)變化頻率比壓力容器高(gao)（如(ru)高(gao)溫、高(gao)壓、低溫、低壓、位(wei)移變形、風、雪、地震等都(dou)可能影響(xiang)管(guan)(guan)道(dao)受力情(qing)況(kuang)）。在做配管(guan)(guan)設計管(guan)(guan)道(dao)器材選(xuan)(xuan)用(yong)時需要全面統(tong)一(yi)考慮。
